JP4661456B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の車両にそれぞれ搭載された車載通信端末及び路上に設置された路側通信端末によって車車間通信及び路車間通信を行う通信システムに関する。

無線通信技術の発達によって、走行中の車両の通信も可能となり、車車間通信や路車間通信によって各種情報を送受信する通信システムの開発が進められている。例えば、車車間通信では、他車両との位置関係を相互に認識することによって安全性を向上させるために、各車両に搭載される通信装置間で現在位置、車速などを送受信する。路車間通信では、交差点などでの安全性を向上させるために、路上に設置された路上局の通信装置から車両に搭載される通信装置に視認できない道路上の画像などを送信する。

交差点などの路車間通信を行うエリアでは、路車間通信と車車間通信が行われることになる。そのため、路車間通信を使用しているチャネルを車車間通信で使用することができないので、車車間通信では路車間通信で使用しているチャネルとは異なるチャネルを使用している（特許文献１参照）。
特開２０００−２０１１０３号公報

異なるチャネルを使用して路車間通信と車車間通信を行う場合、チャネル数が増加するため、周波数帯域を有効活用できない。また、通信装置において複数のチャネルに対する送信手段や受信手段が必要となり、コストアップとなる。

そこで、本発明は、同一のチャネルで路車間通信と車車間通信を行うことができる通信システムを提供することを課題とする。

本発明に係る通信システムは、複数の車両にそれぞれ搭載された車載通信端末及び路上に設置された路側通信端末によって車車間通信及び路車間通信を行う通信システムにおいて、車載通信端末は、路側通信端末の送信を判定する判定手段と、車側送信信号の送信を行う車側送信手段とを備え、路側通信端末は、路側基本データ送信信号の送信を行う路側送信手段を備え、路側通信端末では、路側送信手段により路側通信端末における送信タイミングに基づいてマスタチャネルで路側基本データ送信信号を送信し、車載通信端末では、マスタチャネルで路側基本データ送信信号を受信し、判定手段により路側基本データ送信信号を受信しているか否かを判定し、路側通信端末からの路側基本データ送信信号を受信していないことが判定されてランダムな待ち時間経過後に車側送信信号の送信タイミングか否かを判定し、車側送信信号の送信タイミングになった場合にマスタチャネルで車側送信信号を送信することを特徴とする。本発明に係る上記通信システムでは、車側送信信号の送信タイミングは、車両の車速に応じて設定される。また、本発明に係る上記通信システムでは、車側送信信号は、車載通信端末を搭載した車両の位置情報、車速情報又は進行方向情報を含む。また、本発明に係る上記通信システムでは、路側基本データ送信信号は、サービスデータに対応するサービステーブルデータ又は管理データを含む。

この通信システムは、各車両に搭載される車載通信端末による車車間通信を行うとともに、車両に搭載される車載通信端末と路上に設置される路側通信端末による路車間通信を行うシステムである。路側通信端末が設置されている路車間通信エリアにおいて、路側通信端末では、路側送信手段により、路側通信端末における送信タイミングに基づいて第１チャネルで第２信号を送信している。車載通信端末では、第１チャネルで他の通信端末からの信号を受信しており、判定手段により、第１チャンネルで受信された第２信号の受信に基づいて路側通信端末における送信タイミング（第２信号が送信されるタイミング）を検出する。第２信号が送信されている期間は路側通信端末において第１チャネルを使用しているので（路車間通信を行っているので）、車載通信端末では第１チャネルでの送信ができない。しかし、第２信号が送信されていない期間は路側通信端末において第１チャネルを使用していないので（路車間通信を行っていないので）、車載通信端末では第１チャネルでの送信が可能となる。そこで、車載通信端末では、車側送信手段により、路側通信端末からの第２信号を送信する送信タイミング以外のタイミングに第１チャネルで第１信号を送信する。つまり、各車両に搭載される車側通信端末では、路側通信端末が使用している同一の第１チャネルを使用するために、路側通信端末から第２信号を送信していない期間を利用して、第１信号を送信する。このように、通信システムでは、路側通信端末からの第２信号の受信状況から第２信号の送信タイミングを検出するという簡単な方法により、同一の第１チャネルで路車間通信と通信衝突することなく、車車間通信を行うことができる。

本発明の上記通信システムでは、判定手段は、路側基本データ送信信号に含まれる送信タイミングの情報又は路側通信端末の送信周期に基づいて路側通信端末における送信タイミングを検出する構成としてもよい。

車載通信端末の判定手段では、路側通信端末から送信される第２信号に送信タイミングの情報が含まれている場合にはその情報を利用して路側通信端末における送信タイミングを検出する。あるいは、判定手段では、第２信号の受信状況から第２信号を送信する送信周期を検出し、その送信周期に基づいて路側通信端末における送信タイミングを検出する。例えば、第２信号を受信できる期間と第２信号を受信できない期間とをそれぞれ検出することにより、第２信号の送信周期を検出することができる。このように、車載通信端末では、第２信号の送信タイミングを検出することができるので、第２信号が送信されている間は第１チャネルでの送信を停止することができる。そのため、確実に、路車間通信を優先させることが可能となる。

車載通信端末では、第１チャネルで他の通信端末（路側通信装置、他の車両に搭載の車載通信装置）からの信号を受信しており、判定手段により第１チャネルで他の通信端末による送信を判定する（つまり、第１チャネルで他の通信端末からの信号を受信しているか否か判定する）。第１チャネルで他の通信端末による送信がないと判定した場合（つまり、第１チャネルが使用されていない場合）、車載通信端末では、車側通信手段により、第１チャネルで信号を送信する。このように、各車両に搭載される車側通信端末では、第１チャネルを使用する際に、第１チャネルが路側通信端末や他車両に搭載される車側通信端末で使用されていないことを確認してから、自身の信号を送信する。これによって、路車間通信のみならず、車車間通信においても通信衝突がない通信が可能である。

