JP4930349B2

JP4930349B2 - 車車間相対位置算出装置および車車間相対位置算出装置用のプログラム

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Publication number: JP4930349B2
Application number: JP2007313279A
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Inventors: 道雄社本
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Publication date: 2012-05-16
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Description

本発明は、車車間相対位置算出装置、車車間相対位置算出装置に送信する送信装置、当該車車間相対位置算出装置用のプログラム、および当該送信装置用のプログラムに関するものである。

衛星航法用衛星からの信号に基づいて２台の車両間の相対位置関係を算出する技術が、特許文献１に記載されている。特許文献１においては、２台の車両のそれぞれが、ＧＰＳ衛星から信号を受信することで、ＧＰＳ衛星から自車両までの信号伝達時間（擬似距離に反比例する）を算出する。そして、それら２台の車両のうち第１の車両が、第２の車両において算出された電波伝搬時間を通信によって取得し、自車両（すなわち第１の車両）における電波伝搬時間と他車両（すなわち第２の車両）における電波伝搬時間との差に基づいて、第２の車両に対する第１の車両の相対位置を特定するようになっている。
特開平１０−１４８６６５号公報

しかし、信号伝達時間に基づく電波伝搬時間の差を用いて相対位置を算出する方法は、その算出の精度が数十メートルから数メートル程度であり、必ずしも充分であるとはいえない。

本発明は上記点に鑑み、衛星航法用衛星からの信号に基づいて２台の車両間の相対位置関係を算出する技術において、算出の精度を従来よりも向上させることを目的とする。

以下、００１９段落まで、出願当初の請求項に記載の発明について説明する。上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、第１の車両（１）に搭載される車車間相対位置算出装置についてのものである。この車車間相対位置算出装置は、複数の衛星航法用衛星から電波を受信し、受信した当該電波の搬送波位相（以下、第１の搬送波位相という）を特定する。そして車車間相対位置算出装置は、第２の車両（２）から、第２の搬送波位相の情報を受信する。なお、この第２の搬送波位相は、上記複数の衛星航法用衛星から第２の車両において受信した電波に基づいて決められる。

そして車車間相対位置算出装置は、受信した第２の搬送波位相と、特定した第１の搬送波位相と、のずれに基づいて、第２の車両に対する第１の車両の相対位置（以下、詳細相対位置という）を算出する。

このような、第１の車両と第２の車両との間の搬送波位相のずれに基づいて両車両間の相対位置を算出する方法は、干渉測位と呼ばれている。このような干渉測位の技術を用いることで、相対位置の算出の精度が、数ミリメートルから１メートル未満となるので、算出の精度が従来よりも向上する。

また請求項２に記載のように、車車間相対位置算出装置は、第１の車両と第２の車両との間の相対距離であって、上述の詳細相対位置よりも精度の低い相対距離が、基準距離より短いことに基づいて、詳細相対位置の算出を行い、当該相対距離が当該基準距離より長いことに基づいて詳細相対位置の算出を行わないようになっていてもよい。

このようになっていることで、第１の車両と第２の車両が十分離れており衝突する可能性がほとんどないような場合には、詳細相対位置の算出を行わないことで、車車間相対位置算出装置の処理負荷を効率よく低減することができる。

また請求項３に記載のように、車車間相対位置算出装置は、第１の車両と第２の車両の衝突の可能性が道路の構造上ないことに基づいて、詳細相対位置の算出を行わないようになっていてもよい。

このようになっていることで、第１の車両と第２の車両のそれぞれが、互いに衝突する可能性のないような構造の道路上にいる場合には、詳細相対位置の算出を行わないことで、車車間相対位置算出装置の処理負荷を効率よく低減することができる。

また請求項４に記載のように、車車間相対位置算出装置は、第１の車両における上記複数の衛星航法用衛星による測位精度が低いことに基づいて、詳細相対位置の算出を行わないようになっていてもよい。

このようになっていることで、第１の車両と第２の車両との詳細相対位置の精度が不十分になる場合には、詳細相対位置の算出を行わないことで、車車間相対位置算出装置の処理負荷を効率よく低減することができる。

