JP4798158B2 - 車々間通信装置、及び車々間通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、車々間通信装置、及び車々間通信方法に関する。特に、安全性の向上等を目的に開発が進められている先進安全自動車（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＡＳＶ）等に適用可能な車々間通信（Ｉｎｔｅｒ−Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＩＶＣ）システムに関する。

最近、自律分散制御型の無線通信技術を利用して路側装置等のインフラを介在することなく車両同士が直接通信を行う車々間通信（ＩＶＣ）と呼ばれる技術に注目が集まっている。このＩＶＣは、例えば、ＡＳＶ等に適用され、車両の走行時における安全運転支援サービスや娯楽情報サービス等の提供を目的とするものである。これに関し、例えば、下記の非特許文献１には、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）型ＩＶＣシステムに関する記載がある。

同文献１には、ＤＳＲＣ型のＩＶＣシステムに求められる通信特性への要求として、高速、大容量、高品質、広いサービスエリア、及び高いモビリティが挙げられている。また、ＤＳＲＣ型のＩＶＣシステムでは、自車両周辺のサービスエリアに参入したり、或いは、当該サービスエリアから離脱する車両と間で速やかに情報交換を行うことが求められる。そのため、上記の通信特性には、高いリアルタイム性も求められる。

尚、ＤＳＲＣとは、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）等で利用されている狭域短区間通信のことである。但し、ＩＶＣシステムには、ＤＳＲＣの他にも、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）等の通信帯域が利用される可能性がある。そこで、こうした複数の通信帯域を効率良く利用して、上記のような通信特性を実現するための技術開発も精力的に進められている。

徳田清仁，「ＤＳＲＣ型車々間通信システムによるユビキタスネットワーク環境下での安全アプリケーションの実現」，沖テクニカルレビュー，２００４年１０月／第２００号，Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．４（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｋｉ．ｃｏｍ／ｊｐ／Ｈｏｍｅ／ＪＩＳ／Ｂｏｏｋｓ／ＫＥＮＫＡＩ／ｎ２００／ｐｄｆ／２００＿Ｒ０７．ｐｄｆ）

上記の技術に関し、利用される周波数帯に依存して、サービスを同時に享受可能な車両数が限られるという問題が指摘されている。この問題に対し、例えば、所定の通信品質を維持しながら、提供されるサービスに要求される上記のような通信特性を実現することが可能な次のような方法が提案されている。

この方法は、複数の車両によりグループ（以下、車群）を形成し、車群内で選出された車両（以下、マスター）により、車群間の通信を実行するというものである。つまり、車群通信方法である。この車群通信方法では、例えば、第１の車群のマスターにより、第１の車群内の車両に関する情報が、第１の車群とは異なる第２の車群に送信される。また、第２の車群のマスターは、第１の車群内の車両情報を受信する。つまり、車群通信方法では、各車群のマスター間で、各車群に属する車両の情報が交換されるのである。

このように、各車両情報を車々間で個々に通信するのではなく、車群間を跨ぐ通信に関しては、マスターを経由して車群対車群の通信（以下、車群間通信）に置き換えるのである。つまり、車々間の通信を車群内における車両同士の通信（以下、車群内通信）と、車群間通信とに分けて階層化し、周波数帯の利用効率を向上させるのである。その結果、所定のサービスを同時に利用可能な車両数が増加し、全体として大容量化が実現される。

しかしながら、サービスの開始に当たって車群が形成される際に、車群に参入される車両同士での情報交換が必要になり、特に、再送制御が実施される場合には、こうした情報交換により、車両情報等の伝達に大きな遅延が発生してしまう。この車両情報等は所定の周期で送信されている。しかし、車群の形成が完了する時刻に依存して、車群内又は車群間通信で伝達されるべき車両情報等の到達が大きく遅延する場合がある。そのため、サービス開始後に車群が形成され、車群内通信及び／又は車群間通信により車両情報等が他車両に到達するまでの遅延が増大してしまい、安全運転支援システムで要求される高リアルタイム性が損なわれるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車両情報の生成時刻、及び車群形成時間を管理することで、車両情報の到達遅延がサービス開始後（又は車群形成開始後）から所定期間以内に収まるようにし、高いリアルタイム性を実現することが可能な、新規かつ改良された車々間通信装置、及び車々間通信方法を提供することにある。

（１）上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の車両で車群を形成するための次のような車々間通信装置が提供される。この車々間通信装置は、所定のエリア内に位置する車両により前記車群を形成する車群形成手段と、前記車群形成手段により車群が形成された車群形成時間、及び当該車群内の各車両により車両情報が生成された車両情報生成時刻を管理する時刻管理手段とを備えており、前記車群形成時間、及び前記車両情報生成時刻に基づいて前記車両情報が前記車群に到達するまでの遅延時間が所定時間よりも短くなるように前記車群への車両の参入が調整されることを特徴とするものである。

（２）また、前記車群形成手段は、前記遅延時間が所定時間よりも長くなる場合に、前記車両情報の送信元車両を参入させないように構成されていてもよい。（３）さらに、上記の車々間通信装置は、自車両の車両情報を所定の周期で送信する車々間通信手段をさらに備えていてもよく、その場合、前記車々間通信手段は、自車両が車群に参入した際に、前記所定の周期に関わらず、前記自車両の車両情報を送信するように構成される。

