JP4737231B2 - 路車間通信システムとこれに用いる光ビーコン - Google Patents

Description

本発明は、道路側に設置された光ビーコンと車両に搭載された車載機との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムと、これに用いる光ビーコンに関するものである。

路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。このうち、光ビーコンは近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能となっている。
具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信され、逆に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が光ビーコンから車載機に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

上記光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行うビーコンヘッド（投受光器）を備えており、この投受光器は、ダウンリンク情報を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、車載機からのアップリンク情報を受信するフォトダイオード（ＰＤ）とを備えている。
例えば図１３に示すように、光ビーコン１０４のビーコンヘッド（投受光器）１０８は、通常、その直下よりも上流側よりに通信領域Ａが設定されている。光ビーコン（光学式車両感知器）１０４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図１３の右側部分）と重複し、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端は互いに一致するものとされている。

従って、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは通信領域Ａ全体の同方向長さと一致する。また、上記規格によれば、一般道向けの光ビーコン４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、ビーコンヘッド１０８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定され、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、この場合、通信領域Ａの車両進行方向の全長は３．７ｍとなる。

もっとも、実際には、現在設定されているダウンリンク領域ＤＡの上流端は、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃよりも上流側（例えば、図１３のｃ′）に設定されている場合が多い。

上記路車間通信システムでは、光ビーコン１０４と車載機１０２との間で次のような通信が行われる。まず、光ビーコン１０４は、最初に、車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第１のダウンリンク情報を道路のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常時送信する。
このダウンリンク領域ＤＡに車両が進入することで、その車両に搭載された車載機１０２の投受光器（車載ヘッド）が第１のダウンリンク情報を受信すると、当該車載機１０２は、自己の車両ＩＤを格納した車線通知情報を含むアップリンク情報の送信を開始する。

そして、上記アップリンク情報を光ビーコン１０４のビーコンヘッド１０８が受信すると、光ビーコン１０４は、ダウンリンクの切り替えを行い、車載機１０２に対して上記車両ＩＤを有する車線通知情報を含む第２のダウンリンク情報の送信を開始する。この第２のダウンリンク情報は、所定時間内において可能な限り繰り返し送信され、車載機１０２において受信される。

このような光ビーコンを用いた路車間通信システムにより、例えば、通信領域Ａ内の特定位置（例えば車両進行方向の上流端）を車両（車載機１０２）の位置と見立て、当該特定位置からその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、信号機の手前に設けられた停止線４０）までの「距離情報」を第２のダウンリンク情報に含ませておき、この距離情報を受信した車載機１０２により、当該距離情報を利用して、停止線４０の手前で強制停止するように車両を制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして、ドライバに対して安全運転支援を行う場合がある（例えば、特許文献２及び３参照）。

しかし、このような安全運転支援を行う場合、次のような問題がある。
現在、実際に運用されている光ビーコン１０４の通信領域Ａ、特にアップリンク領域ＵＡは、車載機１０２からのアップリンク情報をより確実に受信するため、例えば図１３に仮想線で示すように、前記規格で規定された正式な領域よりもかなり広い領域（例えば、△ｄｂ′ｃ′で示す領域）になっていることが多い。同様に、ダウンリンク領域ＤＡについても前記規格の領域よりも広く設定されている場合が多い。

このように通信領域Ａが正式な領域よりも広範であると、「距離情報」の始点となる通信領域Ａ内の特定位置と、車両が前記距離情報を受信した時点における実際の位置との差が大きくなってしまう可能性が高く、距離情報の精度が低下する。
このため、この距離情報を利用した安全運転支援の精度も同じように低下することになり、例えば、安全運転支援機能によって、停止線４０の手前に停止させるように車両を制動したにも関わらず、停止線４０をオーバーして車両が停止するといった事態が起こりうる。

特開２００５−２６８９２５号公報 特開２００７−２９３６６０号公報 特開２００７−３１７１６６号公報

そこで、本願発明者は、図１２に示す比較例のように、アップリンク領域ＵＡを車両進行方向に分割して複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を設定し、この各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応してアップリンク情報３５を受信するフォトダイオード等よりなる複数の光受信部を、投受光器に搭載するようにした光ビーコンを既に提案している（特願２００７−２０９１０号の明細書参照）。

かかるアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応する複数の光受信部を有する光ビーコン（以下、「ＰＤ分割タイプ」の光ビーコンと称することがある。）を使用すれば、アップリンク領域ＵＡが全体として車両進行方向に広く設定されている場合であっても、当該アップリンク領域ＵＡを構成する個々の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を車両進行方向に狭く設定することが可能となる。
このため、それぞれの分割領域に対応して「距離情報」の始点を設定してやれば、当該「距離情報」の始点と実際の車両（車載機）の位置がそれほど大きくずれることがなく、ドライバに対する安全運転支援を精度よく行うことができる。

また、本願発明者は、アップリンク領域ＵＡを単に複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に分割するだけでなく、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の境界ＢＬ付近で送信されたアップリンク情報を２つの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応する２つの光受信部で受信することができる重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４を設定することも提案している。この場合、アップリンク領域ＵＡは、１つの光受信部単独でアップリンク情報を受信可能な領域（以下、このような範囲を単独領域ともいう）ＵＡ１’〜ＵＡ４’と、２つの光受信部でアップリンク情報を受信可能な重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４とに更に細かく分割されることになり（図示例では７つに分割）、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を車両進行方向に更に狭くして、「距離情報」の始点と実際の車両の位置とのずれをより小さくすることを可能にしている。また、重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４では、アップリンク情報を受信した２つの光受信部の受信レベルを比較することによって、重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４内におけるアップリンク情報の送信位置を詳しく特定することも可能にしている。