本発明の上記通信システムでは、車載通信端末は、受信するチャネルを切り替える切替手段を備え、路側基本データ送信信号は、路側通信端末側で収集した情報から車載通信端末へ提供するサービスデータに対応するサービステーブルデータを含み、路側通信端末では、スレーブチャネルでサービスデータを含む路側サービスデータ送信信号を送信し、車載通信端末では、マスタチャネルで路側基本データ送信信号を受信し、切替手段により当該受信した路側基本データ送信信号に含まれるサービステーブルデータに対応する路側サービスデータ送信信号が送信されるスレーブチャネルに切り替え、路側サービスデータ送信信号を受信する構成としてもよい。

路側通信端末では、第１チャネルで第２チャネルの情報を含む第２信号を送信し、第２チャネルで第３信号を送信している。車載通信端末では、第１チャネルで第2信号を受信し、第２チャネルの情報を取得する。そして、車載通信端末では、切替手段により取得した第２チャネルの情報に基づいて受信チャネルを第２チャネルに切り替え、第２チャネルで第３信号を受信する。このように、車載通信端末では、路側通信端末から送信される送信チャネルの情報に基づいてチャネルを切り替えて信号を受信することによって、第１チャネル以外の受信チャネル数を極力少なくなくでき、その少ない受信チャネル数で路側通信端末から送信される様々な情報を受信することができる。

本発明の上記通信システムの路側通信端末では、路側サービスデータ送信信号の送信頻度をマスタチャネルで受信した車載通信端末からの送信回数に基づいて設定し、路側送信手段により路側基本データ送信信号を送信する送信タイミング以外の送信タイミングにおいて当該設定した送信頻度に基づいてマスタチャネルで路側サービスデータ送信信号を送信する構成としてもよい。

路側通信端末では、第１チャネルで信号を受信しており、第１チャネルで車載通信端末からの信号を受信する。車載通信端末からの信号を受信する回数が多いほど、路側通信端末周辺で第１チャネルで車車間通信が頻繁に行われており、車載通信端末を搭載した車両が路側通信端末の周辺に多いと推測できる。このような状況で路側通信端末から第１チャネルで信号を高頻度で送信した場合、通信衝突が発生する可能性が高い。一方、車載通信端末からの信号を受信する回数が少ないほど、路側通信端末周辺で第１チャネルで車車間通信が頻繁に行われていないので、車載通信端末を搭載した車両が路側通信端末の周辺に少ないと推測できる。このような状況で路側通信端末から第１チャネルで信号を高頻度で送信した場合でも、通信衝突が発生する可能性が低い。そこで、路側通信端末では、第２信号とは異なる第３信号の送信頻度を第１チャネルで受信した車載通信端末からの送信回数に基づいて設定する。例えば、送信回数が少ないほど送信頻度を多くする。そして、路側通信端末では、路側送信手段により、第２信号を送信する送信タイミング以外の送信タイミングにおいて設定した送信頻度に応じて第１チャネルで第３信号を送信する。このように、路側通信端末では、第１チャネルを使用して、第２信号を送信していないタイミングを利用して第３信号を送信することにより（通常、車車間通信で使用される期間を利用して路車間通信を行うことにより）、第１チャネル以外のチャネルでの信号の送信を抑えることができる。特に、第３信号で送信する情報を第１チャネルで全て送信できる場合、路側通信端末、車載通信端末では第１チャネルでのみ送受信できればよいので、第１チャネル以外のチャネルの送受信手段が不要となる。また、路側通信端末からの第３信号の送信頻度を車車間通信の状況に応じて変えるので、同一の第１チャネルで車車間通信と通信衝突することなく、路車間通信も行うことができる。

路側通信端末から送信される第２信号には、第３信号の情報（例えば、第３信号で送信する情報の種類、第３信号を送信するチャネル）が含まれている。また、路側通信端末から送信される第３信号は、車載通信端末を搭載した車両の走行支援を行うための情報（例えば、交差する道路上の画像（車両の画像）、他車両の現在位置や車速）を含んでいる。車載通信端末では、路側通信端末からの第２信号を受信した場合、その第２信号から第３信号の情報を取得する。そして、車載通信端末では、第３信号の情報に基づいて第３信号を受信し、車両の走行支援を行うための情報を取得する。このように、第２信号によって走行支援情報が第３信号で提供されているかを判別でき、さらに、提供されている走行支援情報が複数ある場合には第２信号によって必要な走行支援情報が含まれる第３信号を選択することができる。

本発明によれば、同一のチャネルで通信衝突なく路車間通信と車車間通信を行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る通信システムの実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明に係る通信システムを、交差点などに設けられる路上局に通信装置が装備され、各車両に通信装置がそれぞれ搭載され、路車間通信及び車車間通信を行う通信システムに適用する。本実施の形態に係る路上局の通信装置は、１つのマスタチャネル用の送受信手段と多数のスレーブチャネル用の送信手段を有している。本実施の形態に係る車載の通信装置は、１つのマスタチャネル用の送受信手段と１つのスレーブチャネル用の受信手段を有している。マスタチャネルには所定の周波数帯域が割り当てられ、各スレーブチャネルもマスタチャネル及び他のスレーブチャネルとそれぞれ異なる所定の周波数帯域が割り当てられている。