（４）また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の車両で車群を形成するための次のような車々間通信方法が提供される。この車々間通信方法は、所定のエリア内に位置する車両により前記車群が形成される車群形成ステップとを含み、前記車群形成ステップでは、前記車群が形成された車群形成時間、及び当該車群内の各車両により車両情報が生成された車両情報生成時刻が管理され、前記車群形成時間、及び前記車両情報生成時刻に基づいて前記車両情報が前記車群に到達するまでの遅延時間が所定時間よりも短くなるように前記車群への車両の参入が調整されることを特徴とするものである。

（５）また、前記車群形成ステップは、前記遅延時間が所定時間よりも長くなる場合に、前記車両情報の送信元車両が参入されないように構成されていてもよい。（６）さらに、前記車群形成ステップは、自車両が車群に参入した際に、自車両の車両情報が送信されるべき所定の周期に関わらず、前記自車両の車両情報が送信されるように構成されていてもよい。

以上説明したように本発明によれば、車両情報の生成時刻、及び車群形成時間を管理することで、車両情報の到達遅延がサービス開始後（又は車群形成開始後）から所定期間以内に収まるようにし、高いリアルタイム性を実現することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［従来の車々間通信装置１０の機能構成］
まず、本発明の好適な実施形態について説明するに先立ち、当該実施形態に係る技術との対比関係を明確にするため、従来の車々間通信装置１０の機能構成について簡単に説明する。図１は、従来の車々間通信装置１０の機能構成を示す説明図である。

図１に示すように、車々間通信装置１０は、主に、サービス制御手段１２と、車群制御手段１４と、車々間通信手段１６とにより構成される。

（サービス制御手段１２）
サービス制御手段１２は、所定のサービスを提供するために他車両に通知すべき情報（以下、通知情報）を生成する手段である。この通知情報には、自車両の位置や速度等の情報、又は所定のサービスに関し、サービス制御手段１２により生成された情報が含まれる。所定のサービスの具体例としては、例えば、他車両が自車両に接近していることを警告するサービスが考えられる。

一方で、サービス制御手段１２は、まず、他車両の生成した通知情報（即ち、他車両の位置や速度等の情報、又は所定のサービスに関して生成された情報）（以下、他車情報）を取得する。この他車情報は、車々間通信手段１６により取得され、データ処理手段２２を介してサービス制御手段１２に入力される。また、サービス制御手段１２は、他車情報に基づいて自車両と他車両との間が接近しているか否かを判断する。車両間の距離が接近している場合、サービス制御手段１２は、必要に応じて運転者への警告等を行う。

この例に限らず、サービス制御手段１２は、他車情報を取得し、その他車情報に基づいて所定のサービスに必要な処理を実行して他車両に通知すべき情報を生成する。この通知情報は、データ処理手段２２、車々間通信手段１６を介して他車両に送信される。

（車群制御手段１４）
車群制御手段１４は、データ処理手段２２と、車群形成手段２４とにより構成される。

（データ処理手段２２）
データ処理手段２２は、サービス制御手段１２により生成された通知情報を送信すべき車両を選択したり、他車情報の取得先にすべき車両を選択する手段である。データ処理手段２２には、サービス制御手段１２により通知情報が入力される。さらに、データ処理手段２２には、後述する車群形成手段２４により、自車両が属する車群の情報、及び当該車群に含まれる車両の情報が入力される。

まず、通知情報が送信される場合について述べる。データ処理手段２２は、サービス制御手段１２により提供されるサービスの種類に応じて、通知情報の送信先を車群内の車両にすべきか、或いは、車群外も含む全ての車両にすべきかを判断する。このとき、データ処理手段２２は、自車両が車群内のマスターか否かに応じて判断する。例えば、自車両が車群内で選択されたマスターである場合、通知情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も通知情報の送信先にすべき車両に含める必要が出てくる。こうした判断を経て通知情報の送信先が指定され、車々間通信手段１６に入力される。

次に、他車両から送信される通知情報の受信について述べる。データ処理手段２２は、サービス制御手段１２により提供されるサービスの種類に応じて、受信すべき通知情報の送信元を車群内の車両にすべきか、或いは、車群外も含む全ての車両にすべきかを判断する。このとき、データ処理手段２２は、自車両が車群内のマスターか否かに応じて判断する。例えば、自車両が車群内で選択されたマスターである場合、通知情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も、受信すべき通知情報の送信元に含める必要が出てくる。こうした判断を経て、受信すべき通知情報の送信元が指定され、車々間通信手段１６に入力される。

（車群形成手段２４）
車群形成手段２４は、自車両の周辺に存在する一又は複数の車両により車群を形成したり、既に形成されている車群に参入したり、或いは、参入した車群から離脱するための手段である。また、車群形成手段２４は、車群に属する車両の中で、車群間通信を行うためのマスターを設定する。例えば、車群形成手段２４は、最初に車群を形成した車両をマスターに設定する。また、車群形成手段２４は、マスターに設定されていた車両が離脱した場合、その離脱した車両の次に参入した車両をマスターに設定する。

さらに、車群形成手段２４は、車群に属する車両の中で、マスターに設定されていない車両の属性をスレーブに設定する。このような設定にすると、各車両の状態は、マスター、スレーブ、及び車群外という３種類の属性に分類される。以下の説明において、この３種類に分類された属性のことを車両の状態と呼ぶことにする。車群形成手段２４により設定された自車両の状態を示す情報（以下、状態情報）は、データ処理手段２２に入力される。尚、この状態情報に基づいて通知情報の送信先又は送信元が選択される。