以上のようにアップリンク領域ＵＡを複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に分割し、さらに各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４を設定することは、「距離情報」の始点位置を正確に定める上で非常に有用である。しかし、この場合、車両進行方向の中間に位置する分割領域ＵＡ２，ＵＡ３は、その車両進行方向の両側に重複領域ＵＡ１２，ＵＡ２３，ＵＡ３４が存在するが、上流側と下流側の分割領域ＵＡ１，ＵＡ４には、片側にしか重複領域ＵＡ１２，ＵＡ３４が存在しない。したがって、上流側及び下流側の分割領域ＵＡ１，ＵＡ４の単独領域ＵＡ１’，ＵＡ４’は、他の分割領域ＵＡ２，ＵＡ３の単独領域ＵＡ２’，ＵＡ３’に比べて広くなる傾向にある。このため、この単独領域ＵＡ１’，ＵＡ４’に設定された「距離情報」の始点位置と、実際の車両の位置との差が、他の単独領域ＵＡ２’，ＵＡ３’に比べて大きくなる可能性がある。特に、光ビーコンと車載機との路車間通信は、通信環境が良好な状態では概ね通信領域Ａの上流端付近で完了するため、最も上流側に位置する分割領域ＵＡ１における単独領域ＵＡ１’が広いと「距離情報」の精度に与える影響も大きくなる。
したがって、ＰＤ分割タイプの光ビーコン（図１２参照）においては、従来技術の光ビーコン（図１３参照）よりも「距離情報」の精度を高めることができるものの、車両進行方向上流側又は下流側の単独領域ＵＡ１’，ＵＡ４’については更なる精度向上の余地がある。
なお、重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４は、上述のように光受信部の受光レベルを利用すれば重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４内におけるアップリンク情報の送信位置を詳しく特定することができるため、車両進行方向の幅が広くなったとしても「距離情報」の精度に与える影響は小さい。

本発明は、上記の実情に鑑み、ＰＤ分割タイプの光ビーコンを用いた路車間通信システムにおいて、車両進行方向端部に位置する分割領域についてのアップリンク光の送信位置に関して、より高精度の情報提供を行えるようにすることを目的とする。

本発明の路車間通信システム（請求項１）は、道路を走行する車両の車載機と、この車載機から送信されたアップリンク光を受光可能なアップリンク領域を含む通信領域が前記道路の所定範囲に設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による路車間通信を行う路車間通信システムであって、前記光ビーコンが、前記アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる分割領域に対応して前記アップリンク光をそれぞれ受信する、複数のフォトダイオードを含む光受信部を有しており、前記アップリンク領域の車両進行方向両端部を構成する前記分割領域に対応する前記フォトダイオードのうち少なくとも一方の受光エリアが、車両進行方向両端部以外の前記分割領域に対応する前記フォトダイオードの受光エリアよりも小さいことを特徴とする。

本発明の路車間通信システムよれば、アップリンク領域の車両進行方向端部を構成する分割領域を実質的に車両進行方向に狭くすることができ、この分割領域に含まれる、アップリンク光を単独で受信可能な領域も狭くすることができる。このため、例えばダウンリンク光に含める「距離情報」の始点位置として当該分割領域内の特定位置を設定した場合には、当該始点位置と実際の車両の位置とのずれを小さくすることができる。なお、本発明では、アップリンク領域の車両進行方向上流側端部の分割領域に対応するフォトダイオードと、同下流側端部の分割領域に対応するフォトダイオードとの双方の受光エリアを小さくしてもよいし、一方のフォトダイオードの受光エリアのみを小さくしてもよい。ただし、路車間通信では、車両進行方向上流側端部の分割領域において送信されたアップリンク光が光ビーコンによって受信されることが多いため、当該上流側端部の分割領域に対応するフォトダイオードの受光エリアを小さくすることがより好ましい。

本発明の路車間通信システム（請求項２）は、道路を走行する車両の車載機と、この車載機から送信されたアップリンク光を受光可能なアップリンク領域を含む通信領域が前記道路の所定範囲に設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による路車間通信を行う路車間通信システムであって、前記光ビーコンが、前記アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる分割領域に対応して前記アップリンク光をそれぞれ受信する、複数のフォトダイオードを含む光受信部を有しており、前記光受信部が、前記アップリンク光を受信してもダウンリンクの切り替えを行わないダミー分割領域を前記アップリンク領域の車両進行方向の上流側端部に構成するための、ダミーフォトダイオードを有することを特徴とする。

本発明の路車間通信システムは、光受信部が、ダミー分割領域を構成するためのダミーフォトダイオードを有しているので、ダミー分割領域を除く車両の進行方向の最上流側の分割領域に、ダミー分割領域と重複する重複領域を設定することができる。この重複領域では、フォトダイオードの受信レベルを利用してアップリンク光の送信位置を詳しく特定することが可能であるため（詳細については実施形態で述べる）、この送信位置をダウンリンク光に含める「距離情報」の始点位置として設定した場合、当該始点位置と実際の車両の位置とが大きくずれてしまうことが少なくなる。したがって、この距離情報を用いた安全運転支援を高精度で行うことが可能となる。

上記光ビーコンは、アップリンク光を受信した前記フォトダイオードに対応する前記分割領域内における当該アップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、アップリンク光の受信後に前記投受光器が送信するダウンリンク光に、次の（ａ）及び（ｂ）で定義される情報を含める通信制御部とを有するものを採用することができる。
（ａ） 前記通信領域内の基準位置から、その下流側の所定位置までの距離に関する情報
（ｂ） 前記送信位置の前記基準位置に対するずれに関する補正情報

この場合、前記車載機として、前記（ａ）の情報を前記（ｂ）の情報で補正することにより、前記所定位置までの前記車両の走行距離を求める距離認識部を有するものを採用すれば（請求項５）、当該（ｂ）の情報での補正を行わない従来システムに比べて、車載機が所定位置までの距離をより正確に把握することができる。
このため、車載機は、所定位置の手前で車両を停止させる等の安全運転支援をより精度よく実行することができる。

また、本発明の路車間通信システムにおいて、前記光ビーコンは、アップリンク光を受信した前記フォトダイオードに対応する前記分割領域内における当該アップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、アップリンク光の受信後に前記投受光器が送信するダウンリンク光に、次の（ｃ）で定義される情報を含める通信制御部とを有するものであってもよい（請求項４）。
（ｃ） 前記送信位置からその下流側の所定位置までの距離に関する情報
この場合には、位置特定部が特定した送信位置そのものが実際の走行距離に関する情報を構成しており、車載機側においてこの情報に補正を加える必要がない。このため、車載機として、ダウンリンク光に含まれる情報を補正しないで、前記所定位置までの前記車両の走行距離を求める距離認識部を有するものを採用すれば足りる（請求項６）。

本発明の光ビーコン（請求項７）は、前記路車間通信システム（請求項１）の主たる構成要素となる光ビーコンであり、同システムと同様の作用効果を奏する。
また、本発明の車両の位置標定方法（請求項８）は、前記路車間通信システム（請求項１）において行われる位置標定方法であり、同システムと同様の作用効果を奏する。