また請求項５に記載のように、車車間相対位置算出装置は、第２の車両から送信された上記複数の衛星航法用衛星の航法データを受信し、更に、当該複数の衛星航法用衛星からの電波の受信に、この第２の車両からの航法データを利用するようになっていてもよい。

このようになっていることで、車車間相対位置算出装置は、航法データを衛星航法用衛星から受信する必要がなくなる。航法データの衛星航法用衛星からの受信には十数分以上かかるので、このような衛星航法用衛星からの受信処理が不要になれば、作動効率が大きく向上する。

また、車車間相対位置算出装置は、第２の車両から送信された第２の車両の存在位置データであって、詳細相対位置と同じまたはそれ以上の精度を有する存在位置データを受信するようになっていてもよい。この場合、車車間相対位置算出装置は、算出した詳細相対位置および受信された存在位置データに基づいて第２の車両の存在位置を特定するようになっていてもよい。

このように、第２の車両から高精度の存在位置データを受信し、それを詳細相対位置と共に用いることで、車車間相対位置算出装置は、自車両の存在位置（より詳しくは、地球に対する位置）を精度よく特定することができる。このような技術は、第２の車両側では詳細な所在位置を特定できるにもかかわらず、第１の車両側では詳細な所在位置を特定できないような場合に有用である。

また、上記のような車車間相対位置算出装置に対して送信を行うと共に第２の車両に搭載される送信装置としては、上記複数の衛星航法用衛星から電波を受信し、受信した当該電波の搬送波位相を特定し、特定した搬送波位相を、第２の搬送波位相として、車車間相対位置算出装置に送信するようなものがあれば、車車間相対位置算出装置の機能が実現する。

また、請求項８、９に記載のように、本発明の特徴は、上記の車車間相対位置算出装置に用いるプログラム、および上記の送信装置に用いるプログラムとして捉えることができる。

なお、特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に、本実施形態に係る通信システムの概略図を示す。本実施形態においては、車両１、２が、複数のＧＰＳ衛星３〜６からの無線電波（Ｌ１帯搬送波）を受信し、受信した無線電波の搬送波位相等の情報を、矢印７のように相互に交換する。そして、各車両１、２において、自ら受信した電波の搬送波位相と、他車両から受信した搬送波位相との差を特定し、その差に基づいて両車両１、２間の相対位置を特定する。なお、図１においては車両１、２が受信するＧＰＳ衛星は４つであるが、３つである場合もあれば、５つ以上である場合もある。

このような機能を実現するために、自車両１、他車両２のそれぞれには、図２に示すような車載通信装置（車車間相対位置算出装置の一例に相当すると共に送信装置の一例にも相当する）１０が搭載されている。この車載通信装置１０は、ＧＰＳ受信機１１、車車間通信装置１２、地図データベース１３、および制御部１４を有している。

ＧＰＳ受信機１１は、制御部１４の制御に従ってＧＰＳ衛星３〜６からの電波を受信し、受信した電波の搬送波位相、当該電波に情報として含まれる擬似距離、当該電波に情報として含まれる航法データ（具体的には、エフェメリス、衛星時計の情報、電離層補正データ、アルマナック）等の情報、ＤＯＰ（Dilution of Precision）値（より具体的には、水平方向の測位精度を表すＨＤＯＰ値）を特定し、特定した情報を制御部１４に出力する装置である。

車車間通信装置１２は、自車両（すなわち車載通信装置１０が搭載される車両）の周囲の車両と無線通信を行うための、増幅、周波数変換、復調、変調等の機能を有する装置である。

地図データベース１３は、道路の構成を示すデータを記憶する記憶媒体である。道路の構成を示すデータは、複数の道路および交差点についての、相互の接続関係、配置、周辺物体（ビル、樹木等）等のデータを含む。

制御部１４は、あらかじめプログラムされた処理を実行するマイコン等の装置である。本実施形態においては、制御部１４は、位相・情報送受信機能１４ａ、相対位置演算機能１４ｂを実現するようになっている。