（車々間通信手段１６）
車々間通信手段１６は、データ処理手段２２から入力された通知情報に、アクセス制御に必要な情報を付加してフレームを生成する。このフレームは、データ処理手段２２により選択された送信先の車両に対して所定の周波数で変調されて送信される。一方、車々間通信手段１６は、データ処理手段２２により選択された送信元から所定の周波数で送信された通知情報の変調信号を受信してフレームを復調する。さらに、車々間通信手段１６は、復調されたフレームからアクセス制御に必要な情報を除去してデータ処理手段２２に入力する。

以上、従来の車々間通信装置１０の機能構成について説明した。上記のように、車々間通信装置１０は、車群の形成、或いは、車群に対する参入／離脱を制御することができる。また、形成された車群内でマスター等の車両状態が設定される。さらに、自車両の状態に応じてサービスの提供に必要な通知情報の送信先、又は受信すべき通知情報の送信先が設定される。このような車々間通信装置１０を搭載した車両間では、必要に応じて車群が形成され、車群内の通信と車群間の通信とが階層化される。そのため、車々間で情報を送受信する際の周波数利用効率が向上し、所定の周波数帯に収容可能な車両数が増加する。

しかしながら、サービスの開始に当たって車群が形成される際に、車群に参入される車両同士での情報交換が必要になり、特に、再送制御が実施される場合には、こうした情報交換により、車両情報等の伝達に大きな遅延が発生してしまう。この車両情報等は所定の周期で送信されている。しかし、車群の形成が完了する時刻に依存して、車群内又は車群間通信で伝達されるべき車両情報等の到達が大きく遅延する場合がある。そのため、サービス開始後に車群が形成され、車群内通信及び／又は車群間通信により車両情報等が他車両に到達するまでの遅延が増大してしまい、安全運転支援システムで要求される高リアルタイム性が損なわれるという問題点がある。以下で説明する実施形態の技術を適用すると、こうした問題点が解決される。

＜実施形態＞
まず、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、複数の車両によって車群を形成し、その車群内の車両からマスターを選出して、そのマスターにより、車群に属する車両の情報を他の車群に属する車両との間で交換するための車々間通信方法に関する。特に、車両情報の生成時刻、及び車群形成時間を管理することで、車両情報の到達遅延を所定期間以内に維持することが可能な車々間通信方法に関するものである。

［車々間通信装置１００の機能構成］
図２を参照しながら、本実施形態に係る車々間通信装置１００の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る車々間通信装置１００の機能構成を示す説明図である。

図２に示すように、車々間通信装置１００は、主に、サービス制御手段１０２と、車々間通信手段１０８と、車群制御手段１３０とにより構成される。

（サービス制御手段１０２）
サービス制御手段１０２は、所定のサービスを提供するために通知情報を生成する手段である。この通知情報には、自車両の位置や速度等の情報、又は所定のサービスを提供するためにサービス制御手段１０２により生成された情報が含まれる。サービス制御手段１０２は、例えば、他車情報を取得し、その他車情報に基づいて所定のサービスに必要な処理を実行して通知情報を生成する。この通知情報は、車々間通信手段１０８により他車両に送信される。また、この通知情報には、例えば、他車両の情報、自車両の情報、或いは、自車両が属する車群の情報等が含まれる。

尚、サービス制御手段１０２の機能は、例えば、後述するハードウェア構成のうち、中央処理装置Ｈ１４、メモリＨ１６等の資源を利用して実現される。例えば、サービスエリアの位置／範囲は、緯度、経度で表現される絶対位置の情報としてメモリＨ１６に格納されていてもよい。このとき、サービスエリアの情報と共に、そのエリアで提供されるサービスの内容がメモリＨ１６に対応付けて格納されていてもよい。

（車々間通信手段１０８）
車々間通信手段１０８は、データ処理手段１３２から入力された通知情報に、アクセス制御に必要な情報を付加してフレームを生成する。このフレームは、所定の変調方式で変調され、所定の送信周波数で変調されて周期的に送信される。

また、車々間通信手段１０８は、所定の受信周波数で変調信号を受信し、その変調信号からフレームを復調する。さらに、車々間通信手段１０８は、復調されたフレームからアクセス制御に必要な情報を除去し、そのフレームに含まれる他車両の通知情報を抽出する。車々間通信手段１０８により抽出された通知情報は、データ処理手段１３２に入力される。尚、車々間通信手段１０８の機能は、後述するハードウェア構成のうち、通信制御部Ｈ１８、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０等の資源を利用して実現される。

（車群制御手段１３０）
車群制御手段１３０には、データ処理手段１３２と、車群形成手段１３４と、時刻管理手段１３５とが含まれる。尚、車群制御手段１３０の機能は、後述するハードウェア構成のうち、中央処理装置Ｈ１４、メモリＨ１６、通信制御部Ｈ１８等の資源を利用して実現される。