以上の通り、本発明によれば、車両進行方向端部における車両の位置の特定精度を高め、車載機により高精度の情報提供を行うことができる。
このため、路車間通信を利用してドライバに対する安全運転支援を行う場合には、この支援制御をより精度よく行うことができる。

〔第１実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、この路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する各車両Ｃに搭載された車載機２とを備えて構成されている。
交通管制システム１は、管制室に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを有している。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で双方向通信を行う。なお、中央装置３は交通管制室に設けられている。

〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４は、電話回線等の通信回線５を介して中央装置３と接続された通信インタフェースである通信部６と、この通信部６が接続されたビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図例では４つ）のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
各ビーコンヘッド８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０と、フォトダイオード（ＰＤ）１１を含む光受信部９とを筐体の内部に収納している（図３参照）。

このうち、発光ダイオード１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報３４，３６を構成する光信号）を後述する通信領域Ａに発光し、フォトダイオード１１は、車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯ（アップリンク情報３５を構成する光信号）を受光する。
ビーコンヘッド８には、後述するアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応して複数（図例では４つ）のフォトダイオード１１が設けられており、この各フォトダイオード１１は、その電気出力信号を増幅する増幅回路とともに、アップリンク光ＵＯの光受信部９を構成している（図７参照）。

図２は、上記光ビーコン４の平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた前記複数のビーコンヘッド８と、これらビーコンヘッド８を一括制御する制御部である一台の前記ビーコン制御機７とを備えている。

上記ビーコン制御機７は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、通信部６（図１）による中央装置３との双方向通信と、ビーコンヘッド８による車載機２との路車間通信を行う通信制御部４９としての機能を有する。
なお、このビーコン制御機７による路車間通信の内容については後述する。

また、ビーコン制御機７は、所定の各機能を実行するコンピュータプログラムを記憶装置４８に格納しており、このプログラムが実行する機能部分として、路車間通信に関する上記通信制御部４９の他に、更に、アップリンク光ＵＯの受信レベルを利用して車載機２の送信位置を特定するための位置特定部５０を備えている（図１、図２及び図４参照）。
なお、この位置特定部５０の処理内容についても後述する。

ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されており、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
各ビーコンヘッド８のＬＥＤ１０は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。

〔通信領域について〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、車載機２の投受光器である車載ヘッド２７がダウンリンク情報を受信することができるダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、光ビーコン４のビーコンヘッド８が車載ヘッド２７からのアップリンク情報を受信することができるアップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。

ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、道路Ｒ上の位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲に設定されている。また、アップリンク領域ＵＡは、前記位置ｄと、道路Ｒ上の位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲に設定されている。
従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図３の右側部分）と重複している。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。

光ビーコン（光学式車両感知器）４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。この規定では、一般道向けの光ビーコン４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、ビーコンヘッド８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定されている。
また、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。

しかしながら、本実施形態では、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は、上記規定よりも上流側及び下流側へ長く設定されている。その結果、アップリンク領域ＵＡは上記規定よりも車両進行方向に広がり、同時にダウンリンク領域ＤＡも上記規定よりも車両進行方向に広がっている。
このようにアップリンク領域ＵＡ及びダウンリンク領域ＤＡが広くなると、車載機２と光ビーコン４との間のアップリンク情報及びダウンリンク情報の送受信の確実性が増すことになる。

更に、アップリンク領域ＵＡは、車両Ｃの走行位置が特定可能な程度に当該領域ＵＡを車両進行方向に複数に分割してなる分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４よりなる。具体的には、本実施形態のアップリンク領域ＵＡは、位置ｄを上端とし、道路Ｒ上の位置ｅ１〜ｅ３を下端とする３本の境界線（境界部）ＢＬによって４つに分割されている。
ビーコンヘッド８に設けられた４つのフォトダイオード１１（図１参照）は、それぞれアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を受信領域としている。従って、例えば、最も上流側に位置する分割領域ＵＡ１内で車載ヘッド２７から送信されたアップリンク光ＵＯは、この分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１によって受光される。

また、アップリンク領域ＵＡを構成する各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４は、それぞれ隣接する他の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４と車両進行方向に重複するように設定されている。この重複する領域を符号ＵＡ１２，ＵＡ２３，ＵＡ３４で示す。この重複領域ＵＡ１２，ＵＡ２３，ＵＡ３４で送信されたアップリンク光ＵＯは、隣接する２つのフォトダイオード１１によって同時に受信される。また、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４において、隣接する他の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４と重複しない単独の領域（符号ＵＡ１’〜ＵＡ４’で示す）で送信されたアップリンク光ＵＯは、それぞれに対応する１つのフォトダイオード１１によって受信される。したがって、本実施の形態では、実質的にアップリンク領域ＵＡが単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’と重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４との７つの領域に分割されることになる。

〔車載機及び車両の構成〕
図４は、光ビーコン４と路車間通信する前記車載機２と、この車載機２が搭載された車両Ｃの概略構成図である。
図４に示すように、この車両Ｃは、ドライバの搭乗席（図示せず）を有する車体２１と、この車体２１に搭載された前記車載機２と、車両Ｃの各部を統合制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２２と、車体２１を駆動するエンジン２３と、車体２１を制動するブレーキ装置２４と、車両Ｃの現時の速度を常時検出している速度検出器２５とを備えている。

ＥＣＵ２２は、ドライバのアクセル操作に基づくエンジン２３の駆動制御や、ブレーキ操作に基づく制動制御等、車両Ｃに対する各種の制御を行う。
車載機２は、車載コンピュータ２６と、このコンピュータ２６のセンサ用インタフェースに接続された車載ヘッド（投受光器）２７と、搭乗席のドライバに対するヒューマンインタフェースとしてのディスプレイ２８及びスピーカ装置２９とを備えている。

上記車載ヘッド２７は、光ビーコン４の投受光器８と同様に、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオードを備えている（図示せず）。このうち、ＬＥＤは、近赤外線よりなるアップリンク情報３５を発光し、フォトダイオードは、通信領域Ａに発光された近赤外線よりなるダウンリンク情報３４，３６を受光する。
車載コンピュータ２６は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、車載ヘッド２７による光ビーコン４との路車間通信の制御処理を行う。

また、車載コンピュータ２６は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、距離認識部３０、補正部３１及び支援制御部３２を備えている。なお、これらの各機能部３０，３１，３２の処理内容については後述する。

〔光受信部とビーコン制御機の回路構成〕
図７は、光受信部とビーコン制御機の回路構成の一例を示すブロック図である。
なお、以下において、必要に応じて、最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１をＰＤ１といい、上流側から２番目、３番目及び４番目の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するフォトダイオード１１を、それぞれＰＤ２、ＰＤ３及びＰＤ４ということがある。

