JP4631625B2 - 車両用無線通信装置および車両用無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、路側無線装置との間で無線通信を行う車両用無線通信装置および車両用無線通信方法に関する。

路側無線装置ごとに割り当てられている無線周波数を利用して、路側無線装置と車載無線装置との間で無線通信を行うシステムが知られている。このシステムにおいて、無線通信を行っている車載無線装置が次に無線通信し得る１以上の路側無線装置候補が使用する無線周波数の情報を路側無線装置から車載無線装置に送信し、車載無線装置は、受信した無線周波数の情報に基づいて、次の無線周波数を検索・設定する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術によれば、無線周波数の切替に要する時間を短縮することができる。

特開２００３−２４４０６１号公報

しかしながら、従来の技術では、車載無線装置が次に無線通信し得る路側無線装置候補が複数存在する場合にはやはり、無線周波数の切替に時間がかかるという問題があった。

本発明による車両用無線通信装置および車両用無線通信方法は、路側無線装置の位置、および、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を予め記憶しておき、車両の位置、および、予め記憶している各路側無線装置の位置の情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置を推定し、推定した路側無線装置の通信範囲を特定し、予め記憶している無線周波数の情報に基づいて、次に無線通信を行うと推定した路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定し、特定した通信範囲から所定距離離れた範囲内に進入すると、特定した無線周波数を使用して、次に無線通信を行うと推定した路側無線装置との間の無線通信を試みることを特徴とする。
本発明による車両用無線通信装置および車両用無線通信方法はまた、路側無線装置の位置、および、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を予め記憶しておき、車両の位置、および、予め記憶している各路側無線装置の位置の情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置の次に無線通信を行う路側無線装置を推定し、推定した次の次の路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間を算出し、算出した時間が所定時間より短いか否かを判定し、予め記憶している無線周波数の情報に基づいて、次の次に無線通信を行うと推定した路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定し、次の次の路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間が所定時間より短いと判定すると、次の路側無線装置との無線通信を試みずに、特定した無線周波数を使用して、次の次に無線通信を行うと推定した路側無線装置との間の無線通信を試みることを特徴とする。

本発明による車両用無線通信装置および車両用無線通信方法によれば、次に無線通信を行うと推定した路側無線装置に割り当てられている無線周波数を使用して、次に無線通信を行うと推定した路側無線装置との間の無線通信を試みるので、次に無線通信を行う路側無線装置との間の無線通信を迅速に開始することができる。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態における車両用無線通信装置の構成を示す図である。第１の実施の形態における車両用無線通信装置は、ＧＰＳセンサ１と、情報記憶装置２と、コントローラ３と、通信装置４と、通信アンテナ５とを備え、路側に設置されている路側無線装置との間で無線通信を行う。隣接する路側無線装置間での電波干渉を防止するため、各路側無線装置には異なる無線周波数が割り当てられている。

ＧＰＳセンサ１は、図示しないＧＰＳ衛星から送信される電波を受信して、車両の現在位置を検出する。情報記憶装置２は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）であり、複数の路側無線装置に関する各種情報を記憶している。路側無線装置に関する各種情報には、路側無線装置の位置（緯度および経度）、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数、送信出力、アンテナの向き、および、アンテナの高さ等の情報が含まれる。

通信装置４は、通信アンテナ５を介して、路側無線装置との間で無線通信を行うことによって、様々な情報のやり取りを行う。無線通信を介して路側無線装置から取得する情報には、例えば、交通情報がある。

コントローラ３は、ＧＰＳセンサ１によって検出された車両位置、および、情報記憶装置２に記憶されている路側無線装置の各種情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置を推定するとともに、推定した路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定する。次に無線通信を行う路側無線装置は、車両の位置を異なるタイミングで複数回検出することによって、車両の進行方向を検出し、車両の進行方向に存在する路側無線装置を検出することにより、推定することができる。通信装置４は、特定した無線周波数を使用して、次に無線通信を行うと推定された路側無線通信との無線通信を試みる。

図２は、移動中の車両に搭載されている車両用無線通信装置が、路側無線通信と無線通信を行う方法を説明するための図である。図２では、移動中の車両に搭載されている車両用無線通信装置の位置を１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで示している。上述したように、コントローラ３は、ＧＰＳセンサ１によって検出された車両位置、および、情報記憶装置２に記憶されている路側無線装置の各種情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置５０を推定し、推定した路側無線装置５０に割り当てられている無線周波数を特定する。