（データ処理手段１３２）
データ処理手段１３２は、サービス制御手段１０２により生成された通知情報を送信すべき送信先の車両を選択したり、受信すべき通知情報の受信元を選択する機能を有する。データ処理手段１３２には、サービス制御手段１０２により通知情報が入力される。さらに、データ処理手段１３２には、後述する車群形成手段１３４により、自車両が属する車群の情報、当該車群に含まれる車両の情報、及び自車両の状態情報等が入力される。

まず、通知情報が送信される場合について述べる。データ処理手段１３２は、サービス制御手段１０２により提供されるサービスの種類、自車両／他車両に関する情報等に基づいて、通知情報の送信先を車群内の車両にすべきか、或いは、車群外の車両にすべきかを判断する。特に、データ処理手段１３２による判断は、自車両の状態情報に依存する。例えば、自車両が車群内で選択されたマスターである場合、通知情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も通知情報の送信先にすべき車両に含める必要が出てくる。こうした判断を経て通知情報の送信先が指定され、車々間通信手段１０８に入力される。尚、送信先の選択方法については、後段において詳述する。

次に、他車両から送信される通知情報の受信について述べる。データ処理手段１３２は、サービス制御手段１０２により提供されるサービスの種類、自車両／他車両に関する情報等に基づいて、受信すべき通知情報の送信元を車群内の車両にすべきか、或いは、車群外の車両にすべきかを判断する。特に、データ処理手段１３２による判断は、自車両の状態情報に依存する。

例えば、自車両が車群内で選択されたマスターである場合、通知情報の種類にも依存するが、車群内の車両に加え、他の車群に属する車両も、受信すべき通知情報の送信元に含める必要が出てくる。こうした判断を経て、受信すべき通知情報の送信元が指定され、車々間通信手段１０８に入力される。尚、受信すべき情報の送信先を選択する方法については、後段において詳述する。

（車群形成手段１３４）
車群形成手段１３４は、自車両で車群を形成したり、既に形成された車群に自車両を参入させたり、或いは、車群から自車両を離脱させる。但し、車群形成手段１３４は、後述する時刻管理手段１３５により入力される車両情報の生成時刻、及び車群形成時間の情報に基づいて車群構成を管理する。さらに、車群形成手段１３４は、自車両の状態を設定する。自車両の状態は、基本的に、マスター、スレーブ、車群外の３種類である。そして、車群形成手段１３４により設定された自車両の状態は、データ処理手段１３２に入力される。車群形成手段１３４は、特に、自車両がマスターである場合に、車群への参入及び離脱を管理する。尚、スレーブは、マスター以外の車両を意味する。

（時刻管理手段１３５）
時刻管理手段１３５は、車両情報の生成時刻、及び車群形成時間を管理する。つまり、時刻管理手段１３５は、自車両が車両情報を生成した場合には、その生成時刻を保持したり、或いは、他車両に通知したりする。同様に、時刻管理手段１３５は、自車両がマスターの場合に、車群形成手段１３４により車群を形成する際の車群形成時間を保持し、場合によっては他車両に通知する。さらに、時刻管理手段１３５は、他車両が生成した車両情報の生成時刻も管理することもできる。これらの車両情報の生成時刻、及び車群形成時間の情報は、車群形成手段１３４に入力される。

尚、車群形成開始のトリガーに自車両の位置情報が利用される場合、後述するハードウェア構成のうち、ＧＰＳ受信機Ｈ１２がさらに利用される場合がある。この場合、ＧＰＳ受信機Ｈ１２により、各時刻における自車両の位置が検出される。このとき、例えば、自車両が所定のサービスエリアに進入した時点等が車群形成の開始時刻として参照される。

［車々間通信装置１００のハードウェア構成例］
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る車々間通信装置１００のハードウェア構成例について簡単に説明する。図３は、本実施形態に係る車々間通信装置１００のハードウェア構成例を示す説明図である。

図３に示すように、車々間通信装置１００の機能は、例えば、ＧＰＳ受信機Ｈ１２、中央処理装置（ＣＰＵ）Ｈ１４、メモリＨ１６、通信制御部Ｈ１８、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０、アンテナＨ２２等のハードウェア資源により実現される。また、中央処理装置Ｈ１４、メモリＨ１６、及び通信制御部Ｈ１８は、バスＨ２４により接続されている。

ＧＰＳ受信機Ｈ１２は、時刻毎に自車両の位置を検出する手段である。また、ＧＰＳ受信機Ｈ１２は、中央処理装置Ｈ１４に接続されている。中央処理装置Ｈ１４は、演算処理チップである。メモリＨ１６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ、又は磁気記録媒体等である。

このメモリＨ１６には、例えば、エリア範囲情報、自車両の状態情報、車両数情報、車両情報の生成時刻、車群形成開始時間、又は送受信データ等が格納される。通信制御部Ｈ１８は、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０等を制御する制御チップである。ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０は、ＲＦ信号の周波数変換や信号増幅等の信号処理を実行する信号処理回路である。アンテナＨ２２は、ＲＦフロントエンド回路Ｈ２０から出力されるＲＦ信号用の送受信アンテナである。

以上、本実施形態に係る車々間通信装置１００のハードウェア構成例について簡単に説明した。これらのハードウェア資源と機能構成との間の対応関係は、上述の通りである。もちろん、このハードウェア構成は一例であり、本実施形態はこれに限定されない。