図７に示すように、本実施形態の光受信部９は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応する複数のフォトダイオード１１と、このフォトダイオード１１にそれぞれ接続された増幅回路４２とからなる。この光受信部９は、増幅回路４２の後段側の加算器４３、コンパレータ４４及び検波回路４６とともに、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する複数のビーコンヘッド８にそれぞれ搭載されている。
各増幅回路４２の出力側は単一の加算器４３に接続され、この加算器４３の出力側にはコンパレータ４４が接続されている。

増幅回路４２は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ等よりなる増幅素子や、この素子の出力電圧を更に増幅する複数のオペアンプ等を含み、各ＰＤ１〜ＰＤ４の出力電圧を例えば１万〜１０万倍オーダで増幅することができる。
各増幅回路４２からの出力電圧は、加算器４３で１つのアナログ信号に重畳され、コンパレータ４４によってデジタル信号に変換されてビーコン制御機７の処理プロセッサ４５に送られる。処理プロセッサ４５は、コンパレータ４４のデジタル信号からアップリンク情報３５に含まれるデータ信号や通信制御信号を抽出する。

また、各増幅回路４２の出力側はそれぞれ分岐して検波回路４６に接続され、この検波回路４６の出力側はビーコン制御機７内のＡ／Ｄコンバータ４７に接続されている。このため、各増幅回路４２の出力電圧は、検波回路４６で平滑化されてから後段のＡ／Ｄコンバータ４７でデジタル信号に変換され、ビーコン制御機７の処理プロセッサ４５に送られる。
処理プロセッサ４５は、Ａ／Ｄコンバータ４７のデジタル信号からＰＤ１〜ＰＤ４の受信レベルを検出し、この受信レベルを所定の閾値と比較することで、アップリンク光ＵＯがＰＤ１〜ＰＤ４のうちのどれに照射されたものかを判定する。

また、ビーコン制御機７の処理プロセッサ４５は、制御機７内の記憶装置４８に格納されたコンピュータプログラムを実行し、路車間通信に関する通信制御や、分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４内でのアップリンク光ＵＯの送信位置の特定を行う。
すなわち、ビーコン制御機７の記憶装置４８は、路車間通信のための通信制御と、アップリンク光ＵＯの送信位置を特定するための位置特定とを行うためのコンピュータプログラムを備えている。なお、記憶装置４８には、位置特定のプログラムを実施する際に使用する参照テーブル５１が記録されている。

図８に示すように、車両進行方向最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するＰＤ１は、同方向に相当する幅ｗ２が、その他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するＰＤ２〜ＰＤ４の幅ｗ１よりも小さく、これによって受光エリアが小さくなっている。このため、図３に示す最上流側の分割領域ＵＡ１の車両進行方向上流端の位置ｃは、受光エリアがすべて同一の場合における最上流端の位置（ｃ）よりも車両進行方向下流側に位置し、これによって車載機２から送信されたアップリンク光ＵＯを受光可能な単独領域ＵＡ１’が車両進行方向に狭くなっている。

〔位置特定部の処理内容〕
次に、ビーコン制御機７の位置特定部５０が行う処理内容について説明する。
車載機２が送信するアップリンク光ＵＯは、いずれかのＰＤ１〜ＰＤ４によって受信される。この際、アップリンク領域ＵＡの単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’において車載ヘッド２７から送信されたアップリンク光ＵＯは、いずれか１つのＰＤ１〜ＰＤ４によって受信され、重複領域ＵＡ１２，ＵＡ２３，ＵＡ３４において送信されたアップリンク光ＵＯは、互いに隣接する２つのＰＤ１〜ＰＤ４によって受信される。

位置特定部５０は、アップリンク光ＵＯが１つのＰＤ１〜ＰＤ４によって受信された場合には、当該ＰＤ１〜ＰＤ４に対応する単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’内の所定位置Ｐ１〜Ｐ４をアップリンク光ＵＯの送信位置と特定する。
また、位置特定部５０は、アップリンク光ＵＯが２つのＰＤ１〜ＰＤ４によって受信された場合には、２つのＰＤ１〜ＰＤ４の受信レベルに応じて求められた重複領域ＵＡ１２，ＵＡ２３，ＵＡ３４内の位置をアップリンク光ＵＯの送信位置と特定する。具体的には以下の通りである。

例えば、図９に分割領域ＵＡ３，ＵＡ４について示すように、この分割領域Ｕ３，ＵＡ４に対応するフォトセンサＰＤ３，ＰＤ４によって同時にアップリンク光ＵＯが受信されたとき、ＰＤ３の受光レベルが高く、ＰＤ４の受光レベルが低ければ、重複領域ＵＡ３４のうちの上流側寄り（分割領域ＵＡ３寄り）の位置でアップリンク光ＵＯを送信したものと推定できる。したがって、位置特定部５０は、重複領域ＵＡ３４の領域長を受光レベルの比率に応じて配分したうえで車両のアップリンク情報の送信位置を特定する。

具体的には、ＰＤ３の受光レベルが３．０μＷ／ｃｍ²、ＰＤ４の受光レベルが１．０μＷ／ｃｍ²である場合、両受光レベルの比率（３：１）に基づいて重複領域ＵＡ３４の領域長を４等分し、当該領域ＵＡ３４の上流端から１つ目の位置Ｐｘを、アップリンク光ＵＯの送信位置と特定する。
このような重複領域ＵＡ３４におけるアップリンク光ＵＯの送信位置の特定は、他の重複領域ＵＡ１２，２３においても同様に行われる。

〔路車間通信の内容（通信制御部の処理内容）〕
図５は、通信領域Ａにおいて、ビーコンヘッド８と車載ヘッド２７との間で行われる双方向での路車間通信の手順を示している。以下、図５を参照しつつ、本実施形態の路車間通信の内容を説明する。

まず、光ビーコン４のビーコン制御機７（通信制御部４９）は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応するビーコンヘッド８から、ダウンリンクの切り替え前の第１情報として、車線通知情報を含む第１のダウンリンク情報３４を、各車線Ｒ１〜Ｒ４のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常に送信し続けている（図５のＦ１）。
なお、この段階では、車線通知情報には未だ車両ＩＤは格納されていない。