通信システムでは、交差点などの路車間通信エリアにおいて通信装置１０が装備された路上局と通信装置２０を搭載した各車両間で路車間通信を行い、全てのエリアにおいて通信装置２０を搭載した各車両間で車車間通信を行い、様々なデータをやりとりする。路上局では、各通信装置１０が、同様の処理を行い、車両の走行支援を行うための各種サービスデータをブロードキャストしている。一方、各車両では、各通信装置２０が、同様の処理を行い、自車両のデータをブロードキャストするとともに路上局や他車両からのデータを収集している。路上局の通信装置１０、各車両の通信装置２０では、路上局と車両間の無線通信及び車両と車両との間の無線通信をＣＳＭＡ[Carrier Sense Multiple Access]方式で行う。ＣＳＭＡ方式は、通信装置が通信路において空き（アイドル）を確認してから信号を送信する方式である。

まず、図１、図４及び図５を参照して、路上局の通信装置１０について説明する。図１は、本実施の形態に係る路上局の通信装置の構成図である。図４は、図１の路上局の通信装置における送信タイミングの例であり、（ａ）がマスタチャネルの送信タイミングの一例であり、（ｂ）がスレーブチャネルの送信タイミングの一例であり、（ｃ）がスレーブチャネルの送信タイミングの他の例であり、（ｄ）がスレーブチャネルの送信タイミングの他の例である。図５は、図１の路上局の通信装置から送信されるデータの例であり、（ａ）がデータの構成の一例であり、（ｂ）がサービスデータテーブルの構成の一例である。

通信装置１０は、双方向通信可能な無線通信装置である。通信装置１０は、マスタチャネルで基本データを送信するとともに、各スレーブチャネルで交差点などで車両の走行支援をするための様々なサービスデータを送信する。そのために、通信装置１０は、１つのマスタチャネル用のアンテナ１１、マスタチャネル送受信部１２、送信制御部１３、受信制御部１４、多数のスレーブチャネル用のアンテナ１５、スレーブチャネル送信部１６、送信制御部１７及びデータ処理部１８を備えている。スレーブチャネルの数については、路上局から提供するサービスデータの数やデータ量に応じて決められる。なお、本実施の形態では、アンテナ１１、マスタチャネル送受信部１２及び送信制御部１３が特許請求の範囲に記載する路側送信手段に相当する。

アンテナ１１は、送受信兼用のアンテナであり、各種信号を送受信する。また、アンテナ１１は、無指向性のアンテナであり、全方向からの信号を受信するとともに全方向に信号を送信する。送信する場合、送信信号がマスタチャネル送受信部１２を介して送信制御部１３からアンテナ１１に送られる。受信する場合、受信信号がマスタチャネル送受信部１２を介してアンテナ１１から受信制御部１４に送られる。送信制御部１３は、データ処理部１８からの送信データに各種変換処理を施して送信信号を生成し、その送信信号をマスタチャネル送受信部１２に出力する。受信制御部１４は、アンテナ１１で受信した受信信号に各種変換処理を施してデータを取り出し、そのデータをデータ処理部１８に出力する。

アンテナ１５は、送信用のアンテナであり、各種信号を送信する。送信する場合、送信信号がスレーブチャネル送信部１６を介して送信制御部１７からアンテナ１５に送られる。送信制御部１７は、上記した送信制御部１３と同様の処理を行う。

データ処理部１８は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random AccessMemory]などからなり、送信データ処理、受信データ処理などの各種処理を行う。データ処理部１８では、送信制御部１３、受信制御部１４及び送信制御部１７，１７・・・と接続し、送信制御部１３や送信制御部１７，・・・に対して送信データを出力し、受信制御部１４から受信データを入力する。

データ処理部１８では、路上局で収集した各種情報からサービスデータを生成するとともに、サービステーブルデータと管理データからなる基本データを生成する（図５参照）。サービスデータとしては、交差点周辺の車両の走行を支援するための様々なデータであり、例えば、交差点に繋がる道路上の画像データ、交差点に繋がる各道路に存在する車両から送信された車両情報（現在位置、車速、進行方向など）、信号機の点灯情報や一方通行情報などのインフラ情報である。各サービスデータは、データ量に応じて、多数のスレーブチャネルで別々に送信されることもある。サービステーブルデータは、各サービスデータに関する情報であり、例えば、サービスの種類毎に付与されているサービスＩＤ、そのサービスＩＤのサービスデータが送信されるスレーブチャネル（周波数帯域）、その送信されるスレーブチャネル中でそのサービスＩＤのサービスデータが提供されるサービスパケットＩＤである（図５（ｂ）参照）。管理データは、各路上局に関する情報であり、例えば、路上局のＩＤ、通信方式における送信タイミングを示す送信周期である。基本データは、データ量が少ないので、マスタチャネルで送信される。したがって、データ処理部１８では、生成した基本データをマスタチャンネルの送信制御部１３に出力し、各サービスデータをそのサービスデータを送信するスレーブチャネルの送信制御部１７にそれぞれ出力する。