［サービスエリアの具体例］
ここで、図４、及び図５を参照しながら、サービスエリアの設定例について簡単に説明する。図４は、交差点における右折事故防止用のサービスエリア設定例（ケース（１））である。図５は、十字路における出会い頭事故防止用、及びＴ字路での歩行者飛び出し防止用のサービスエリア設定例（ケース（２））である。

この他にも、本実施形態に係る技術を適用可能なサービスエリアの設定例としては、正面衝突事故防止用、追突事故防止用、左折時巻き込み事故防止用、或いは、車線変更時の接触事故防止用等、様々な応用例がある。もちろん、本実施形態の適用範囲はこれらの例に限定されない。但し、説明の便宜上、上記のケース（１）、及びケース（２）についてのみ説明し、その他のケースについて説明を省略する。

（ケース（１）について）
まず、図４を参照する。図４には、交差点、複数の車両Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等、及びサービスエリアＳＡが記載されている。ここで、交差点の中央付近に位置する車両Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に注目する。車両Ｃ１は直進車両である。車両Ｃ２、Ｃ３は右折車両である。こうした状況において、右折車両Ｃ２は、対向する右折車両Ｃ３の陰から直進車両Ｃ１が来ているかどうかが見えない場合があり、直進車両Ｃ１と右折車両Ｃ２とが衝突する事故が発生する可能性がある。

こうした場合において、例えば、直進車両Ｃ１、及び右折車両Ｃ２の双方に、互いの存在を知らせる警告情報が通知されることで、右折衝突事故が未然に防止できる確率が高まる。そして、直進車両Ｃ１や右折車両Ｃ２の後続車両に交差点内の車両状況が通知されることで、ドライバーが状況認識や事故予測等をすることができるようになる。このような通知は、上記の車々間通信により実現される。

但し、上記の車々間通信で実現できるのは、このような警告や通知だけではない。例えば、車々間で制御情報を交換し、互いに衝突や接触をしないように車両の駆動制御をするといった用途への利用も想定される。

上記のような状況を想定し、例えば、図４に示すように、交差点を大きくカバーするようなサービスエリアＳＡが設定される。特に、図４の例では、−Ｘ方向に進入する右折車両（例えば、車両Ｃ２）とＸ方向に進行する直進車両（例えば、車両Ｃ１）との間の衝突事故防止サービスを実現するため、Ｘ方向に延びた道路に沿って長く設定されている。また、右折時の衝突事故を主に想定しているため、交差点の中央部分が大きくカバーされるようにサービスエリアＳＡが設定されている。

尚、サービスエリアの長さは、車両の挙動、制動距離等に基づいて設定される。このとき、サービスエリアの長さは、右折レーンの長さ、右折車両のドライバーがウィンカーを出す位置、右折車両及び対向の直進車両のドライバーがブレーキを踏んでから車両が停止するまでの距離を考慮して設定されなければならない。そのため、右折車両が右折意思の表示を行う区間、及び右折車両及び対向の直進車両の空走距離と制動距離とに基づいてサービスエリアの長さが決定されることが好ましい。

（ケース（２）について）
次に、図５を参照する。図５の右側（−Ｘ方向寄り）には、十字路、建造物、壁、複数の車両Ｃ１、Ｃ２等、及び複数のサービスエリアＳＡ１、ＳＡ２が記載されている。また、図５の左側（Ｘ方向寄り）には、Ｔ字路、車両Ｃ３、歩行者Ｍ１、及び複数のサービスエリアＳＡ３、ＳＡ４が記載されている。

まず、十字路の中央付近に位置する車両Ｃ１、Ｃ２に注目する。車両Ｃ１、Ｃ２はそれぞれＸ方向、Ｙ方向に直進する直進車両である。従って、車両Ｃ１、Ｃ２は、出会い頭事故を想定したものである。特に、十字路の近辺には道路に沿った壁や高い建造物があり、Ｘ方向に直進する車両Ｃ１からＹ方向に直進する車両Ｃ２が視認できない。

通常、このような十字路にはミラーが設置されており、ドライバーはそのミラーに写る写像を頼りに運転する。しかし、ミラーが樹木等で隠れていたり、西日が反射して視認性が低下していたり、そもそも、ミラーが破損している場合もある。こうした場合に、車両Ｃ１、Ｃ２間で互いの位置や速度等の車両情報が認識できれば、出会い頭の衝突事故を未然に防止できる確率を格段に高めることができる。

但し、図５のように、壁や建造物は、一般に電波を遮蔽するため、ＤＳＲＣのような直進性の高い通信方式を用いると、車両Ｃ１、Ｃ２間の通信ができないか、或いは、十字路に差し掛かったところでようやく通信可能な状態になる。これでは、出会い頭の衝突事故を回避することはできない。そこで、遮蔽物がある場合には、回折により遮蔽物を迂回できるような通信方式が利用されることが好ましい。

また、周波数帯の利用効率も考慮する必要がある。そのため、車群間の通信でのみ遮蔽物を迂回できる通信方式を利用するような通信方式の選択的な利用形態が好ましい。例えば、車群内通信にＤＳＲＣを利用し、車群間通信にＵＨＦを利用するといった方法が考えられる。尚、ＤＳＲＣは、高い直進性を有し、局所的な範囲内の通信に適している。一方、ＵＨＦは、比較的回折損が少ないため、遮蔽物を迂回するような通信が可能である。