車載機２を搭載した車両Ｃが実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載機２の車載ヘッド２７が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第１のダウンリンク情報３４を受信する。
この際、車載機２の車載コンピュータ２６は、当該車両Ｃが実際の通信領域Ａ内に存在していることを認識する。その後、車載コンピュータ２６は、アップリンク情報３５の送信を開始し（図５のＦ２）、このアップリンク情報３５をビーコンヘッド８に対して所定の送信周期（アップリンク送信周期）で送信する（図５のＦ３）。

車載コンピュータ２６は、車両Ｃに特定の車両ＩＤを上記アップリンク情報３５に格納して当該アップリンク情報３５を送信し、ビーコン間の旅行時間情報を有している場合には、この情報もアップリンク情報３５に含ませる。
また、車載コンピュータ２６は、光ビーコン４のビーコン制御機７がダウンリンクの切り替えを行ったことを認識するまで、当該アップリンク情報３５を送信し続ける。

一方、光ビーコン４のビーコンヘッド８がアップリンク情報３５受信すると（図５のＦ４）、ビーコン制御機７（通信制御部４９）は、ダウンリンクの切り替えを行い、第２情報として、車両ＩＤ情報を有する車線通知情報を含む第２のダウンリンク情報３６の送信を開始し（図５のＦ５）、この第２のダウンリンク情報３６の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す（図５のＦ６）。

上記車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与することができる。
このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する各車両Ｃの車載コンピュータ２６は、その格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを判断することにより、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行しているかを認識できる。

第２のダウンリンク情報３６には、車両ＩＤを含む車線通知情報の他に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報、及び、ドライバに対する安全運転支援のための支援情報等が含まれている。
この支援情報には、光ビーコン４より下流側の信号機の灯色が変わるタイミング情報である信号情報の他、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置（例えば、停止線）までの距離に関する距離情報が含まれている。

図５に示すように、第２のダウンリンク情報３６は、単一又は複数の最小フレーム３７で構成されている。前記「近赤外線式インタフェース規格」によれば、この最小フレーム３７のデータ量は合計１２８バイトと規定され、ヘッダ部３８に５バイト、実データ部３９に１２３バイトが割り当てられている。
前記規格によれば、第２のダウンリンク情報３６は、１〜８０個の最小フレーム３７で構成することができ、送信可能時間は２５０ｍｓに設定されている。また、このダウンリンク情報３６は送信すべき情報量に対応した任意数の最小フレーム３７で構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。

最小フレーム３７の送信周期は約１ｍｓである。従って、例えば、三つの最小フレーム３７で一つのダウンリンク情報３６を構成する場合には、ダウンリンク情報３６の送信周期は約３ｍｓになるので、当該ダウンリンク情報３６は所定の送信可能時間（２５０ｍｓ）の間に約８０回繰り返して送信されることになる。
車載機２の車載コンピュータ２６は、第２のダウンリンク情報３６を受信した時点（図５のＦ７）で光ビーコン４でのダウンリンクの切り替えを認識し、この時点でアップリンク情報３５の送信を停止する。

本実施形態の路車間通信システムは、図３及び図９に示すように、通信領域Ａに含まれる複数の位置Ｐ１〜Ｐ４、Ｐｘから、その下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４、Ｌｘを認識して位置標定を行い（図５のＦ８）、これに基づいて、ドライバに対する安全運転支援を行う距離認識システムとして機能している。
以下、前記した距離情報の内容と、これに基づいて車載機２が行う安全運転支援のための距離認識について説明する。

〔距離情報の内容〕
本実施形態のビーコン制御機７では、通信領域Ａ内の位置Ｐ１〜Ｐ４から、その下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４（図３参照）の数値よりなる距離情報が、予め記憶装置４８に記憶されている。
図３に示すように、上記距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端（終点）Ｐ０は、光ビーコン４の下流側に設置された、例えば信号機手前の停止線４０の位置に設定されている。

また、距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端（始点）Ｐ１〜Ｐ４は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡの車両進行方向における基準位置としてそれぞれ４カ所設定されており、図３の例では、この基準位置Ｐ１〜Ｐ４は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４における道路Ｒ上の車両進行方向の略中央位置であって、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’内に設定されている。

アップリンク光ＵＯが、分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’内で送信され、このアップリンク光ＵＯが単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’に対応する１つのフォトダイオード１１で受信されたとき、ビーコン制御機７の位置特定部５０は、当該単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’に対応する基準位置Ｐ１〜Ｐ４をアップリンク光ＵＯの送信位置として特定する。そして、通信制御部４９は、特定した基準位置（送信位置）Ｐ１〜Ｐ４を上流端とする距離Ｌ１〜Ｌ４を選択して、第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納し、この第２のダウンリンク情報３６をＬＥＤ１０を介して車載機２に送信する。

アップリンク光ＵＯが、分割領域ＵＡ１〜Ｕ４の重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４内で送信され、このアップリンク光ＵＯが重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４に対応する２つのフォトダイオード１１によって受信されたとき、ビーコン制御部７の位置特定部５０は、アップリンク光ＵＯを受信した２つのフォトダイオード１１の受信レベルに応じて前述の方法によって重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４内の送信位置Ｐｘを特定する（図９参照）。そして、通信制御部４９は、重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４内の特定位置Ｐｘを上流端とし、所定位置Ｐ０を下流端とする距離Ｌｘを算出し、この距離Ｌｘについての距離情報を第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納し、この第２のダウンリンク情報３６をＬＥＤ１０を介して車載機２に送信する。

なお、本実施形態の場合、各重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４内の所定位置（例えば、図３及び図９においてｅ１〜ｅ３で示す境界位置）をも基準位置として予め設定しておき、この基準位置を上流端とする距離情報をビーコン制御機７の記憶装置４８に記憶しておいてもよい。この場合、図９に示すように、通信制御部４９は、位置特定部５０が特定したアップリンク光ＵＯの送信位置Ｐｘが基準位置ｅ１〜ｅ３に対して車両進行方向にどれだけずれているかを算出し、この算出結果を基準位置に対する補正情報として距離情報とともに第２のアップリンク情報３６に格納することができる。

〔安全運転支援の内容〕
図４に示すように、上記距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信すると、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、そのダウンリンク情報３６のフレームに含まれている距離情報から、距離Ｌ１〜Ｌ４、Ｌｘを抽出し、所定位置Ｐ０までの残りの走行距離とする。また、ダウンリンク情報３６のフレームに補正情報が含まれている場合には、車載コンピュータ２６の補正部３１は、この情報から補正値を抽出し、距離情報にかかる距離に対する補正処理を行って所定位置Ｐ０までの残りの走行距離を演算する。
そして、車載コンピュータ２６の支援制御部３２は、上記走行距離を利用してドライバに対する安全運転支援を行う。