位相・情報送受信機能１４ａは、ＧＰＳ受信機１１および車車間通信装置１２を制御することで、自車両の搬送波位相等の情報を取得し、取得した自車両の搬送波位相等の情報を他車両に送信し、他車両の搬送波位相等の情報を受信するための機能である。相対位置演算機能１４ｂは、位相情報送受信機能１４ａによって取得した情報に基づいて、自車両の他車両に対する相対位置を特定する機能である。

制御部１４は、図３に示すようなプログラム１００を繰り返し実行することで、上記の各機能を実現する。このプログラム１００の実行において、制御部１４は、まずステップ１１０で、ＧＰＳ受信機１１を制御して、自車両の搬送波位相等の情報を取得する。このときに取得する搬送波位相等の情報とは、具体的には、当該搬送波位相の観測時刻、観測対象のＧＰＳ衛星の数、観測対象のＧＰＳ衛星を特定するリスト、および観測対象のＧＰＳ衛星毎の搬送波位相である。

また、このステップ１１０では更に、ＧＰＳ受信機１１から擬似距離等の情報を取得し、取得した擬似距離を用いて、単独測位による自車両の概略位置（走行方向の情報も含む。以下同じ）を特定すると共に、当該単独測位の測位精度（すなわちＤＯＰ値）を取得する。なお制御部１４は、ステップ１１０で取得した情報は、記憶媒体（例えばＲＡＭ）に一定期間分だけ記録するようになっている。

続いてステップ１２０で、取得した搬送波位相等の情報を、車車間通信装置１２を制御して他車両に自発的に送信する。この送信は、宛先の車載通信装置を限定する送信であってもよいし、宛先の車載通信装置を限定しないブロードキャスト形式の送信であってもよい。

なお、ステップ１２０において送信する搬送波位相等の情報は、ステップ１２０で取得した観測時刻、ＧＰＳ衛星数、ＧＰＳ衛星リスト、衛星毎の搬送波位相、単独測位による概略位置、および測位精度の情報に加え、当該車載通信装置１０を他の車載通信装置１０と区別するための識別情報である車載器ＩＤを含んでいる。なお、制御部１４には、この送信のための自装置の車載器ＩＤがあらかじめ記録されている。図４に、制御部１４が送信する搬送波位相等情報の内容を示す。

ステップ１１０、１２０に示したように、車載通信装置１０が搭載される車両１、２からは、当該車両におけるＧＰＳ衛星数、ＧＰＳ衛星リスト、衛星毎の搬送波位相、単独測位による概略位置、測位精度、および車載器ＩＤの情報が送信されることになる。なお、各車載通信装置１０が一度に送信する搬送波位相等情報は、１つの観測タイミングにおける上記情報であってもよいし、複数の観測タイミングにおける上記情報をまとめたものであってもよい。

続いてステップ１３０では、自車両以外の他の車両から送信された搬送波位相等情報を、車車間通信装置１２を介して受けたか否かを判定し、受けていない場合続いてステップ１１０を再度実行し、受けた場合その情報を受信した上で続いてステップ１４０を実行する。

ステップ１４０では、ステップ１３０で受信した他車両の搬送波位相等情報およびステップ１２０で取得して記録した自車両の搬送波位相等情報に基づいて、当該他車両に対する自車両の３次元相対位置を算出する。

受信した他車両の搬送波位相等情報のうち、実際に使用するのは、制御部１４が記録している自車両の搬送波位相等情報のいずれかと、観測時刻が同じであり、かつ、観測対象のＧＰＳ衛星が３個以上重複しているものである。以下、互いに観測時刻が同じであり、かつ観測対象のＧＰＳ衛星が３個以上重複するような、自車両と他車両の搬送波位相等情報のペアを、それぞれ計算対象位相情報という。

当該他車両に対する自車両の相対位置の計算は、具体的には、他車両から受信した計算対象位相情報中の搬送波位相と、他車両から受信した計算対象位相情報中の搬送波位相との差（例えば、一重位相差、二重位相差）を用いて、周知の干渉測位の手法により実現する。