このように、車群内通信と車群間通信との間で異なる通信方式を利用する場合、図５に示すように、車両Ｃ１、Ｃ２の進行方向に沿って道路毎にサービスエリアＳＡ１、ＳＡ２が設定される。このように設定することで、サービスエリア毎に設定される車群間において遮蔽物による影響が比較的低いＵＨＦ等の通信方式で車両情報が伝達できる。

尚、サービスエリアの長さは、車両の制動距離等に基づいて設定される。このとき、サービスエリアの長さは、ドライバーがブレーキを踏んでから車両が停止するまでの距離を考慮して設定されなければならない。そのため、空走距離と制動距離とに基づいてサービスエリアの長さが決定されることが好ましい。

ところで、上記の車々間通信装置１００に係る技術は、車両のみに適用されるわけではない。例えば、歩行者Ｍ１が保持している携帯電話等の携帯型機器に適用することによって、歩行者Ｍ１の安全性を高めることもできる。

例えば、図５の左側に記載されているように、歩行者Ｍ１が細い路地から飛び出した場合に、車両Ｃ３との接触事故が発生しやすい。こうした状況では、車両Ｃ３から歩行者Ｍ１が視認し難いことが多い。また、路地が狭い場合などでは、ミラーが設置されていなかったり、子供がミラーを見ずに突然飛び出してくることもある。こうした場合に、車両Ｃ３に歩行者Ｍ１の位置や進行方向等の情報が通知されていれば、未然に接触事故を防止することができる。こうした状況も考慮する場合には、歩行者Ｍ１が歩行するような細い路地の近辺にもサービスエリア（ＳＡ３、ＳＡ４）が設置される。

以上、サービスエリアが設置される状況等について簡単に説明した。このように、本実施形態の技術は、様々な状況に適用可能であり、車両や歩行者等の移動体に対する安全性確保に利用される。尚、上記の説明において、車群間通信と車群内通信とで異なる通信方式を利用する形態について述べた。以下では、この方式を前提として説明する。もちろん、本実施形態に係る技術は、これに限定されるものではない。

［時刻管理方法］
次に、図６、及び図７を参照しながら、本実施形態に係る時刻管理方法、及びその通信手順について説明する。図６、及び図７は、本実施形態に係る時刻管理方法、及びその通信手順の一例を示す説明図である。尚、一連の処理の中で、時刻管理に係る処理は、主に、時刻管理手段１３５により実行される。

まず、図６、及び図７を参照する。この例では、車両Ｃ１、Ｃ２により構成される車群に車両Ｃ３が参入する状況が想定されている。尚、車両Ｃ２はマスターである。また、車両Ｃ１はスレーブである。また、車群内通信と車群間通信とで互いに異なる送受信周波数が利用されるものと仮定する。例えば、車群内通信には周波数ＣＨ＃１が利用され、車群間通信には周波数ＣＨ＃２が利用されるものと仮定する。さらに、車群間通信による情報の送信が可能な車両はマスター（車両Ｃ２）のみであるとする。

マスターである車両Ｃ２は、車群内の各車両（車両Ｃ１、Ｃ２）の情報に基づいて車群情報を生成し、車群間通信を利用してサービスを共有する他車群に送信する。このとき、許容される参入時間は車群形成時間に許される最大値が設定される。この最大時間内で車群形成が完了する場合、車両Ｃ３に対して車群に参入することが許可される。この最大時間を超える場合、車両Ｃ３は、車群への参入を諦めて自車両のみで車群を形成する。この判断により、車群形成時間が許容される参入時間内となることが保証される。

尚、サービスを共有する各車両は、車両情報の更新周期毎に車両情報を生成して送信している。そのため、サービスが提供されている間、車両情報の更新周期毎に車両情報が提供されている必要がある。従って、サービス開始後、車群が形成され、車群内通信及び／又は車群間通信により車両情報が他車両に到達するまでの遅延（例えば、サービス開始からの到達遅延）は、車両情報の更新周期内に維持されることが求められる。

しかし、車両情報の送信が車群形成完了時間の直前に行われた場合、サービス開始からの到達遅延は、およそ、車群形成時間と車両情報の更新周期との和になる。この値は、許容可能な遅延時間（例えば、車両情報の更新周期）よりも大きくなる。そのため、この状況では、上記の要求が満たされない。この問題に対し、例えば、前回送信された車両情報の送信時刻に関係無く、車群形成処理の完了後に車両情報を生成して送信する方法を提案する。この方法を利用することで、サービス開始からの到達遅延は、車群形成時間と車両情報の送信遅延との和になる。

つまり、先に述べた車群形成時間が許容参入時間内になる。さらに、サービス開始からの到達遅延が許容値（車両情報の更新周期）以内となる。その結果、この処理以降は、情報更新周期毎に車両情報が送信されても、遅延時間が許容値以内になる。

（図６：許容参入時間内に車群に参入できた場合）
図６を参照する。この例は、許容参入時間内に車群に参入できる場合の通信手順である。まず、マスターである車両Ｃ２によりビーコン情報が送信される。次いで、車両Ｃ３は、サービス開始後、車両Ｃ２により送信されたビーコン情報に応じて参入要求（ＲＥＱ）を車群内通信により送信する（Ｓ１）。次いで、車両Ｃ３は、参入要求を受信し、肯定（ＡＣＫ）の確認応答を車群内通信で車両Ｃ２に送信する（Ｓ２）。次いで、車両Ｃ２は、車両Ｃ３から送信された肯定（ＡＣＫ）の確認応答を受信して車群への参入処理を終了する。