通信装置１０では、ＣＳＭＡによる通信により、マスタチャネルの送信タイミングに基づいて基本データをブロードキャストするとともに、スレーブチャネルの送信タイミングに基づいてサービスデータをブロードキャストする。図４（ａ）に示すように、マスタチャネルの送信タイミングは固定周期であり、ＯＮ期間が基本データを送信するための路車間通信の期間であり、ＯＦＦ期間が車車間通信の期間である。基本データはデータ量が少ないので、ＯＮ期間はＯＦＦ期間に比べて短い。このように、マスタチャネルは、路車間通信の期間と車車間通信の期間とがシェアされた共用のチャネルである。図４（ｂ）に示すように、スレーブチャネルの送信タイミングはマスタチャネルの送信タイミングと同期しており、ＯＮ期間（マスタチャネルのＯＦＦ期間）がサービスデータを送信するための路車間通信の期間である。

次に、図２〜図５を参照して、車載の通信装置２０について説明する。図２は、本実施の形態に係る車両に搭載される通信装置の構成図である。図３は、本実施の形態に係る車両に搭載される走行支援装置の構成図である。

通信装置２０は、双方向通信可能な無線通信装置であり、他車両との無線通信及び路上局との無線通信をＣＳＭＡ方式で行う。通信装置２０は、マスタチャネルで自車両のデータを送信するとともに自車両周辺の他車両のデータを受信する。また、通信装置２０は、路車間通信のエリアにはおいて、マスタチャネルで路上局からの基本データを受信するとともに、スレーブチャネルで路上局からサービスデータを受信する。そのために、通信装置２０は、１つのマスタチャネル用のアンテナ２１、マスタチャネル送受信部２２、送信制御部２３、受信制御部２４、１つのスレーブチャネル用のアンテナ２５、スレーブチャネル受信部２６、受信制御部２７及びデータ処理部２８を備えている。なお、本実施の形態では、アンテナ２１、マスタチャネル送受信部２２及び送信制御部２３が特許請求の範囲に記載する車側送信手段に相当し、データ処理部２８が特許請求の範囲に記載する判定手段に相当し、受信制御部２７及びデータ処理部２８が特許請求の範囲に記載する切替手段に相当する。

また、通信装置２０は、走行支援装置３０の通信手段として機能しており、車両コンピュータ３１と接続する。通信装置２０では、一定時間毎に、他車両から取得した他車両データ（現在位置など）を車両コンピュータ３１に送信する。また、通信装置２０では、路車間通信エリアにおいて、路上局から取得したサービスデータを車両コンピュータ３１に送信する。

車両コンピュータ３１では、通信装置２０やセンサ３２から取得した情報に基づいて、運転者に対して走行支援するための各種アプリケーション（例えば、衝突防止アプリケーション、レーンキープアプリケーション、車間維持アプリケーション）を実行する。そして、車両コンピュータ３１では、情報提供装置３３を用いて運転者に対して必要な情報を提供したり、あるいは、注意喚起したりする。また、車両コンピュータ３１では、運転者の操作とは別に自動でブレーキや操舵を行うために、アクチュエータ３４の駆動を制御する。センサ３２としては、例えば、前方車両との車間距離を検出するためのレーダ、前方画像を取得するためのカメラである。情報提供装置３３としては、例えば、スピーカ、ディスプレイである。アクチュエータ３４としては、例えば、ブレーキ油圧を変化させるためのアクチュエータ、タイヤを転舵させるためのアクチュエータである。

また、通信装置２０は、ナビゲーション装置（図示せず）と接続する。ナビゲーション装置は、地図上に自車両の現在位置を表示するとともに、目的地までの経路を案内する装置である。ナビゲーション装置では、ＧＰＳ[GlobalPositioning System]や方位センサ、車速センサなどを利用して、車両の現在位置や進行方向を検出している。そこで、通信装置２０では、一定時間毎に、ナビゲーション装置から現在位置、進行方向、車速などのデータを受信している。

マスタチャネル用のアンテナ２１、マスタチャネル送受信部２２、送信制御部２３、受信制御部２４は、路上局の通信装置１０のマスタチャネル用のものと同様のものである。

アンテナ２５は、受信用のアンテナであり、各種信号を受信する。また、アンテナ２５は、無指向性のアンテナであり、全方向からの信号を受信する。受信する場合、受信信号がスレーブチャネル受信部２６を介してアンテナ２５から受信制御部２７に送られる。受信制御部２７は、上記した受信制御部１４と同様の処理を行う。特に、受信制御部２７では、データ処理部２８からサービスチャネル（周波数帯域）やサービスパケットＩＤなどの情報が入力された場合、スレーブチャネルの受信周波数帯域をそのサービスチャネルの周波数帯域とし、アンテナ２５で受信したデータのうちサービスパケットＩＤのデータだけをデータ処理部１８に出力する。

データ処理部２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなり、送信データ処理、受信データ処理、車車間送信処理、送信周期検出処理などの各種処理を行う。データ処理部２８では、ナビゲーション装置（特に、ナビゲーション用のコンピュータ）や車両コンピュータなどと通信によって各種データを送受信する。また、データ処理部２８では、送信制御部２３、受信制御部２４及び受信制御部２７と接続し、送信制御部２３に対して送信データを出力し、受信制御部２４や受信制御部２７から受信データを入力する。

送信データ処理について説明する。データ処理部２８では、ナビゲーション装置からの現在位置、車速、進行方向などの車両情報に、自車両の車両識別ＩＤなどを付加した送信データを生成する。そして、データ処理部２８では、送信データを送信制御部２３に出力する。この送信データは、図４（ａ）に示す路上局におけるマスタチャネルの送信周期のＯＦＦ期間にブロードキャストされ、車車間通信によって他車両で受信され、路車間通信エリアでは路車間通信によって路上局でも受信される。