干渉測位の具体的な方法（例えば、整数値バイアスを決定するためのＦｌｏａｔ解解法、Ｆｉｘ解解法、オン・ザ・フライ法）は、例えば、以下の文献Ａ〜Ｃに記載されている。例えば、文献１の（２５）式以降の計算をそのまま用いれば、整数値バイアスのＦｌｏａｔ解を得ることができる。なお、複数タイミングにおける計算対象位相情報が必要な場合は、制御部１４は、計算対象位相情報が複数個分揃うまで待ち、揃った段階で相対位置の計算を行う。

文献Ａ：一色浩、“観測方程式”、平成１５年７月９日、［平成１９年１１月２７日検索］、インターネット<URL : http://www.dab.hi-ho.ne.jp/isshiki/tokuron/lecnote/kansoku.pdf>
文献Ｂ：岡本伸也、“長基線ＤＧＰＳ測位および干渉測位の測位精度に関する研究”、５７頁〜６９頁、平成１５年、［平成１９年１１月２７日検索］、インターネット<URL : http://www.denshi.e.kaiyodai.ac.jp/paper/2003/okamoto.pdf>
文献Ｃ：高須知二、“搬送波位相測定値による精密測位の理論及び解析処理(Ｗｅｂ版)”平成１５年６月１２日、［平成１９年１１月２７日検索］、インターネット<URL : http://gpspp.sakura.ne.jp/tutorial/html/gps_symp_2005_1.htm>
以上のように、車両１、２の車載通信装置１０は、複数のＧＰＳ衛星３〜６から電波を受信し、受信した当該電波の搬送波位相（第１の搬送波位相の一例に相当する）を特定する。そして車載通信装置１０は、他車両（車両１の場合は車両２、車両２の場合は車両１）から、当該他車両において観測された搬送波位相（第２の搬送波位相の一例に相当する）の情報を受信する（図３のステップ１３０参照）。

そして車載通信装置１０は、他車両から受信した搬送波位相と、自車両の搬送波位相のうち、同時刻に観測されたもの同士のずれ（一重差、二重差等）に基づいて、干渉測位の方法により、自車両の他車両に対する相対位置（詳細相対位置の一例に相当する）を算出する（ステップ１４０参照）。

このような干渉測位の技術を用いることで、相対位置の算出の精度が、相対位置の算出に用いた衛星の数等に応じて数ミリメートルから１メートル未満となるので、車両間の相対位置の算出の精度が従来よりも向上する。

また、車両１、２のそれぞれの車載通信装置１０は、ＧＰＳ衛星３〜６から電波を受信し、受信した当該電波の搬送波位相を特定（ステップ１１０参照）し、特定した搬送波位相（第２の搬送波位相の一例に相当する）として、他車両の車載通信装置１０に送信することで（ステップ１２０参照）、本実施形態の作動が実現する。

図５、図６に、このようにして算出された車車間相対位置の情報の用途の一例を示す。図５の例においては、車両１と車両２とが互いに搬送波位相等情報をやりとりすることで、車両１の車載通信装置１０においては車両２に対する車両１の相対位置が算出され、車両２の車載通信装置１０においては車両１に対する車両２の相対位置が算出される。そして、これら算出された距離が基準距離（例えば２０メートル）より短い場合には、車載通信装置１０は、図示しない車載警報装置を制御して自車両のドライバに警告を行う。

なお、上記例では、車両１と車両２とが双方向で搬送波位相等情報をやりとりしているが、搬送波位相等情報は一方向のやりとりであってもよい。例えば、車両２は搬送波位相等情報の送信のみを行い、車両１は搬送波位相等情報の受信およびそれに基づく相対位置算出を行うようになっていてもよい。