このように車群への参入が完了すると、車両Ｃ３は、前回車両情報を送信した送信時刻に関わらず、直ちに車両情報を車両Ｃ２に送信する（Ｓ３）。次いで、車両Ｃ２は、車両Ｃ３から受信した車両情報に基づいて直ちに車群情報を生成し、車群間通信によりサービスを共有する他の車群に対して送信する（Ｓ４）。この車群形成処理が完了した時刻以降、車両Ｃ３は更新周期毎に車両情報を送信する（Ｓ５）。

（図７：許容参入時間内に車群に参入できない場合）
図７を参照する。この例は、許容参入時間内に車群に参入できず、自車両のみで車群が形成される場合の通信手順である。まず、マスターである車両Ｃ２によりビーコン情報が送信される。サービス開始後、車両Ｃ３は、このビーコン情報に応じて参入要求（ＲＥＱ）を車群内通信により車両Ｃ２に送信する（Ｓ１）。しかし、車両Ｃ２は車両Ｃ３が送信した参入要求を受信できない。そのため、車両Ｃ２からは肯定（ＡＣＫ）の確認応答が車両Ｃ３に送信されない。

この場合、車両Ｃ３は、許容参入時間内に肯定（ＡＣＫ）の確認応答を受信できないため、自車両のみで車群を形成する。そして、車両Ｃ３は、車群を形成後、前回の送信時刻に関わらず、直ちに車両情報を車群内通信により送信する（Ｓ２）。さらに、車両Ｃ３はマスターとなるため、直ちに車群情報を生成して車群間通信によりサービスを共有する他の車群に送信する。この車群形成処理が官僚した時刻以降、車両Ｃ３は車両情報の更新周期毎に車両情報、及び車群情報を送信する（Ｓ３）。

［車々間通信方法］
次に、図８、及び図９を参照しながら、本実施形態に係る車々間通信方法の流れについて説明する。図８は、本実施形態に係る車々間通信方法のうち、車群への参入処理の流れを示す説明図であり、図６、及び図７の車両Ｃ３が行う処理に相当する。図９は、本実施形態に係る車々間通信方法のうち、車群への参入受付処理の流れを示す説明図であり、図６の車両Ｃ２が行う処理に相当する。

（車群への参入処理について）
まず、図８を参照する。まず、車群に参入する車両がサービス開始に伴って処理を開始する。次いで、許容参入時間内に（サービス開始前より許容参入時間を経過するまでの間に）ビーコンが受信されたか否かが判定される（Ｓ１３２）。ビーコンが受信されたと判断された場合、ステップＳ１３４の処理に進行する。一方、ビーコンが全く受信されていないと判定された場合、参入可能な車群はなしと判断され、ステップＳ１４６の処理に進行する。

ステップＳ１３４において、参入する車群が決定される（Ｓ１３４）。次いで、ビーコンの再送回数がｎ回（ｎは所定数）であるか否かが判定される（Ｓ１３６）。ビーコンの再送回数がｎ回であると判定された場合、車群への参入失敗により、ステップＳ１４６の処理に進行する。一方、ビーコンの再送回数がｎ回でないと判定された場合、ステップＳ１３８の処理に進行する。

ステップＳ１３８において、車群への参入要求が送信される（Ｓ１３８）。次いで、許容参入時間が経過したか否かが判定される（Ｓ１４０）。許容参入時間が経過したと判定された場合、ステップＳ１４６の処理に進行する。一方、許容参入時間が経過していないと判定された場合、ステップＳ１４２の処理に進行する。

ステップＳ１４２において、マスターより肯定（ＡＣＫ）の確認応答を受信したか否かが判定される（Ｓ１４２）。肯定（ＡＣＫ）の確認応答を受信したと判定された場合、ステップＳ１４４の処理に進行する。一方、マスターとの通信失敗により、肯定（ＡＣＫ）の確認応答を受信できなかったと判定された場合、或いは、否定（ＮＡＣＫ）の確認応答を受信した場合、再びステップＳ１３６の処理に進行する。

ステップＳ１４４において、車群に参入し（Ｓ１４４）、自車両の状態が決定される。一方、ステップＳ１４６において、自車両のみで車群が形成され（Ｓ１４６）、自車両にマスターが設定され、車両情報が生成されて車群内通信で送信される。次いで、車群参入後、又は車群形成後に自車両がマスターであるか否かが判定される（Ｓ１４８）。自車両がマスターであると判定された場合、ステップＳ１５０の処理に進行する。一方、自車両がマスターでないと判定された場合、一連の処理が終了する。ステップＳ１５０において、車群情報が生成され、車群間通信により他の車群に送信され（Ｓ１５０）、一連の処理が終了する。

（車群への参入受付処理について）
次に、図９を参照する。この処理は、参入する車群内の車両による処理である。車群への参入受付処理を行う車両により処理が開始される。次いで、自車両がマスターか否かが判定される（Ｓ２１２）。自車両がマスターであると判定された場合、ステップＳ２１４の処理に進行する。一方、自車両がマスターでないと判定された場合、ステップＳ２３０の処理に進行する。