受信データ処理について説明する。データ処理部２８では、受信制御部２４から他車両からの受信データが入力される毎に、受信データから他車両の現在位置、車速、進行方向などの情報を取り出し、車両コンピュータ３１に送信する。特に、路車間通信エリアの場合、データ処理部２８では、受信制御部２４から路上局からの受信データが入力される毎に、受信データから管理データやサービステーブルデータを取り出す。そして、データ処理部２８では、サービステーブルデータのサービスＩＤを参照し、必要なサービスデータがあるか否かを判定する。必要なサービスデータがある場合、データ処理部２８では、サービステーブルデータから、その必要なサービスデータのサービスチャネル（周波数帯域）やサービスパケットＩＤなどを抽出する。そして、データ処理部２８では、これらのサービスチャネル（周波数帯域）やサービスパケットＩＤなどの情報を受信制御部２７に出力する。また、データ処理部２８では、受信制御部２７から路上局からの受信データ（サービスデータ）が入力される毎に、そのサービスデータを車両コンピュータ３１に送信する。

車車間送信処理について説明する。データ処理部２８では、マスタチャネルで受信したデータに基づいて、路車間通信による路上局からのデータを受信しているか否かを判定する。例えば、受信データの中に管理データの路上局ＩＤを検出できた場合には路上局からのデータを受信していると判定する。路上局からのデータを受信していると判定した場合、データ処理部２８では、路車間通信を継続させる。

一方、路上局からのデータを受信していないと判定した場合、データ処理部２８では、車車間通信の送信タイミングか否かを判定する。この車車間通信の送信タイミングは、車速などに応じて設定され、例えば、高車速の場合（自車両の移動量が多い場合）には送信周期を短くし、低車速の場合（自車両の移動量が少ない場合）には送信周期を長くする。車車間通信の送信タイミングになった場合、データ処理部２８では、車車間通信の送信データを送信制御部２３に出力する。これによって、マスタチャネルにおいて路車間通信が行われていない期間に車車間データがブロードキャストされる。なお、車車間通信の送信タイミングか否かを判定する前に、ランダムな待ち時間を設けてもよい。この待ち時間を設けるのは、路車間通信の終了直後に各車両で車車間通信を開始した場合、ある同期状態となる可能性があり、ＣＳＭＡが有効に作用しない可能性があるからである。

送信周期検出処理について説明する。データ処理部２８では、マスタチャネルで受信したデータに基づいて、路車間通信による路上局からのデータを受信しているか否かを判定する。路上局からのデータを受信している場合、データ処理部２８では、計測フラグがＯＮか否かを判定する。計測フラグは、路上局におけるマスタチャネルの送信周期と送信周期のＯＮ期間とを計測するためのフラグであり、送信周期におけるＯＮ期間のときにはＯＦＦにセットされ、ＯＦＦ期間のときにはＯＮにセットされる。計測フラグがＯＮと判定した場合（つまり、前回まで送信周期のＯＦＦ期間の場合（今回から送信周期のＯＮ期間の場合））、データ処理部２８では、タイマを停止してリセットし、計測フラグをＯＦＦにセットする。そして、データ処理部２８では、タイマがスタート済みか否かを判定する。タイマがスタートしていないと判定した場合、データ処理部２８では、タイマをスタートさせる。一方、タイマがスタート済みと判定した場合（送信周期のＯＮ期間の計測中の場合）、データ処理部２８では、タイマの経過時間をＯＮ計測時間ｔ１として記録する。したがって、路上局からのデータが受信できている間、ＯＮ計測時間ｔ１は更新され続ける。このＯＮ計測時間ｔ１は、マスタチャネルで路上局からのデータを受信し始めたときからデータを受信できなくなるまでの経過時間であり、路上局のマスタチャネルの送信周期におけるＯＮ期間の時間を示す。

一方、路上局からのデータを受信していないと判定した場合、データ処理部２８では、タイマが動作しているか否かを判定する。タイマが動作していないと判定した場合、路車間通信エリアではないので、次回のデータ受信まで待つ。一方、タイマが動作していると判定した場合、データ処理部２８では、タイマの経過時間を周期計測時間ｔ２として記録し、計測フラグをＯＮにセットする。したがって、路上局からのデータを受信できない間、周期計測時間ｔ２は更新され続ける。この周期計測時間ｔ２は、マスタチャネルで路上局からのデータを受信し始めたときから次にデータを受信し始めるまでの経過時間であり、路上局のマスタチャネルの送信周期の時間を示す。

さらに、路上局からのデータを受信していないと判定した場合、データ処理部２８では、周期計測時間ｔ２がタイマ強制リセット時間Ｔより大きいか否かを判定する。タイマ強制リセット時間Ｔは、タイマをスタートさせてから車両が路車間通信エリアから退出した場合にタイマが動き続けるのを防止するための判定時間であり、マスタチャネルの送信周期として通常設定される時間より十分に大きな時間が設定される。周期計測時間ｔ２がタイマ強制リセット時間Ｔより大きいと判定した場合、データ処理部２８では、周期計測時間ｔ２を破棄し、タイマを停止してリセットし、計測フラグをＯＦＦにセットする。

データ処理部２８では、ＯＮ計測時間ｔ１と周期計測時間ｔ２から路上局のマスタチャネルの送信タイミングに対する同期信号を生成する。そして、通信装置２０では、この同期信号を利用して、ＰＬＬ[Phase Locked Loop]などの手法で路上局側と同期をとる。

