JP4930043B2 - 路車間通信システム及び距離認識方法とこれに用いる光ビーコン、車載機 - Google Patents

Description

本発明は、光ビーコンと車載機との通信によって進行方向前方の所定位置までの距離を求めるための路車間通信システム及び距離認識方法とこれに用いる光ビーコン、車載機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）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、車載機との双方通信が可能となっている。
具体的には、車両を特定するための車両ＩＤ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、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、道路に配置され、車載機との間で双方向通信を行う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センサとを備えている。
例えば図３に示すように、光ビーコン４の投受光器８は、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）４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３の右側部分）と重複しており、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、投受光器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、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。

特開２００５−２６８９２５号公報

路車間通信システムに使用する光ビーコンでは、ダウンリンクの切り替え前の第一情報として、車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第一のダウンリンク情報を道路の各車線のダウンリンク領域に所定の送信周期で常時送信している。
ある車線のダウンリンク領域を車両が通過することで、その車両に搭載された車載機の投受光器（車載ヘッド）が第一のダウンリンク情報を受信すると、当該車載機は、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。

その後、上記アップリンク情報を光ビーコンの投受光器が受信すると、光ビーコンは、車載機に対して具体的な情報をダウンリンクの切り替え後の第二情報として、上記車両ＩＤを有する車線通知情報を含む第二のダウンリンク情報の送信を開始し、この第二のダウンリンク情報の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す。

このような、従来の光ビーコンを用いた路車間通信システムにおいて、例えば、通信領域からその下流側の所定位置（例えば、停止線）までの距離情報を第二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により、当該距離情報を利用して、停止線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、本出願人が提案した特願２００６−１２１６９２号及び特願２００６−１２１７００号）。

他方、実際に運用されている光ビーコンでは、路車間通信領域においてデータの送受信が確実に行われるように、アップリンク領域やダウンリンク領域を前記規格で定められた領域長よりも広く設定するケースが大半のため、前記安全運転支援を行うシステムに適した運用がなされていない場合が多い。
すなわち、通信領域が規格で定められた寸法よりも広く設定した場合や、設置場所によって通信領域の領域寸法がまちまちとなっている場合には、その通信領域から所定位置までの距離に関する情報の始点を正確に定義できず、光ビーコンから車載機に対して提供される距離情報の精度が低下し、ドライバに対して適切な安全運転支援を行えない場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、通信領域の広狭に依存することなく、車両進行方向前方の所定位置までの距離を高い精度で算出することができる、路車間通信システム及び距離認識方法とこれに用いる光ビーコン、車載機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域を設定し、前記通信領域において前記車載機に対してダウンリンク情報を送信する光ビーコンとを備えた路車間通信システムであって、前記道路上に感知領域を設定し、前記車両を感知したことに応じて車両感知信号を前記光ビーコンに対して出力する車両感知器をさらに備え、前記光ビーコンは、前記車両感知信号を受け取った時からの経過時間に関する経時情報を取得する経時情報取得部と、前記ダウンリンク情報に、前記経時情報、及び前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を格納して送信する制御部とを有し、前記車載機は、前記経時情報及び前記距離情報に基づいて、前記経時情報及び前記距離情報を受信した現状の位置から前記所定位置までの距離を取得する演算部を備えていることを特徴としている。

上記のように構成された路車間通信システムによれば、車載機の演算部は、車両が感知領域に到達することによって出力される車両感知信号を受け取った時からダウンリンク情報を受信するまでの間に前方に進んだ移動距離を、経時情報に基づいて取得し、さらに、予め把握された感知領域から所定位置までの距離情報から上記移動距離を差し引くことで、車両がダウンリンク情報を受信した現状の位置から所定位置までの距離を高い精度で取得することができる。
すなわち、本発明の路車間通信システムでは、前記距離を取得するために、光ビーコンが車両感知器から出力される車両感知信号を受け取った時を基準とした経時情報に基づいているので、たとえ光ビーコンによる通信領域が規格通りの所定の値に設定されていないとしても、車両感知器による車両感知信号の出力、及び、経時情報を含んだダウンリンク情報の車載機による受信が行われれば、通信領域の広狭に依存することなく、現状の位置から所定位置までの距離を高い精度で取得することができる。
通常、車両感知器の感知領域は所定の範囲に制限されているため、前記距離情報の基準点として用いても高い距離精度を得ることができる。そのため、本発明は、情報の送受信の確実性向上のために路車間通信領域を前記規格値よりも広く設定しても、適用することが可能であり大変有用である。