例えば、支援制御部３２は、停止線４０までの走行距離と現時点の車両Ｃの走行速度とから、その停止線４０の手前で停止するための減速度（負の加速度）を算出し、その減速度をＥＣＵ２２に通知する。
ＥＣＵ２２は、当該減速度となるようにブレーキ装置２４を作動させ、これにより、車両Ｃを停止線４０の手前で自動停止させることができる。

また、支援制御部３２の安全運転支援としては、ディスプレイ２８やスピーカ装置２９を用いたドライバに対する注意喚起であってもよい。
例えば、支援制御部３２により、停止線４０までの走行距離をディスプレイ２８に表示させてもよい。また、現時の車両Ｃの走行速度が速すぎる場合には、支援制御部３２により、停車や減速を促す注意喚起をディスプレイ２８に表示させたり、その注意喚起をスピーカ装置２９から音声出力させたりしてもよい。

また、支援制御部３２は、第２のダウンリンク情報３６に含まれる信号情報を用いて安全運転支援を行うこともできる。
ここで、信号情報とは、交通信号機が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報（表示予定情報）等を含む。例えば、「現在灯色が青信号で継続予定時間が５秒であり、次の灯色が黄信号で継続予定時間が８秒であり、その次の灯色が右折青矢印灯で継続予定時間１０秒である」といった情報である。

この信号情報を受信した車載コンピュータ２７の支援制御部３２は、停止線４０までの距離と車両Ｃの走行速度ｖ等から、停止線４０に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。
そして、例えば、現在の信号灯色は青信号であるが、停止線４０に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線４０の手前で停止することができるように、車両Ｃを制動するための制御を行う。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、車両Ｃの速度を維持するための制御を行うことができる。

車両Ｃを制動したり速度を維持したりするため、支援制御部３２は、車両のブレーキ装置２４（図４）やアクセルに対して直接的に制御を行ってもよい。
また、支援制御部３２では単に制動や速度維持に関する情報を生成し、その情報をＥＣＵ２２に通知することによってＥＣＵ２２でブレーキ装置２４やアクセルを制御するものであってもよい。すなわち、支援制御部３２は、間接的な制御を行うものであってもよい。また、支援制御部３２は、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしてもよい。

支援制御部３２は、車両Ｃの搭乗者に対して、信号灯色の推定の結果を音声や画像情報によって通知するようにしてもよい。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をスピーカ装置２９からドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置等のディスプレイ２８に文字や図柄で表示したりすることができる。
安全運転の支援については、不適切なタイミングや内容でドライバに情報を通知することのないようなヒューマンインタフェースとするため、例えば低速走行時には音声や画像表示による報知を行わないようにすることができる。

なお、信号情報は、現在表示している灯色とその継続時間だけとしてもよいし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしてもよい。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませてもよい。
また、信号情報は、光ビーコンから取得するものであってもよいし、光ビーコン以外のインフラ装置等から取得するものであってもよい。

後者の場合、例えば、信号機の信号制御機が無線通信機を備えている場合には、当該無線通信機から取得してもよいし、前記信号情報を取得した先行車両から車々間通信によって取得してもよい。信号情報を受信する信号情報受信部は、車載ヘッド２７を用いてもよいし、車載機２に備えた別の受信器であってもよい。

本実施形態の路車間通信システムによれば、図８に示すように、光受信部９を構成するＰＤ１〜ＰＤ４のうち、アップリンク領域ＵＡの車両進行方向最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するＰＤ１の受光エリアが他の分割領域ＵＡ２〜４に対応するＰＤ２〜ＰＤ４の受光エリアよりも小さくなっており、これによって、全てのＰＤ１〜ＰＤ４の受光エリアを同じ大きさにした場合（図１２に、全てのＰＤ１〜ＰＤ４の受光エリアを同じにした場合のアップリンク領域ＵＡを比較例として示す）に比べて、当該分割領域ＵＡ１の車両進行方向幅を小さくすることができる。そのため、当該分割領域ＵＡ１内で送信されたアップリンク光ＵＯに基づいて第２のダウンリンク情報に含まれた距離情報の始点位置Ｐ１と、実際の車両の位置（アップリンク光ＵＯの送信位置）とのずれをより小さくすることが可能となる。このため、この車載機２に対してより精度の高い距離情報を提供することができ、この距離情報を利用した安全運転支援の精度も高めることができる。

〔第２実施形態〕
図１０は、本発明の第２実施形態を示すための、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図であり、図１１は、光ビーコンの光受信部のフォトダイオードを示す概略図である。
図１１に示すように、本実施形態の光受信部９は、前述のＰＤ１〜ＰＤ４に加え、ＰＤ１よりも上流側にＰＤ０を備えている。そして、図１０に示すように、道路Ｒ上には、ＰＤ０に対応する分割領域ＵＡ０（縦向き２点鎖線のハッチングで示す△ｄｆ１ｆ２の領域）が設定されている。

この分割領域ＵＡ０は、その下流側に隣接する分割領域ＵＡ１に重複領域ＵＡ０１を設定するために設けられたダミー分割領域であり、アップリンク領域ＵＡは、このダミー分割領域ＵＡ０が単独で存在する領域（単独領域）ＵＡ０’を含まない△ｄｂｃで示される領域に設定されている。つまり、ビーコン制御機７は、ダミー分割領域ＵＡ０の単独領域ＵＡ０’で送信されたアップリンク光ＵＯがＰＤ０によって受信されたとしても、ダウンリンクの切り替えを行わないように構成されている。また、ダミー分割領域ＵＡ０の単独領域ＵＡ０’は、ダウンリンク領域ＤＡよりも車両進行方向の上流側に位置している。ただし、ダミー分割領域ＵＡ０の単独領域ＵＡ０’内にダウンリンク領域ＤＡの上流端が位置していてもよく、又は当該単独領域ＵＡ０’よりも上流側にダウンリンク領域ＤＡの上流端が位置していてもよい。

本実施形態では、図１２に示す比較例のアップリンク領域ＵＡと同じ広さのアップリンク領域ＵＡが設定されている。したがって、第１実施形態（図３参照）に比べて最上流側の分割領域ＵＡ１の全体の幅は広くなる。しかし、分割領域ＵＡ１が単独で存在する領域ＵＡ１’は第１実施形態と同等であり、図１２に示す比較例よりも小さくなっている。したがって、この単独領域ＵＡ１’で送信されたアップリンク光ＵＯに基づいて第２のダウンリンク情報に含まれた距離情報の始点位置Ｐ１と、実際の車両の位置（アップリンク光ＵＯの送信位置）とのずれをより小さくすることが可能となる。