なお、路上局からスレーブチャネルでサービスデータを送信する構成としたが、サービスデータの一部又は全部をマスタチャネルで送信する構成としてもよい。サービスデータをマスタチャネルで送信する場合、路上局の送信周期における基本データ（管理データ＋サービルデータテーブル）を送信するための送信タイミング（図４（ａ）のＯＮ期間）以外のタイミング（図４（ａ）のＯＦＦ期間）を使って送信を行う。このＯＦＦ期間は車車間通信が通常行われるので、路車間通信と車車間通信とで通信衝突することなく、車車間通信の機会も減少されないようにする必要がある。そこで、路上局では、マスタチャネルでの車車間通信による一定時間毎の送信回数を検知し（この一定時間毎の送信回数から路上局周辺に存在する車車間通信可能な車両の量を推測できる）、この送信回数に応じてサービスデータの送信頻度を設定する（車車間通信の送信回数が少ないほど送信頻度を多くする）。そして、路上局では、マスタチャネルを使用して、基本データを送信しない期間（図４（ａ）のＯＦＦ期間）においてその設定した送信頻度に基づいてサービスデータを送信する。特に、全てのサービスデータをマスタチャネルで送信することができる場合、路上局の通信装置にはスレーブチャネル用の送信手段を設ける必要がなくなり、車両の通信装置にはスレーブチャネル用の受信手段を設ける必要がなくなる。

上記したように、路上局からの情報としては交差点周辺の各種画像や交差点周辺の全ての車両の情報が提供され、他車両からの情報としては他車両の現在位置や車速が提供される。したがって、路車間通信によって取得できる路上局からの情報と車車間通信によって取得できる他車両からの情報とでは、走行支援を行うための情報としては路上局からの情報の方が質が高い情報である。そのため、路車間通信によって路上局からの情報が取得できるエリアでは、車車間通信によって他車両からの情報を取得する必要がない。そこで、この交差点周辺エリアでは、路車間通信のみを行い、車車間通信を行わないようにしてもよい。このように、車車間通信を行わないようにすることによって、基本データを送信しない期間（図４（ａ）のＯＦＦ期間）も有効に路車間通信で利用でき、路上局では全てのサービスデータをマスタチャネルで送信するも可能となる。この場合、路上局ではスレーブチャネルの送信手段を設ける必要がなくなり、車載通信装置でもスレーブチャネルの受信手段を設ける必要がなくなる。

図１〜図５を参照して、通信システムにおける動作について説明する。ここでは、車両が路上局の設置されている路車間通信エリアに進入した場合について説明する。特に、車載の通信装置２０における車車間通信処理は図６のフローチャートに沿って説明し、通信装置２０における送信周期検出処理については図７のフローチャートに沿って説明する。図６は、図２の車載通信装置における車車間送信処理のフローチャートである。図７は、図２の車載通信装置における送信周期検出処理のフローチャートである。

路車間通信エリアにおいて、路上局の通信装置１０では、図４（ａ）に示すマスタチャネルの送信タイミング（マスタチャネルの送信周期のＯＮ期間）毎に、アンテナ１１からマスタチャネルで管理データとサービスデータテーブルからなる基本データをＣＳＭＡにより送信している。また、通信装置１０では、図４（ｂ）に示すスレーブチャネルの送信タイミング（スレーブチャネルの送信周期のＯＮ期間）毎に、各アンテナ１５から各スレーブチャネルでスレーブチャネルにそれぞれ対応するサービスデータをＣＳＭＡにより送信している。

車両に搭載される通信装置２０では、アンテナ２１によってマスタチャネルでデータを受信している（Ｓ１０）。そして、通信装置２０では、この受信データに含まれる情報から路上局からのデータを受信したか否かを判定する（Ｓ１１）。Ｓ１１にて路上局からのデータを受信していると判定した場合、通信装置２０では、Ｓ１０に戻って、路車間通信を継続する。この際、車車間通信によるデータの送信要求があった場合でも、通信装置２０では、車車間通信のデータを送信しない。

路上局から基本データを受信した場合、通信装置２０では、サービスデータテーブルに基づいて必要なサービスデータがあるか否かを判定し、必要なサービスデータがある場合にはそのサービスデータのサービスチャネルやサービスパケットＩＤを抽出する。そして、通信装置２０では、スレーブチャネルの受信周波数帯域をサービスチャネルの周波数帯域とし、アンテナ２５によりスレーブチャネルでデータを受信する。さらに、通信装置２０では、その受信データからサービスパケットＩＤのサービスデータを抽出し、必要なサービスデータを取得する。

Ｓ１１にて路上局からのデータを受信していないと判定した場合、通信装置２０では、車車間通信の送信タイミングか否かを判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２にて車車間通信の送信タイミングでないと判定した場合、通信装置２０では、Ｓ１０のデータ受信に戻る。Ｓ１２にて車車間通信の送信タイミングと判定した場合、通信装置２０では、アンテナ２１からマスタチャネルで現在位置などの自車両のデータを送信する（Ｓ１３）。この車車間のデータが送信可能な期間は、図４（ａ）に示す路上局のマスタチャネルの送信周期のＯＦＦ期間であり、路車間通信が行われない期間である。

また、通信装置２０では、アンテナ２１によってマスタチャネルでデータを受信している（Ｓ２０）。そして、通信装置２０では、この受信データに含まれる情報から路上局からのデータを受信したか否かを判定する（Ｓ２１）。

Ｓ２１にて路上局からのデータを受信していると判定した場合、通信装置２０では、計測フラグがＯＮにセットされているか否かを判定する（Ｓ２２）。Ｓ２２にて計測フラグがＯＮにセットされていると判定した場合、新たに路車間通信が開始したので、通信装置２０では、タイマを停止してリセットし（Ｓ２３）、計測フラグをＯＦＦにセットする（Ｓ２４）。一方、Ｓ２２にて計測フラグがＯＦＦにセットされていると判定した場合、路車間通信中なので、タイマによる経過時間計測を継続させる。