本発明の路車間通信システムにおいて、車両感知器としては、例えば、超音波感知方式のものや、検知対象が発する赤外線をパッシブに検出して車両を感知する赤外線感知方式のものを採用することができる。
この点、前者の超音波感知方式の場合には、車両を斜め方向から検出できないため、車両のほぼ真上に設置する必要があり、センサがアクティブあるため消費電力が大きいという欠点がある。これに対して、後者の赤外線感知方式の場合には、車両を斜め方向からでも検出できるため、設置場所の制約が少なく、センサがパッシブであるため消費電力が小さいという利点がある。

上記のように、赤外線感知方式の車両感知器の場合には、車両を斜め方向からでも検出できることから、その車両感知器の感知センサを、道路の上方に配置された光ビーコンの投受光器の筐体に収納させることもできる。
この場合、車両感知器の感知センサと投受光器の投受光センサ（ＬＥＤやフォトダイオード）を一つの筐体に纏めて収納できるので、車両感知器の感知センサを設置するための専用の支柱や梁を設ける必要がなく、システムを安価に構成できるという利点がある。

また、本発明の距離認識方法は、道路の所定範囲に通信領域を設定する光ビーコンの投受光器が、前記道路を走行する車両に搭載された車載機に対してダウンリンク情報を送信することで、前記車載機と前記光ビーコンとの間で双方向通信を行う路車間通信システムによる方法であって、前記道路上に感知領域を設定した車両感知器から出力される車両感知信号を前記光ビーコンが受け取った時からの経過時間に関する経時情報を取得し、前記車載機が、前記経時情報と、前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報とに基づいて、前記車両の現状の位置から前記所定位置までの距離を取得することを特徴としている。

上記のように構成された路車間通信システムによる距離認識方法によれば、光ビーコンが車両感知器から出力される車両感知信号を受け取った時を基準とした経時情報に基づいて、前記車両の現状の位置から前記所定位置までの距離を取得するので、通信領域の広狭に依存することなく、所定位置までの距離を高い精度で取得することができる。

また、本発明の光ビーコンは、通信領域を道路の所定範囲に設定する投受光器を有し、前記道路を走行する車両の車載機にダウンリンク情報を繰り返し送信するものであって、前記道路上に感知領域を設定した車両感知器から出力される車両感知信号を受け取った時からの経過時間に関する経時情報を取得する経時情報取得部と、前記ダウンリンク情報に、前記経時情報、及び前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を格納し、前記経時情報及び前記距離情報に基づいて、前記車両の現状の位置から前記所定位置までの距離を取得する前記車載機に、当該ダウンリンク情報を送信する制御部とを備えていることを特徴としている。

上記のように構成された光ビーコンによれば、車載機が前記距離を算出するための情報として、経時情報取得部及び制御部が、車両感知器から出力される車両感知信号を受け取った時を基準とした経時情報を生成し、車載機に送信するので、通信領域の広狭に依存することなく、車載機に、現状の位置から所定位置までの距離を高い精度で取得させることができる。

また、本発明の車載機は、道路を走行する車両に搭載され、前記道路の所定範囲に通信領域を設定する投受光器を有する光ビーコンから送信されるダウンリンク情報を受信するものであって、前記ダウンリンク情報には、前記道路上に感知領域を設定した車両感知器から出力される車両感知信号を前記光ビーコンが受け取った時からの経過時間に関する経時情報と、前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報とが格納されており、受信した前記経時情報及び前記距離情報に基づいて、前記各情報を受信した現状の位置から前記所定位置までの距離を取得する演算部を備えていることを特徴としている。