例えば、図６の例においては、車両２１と衝突事故を起こした車両２の車載通信装置１０が、図示しない周知の衝突検知センサからの信号により衝突を検知したときに、車両１の車載通信装置１０に対して自車両の搬送波位相等情報および事故発生情報を送信する。車両１の車載通信装置１０は、この車両２からの搬送波位相等情報および自車両の搬送波位相情報の差を用いて、車両１に対する２への相対位置を算出する。そして車載通信装置１０は、その相対位置情報および事故発生情報を後続の車両２２へその情報を送信し、車両２２は、受信した相対位置情報および事故発生情報を後続の車両２３へ送信する。このようになっていることで、事故情報と相対位置情報とが後続の車両に次々に渡されていく。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、車両１に搭載される車載通信装置（車車間相対位置算出装置の一例に相当する）１０の制御部１４が、図３のプログラム１００に代えて図７に示すプログラム２００を繰り返し実行する点と、車両２に搭載される車載通信装置（送信装置の一例に相当する）１０の制御部１４が、図３のプログラム１００に代えて図８に示すプログラム３００を繰り返し実行する点である。これによって、以下詳述する通り、車両２の車載通信装置１０は、搬送波位相等情報を他車両から受信せず、専ら送信のみ行うようになり、車両１の車載通信装置１０は、搬送波位相等情報を他車両に送信せず、専ら受信のみ行うようになる。

以下、図７および図８を用いて受信側車両１の車載通信装置１０および送信側車両２の車載通信装置１０の作動について説明する。なお以降、受信側車両１に搭載される車載通信装置１０および制御部１４は、それぞれ受信側車載通信装置１０および受信側制御部１４と記し、送信側車両２に搭載される車載通信装置１０および制御部１４は、それぞれ送信側車載通信装置１０および送信側制御部１４と記す。

まず送信側制御部１４は、プログラム３００のステップ３２０において、ＧＰＳ衛星３〜６からＧＰＳ受信機１１が受信した信号を用いて、単独測位による自車両２の概略位置（緯度、経度、高さ）を算出する。この概略位置は、単独測位による位置であるので、その精度は数メートル以上であり、干渉測位の方法によって算出する相対位置の精度よりも劣る。

続いて送信側制御部１４は、ステップ３３０で、直前に算出した自車両２の概略位置を、車車間通信装置１２を用いて他車両に送信する。この送信は、宛先を受信側車両１に限定したものでもよいし、宛先を限定しないブロードキャストでもよい。なお、このとき送信する概略位置には、送信元の送信側車載通信装置１０の車載器ＩＤを含める。

続いて制御部１４は、ステップ３４０で、搬送波位相等情報のリクエスト信号を車車間通信装置１２を介して他車両から受信したか否かを判定し、受信していなければ再度ステップ３２０を実行する。このように、制御部１４は、自車両２の概略位置の算出・送信を繰り返しながら、他車両からの搬送波位相等情報のリクエスト信号を待つことになる。

一方、受信側車両１の受信側制御部１４は、まずプログラム２００のステップ２２０において、ＧＰＳ衛星３〜６からＧＰＳ受信機１１が受信した信号等を用いて、単独測位による自車両１の概略位置（緯度、経度、高さ）を算出する。

続いて受信側制御部１４は、ステップ２４０において、他車両から送信された当該他車両の概略位置を車車間通信装置１２を介して受けたか否かを判定し、受けていなければ再度ステップ２２０を実行し、受けていればその概略位置を受信した上で続いてステップ２５０を実行する。このように、制御部１４は、自車両１の概略位置の算出を繰り返しながら、他車両からの概略位置の情報を待つことになる。

送信側車両２から送信された概略位置を受信した場合、受信側制御部１４はステップ２５０で、受信側車両１の送信側車両２に対する相対位置の計算が必要であるか否かを判定する。この判定は、具体的には、以下に示す判定条件１〜３のうち少なくとも１つに基づいて行う。