情報記憶装置２に記憶されている路側無線装置５０の送信出力のデータから、路側無線装置５０の通信範囲Ｔ１が求められる。この通信範囲Ｔ１より、所定距離広げた範囲Ｔ２を、通信装置４による通信開始範囲とする。通信範囲Ｔ１および通信開始範囲Ｔ２は、次に無線通信を行う路側無線装置５０を推定した後に、推定した路側無線装置の送信出力のデータに基づいて、コントローラ３によって求めてもよいし、予め求めておいて、情報記憶装置２に記憶させておいてもよい。

コントローラ３は、ＧＰＳセンサ１によって検出された車両位置に基づいて、車両用無線通信装置を搭載した車両が通信開始範囲Ｔ２内に入ったか否かを判定し、通信開始範囲Ｔ２内に入ったと判定すると、特定した無線周波数を使用して、通信装置４により、路側無線装置５０との無線通信を試みる。例えば、通信装置４からの問いかけに対して、路側無線装置５０から応答があると、路側無線装置５０との間で情報の授受を行うための無線通信を開始する。

図３は、第１の実施の形態における車両用無線通信装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。車両が起動して、車両用無線通信装置の電源がオンすると、コントローラ３はステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、ＧＰＳセンサ１によって検出される車両位置の情報を取得して、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ステップＳ１０で取得した車両位置、および、情報記憶装置２に記憶されている路側無線装置の情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置を推定するとともに、推定した路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定する。また、特定した路側無線装置の送信出力に基づいて、通信開始範囲Ｔ２を求める。

ステップＳ２０に続くステップＳ３０では、ＧＰＳセンサ１によって検出される車両位置に基づいて、特定した路側無線装置の通信開始範囲Ｔ２内に車両が進入したか否かを判定する。車両が通信開始範囲Ｔ２内に進入していないと判定するとステップＳ１０に戻り、進入したと判定すると、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、ステップＳ２０で特定した無線周波数を使用して、通信装置４によって、推定した路側無線装置との間での無線通信を試みる。上述したように、路側無線装置に対して無線通信を行うための問い合わせをし、路側無線装置から応答があると、情報の授受を行うための無線通信を開始する。

第１の実施の形態における車両用無線通信装置によれば、複数の路側無線装置の位置、および、それらの路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を予め記憶しておき、予め記憶している情報と車両の現在位置とに基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置を推定するとともに、推定した路側無線装置の無線周波数を特定し、特定した無線周波数を使用して、次に無線通信を行う路側無線装置との間の無線通信を試みる。これにより、次に無線通信を行う路側無線装置との間の無線通信を迅速に開始することができる。また、無線通信をいち早く開始することにより、より多くの通信時間を確保することができるので、通信容量の大きい情報をダウンロードすることも可能となる。

また、第１の実施の形態における車両用無線通信装置によれば、次に無線通信を行うと推定した路側無線装置の通信範囲から所定距離離れた範囲内に進入すると、推定した路側無線装置との間の無線通信を試みるので、いち早く無線通信を開始することができる。

−第２の実施の形態−
第１の実施の形態における車両用無線通信装置では、複数の路側無線装置の位置、および、それらの路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を予め記憶しておき、予め記憶している情報と車両の現在位置とに基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置を推定するとともに、推定した路側無線装置の無線周波数を特定し、特定した無線周波数を使用して、路側無線装置との間の無線通信を試みた。第２の実施の形態における車両用無線通信装置では、さらに、車両の移動とともに、通信アンテナ５の向きを調整する。

図４は、車両の移動とともに、通信アンテナ５の向きを調整する方法を説明するための図である。車両が路側無線装置５０の通信開始範囲Ｔ２内に進入すると、事前に特定した無線周波数を使用して、路側無線装置５０との無線通信を試みる。路側無線装置５０との間の無線接続が成功すると、車両の移動に応じて、通信アンテナ５の指向性が路側無線装置５０の方向と一致するように、通信アンテナ５の向きを調整する。図４では、車両の位置１０Ｄ〜１０Ｈに応じた通信アンテナの指向性の向きを矢印１１Ｄ〜１１Ｈでそれぞれ示している。