上記のように構成された車載機において、演算部は、前記光ビーコンが車両感知器から出力される車両感知信号を受け取った時を基準とした経時情報に基づいて、前記距離を算出するので、当該車載機は、通信領域の広狭に依存することなく、現状の位置から所定位置までの距離を高い精度で取得することができる。

以上のように、本発明によれば、通信領域の広狭に依存することなく、車両の現状位置からその進行方向前方の所定位置までの距離を高い精度で算出することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔システムの全体構成〕
図１は、光ビーコンを含む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とから構成されている。

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、道路Ｒにおける光ビーコン４の上流側に配置された車両感知器５とから構成されている。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３ａ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、この制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数の投受光器８とを備えている。
各投受光器８は、筐体９の内部に発光ダイオード（ＬＥＤ）１０、フォトセンサ１１を収納して構成されている（図３参照）。このうち、ＬＥＤ１０は、近赤外線よりなるダウンリンク情報を後述する通信領域Ａに発光し、フォトセンサ１１は、車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク情報を受光する。

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複数の投受光器８と、これら投受光器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）を有するマイコンにより構成されており、通信部６による中央装置３との双方向通信と、投受光器８による車載機２との路車間通信のための通信制御を行う。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。

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、各投受光器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。
各投受光器８のＬＥＤ１０は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも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。
また、ビーコン制御機７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、制御部７ａと、経時情報取得部７ｂとを備えている（図４参照）。なお、これら各機能部７ａ，７ｂは、後述するように車載機２が車両前方の所定位置までの距離を認識するために必要な処理を行うためのものであり、その処理内容については後述する。

図３は、光ビーコン４及び車両感知器５の設置の態様を示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４が設定する通信領域Ａは、後述する車載機２の投受光器である車載ヘッド２７（図４参照）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の投受光器８が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。

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」では、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）と重複しており、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の正式な下流端ａは、投受光器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の正式な下流端ａからアップリンク領域ＵＡの正式な下流端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の正式な下流端ｂから同領域ＵＡの正式な上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。この場合、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。もっとも、各領域ＤＡ，ＵＡの車両進行方向長さは上記各数値に限定されない。

〔車両感知器の構成〕
図１及び図２を参照して、前記車両感知器５は、通信領域Ａの上流側における車両Ｃの存在を感知して、その車両感知信号ｓをビーコン制御機７に送信するものであり、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた複数の感知センサ１５と、これらのセンサ１５を一括制御する制御部である一台のセンサ制御機１６とを備えている。
センサ制御機１６は、道路脇に立設した支柱１７に設置されており、各感知センサ１５は、支柱１７から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１８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。

車両感知器５の感知センサ１５は、超音波を路面に向けて間欠的に発射する超音波送受器よりなり、車両Ｃからの反射波と路面からの反射波を比較して、車両Ｃの存在を感知するものである。
この感知センサ１５は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下に向けて超音波を送出しており、これにより、前記通信領域Ａよりも、やや上流側寄りの位置に、当該感知センサ１５の感知領域Ｋを設定している（図２及び図３参照）。車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられた各感知センサ１５は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する感知領域Ｋを車両Ｃが通過することで、当該車両Ｃの存在を感知する。

図１を参照して、上記センサ制御機１６は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するマイコンにより構成されており、光ビーコン４のビーコン制御機７と通信線１９を介して信号伝送可能に接続されている。もっとも、センサ制御機１６はビーコン制御機７に対して無線方式で信号を送信するものであってもよい。
このセンサ制御機１６は、各感知センサ１５の直下に車両Ｃが存在する場合にＯＮの信号（車両感知信号ｓ）をビーコン制御機７に出力し、存在しない場合にはＯＦＦの信号を出力する。そして、センサ制御機１６は、車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられた複数の感知センサ１５のうちいずれか１つが車両Ｃを感知すると、その車線Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ対応した車両感知信号ｓをビーコン制御機７に出力するようになっている。

〔車載機及び車両の構成〕
図４は、光ビーコン４、及びこれと路車間通信する車載機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、この車載コンピュータ２６のセンサ用インタフェースに接続された投受光器としての車載ヘッド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、光ビーコンの投受光器８と同様に、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトセンサを備えている（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を発光し、フォトセンサは、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）を有するマイコンによって構成されており、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、演算部２６ａと、支援制御部２６ｂとを備えている。演算部２６ａは、後述するように車両前方の所定位置までの距離を算出するものであり、その処理内容については後述する。