また、アップリンク領域ＵＡの最上流側に設定された重複領域ＵＡ０１では、前述したようにＰＤ０とＰＤ１との受信レベルの比較によって詳しいアップリンク光ＵＯの送信位置の特定が可能であるため、この送信位置によって設定される距離情報の始点位置と実際の車両の位置とのずれをより小さくすることが可能となる。このため、この車載機２に対してより精度の高い距離情報を提供することができ、この距離情報を利用した安全運転支援の精度も高めることができる。

なお、第２実施形態において、ダミー分割領域ＵＡ０は、分割領域ＵＡ１との重複領域ＵＡ０１を設定するだけの領域幅を有していれば足りるため、ダミー分割領域ＵＡ０に対応するＰＤ０の受光エリアは他のＰＤ１〜ＰＤ４の受光エリアよりも小さくすることができる（図１１参照）。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
例えば、第１実施形態では、車両進行方向の最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するＰＤ１の受光エリアを、他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するＰＤ２〜ＰＤ４の受光エリアよりも小さくしているが、これに加えて又はこれに代えて、車両進行方向の最下流側の分割領域ＵＡ４に対応するＰＤ４の受光エリアを他のＰＤ１〜ＰＤ３の受光エリアよりも小さくすることができる。

また、ＰＤ１（又はＰＤ４）の受光エリアを小さくするには、ＰＤ１自体の大きさを小さくしてもよいし、ＰＤ１の一部をマスキングすることによって実質的な受光エリアを小さくしてもよい。
位置特定部５０は、重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４で送信されたアップリンク光ＵＯが２つのフォトダイオード１１によって受信されたとき、この２つのフォトダイオード１１の受信レベルを比較することなく、予め設定された重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４内の所定位置をアップリンク光ＵＯの送信位置として特定するように構成してもよい。
また、重複領域ＵＡ１２〜ＵＡ３４を概ね車両進行方向中央で２分するとともに、２分された重複領域のそれぞれに基準位置を予め設定しておき、アップリンク光ＵＯが２つのフォトダイオード１１によって受信されたときに両者の受信レベルを比較し、２分された重複領域のうち受信レベルが高い方の基準位置をアップリンク光ＵＯの送信位置として特定するように構成してもよい。

距離情報を構成する距離Ｌ１〜Ｌ４の基準位置Ｐ１〜Ｐ４は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の道路Ｒ上の略中央位置に限らず、その他の位置に任意に設定することができる。例えば、基準位置Ｐ１〜Ｐ４は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４内の単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’の車両進行方向中央位置としたり、単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’の車両進行方向上流端又は下流端の位置としたりすることができる。
本実施形態において、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さは、距離認識精度として要求されるレベルに応じて設定することができる。また、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さは、互いに異なっていてもよい。

また、本実施形態では、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の単独領域ＵＡ１’〜ＵＡ４’でアップリンク光ＵＯが送信されたとき、距離Ｌ１〜Ｌ４の中からアップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた距離を選択してその距離情報を第２のダウンリンク情報３６に含ませる方法を説明したが、例えば、距離Ｌ１〜Ｌ４の全てに識別番号等を付与し、その全ての距離Ｌ１〜Ｌ４とそれに対応する識別番号とを第２のダウンリンク情報３６に含ませ、これと同時に、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた１の識別番号を第２のダウンリンク情報３６に含ませるようにしてもよい。

この場合、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、第２のダウンリンク情報３６に含まれる前記１の識別番号をもとに正確な距離を選択して認識することができる。
また、車載コンピュータ２６が予め距離Ｌ１〜Ｌ４とその識別番号とを記憶している場合には、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた１の識別番号のみを第２のダウンリンク情報３６に含ませてもよい。

本発明の光ビーコン４は、通信領域Ａの最上流端ｃを基準位置に設定し、この基準位置ｃからその下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ０についての距離情報を、予め記憶装置４８に記憶しておいてもよい。この場合、光ビーコン４の通信制御部４９は、位置特定部５０によって特定されたアップリンク光ＵＯの送信位置からアップリンク領域ＵＡの最上流端ｃまでの距離を算出し、その算出結果からなる補正情報と距離情報とを第２のダウンリンク情報に格納すればよい。このようにすれば、車載機２の車載コンピュータ２６によって、第２のダウンリンク情報に含まれる距離情報と補正情報とから所定位置Ｐ０までの走行距離を演算によって求めることができる。

アップリンク領域ＵＡを構成する分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の数（フォトダイオード１１の数）は、２つ、３つ、又は５つ以上としてもよい。
更に、距離情報を構成する距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端については、停止線４０のほか、信号機の設置位置や車両感知器の位置としてもよい。
また、本実施形態における距離情報は、所定位置Ｐ０までの距離の値を直接格納する形式に限られず、所定位置Ｐ０までの距離を一意に決定しうる情報であれば、どのような形式であってもよい。

例えば、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置Ｐ０までの間に１又は複数のノードを設定し、これらのノードに応じた複数の距離値群によって距離情報を構成することもできる。
例えば、始点となるアップリンク領域ＵＡ内の所定位置（例えばアップリンク領域ＵＡの上流端ｃ）からその直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び、所定位置Ｐ０直近のノードから所定位置Ｐ０までの距離によって距離情報を構成することができる。この場合、この距離情報を受信した車載コンピュータ２６は、各距離の合計値を求めることで、所定位置Ｐ０までの距離を認識することができる。

また、光ビーコン４が送信する情報は、距離そのものの値ではなく、当該距離の始点と終点との絶対位置（緯度・経度や宇宙空間上の任意の点を原点とする３次元空間の座標値等）を示す情報とすることができる。
例えば、距離情報は、アップリンク領域ＵＡ内の基準位置Ｐ１〜Ｐ４についての位置情報と、所定位置Ｐ０の位置情報と、位置特定部５０が求めたアップリンク光ＵＯの送信位置とで構成し、これらの絶対位置に基づいて、車載機２の距離認識部３０が自身で距離を算出してもよい。