次に無線通信を行う路側無線装置５０を推定すると、コントローラ３ａは、ＧＰＳセンサ１によって検出される車両の位置、情報記憶装置２に記憶されている路側無線装置５０の位置（緯度および経度）、路側無線装置５０のアンテナの向きおよび高さに基づいて、通信アンテナ５を基準とする路側無線装置５０のアンテナの方向を算出する。続いて、通信アンテナ５の指向性と、算出した路側無線装置５０のアンテナの方向とが一致するように、通信アンテナ５の角度を調整する。

第２の実施の形態における車両用無線通信装置によれば、第１の実施の形態における車両用無線通信装置と同様に、次に無線通信を行う路側無線装置との間の無線通信を迅速に開始することができ、また、通信アンテナ５の指向性が路側無線装置の方向と一致するように、通信アンテナ５の向きを調整するので、通信状況を良好な状態に保つことができる。

−第３の実施の形態−
図５は、第３の実施の形態における車両用無線通信装置の構成を示す図である。第３の実施の形態における車両用無線通信装置は、図１に示す第１の実施の形態における車両用無線通信装置の構成に加えて、車両の速度を検出する車速センサ７を備える。

図６は、移動中の車両に搭載された車両用無線通信装置と、路側無線装置５１〜５３との間で無線通信を行う状況を説明するための図である。車両が矢印Ｙ１の方向に進む場合、車両用無線通信装置は、路側無線装置５１→５２→５３の順に無線通信を行うことになる。ここで、車両の速度が速い場合、路側無線装置５１との無線通信の終了後に、路側無線装置５２との無線通信を試みている間に、路側無線装置５２の通信範囲Ｔ５２を通り過ぎてしまう可能性がある。

第３の実施の形態における車両用無線通信装置では、次に無線通信を行う路側無線装置の通信範囲、および、次の次に無線通信を行う路側無線装置の通信範囲に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置と十分な無線通信を行うことができないと判断すると、次の路側無線装置とは無線通信を行わずに、次の次の路側無線装置との間で無線通信を試みる。図６に示す例では、路側無線装置５１の通信範囲Ｔ５１を出た後に、路側無線装置５２と十分な無線通信を行う前に、路側無線装置５３の通信範囲Ｔ５３に進入してしまうと判断すると、路側無線装置５２とは無線通信を行わずに、その次の路側無線装置５３との間で無線通信を試みる。

図７は、次の路側無線装置と十分な通信を行うことができるか否かの判定方法を説明するための図である。車両の進行方向Ｙ１における、路側無線装置５１〜５３の通信範囲Ｔ５１〜Ｔ５３の距離を、それぞれｄ１〜ｄ３とする。また、通信範囲Ｔ５２とＴ５３とが重なっている範囲の距離をｄ４とする。従って、通信範囲Ｔ５２のうち、通信範囲Ｔ５３と重なっていない範囲の距離は、ｄ２−ｄ４となる。

通信範囲Ｔ５１を出てから、次の次の通信範囲Ｔ５３に進入するまでに要する時間は、図７の場合、次の通信範囲Ｔ５２のうち、通信範囲Ｔ５３と重なっていない範囲を走行する時間と一致し、車速センサ７で検出された車速をＶ１とすると、（ｄ２−ｄ４）／Ｖ１となる。この走行時間が所定時間Ｔ１より短ければ、路側無線装置５２と十分な通信を行うことができないと判定する。すなわち、｛（ｄ２−ｄ４）／Ｖ１｝＜Ｔ１が成り立てば、路側無線装置５２との間での無線通信を行わずに、その次の路側無線装置５３との無線通信を試みる。この場合、車両が路側無線装置５３の通信開始範囲内に進入すると、路側無線装置５３に割り当てられている無線周波数を使用して、路側無線装置５３との無線通信を試みる。

図８は、第３の実施の形態における車両用無線通信装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理と同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。無線通信を行っている路側無線装置の通信範囲から車両が出ると、コントローラ３ｂはステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、ＧＰＳセンサ１によって検出される車両位置の情報を取得して、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、ステップＳ１０で取得した車両位置、および、情報記憶装置２に記憶されている路側無線装置の情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置、および、次の次に無線通信を行う路側無線装置を推定する。次に無線通信を行う路側無線装置、および、次の次に無線通信を行う路側無線装置を推定すると、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、次の次に無線通信を行う路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間を算出する。図７を用いて説明した例では、無線通信を行っていた路側無線装置５１の通信範囲Ｔ５１を出てから、次の次に無線通信を行う路側無線装置５３の通信範囲Ｔ５３に進入するまでの距離は、ｄ２−ｄ４であり、車速センサ７で検出された車速をＶ１とすると、上述した距離を走行するのに要する時間は、（ｄ２−ｄ４）／Ｖ１である。

ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で算出した時間（ｄ２−ｄ４）／Ｖ１が所定時間Ｔ１より短いか否かを判定する。ステップＳ１１０で算出した時間（ｄ２−ｄ４）／Ｖ１が所定時間Ｔ１より短いと判定するとステップＳ１３０に進み、所定時間Ｔ１以上であると判定すると、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１３０では、情報記憶装置２に記憶されている情報に基づいて、次の次の路側無線装置の無線周波数を特定する。図７に示す例では、路側無線装置５３に割り当てられている無線周波数を特定する。一方、ステップＳ１４０では、情報記憶装置２に記憶されている情報に基づいて、次の路側無線装置の無線周波数を特定する。図７に示す例では、路側無線装置５２に割り当てられている無線周波数を特定する。ステップＳ１３０またはＳ１４０の処理を行うと、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０およびステップＳ４０の処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ３０およびステップＳ４０の処理と同一である。

第３の実施の形態における車両用無線通信装置によれば、次に無線通信を行う路側無線装置、および、次の次に無線通信を行う路側無線装置を推定し、次の次に無線通信を行う路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間を算出して、算出した時間が所定時間より短ければ、次の路側無線装置との無線通信を試みずに、次の次の路側無線装置との無線通信を試みる。これにより、次の路側無線装置との無線通信時間が十分でない場合に、次の次の路側無線装置との無線通信をいち早く開始して、通信時間をできるだけ長く取ることができる。

本発明は、上述した各実施の形態に限定されることはない。例えば、情報記憶装置２には、複数の路側無線装置の位置や無線周波数の情報を予め記憶させておくようにしたが、路側無線装置の情報に変更があった場合や、新たな路側無線装置が設置された場合に、例えば、路側無線装置や情報センター（不図示）から、無線を介して、新しいデータを車両用無線通信装置に送信して、情報記憶装置２のデータを更新するようにしてもよい。この場合、情報記憶装置２には、常に新しいデータを記憶させておくことができる。また、無線を介して、新しいデータを車両用無線通信装置に送信することにより、データの更新のために、ユーザがサービス工場等に行く必要もなくなるため、ユーザにとって利便性が高くなる。

次に無線通信を行う路側無線装置は、車両の位置を異なるタイミングで複数回検出することによって、車両の進行方向を検出し、車両の進行方向に存在する路側無線装置を検出することにより推定したが、他の方法により推定することもできる。例えば、カーナビゲーション装置を搭載したシステムでは、車両の現在地から目的地までの推奨ルートを演算して、ディスプレイに表示することができる。この場合、ＧＰＳセンサ１によって検出される車両位置、および、演算した推奨ルートに基づいて、車両の進行方向が予測できるので、予測した進行方向に存在する路側無線装置を、次に無線通信を行う路側無線装置として推定することができる。

特許請求の範囲の構成要素と第１〜第３の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、情報記憶装置２が記憶手段を、ＧＰＳセンサ１が位置検出手段を、コントローラ３が推定手段、無線周波数特定手段、アンテナ角度調整手段、時間算出手段、および、判定手段を、通信装置４および通信アンテナ５が通信手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

第１の実施の形態における車両用無線通信装置の構成を示す図 移動中の車両に搭載されている車両用無線通信装置が、路側無線通信と無線通信を行う方法を説明するための図 第１の実施の形態における車両用無線通信装置によって行われる処理内容を示すフローチャート 車両の移動とともに、通信アンテナの向きを調整する方法を説明するための図 第３の実施の形態における車両用無線通信装置の構成を示す図 移動中の車両に搭載された車両用無線通信装置と、複数の路側無線装置との間で無線通信を行う状況を説明するための図 次の路側無線装置と十分な通信を行うことができるか否かの判定方法を説明するための図 第３の実施の形態における車両用無線通信装置によって行われる処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１…ＧＰＳセンサ、２…情報記憶装置、３…コントローラ、４…通信装置、５…通信アンテナ、７…車速センサ