車載コンピュータ２６の支援制御部２６ｂは、車載機２が受信したダウンリンク情報に含まれる支援情報に基づいてドライバに対する安全運転支援の制御を行う。この安全運転支援は後にも説明するが、例えば、信号機情報等の支援情報に基づく車両Ｃの減速制御やドライバへの報知制御が含まれる。この信号機情報は、光ビーコン４の下流側にある信号機の灯色が変わるタイミング情報等である。

これらの信号機情報等の支援情報がダウンリング情報に含まれていることにより、支援制御部２６ｂは、前方の信号機が赤に変わる時点で車両Ｃが交差点内に進入していないように、ＥＣＵ２２にブレーキ装置２４を作動させて車両Ｃを減速したり、信号機が赤に変わることを前記ディスプレイ２８やスピーカ装置２９によってドライバに報知する。
上記のようにドライバに報知するための出力部としてのディスプレイ２８は、ナビゲーション装置やテレビジョン装置の画像表示部を構成する車載ディスプレイや、車体２１のフロントガラス面に図形を架空表示するヘッドアップディスプレイ等より構成される。また、同じく出力部としてのスピーカ装置２９は、搭乗席の車体２１のフロントパネルやドア等に設けられたスピーカ等より構成される。

〔路車間通信〕
図５は、通信領域Ａにおいて光ビーコン４の投受光器８と車載機２の車載ヘッド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、こ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は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する各投受光器８から、ダウンリンクの切り替え前の第一情報として、車線通知情報を含む第一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、車両感知器５の設定する感知領域Ｋ（図３参照）に進入すると、光ビーコン４のビーコン制御機７は、車両Ｃを感知したことによって車両感知器５から出力される車両感知信号ｓを受け取る（図５のＦ２）。
その後、車両Ｃが、ダウンリンク領域ＤＡの上流側部分に進入すると、車載機２の車載ヘッド２７が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第一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Ｆ３）、このアップリンク情報３５を光ビーコン４の投受光器８に対して所定の送信周期で送信する（図５のＦ４）。

車載コンピュータ２６は、そのアップリンク情報３５に当該車両Ｃを特定するための車両ＩＤを格納し、当該アップリンク情報３５を送信する。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。

ビーコン制御機７は、車両ＩＤを含むアップリンク情報３５を受信すると（図５のＦ５）、ダウンリンクの切り替えを行う。ビーコン制御機７は、上記ダウンリンクの切り替え後の第二情報として、アップリンク情報３５に格納された車両ＩＤを含む第二のダウンリンク情報３６を生成する（図５のＦ６）。
第二のダウンリンク情報３６には、車載コンピュータ２６に自車両が走行する車線を認識させるための車線通知情報の他、経時情報、距離情報、渋滞情報、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。
上記車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４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。

また、上記支援情報には、光ビーコン４の下流側の信号機の灯色が変わるタイミング情報である前記信号機情報等が含まれる。
上記経時情報には、図５のＦ２でビーコン制御機７が車両感知信号ｓを受信したときから、当該ダウンリンク情報３６を送信したときまでの経過時間等が含まれる。また、距離情報には、車両感知器５の感知領域Ｋから光ビーコン４の下流側の所定位置（例えば、前方の交差点手前にある停止線）までの基準距離等が含まれる。
なお、これら経時情報、及び距離情報については、後に詳述する。

ビーコン制御装置７は、第二のダウンリンク情報３６を生成した後、ダウンリンクの切り替えを行って、上述の各種情報を含んだ第二のダウンリンク情報３６の送信を開始し（図５のＦ７）、この第二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Ｆ８）。