条件１：ＧＰＳ衛星のＤＯＰ値が基準ＤＯＰ値より低い。
ここで、ＤＯＰ値は、小さくなるほど測位精度は向上する値であるので、条件１は、ＧＰＳ衛星による測位精度が十分良好であるという条件に相当する。基準ＤＯＰ値は、あらかじめ記憶された一定値（例えば５０メートル、１００メートル）であってもよいし、各種条件に基づいて変動する値であってもよいし、一定の範囲内でランダムに決まる値であってもよい。例えば、基準ＤＯＰ値は、受信側車両１の概略位置と送信側車両２の概略位置によって決まる車両１、２間の距離が小さくなるほど大きくなる値、すなわち、車両１、２が互いに近づくほど測位精度の悪化を許容するような値であってもよい。

条件２：受信側車両１の概略位置と送信側車両２の概略位置によって決まる車両１、２間の距離が、第１基準距離より短い。
ここで、第１基準距離は、あらかじめ記憶された一定値（例えば５０メートル、１００メートル）であってもよいし、各種条件に基づいて変動する値（例えば受信側車両１の車速が増大するほど大きくなる値）であってもよいし、一定の範囲内でランダムに決まる値であってもよい。

条件３：受信側車両１と送信側車両２の衝突の可能性が、道路の構造上ない。
「衝突の可能性が、道路の構造上ない」とは、「２つの車両１、２がそれぞれ走行している道路が異なり、それらの道路上の車両１、２の進行方向の第２基準距離内において、それら２つの道路が交わることがない」ことをいう。この第２基準距離は、あらかじめ記憶された一定値（例えば１００メートル、２００メートル）であってもよいし、各種条件に基づいて変動する値（例えば受信側車両１の車速が増大するほど大きくなる値）であってもよいし、一定の範囲内でランダムに決まる値であってもよい。

なお、この判定において、車両１、２がどの道路上にいるかは、地図データベース１３中の道路構成データおよび概略現在位置を用いた周知のマップマッチング技術によって特定してもよい。

あるいは、道路の近傍に当該道路を示す情報を無線送信するビーコンが敷設されていれば、送信側制御部１４は、自車両２の近傍のビーコンから受信した情報に基づいて、自車両２が走行する道路の情報を特定し、特定した情報を概略位置と共に送信するようになっていればよい。またその場合、受信側制御部１４は、自車両１の近傍のビーコンから受信した情報に基づいて自車両１がどの道路上にいるかを特定し、また、送信側車両２から受けた道路の情報に基づいて、他車両２がどの道路上にいるかを特定するようになっていてもよい。

また、車両１、２の道路上の進行方向の第２基準距離内において、それら２つの道路が交わることがないか否かは、地図データベース１３中の道路構成データに基づいて特定する。

ステップ２５０の判定結果は、条件１〜３のすべてが満たされるときにのみ肯定的となるようになっていてもよいし、条件１〜３の一部のみが満たされれば肯定的となるようになっていてもよい。例えば、条件２と条件３のみが満たされれば肯定的となり、条件２と条件３のうちいずれかでも満たされなければ否定的とすることができる。この場合、車両１、２が近づいていても、近接しているものの交わらず平行に走る２つの道路上を車両１、２が走行している場合には、搬送波位相等情報は送信されず、その結果、搬送波位相等情報の送受信および相対位置の算出による負荷を軽減することができる。

ステップ２５０の判定結果が肯定的である場合、続いてステップ２６０を実行し、否定的である場合、続いて再度ステップ２２０の処理を実行する。したがって、受信側制御部１４は、他車両に対する自車両１の相対位置の計算が必要となるまで、ステップ２２０、２４０の処理を繰り返す。

自車両１の相対位置の計算が必要であると判定した場合、受信側制御部１４は、ステップ２６０で、自車両１の搬送波位相を取得する。このステップ２６０の処理の内容は、第１実施形態における図３のステップ１１０の処理内容と同じである。

続いてステップ２７０では、直前のステップ２４０で受信した概略位置の送信元の車両２に対して、搬送波位相搭情報を要求するためのリクエスト信号を送信する。なお、概略位置の送信元２の特定は、受信し概略位置の情報に含まれる車載器ＩＤによって特定する。また、送信するリクエスト信号には、送信元として、受信側車載通信装置１０の車載器ＩＤを含める。続いてステップ２８０は、リクエスト信号を送信した宛先から搬送波位相等情報を受けるまで待つ。