この場合、車載機２側で所定位置Ｐ０の絶対位置を記憶している場合には、光ビーコン４側からは、基準位置Ｐ１〜Ｐ４とアップリンク光ＵＯの送信位置のみを送信すれば足りる。
また、所定位置Ｐ０の地点を含む道路の形状を示す道路形状情報や詳細な地図情報と、当該道路上又は地図上であって、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の位置に対応する位置情報とを光ビーコン４が送信し、この情報をもとに車載機２が所定位置Ｐ０までの距離を取得する方法を用いてもよい。

この場合、道路形状情報や地図情報は予め車載機２に記憶させてもよいし、光ビーコン４以外の無線通信によって車載機２に送信する方法でもよい。
更に、車載コンピュータ２６の各機能部３０，３１，３２は、車両Ｃの電子制御装置（ＥＣＵ）に組み込むこともできる。
上記各実施形態では、通信領域Ａ（特に、アップリンク領域ＵＡ）が、光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」よりも広いものとして説明しているが、通信領域Ａは、当該規格に準じた寸法に設定されていてもよい。

第１実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。 光ビーコンの平面図である。 光ビーコンの通信領域を示す側面図である。 路車間通信する車載機と、これを搭載した車両の概略構成図である。 通信領域で行われる路車間通信の手順とデータ内容を示す概念図である。 いずれかの光受信部がアップリンク情報を受信してからダウンリンク情報を送信する手順を示す概略図である。 光受信部とビーコン制御機の回路構成の一例を示すブロック図である。 光ビーコンの光受信部の構成を示す概略図である。 光ビーコンの通信領域を拡大して示す側面図である。 第２実施形態に係る光ビーコンの通信領域を示す側面図である。 光ビーコンの光受信部の構成を示す概略図である。 比較例の光ビーコンの通信領域を示す側面図である。 従来の光ビーコンの通信領域を示す側面図である。

符号の説明

２ 車載機
４ 光ビーコン
７ ビーコン制御機
８ ビーコンヘッド（投受光器）
９ 光受信部
１１ フォトダイオード（ＰＤ）
３４ 第１のダウンリンク情報
３５ アップリンク情報
３６ 第２のダウンリンク情報
４９ 通信制御部
５０ 位置特定部
Ａ 通信領域
Ｃ 車両
Ｒ 道路
Ｐ０ 停止線（所定位置）
Ｐ１〜Ｐ４ 基準位置
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＡ アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４ 分割領域
ＵＡ２３〜ＵＡ３４ 重複領域
ＵＡ１’〜ＵＡ４’ 単独領域
ＤＯ ダウンリンク光
ＵＯ アップリンク光

Claims (8)

1. 道路を走行する車両の車載機と、この車載機から送信されたアップリンク光を受光可能なアップリンク領域を含む通信領域が前記道路の所定範囲に設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による路車間通信を行う路車間通信システムであって、
   前記光ビーコンが、前記アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる分割領域に対応して前記アップリンク光をそれぞれ受信する、複数のフォトダイオードを含む光受信部を有しており、
   前記アップリンク領域の車両進行方向両端部を構成する前記分割領域に対応する前記フォトダイオードのうち少なくとも一方の受光エリアが、車両進行方向両端部以外の前記分割領域に対応する前記フォトダイオードの受光エリアよりも小さいことを特徴とする路車間通信システム。
2. 道路を走行する車両の車載機と、この車載機から送信されたアップリンク光を受光可能なアップリンク領域を含む通信領域が前記道路の所定範囲に設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による路車間通信を行う路車間通信システムであって、
   前記光ビーコンが、前記アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる分割領域に対応して前記アップリンク光をそれぞれ受信する、複数のフォトダイオードを含む光受信部を有しており、
   前記光受信部が、前記アップリンク光を受信してもダウンリンクの切り替えを行わないダミー分割領域を前記アップリンク領域の車両進行方向の上流側端部に構成するための、ダミーフォトダイオードを有することを特徴とする路車間通信システム。
3. 前記光ビーコンは、アップリンク光を受信した前記フォトダイオードに対応する前記分割領域内における当該アップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、アップリンク光の受信後に前記投受光器が送信するダウンリンク光に、次の（ａ）及び（ｂ）で定義される情報を含める通信制御部とを有する請求項１又は２に記載の路車間通信システム。
   （ａ） 前記通信領域内の基準位置から、その下流側の所定位置までの距離に関する情報
   （ｂ） 前記送信位置の前記基準位置に対するずれに関する補正情報
4. 前記光ビーコンは、アップリンク光を受信した前記フォトダイオードに対応する前記分割領域内における当該アップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、アップリンク光の受信後に前記投受光器が送信するダウンリンク光に、次の（ｃ）で定義される情報を含める通信制御部とを有する請求項１又は２に記載の路車間通信システム。
   （ｃ） 前記送信位置からその下流側の所定位置までの距離に関する情報
5. 前記車載機は、前記（ａ）の情報を前記（ｂ）の情報で補正することにより、前記所定位置までの前記車両の走行距離を求める距離認識部を有する請求項３に記載の路車間通信システム。
6. 前記車載機は、ダウンリンク光に含まれる情報を補正しないで、前記所定位置までの前記車両の走行距離を求める距離認識部を有する請求項４に記載の路車間通信システム。
7. 車両の車載機から送信されたアップリンク光を受光可能なアップリンク領域を含む通信領域が道路の所定範囲に設定された投受光器を有し、前記通信領域において前記投受光器と前記車載機との間で光信号による路車間通信を行う光ビーコンであって、
   前記アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる分割領域に対応して前記アップリンク光をそれぞれ受信する、複数のフォトダイオードを含む光受信部を備えており、
   前記アップリンク領域の車両進行方向両端部を構成する前記分割領域に対応する前記フォトダイオードのうち少なくとも一方の受光エリアが、車両進行方向両端部以外の前記分割領域に対応する前記フォトダイオードの受光エリアよりも小さいことを特徴とする光ビーコン。
8. 車両の車載機から送信されたアップリンク光を受光可能なアップリンク領域を含む通信領域が道路の所定範囲に設定された投受光器を有し、前記通信領域において前記投受光器と前記車載機との間で光信号による路車間通信を行う光ビーコンであって、
   前記アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる分割領域に対応して前記アップリンク光をそれぞれ受信する、複数のフォトダイオードを含む光受信部を備えており、
   前記光受信部が、前記アップリンク光を受信してもダウンリンクの切り替えを行わないダミー分割領域を前記アップリンク領域の車両進行方向の上流側端部に構成するための、ダミーフォトダイオードを有することを特徴とする光ビーコン。

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