図５に示すように、第二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。

なお、前記規格によれば、第二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（２５０ｍ）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、自身の車両ＩＤが格納された車線通知情報を含む第二のダウンリンク情報３６を受信した時点（図５のＦ９）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。
このように、車載機２の車載コンピュータ２６は、第二のダウンリンク情報３６を受け、この第二のダウンリンク情報３６に含まれる経時情報、距離情報、及び支援情報に基づいて、現状の位置から下流側の所定位置までの距離を認識し（図５のＦ１０）、安全運転支援の制御を開始する。
以下、この安全運転支援について詳述する。

〔安全運転支援〕
上記安全運転支援は、光ビーコン４の投受光器８よりも車両走行方向の下流側にある所定位置において、車両Ｃを所定の速度に自動的に減速させたり、車両Ｃを自動的に停止させたりすることができる操作である。
図３を参照して、以下の説明では、本実施形態のシステムが、道路Ｒ上において、走行する車両Ｃの前方に位置する信号機４０の灯色に応じて車両を自動的に減速させ、信号機４０の手前に設けられている停止線Ｐに従って車両Ｃを自動的に停止させる場合について説明する。

図３において、車両Ｃが信号機４０に向かって前進すると、まず、車両Ｃは、車両感知器５の感知領域Ｋに進入する（図中、位置ｃ１）。これにより、車両感知器５は車両Ｃを感知し、光ビーコン４のビーコン制御機７に車両感知信号ｓを出力する。車両感知信号ｓを受け取ったビーコン制御機７の経時情報取得部７ｂは、ビーコン制御機７が内蔵するタイマ機能等を利用することによって、車両感知信号ｓを受け取った時からの経過時間の計時を開始する。

その後、車両Ｃがさらに前進して通信領域Ａに進入すると、車両Ｃの車載機２は、第一のダウンリンク情報３４を受信するとともに、アップリンク情報３５を送信する。そして、この車載機２からのアップリンク情報３５を受信した光ビーコン４のビーコン制御機７は、第二のダウンリンク情報３６を生成し、ダウンリンクの切り替えを行い、第二のダウンリンク情報３６の送信を開始する。
このとき、ビーコン制御機７の経時情報取得部７ｂは、車両感知信号ｓを受け取った時から第二のダウンリンク情報３６の送信時までの経過時間Ｔを取得する。また、第二のダウンリンク情報３６は、上述のように送信可能な時間の範囲内に繰り返して送信されるが、経時情報取得部７ｂは、これら繰り返し送信される第二のダウンリンク情報３６それぞれに関する経過時間Ｔを随時取得する。

さらに、ビーコン制御機７の制御部７ａは、第二のダウンリンク情報３６に、当該第二のダウンリンク情報３６に関する経過時間Ｔを含む経時情報と、予めビーコン制御機７の記憶装置に記憶された距離情報とを格納して車両Ｃの車載機２に送信する。
上記距離情報には、図３中、車両感知器５の感知領域Ｋからその下流側の所定位置としての停止線Ｐまでの基準距離Ｄ１が含まれており、この基準距離Ｄ１は予め実測することで得られる。また、第二のダウンリンク情報３６には、上記経時情報と距離情報の他、前方の信号機４０の灯色の情報及びその信号機４０が赤になるまでの時間の情報を有する信号機情報等の支援情報も含まれている。

次に、車両Ｃの車載機２が、光ビーコン４から送信される第二のダウンリンク情報３６を受信すると、車載機２の車載コンピュータ２６は、当該第二のダウンリンク情報３６に格納された各情報を取得する。
車載コンピュータ２６の演算部２６ａは、第二のダウンリンク情報３６に格納された経時情報に含まれる経過時間Ｔ、及び距離情報に含まれる基準距離Ｄ１に基づいて、前記各情報を受信した現状の位置から停止線Ｐに従って停止したときの位置までの距離を算出する。