Claims (6)

1. 複数の路側無線装置のうち、いずれか１つの路側無線装置と、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数を使用して無線通信を行う車両用無線通信装置において、
   各路側無線装置の位置、および、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を少なくとも記憶する記憶手段と、
   車両の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段によって検出される車両位置、および、前記記憶手段に記憶されている情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置を推定する推定手段と、
   前記推定手段によって推定された路側無線装置の通信範囲を特定する通信範囲特定手段と、
   前記記憶手段に記憶されている情報に基づいて、前記推定手段によって推定された路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定する無線周波数特定手段と、
   前記通信範囲特定手段によって特定された通信範囲から所定距離離れた範囲内に進入すると、前記無線周波数特定手段によって特定された無線周波数を使用して、前記推定手段によって推定された路側無線装置との間の無線通信を試みる通信手段とを備えることを特徴とする車両用無線通信装置。
2. 複数の路側無線装置のうち、いずれか１つの路側無線装置と、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数を使用して無線通信を行う車両用無線通信装置において、
   各路側無線装置の位置、および、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を少なくとも記憶する記憶手段と、
   車両の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段によって検出される車両位置、および、前記記憶手段に記憶されている情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置の次に無線通信を行う路側無線装置を推定する推定手段と、
   前記推定手段によって推定された次の次の路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間を算出する時間算出手段と、
   前記時間算出手段によって算出された時間が所定時間より短いか否かを判定する判定手段と、
   前記記憶手段に記憶されている情報に基づいて、前記推定手段によって推定された次の次の路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定する無線周波数特定手段と、
   前記判定手段によって、次の次の路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間が所定時間より短いと判定されると、次の路側無線装置との無線通信を試みずに、前記無線周波数特定手段によって特定された無線周波数を使用して、前記推定手段によって推定された次の次の路側無線装置との間の無線通信を試みる通信手段とを備えることを特徴とする車両用無線通信装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用無線通信装置において、
   前記通信手段は、無線電波の送受信を行う通信アンテナを備えており、
   前記通信アンテナを基準として、前記推定手段によって推定された路側無線装置の方向を検出する方向検出手段と、
   前記通信アンテナの指向性が前記方向検出手段によって検出された方向と一致するように、前記通信アンテナの角度を調整するアンテナ角度調整手段とをさらに備えることを特徴とする車両用無線通信装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の車両用無線通信装置において、
   前記通信手段は、前記記憶手段に記憶されている路側無線装置の位置、および、割り当てられている無線周波数の情報を更新するためのデータを無線を介して受信することを特徴とする車両用無線通信装置。
5. 複数の路側無線装置のうち、いずれか１つの路側無線装置と、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数を使用して無線通信を行う車両用無線通信方法において、
   各路側無線装置の位置、および、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を予め記憶しておき、
   車両の位置、および、予め記憶している各路側無線装置の位置の情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置を推定し、
   推定した路側無線装置の通信範囲を特定し、
   予め記憶している無線周波数の情報に基づいて、次に無線通信を行うと推定した路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定し、
   特定した通信範囲から所定距離離れた範囲内に進入すると、特定した無線周波数を使用して、次に無線通信を行うと推定した路側無線装置との間の無線通信を試みることを特徴とする車両用無線通信方法。
6. 複数の路側無線装置のうち、いずれか１つの路側無線装置と、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数を使用して無線通信を行う車両用無線通信方法において、
   各路側無線装置の位置、および、その路側無線装置に割り当てられている無線周波数の情報を予め記憶しておき、
   車両の位置、および、予め記憶している各路側無線装置の位置の情報に基づいて、次に無線通信を行う路側無線装置の次に無線通信を行う路側無線装置を推定し、
   推定した次の次の路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間を算出し、
   算出した時間が所定時間より短いか否かを判定し、
   予め記憶している無線周波数の情報に基づいて、次の次に無線通信を行うと推定した路側無線装置に割り当てられている無線周波数を特定し、
   次の次の路側無線装置の通信範囲に進入するまでに要する時間が所定時間より短いと判定すると、次の路側無線装置との無線通信を試みずに、特定した無線周波数を使用して、次の次に無線通信を行うと推定した路側無線装置との間の無線通信を試みることを特徴とする車両用無線通信方法。
   

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