ステップＳ２１４において、ビーコン送信時刻か否かが判定される（Ｓ２１４）。ビーコン送信時刻であると判定された場合、ステップＳ２１６の処理に進行する。一方、ビーコン送信時刻でないと判定された場合、ステップＳ２１８の処理に進行する。

ステップＳ２１６において、ビーコンが送信される（Ｓ２１６）。次いで、車群への参入要求を受信したか否かが判定される（Ｓ２１８）。参入要求を受信したと判定された場合、ステップＳ２２０の処理に進行する。一方、参入要求を受信していないと判定された場合、ステップＳ２３０の処理に進行する。

ステップＳ２２０において、参入要求を正常に受信したか否かが判定される（Ｓ２２０）。参入要求を正常に受信したと判定された場合、ステップＳ２２４の処理に進行する。一方、参入要求を正常に受信していないと判定された場合、ステップＳ２２２の処理に進行する。ステップＳ２２２において、否定（ＮＡＣＫ）の確認応答が送信され（Ｓ２２２）、ステップＳ２３０の処理に進行する。

ステップＳ２２４において、新たなマスターが決定され、その後、肯定（ＡＣＫ）の確認応答が送信される（Ｓ２２４）。次いで、自車両が新たなマスターか否かが判定される（Ｓ２２６）。自車両が新たなマスターであると判定された場合、ステップＳ２２８の処理に進行する。一方、自車両が新たなマスターでないと判定された場合、ステップＳ２３０の処理に進行する。

ステップＳ２２８において、参入した車両からの車両情報が受信された後で、当該車両情報に基づいて車群情報が生成され、車群間通信により車群情報が送信される（Ｓ２２８）。次いで、一連の処理を終了するか否かが判定される（Ｓ２３０）。一連の処理を終了すると判定された場合、一連の処理が終了する。一方、一連の処理を終了しないと判定された場合、再びステップＳ２１２の処理に進行する。

尚、ステップＳ２１４、Ｓ２１６のビーコン送信処理と、ステップＳ２１８〜Ｓ２２８までの参入要求への応答処理とは、その順序が入れ替わってもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明した。このように、車両の情報の生成時刻、及び車群形成時間を管理することで、車両情報がサービス開始後（車群形成開始後）から、車両情報が到達するまでの到達遅延が所定時間以内に維持され、高リアルタイム性を実現することが可能になる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

車々間通信装置の構成例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る車々間通信装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態に係る車々間通信装置のハードウェア構成を示す説明図である。 同実施形態に係るサービスエリアの一例を示す説明図である。 同実施形態に係るサービスエリアの一例を示す説明図である。 同実施形態に係る車々間通信方法を示す説明図である。 同実施形態に係る車々間通信方法を示す説明図である。 同実施形態に係る車々間通信方法の流れを示す説明図である。 同実施形態に係る車々間通信方法の流れを示す説明図である。

符号の説明

１００ 車々間通信装置
１０２ サービス制御手段
１０８ 車々間通信手段
１３０ 車群制御手段
１３２ データ処理手段
１３４ 車群形成手段
１３５ 時刻管理手段
Ｈ１２ ＧＰＳ受信機
Ｈ１４ 中央処理装置
Ｈ１６ メモリ
Ｈ１８ 通信制御部
Ｈ２０ ＲＦフロントエンド回路
Ｈ２２ アンテナ
Ｈ２４ バス
Ｍ１ 歩行者
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 車両
ＳＡ、ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４ サービスエリア

Claims (4)

1. 車群を形成するための車群形成手段と、
   前記車群形成手段により前記車群に他車両を参入させて新たな車群を形成する際に当該新たな車群の形成に要する時間を示す車群形成時間、及び、当該他車両が前回車両情報を生成した時刻を示す車両情報生成時刻を管理する時刻管理手段と、
   を備え、
   前記車群形成手段は、前記車両情報生成時刻から前記新たな車群の形成完了までの経過時間と、当該新たな車群の形成完了後に前記他車両から送信された車両情報を含む車群情報を他車群に送信するまでの送信遅延と、を加算した到達遅延が前記車両情報の更新周期よりも短い場合に、前記車群に対する前記他車両を参入させる
   ことを特徴とする、車々間通信装置。
2. 前記他車両を含む新たな車群が形成された場合、前記他車両の車両情報は、当該車両情報が送信されるべき所定の周期に関わらず、当該新たな車群の形成完了直後に自車両に対して送信される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の車々間通信装置。
3. 車群に他車両を参入させて新たな車群を形成する際に当該新たな車群の形成に要する時間を示す車群形成時間、及び、当該他車両が前回車両情報を生成した時刻を示す車両情報生成時刻に基づいて前記車群が形成される車群形成ステップを含み、
   前記車群形成ステップでは、前記車両情報生成時刻から前記新たな車群の形成完了までの経過時間と、当該新たな車群の形成完了後に前記他車両から送信された車両情報を含む車群情報が他車群に送信されるまでの送信遅延と、を加算した到達遅延が前記車両情報の更新周期よりも短い場合に、前記車群に対する前記他車両を参入させる
   ことを特徴とする、車々間通信方法。
4. 前記他車両を含む新たな車群が形成された場合、前記他車両の車両情報は、当該車両情報が送信されるべき所定の周期に関わらず、当該新たな車群の形成完了直後に自車両に対して送信される
   ことを特徴とする、請求項３に記載の車々間通信方法。

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