ここで、車両Ｃが、図３中の位置ｃ２に位置するときに、第二のダウンリンク情報３６を受信した場合の演算部２６ａの処理につい説明する。
車両Ｃが、車両感知器５により感知された位置ｃ１から、第二のダウンリンク情報３６を受信した位置ｃ２まで移動するのに要した時間は、ビーコン制御機７の経時情報取得部７ｂによって取得される、車両感知信号ｓを受け取った時から当該第二のダウンリンク情報３６の送信時までの経過時間Ｔとほぼ一致する。
その理由は、車両感知器５による車両Ｃの感知時と、当該車両Ｃの感知に応じて出力される車両感知信号ｓを経時情報取得部７ｂが受け取る時とは、信号の授受によって行われるため、車両Ｃの走行速度との関係では、ほぼ同時とみなすことができ、さらに、光ビーコン４による第二のダウンリンク情報３６の送信時と、車載機２による当該第二のダウンリンク情報３６の受信時とについても、上記同様、ほぼ同時とみなすことができるからである。

また、車両Ｃが位置ｃ１から位置ｃ２まで移動する際の走行速度Ｖは、経過時間Ｔが僅かな時間であれば、ほぼ一定とみなすことができる。
すなわち、位置ｃ１から位置ｃ２まで移動したときの車両Ｃの移動距離Ｄ３は、下記式（１）で表される。
Ｄ３＝Ｖ×Ｔ ・・・（１）

従って、位置ｃ２から停止線Ｐに従って停止したときの位置ｃ３までの距離Ｄ２は、下記式（２）で表される。
Ｄ２＝Ｄ１−Ｄ３ ・・・（２）

車載機２の車載コンピュータ２６の演算部２６ａは、第二のダウンリンク情報３６から得た、経過時間Ｔ及び基準距離Ｄ１と、速度検出器２５から得られる現在の走行速度Ｖの情報を利用して、上記の処理を行うことで、現状の位置から停止線Ｐまでの残りの距離Ｄ２を精度よく算出することができる。
なお、車載コンピュータ２６は、送信可能な時間の範囲内で繰り返し送信される第二のダウンリンク情報３６から、距離Ｄ２の算出に用いる経過時間Ｔを繰り返して取得するが、演算部２６ａは、距離Ｄ２を算出するに当たって、繰り返して得られる経過時間Ｔの内、いずれの経過時間Ｔを用いてもよい。繰り返して得られる経過時間Ｔは、上述のように、当該経過時間Ｔを含む第二のダウンリンク情報３６の送信のタイミングに応じて随時更新された経過時間Ｔとして送信されるからである。

また、上記経過時間Ｔを含む経時情報、及び基準距離Ｄ１を含む距離情報は、車線通知情報に格納される車両ＩＤそれぞれに関連づけられた状態で、第二のダウンリンク情報３６に格納されており、例えば、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４を複数の車両が走行している場合であっても、各車両の車載機は、それぞれ自身の車両ＩＤに関連づけられた上記各情報を取得することで、各車両に応じた距離Ｄ２を算出することができる。

以上のようにして、車載コンピュータ２６は距離Ｄ２を認識し、この距離Ｄ２に基づいて安全運転支援を行う。具体的には、車載コンピュータ２６の支援制御部２６ｂは、上記のようにして認識した、車両Ｃの現状の位置から停止線Ｐまでの残りの距離Ｄ２に加えて、信号機情報等を利用し、車両Ｃを停止線Ｐで停止させるか否かの判断を行う。車両Ｃを停止させると判断した場合には、支援制御部２６ｂは、ディスプレイ２８やスピーカ装置２９によってドライバに対して停止の判断をした旨を報知するとともに、ＥＣＵ２２と連携してエンジン２３及びブレーキ装置２４を制御し、車両Ｃを停止線Ｐに従って停止させる。

上記のように構成された路車間通信システムによれば、車載機２の演算部２６ａは、車両Ｃが感知領域Ｋに到達してから第二のダウンリンク情報３６が送信されるまでの間に前方に進んだ移動距離Ｄ３を経時情報に基づいて算出し、さらに、予め把握された感知領域Ｋから停止線Ｐまでの基準距離Ｄ１から上記移動距離Ｄ３を差し引くことで、現状の位置から停止線Ｐまでの残りの距離Ｄ２を高い精度で算出することができる。
すなわち、本発明の路車間通信システムでは、距離Ｄ２を取得するために、光ビーコン４が車両感知器５から出力される車両感知信号ｓを受け取った時を基準とした経時情報に基づいているので、たとえ投受光器８による通信領域Ａが規格通りの所定の値に設定されていないとしても、車両感知器５による車両感知信号ｓの出力、及び、経時情報を含んだ第二のダウンリンク情報３６の車載機による受信が行われれば、通信領域Ａの広狭に依存することなく、現状の位置から停止線Ｐまでの残りの距離Ｄ２を高い精度で取得することができる。
従って、車載機２は、現状の位置から停止線Ｐまでの残りの距離Ｄ２をより正確に認識することができ、ドライバに対して適切な安全運転支援を行うことができる。