そして、通信装置２０では、タイマをスタート済みか否かを判定する（Ｓ２５）。Ｓ２５にてタイマをスタートしていないと判定した場合、路車間通信が開始し、その開始時からの経過時間を計測するために、通信装置２０では、タイマをスタートさせて、Ｓ２０のデータ受信に戻る（Ｓ２６）。一方、Ｓ２５にてタイマをスタート済みと判定した場合、通信装置２０では、タイマの経過時間をＯＮ計測時間ｔ１として記録し、Ｓ２０のデータ受信に戻る（Ｓ２７）。ＯＮ計測時間ｔ１は、Ｓ２１にて路上局からのデータを受信していると判定しているときには更新され続け、記録されている最終値が図４（ａ）に示す路上局のマスタチャネルの送信周期のＯＮ時間に相当する値となる。

Ｓ２１にて路上局からのデータを受信していないと判定した場合、通信装置２０では、タイマが動作中か否かを判定する（Ｓ２８）。Ｓ２８にてタイマが動作していないと判定した場合、通信装置２０では、Ｓ２０のデータ受信に戻る。一方、Ｓ２８にてタイマが動作中と判定した場合、通信装置２０では、タイマの経過時間を周期計測時間ｔ２として記録し（Ｓ２９）、計測フラグをＯＮにセットする（Ｓ３０）。周期計測時間ｔ２は、新たにＳ２１にて路上局からのデータを受信していると判定されるまで更新され続け、記録されている最終値が図４（ａ）に示す路上局のマスタチャネルの送信周期（ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間）に相当する値となる。

続いて、通信装置２０では、周期計測時間ｔ２がタイマ強制リセット時間Ｔより大きいか否かを判定する（Ｓ３１）。Ｓ３１にて周期計測時間ｔ２がタイマ強制リセット時間Ｔ以下と判定した場合、通信装置２０では、Ｓ２０のデータ受信に戻る。一方、Ｓ３１にて周期計測時間ｔ２がタイマ強制リセット時間Ｔより大きいと判定した場合、通信装置２０では、周期計測時間ｔ２を破棄し（Ｓ３２）、タイマを停止してリセットし（Ｓ３３）、計測フラグをＯＦＦにリセットし（Ｓ３４）、Ｓ２０のデータ受信に戻る。

このように、通信装置２０では、最終的に記録されたＯＮ計測時間ｔ１と周期計測時間ｔ２により、路上局のマスタチャネルの送信周期とＯＮ時間を推定する。そして、通信装置２０では、この推定した送信周期とＯＮ時間により同期信号を生成する。さらに、通信装置２０では、この同期信号を利用して、路上局側と同期をとりながら路車間通信及び車車間通信を行う。

この通信システムによれば、車載の通信装置２０において路上局からのデータ受信と判定している場合にはそのデータ受信が終了するまで車車間通信を行わないので、マスタチャネルで路車間通信を妨害することなく車車間通信を行うことができる。さらに、通信システムによれば、車載の通信装置２０において路上局におけるマスタチャネルの送信周期やＯＮ時間を検出し、路上局と同期をとって通信を行うので、マスタチャネルにおける路車間通信と車車間通信とのタイミング分離をより高精度に行うことができる。

また、この通信システムによれば、車載の通信装置２０においてマスタチャネルでの受信データで得たサービスデータに関する情報により、スレーブチャネルでサービスデータを受信するので、マスタチャネルで取得できないデータ量の多いサービスデータをスレーブチャネルで確実に取得することができる。さらに、この通信システムによれば、車載の通信装置２０においてスレーブチャネルの受信周波数帯域を必要なサービスデータのサービスチャネルの周波数帯域に切り替えることにより、１つのスレーブチャネルの受信手段により様々なサービスデータを取得することができる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では走行支援を行うための情報を車車間通信や路車間通信で提供する構成としたが、車車間通信や路車間通信で送受信する情報は特に限定するものでない。

また、本実施の形態では路車間通信によって基本データの他にデータ量の多いサービスデータを提供する構成としたが、路車間通信によって基本データのようなデータ量の少ないデータだけを提供する構成としてもよい。この場合、マスタチャネルだけでデータの送信が可能なので、路上局の通信装置にはスレーブチャネルの送信手段が不要となり、車載の通信装置にはスレーブチャネルの受信手段が不要となり、各通信装置ではチャネルの切替手段も不要となる。

また、本実施の形態では車載通信装置が送信周期検出処理によって送信周期とそのＯＮ時間を検出する構成としたが、路上局からの管理データに送信周期などの送信タイミングの情報（送信周期、ＯＮ時間など）が含まれている場合にはこの情報から送信タイミングを検出する構成としてもよい。このように送信周期などを検出して、この送信周期などから同期信号を生成し、同期信号を用いて車車間通信を行う構成としたが、図６に示す車車間通信処理を行うだけでも、マスタチャネルで路車間通信と通信衝突なく車車間通信を行うことができる。