なお、図３において、車両Ｃの車載機２の車載ヘッド２７は、通常、車両Ｃのダッシュボード上等に設置されるため、車載ヘッド２７と車両Ｃの前方先端部との間には、寸法差Ｄ４が存在している。一方、車両感知器５は、車両Ｃの先端部が感知領域Ｋに進入すれば車両感知信号ｓを送信するため、上記寸法差Ｄ４によって、車載コンピュータ２６の演算部２６ａが算出する移動距離Ｄ３に誤差が生じる場合がある。この場合には、演算部２６ａが、移動距離Ｄ３を算出する際に、予め寸法差Ｄ４を考慮して補正を行うように構成することができる。
さらに、車両感知器５、ビーコン制御機７、及び車載機２それぞれが行う処理や、相互間の通信において、算出される距離Ｄ２の誤差要因となるパラメータ等がある場合にも、上記同様、演算部２６ａに、予めその誤差要因を考慮して補正を行うようにすることもできる。
また、第二のダウンリンク情報３６に格納される経時情報に、経過時間Ｔの他、上記のような補正を行うためのパラメータ等を含めて、車載機２に送信し、車載コンピュータ２６が、距離Ｄ２を算出する際に、このパラメータを用いて補正を行うようにすることもできる。

〔第二実施形態〕
図６は、本発明の第二実施形態の路車間通信システムの側面図である。本実施形態のシステムが第一実施形態（図３）のシステムと異なる点は、ダウンリンク領域の上流側において車両Ｃを感知する車両感知器５として、赤外線感知方式のものが採用されている点にある。また、本実施形態では、車両感知器５を構成する感知センサ４１が、投受光器８の筐体９に収納されているとともに、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ている。その他の点については、第一実施形態と同様なので説明を省略する。

上記赤外線感知方式の感知センサ４１は、検知対象が発する赤外線をパッシブに検出して車両Ｃを感知するものであり、具体的にはサーモパイル素子より構成されている（特許第３７１９４３８号公報参照）。
このサーモパイル素子は、放射温度計測に使用する赤外線検出素子の一種であり、原理は熱電対と同じであり、入射する赤外線に応じて温接点と冷接点の間に生じる温度差により定常的な出力電圧を自発的に発生させる。このため、自己消費電流がなく、小型化及び低消費電力化に適するという特徴があり、太陽電池で駆動することができる。

また、上記赤外線検知方式の感知センサ４１の場合には、車両Ｃを斜め方向からでも検出できるため（上記特許公報の図１９及び図２２参照）、設置場所の制約が少ない。
このため、本実施形態では、ＬＥＤ１０やフォトセンサ１１とともに投受光器８の筐体９内に感知センサ４１を収納し、この状態で、感知領域Ｋがアップリンク領域ＵＡの上流側となるように、当該感知センサ４１の向きを設定するようにしている。従って、本実施形態では、車両感知器５の感知センサ４１を設置するための専用の支柱や梁（図２の支柱１７及び架設バー１８）を設ける必要がなく、システムを安価に構成することができる。

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、車載コンピュータ２６の各機能部２６ａ，２６ｂは、車両ＣのＥＣＵ２２に組み込むこともできる。
また、上記実施形態では、安全運転支援として、車両Ｃを停止線Ｐに従って停止させる場合について説明したが、大きく減速しなければならないシチュエーション、例えば、見通しの悪い急カーブの手前を所定位置に設定し、車両Ｃの走行速度を前記急カーブを安全に通過できる程度にまで減速させるといった支援を行うこともできるし、必ず一時停止をしなければならない地点（例えば、踏切の手前等）に所定位置を設定し、車両Ｃを強制的に一時停止させる制御を行うこともできる。
また、上記実施形態では、第二のダウンリンク情報にのみ距離情報や経時情報等を格納する例を示したが、第一のダウンリンク情報にこれらの情報を格納しても良い。