また、本実施の形態では車載通信装置においてマスタチャネルの受信系統とスレーブチャネルの受信系統を独立した２系統のハードウエアで構成したが、マスタチャネルの受信系統とスレーブチャネルの受信系統を同一の１系統のハードウエアを構成し、時間的に高速で切り替えてもよい。このように１系統のハードウエアで構成する場合、ＣＳ[Carrier Sense]を行うハードウエアが別に必要となる。ちなみに、１系統のハードウエアで構成し、マスタチャネルとスレーブチャネルを切り替える場合でも、路上局におけるマスタチャネルとスレーブチャネルの送信タイミングが同期している場合には（図４（ａ）、（ｂ）参照）、次の送信タイミングを待つことなく、スレーブチャネルで提供されるサービスデータをその先頭から受信することができる。

また、本実施の形態では路上局においてスレーブチャネルの送信タイミングをマスタチャネルの送信チャネルに同期させる構成としたが（図４（ａ）、（ｂ）参照）、スレーブチャネルの送信タイミングを非同期としてもよい。例えば、図４（ｃ）に示すように、スレーブチャネルの送信タイミングとして常時送信するタイミングとしてもよいし、また、図４（ｂ）に示すように、スレーブチャネルの送信タイミングとしてランダムなタイミングとしてもよい。ちなみに、路上局におけるマスタチャネルとスレーブチャネルの送信タイミングが同期していない場合でも、車載通信装置においてマスタチャネルの受信系統とスレーブチャネルの受信系統を独立した２系統のハードウエアで構成している場合には、マスタチャネルとスレーブチャネルとを同時に受信できるので、次の送信タイミングを待つことなく、スレーブチャネルで提供されるサービスデータをその先頭から受信することができる。

本実施の形態に係る路上局の通信装置の構成図である。 本実施の形態に係る車両に搭載される通信装置の構成図である。 本実施の形態に係る車両に搭載される走行支援装置の構成図である。 図１の路上局の通信装置における送信タイミングの例であり、（ａ）がマスタチャネルの送信タイミングの一例であり、（ｂ）がスレーブチャネルの送信タイミングの一例であり、（ｃ）がスレーブチャネルの送信タイミングの他の例であり、（ｄ）がスレーブチャネルの送信タイミングの他の例である。 図１の路上局の通信装置から送信されるデータの例であり、（ａ）がデータの構成の一例であり、（ｂ）がサービスデータテーブルの構成の一例である。 図２の車載通信装置における車車間送信処理のフローチャートである。 図２の車載通信装置における送信周期検出処理のフローチャートである。

符号の説明

１０，２０…通信装置、１１，１５，２１，２５…アンテナ、１２，２２…マスタチャネル送受信部、１３，１７，２３…送信制御部、１４，２４，２７…受信制御部、１６…スレーブチャネル送信部、１８，２８…データ処理部、２６…スレーブチャネル受信部、３０…走行支援装置、３１…車両コンピュータ、３２…センサ、３３…情報提供装置、３４…アクチュエータ

Claims (7)

1. 複数の車両にそれぞれ搭載された車載通信端末及び路上に設置された路側通信端末によって車車間通信及び路車間通信を行う通信システムにおいて、
   前記車載通信端末は、前記路側通信端末の送信を判定する判定手段と、車側送信信号の送信を行う車側送信手段とを備え、
   前記路側通信端末は、路側基本データ送信信号の送信を行う路側送信手段を備え、
   前記路側通信端末では、前記路側送信手段により路側通信端末における送信タイミングに基づいてマスタチャネルで前記路側基本データ送信信号を送信し、
   前記車載通信端末では、前記マスタチャネルで前記路側基本データ送信信号を受信し、前記判定手段により前記路側基本データ送信信号を受信しているか否かを判定し、前記路側通信端末からの前記路側基本データ送信信号を受信していないことが判定されてランダムな待ち時間経過後に前記車側送信信号の送信タイミングか否かを判定し、前記車側送信信号の送信タイミングになった場合に前記マスタチャネルで前記車側送信信号を送信することを特徴とする通信システム。
2. 前記車側送信信号の送信タイミングは、前記車両の車速に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載する通信システム。
3. 前記車側送信信号は、前記車載通信端末を搭載した前記車両の位置情報、車速情報又は進行方向情報を含むことを特徴とする請求項１に記載する通信システム。
4. 前記路側基本データ送信信号は、サービスデータに対応するサービステーブルデータ又は管理データを含むことを特徴とする請求項１に記載する通信システム。
5. 前記判定手段は、前記路側基本データ送信信号に含まれる送信タイミングの情報又は前記路側通信端末の送信周期に基づいて前記路側通信端末における送信タイミングを検出することを特徴とする請求項１に記載する通信システム。
6. 前記車載通信端末は、受信するチャネルを切り替える切替手段を備え、
   前記路側基本データ送信信号は、前記路側通信端末側で収集した情報から前記車載通信端末へ提供するサービスデータに対応するサービステーブルデータを含み、
   前記路側通信端末では、スレーブチャネルで前記サービスデータを含む路側サービスデータ送信信号を送信し、
   前記車載通信端末では、前記マスタチャネルで前記路側基本データ送信信号を受信し、前記切替手段により当該受信した前記路側基本データ送信信号に含まれる前記サービステーブルデータに対応する前記路側サービスデータ送信信号が送信される前記スレーブチャネルに切り替え、前記路側サービスデータ送信信号を受信することを特徴とする請求項１に記載する通信システム。
7. 前記路側通信端末では、前記路側サービスデータ送信信号の送信頻度を前記マスタチャネルで受信した車載通信端末からの送信回数に基づいて設定し、前記路側送信手段により前記路側基本データ送信信号を送信する送信タイミング以外の送信タイミングにおいて当該設定した送信頻度に基づいて前記マスタチャネルで前記路側サービスデータ送信信号を送信することを特徴とする請求項６に記載する通信システム。

Images