第一実施形態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。 光ビーコンの平面図である。 光ビーコン及び車両感知器の設置の態様を示す側面図である。 光ビーコン、及びこれと路車間通信する車載機が搭載され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。 本発明の第二実施形態の路車間通信の判定システムの側面図である。

符号の説明

１ 交通管制システム
２ 車載機
４ 光ビーコン
５ 車両感知器
７ ビーコン制御機
７ａ 制御部
７ｂ 経時情報取得部
８ 投受光器
２６ 車載コンピュータ
２６ａ 演算部
２６ｂ 支援制御部
３４ 第一のダウンリンク情報
３５ アップリンク情報
３６ 第二のダウンリンク情報
４１ 感知センサ
Ｃ 車両
Ｋ 感知領域
Ｒ 道路

Claims (6)

1. 道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域を設定し、前記通信領域において前記車載機に対してダウンリンク情報を送信する光ビーコンとを備えた路車間通信システムであって、
   前記道路上に感知領域を設定し、前記車両を感知したことに応じて車両感知信号を前記光ビーコンに対して出力する車両感知器をさらに備え、
   前記光ビーコンは、
   前記車両感知信号を受け取った時からの経過時間に関する経時情報を取得する経時情報取得部と、
   前記ダウンリンク情報に、前記経時情報、及び前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を格納して送信する制御部とを有し、
   前記車載機は、前記経時情報及び前記距離情報に基づいて、前記経時情報及び前記距離情報を受信した現状の位置から前記所定位置までの距離を取得する演算部を備えていることを特徴とする路車間通信システム。
2. 前記車両感知器は、検知対象が発する赤外線をパッシブに検出して車両を感知する赤外線感知方式のものである請求項１に記載の路車間通信システム。
3. 前記赤外線感知方式の車両感知器の感知センサが、前記光ビーコンの投受光器の筺体に収納されている請求項２に記載の路車間通信システム。
4. 道路の所定範囲に通信領域を設定する光ビーコンの投受光器が、前記道路を走行する車両に搭載された車載機に対してダウンリンク情報を送信することで、前記車載機と前記光ビーコンとの間で双方向通信を行う路車間通信システムによる距離認識方法であって、
   前記道路上に感知領域を設定した車両感知器から出力される車両感知信号を前記光ビーコンが受け取った時からの経過時間に関する経時情報を取得し、
   前記車載機が、前記経時情報と、前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報とに基づいて、前記車両の現状の位置から前記所定位置までの距離を取得することを特徴とする路車間通信システムによる距離認識方法。
5. 通信領域を道路の所定範囲に設定する投受光器を有し、前記道路を走行する車両の車載機にダウンリンク情報を繰り返し送信する光ビーコンであって、
   前記道路上に感知領域を設定した車両感知器から出力される車両感知信号を受け取った時からの経過時間に関する経時情報を取得する経時情報取得部と、
   前記ダウンリンク情報に、前記経時情報、及び前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を格納し、前記経時情報及び前記距離情報に基づいて、前記車両の現状の位置から前記所定位置までの距離を取得する前記車載機に、当該ダウンリンク情報を送信する制御部とを備えていることを特徴とする光ビーコン。
6. 道路を走行する車両に搭載され、前記道路の所定範囲に通信領域を設定する投受光器を有する光ビーコンから送信されるダウンリンク情報を受信する車載機であって、
   前記ダウンリンク情報には、前記道路上に感知領域を設定した車両感知器から出力される車両感知信号を前記光ビーコンが受け取った時からの経過時間に関する経時情報と、前記感知領域からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報とが格納されており、
   受信した前記経時情報及び前記距離情報に基づいて、前記各情報を受信した現状の位置から前記所定位置までの距離を取得する演算部を備えていることを特徴とする車載機。

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