一方、送信側車両２の送信側制御部１４は、受信側車両１からリクエスト信号を受信すると、ステップ３４０の判定結果が肯定的となり、続いてステップ３５０で、自車両２における搬送波位相等情報を取得する。このステップ３５０の処理の内容は、第１実施形態における図３のステップ１１０の処理内容と同じである。

続いてステップ３６０で、直前に取得した自車両２における搬送波位相等情報を、送信側車両２宛てに送信する。このステップ３６０の処理の内容は、第１実施形態における図３のステップ１２０の処理内容と同じである。ただし、搬送波位相等情報の送信先は、受信側車両１に限定している。具体的には、搬送波位相等情報に、宛先として、受信側車載通信装置１０の車載器ＩＤを含めている。

受信側車両１の受信側制御部１４は、このように送信側制御部１４から自車両宛てに送信された搬送波位相等情報をステップ２８０で受信し、続いてステップ２９０で、受信した他車両２の搬送波位相等情報およびステップ２６０で特定した自車両１の搬送波位相等情報に基づいて、第１実施形態における図３のステップ１４０と同じ方法で、送信側車両２に対する受信側車両１の３次元相対位置を算出する。

以上のように、送信側車載通信装置１０は、自車両２の概略位置を計算して（ステップ３２０参照）無線送信し（ステップ３３０参照）、その後搬送波位相等情報のリクエスト信号を他車両１から受信すると、自車両２で観測したＧＰＳ衛星３〜６からの搬送波位相を取得して（ステップ３５０参照）当該車両１に返送する（ステップ３６０参照）。

また、受信側車載通信装置１０は、自車両１の概略位置を計算する（ステップ２２０参照）と共に他車両２の概略位置を受信し（ステップ２４０参照）、それら自車両１および他車両２の概略位置等に基づいて、干渉測位による詳細な相対位置の算出が必要であるか否かを判定する（ステップ２５０参照）。

そして詳細な相対位置の算出が必要であると判定した場合、自車両１において観測した搬送波位相を取得し（ステップ２６０参照）また、概略位置の送信元の他車両２に搬送波位相をリクエストして（ステップ２７０参照）受信し（ステップ２８０参照）、受信した他車両２の搬送波位相と取得した自車両１の搬送波位相とのずれに基づいて、干渉測位による相対位置を算出する（ステップ２９０参照）。

このように、受信側車両１の受信側車載通信装置１０は、受信側車両１と送信側車両２との間の搬送波位相のずれに基づいて干渉測位による算出を行う。したがって、相対位置の算出の精度が、数ミリメートルから１メートル未満となるので、算出の精度が従来よりも向上する。

また、送信側車両２の送信側車載通信装置１０は、複数のＧＰＳ衛星３〜６から受信した電波の搬送波位相を特定し、特定した搬送波位相を、車両１の受信側車載通信機１０に送信することで、受信側車両１の相対位置の算出の機能が実現する。

また、受信側車載通信装置１０は、受信側車両１と送信側車両２との間の概略距離が、基準距離より短いことに基づいて、詳細相対位置の算出を行い、当該概略距離が当該基準距離より長いことに基づいて、詳細相対位置の算出およびそれに付随する処理を行わないようになっている場合がある。

このようになっていることで、受信側車両１と送信側車両２が十分離れており衝突する可能性がほとんどないような場合には、搬送波位相等情報のリクエスト、送受信、および詳細相対位置の算出を行わないことで、受信側車載通信装置１０および送信側車載通信装置１０の処理負荷を効率よく低減することができる。

また、受信側車載通信装置１０は、受信側車両１と送信側車両２の衝突の可能性が道路の構造上ないことに基づいて、搬送波位相の算出およびそれに付随する処理を行わないようになっている場合がある。

このようになっていることで、受信側車両１と送信側車両２のそれぞれが、互いに衝突する可能性のないような構造の道路上にいる場合には、搬送波位相等情報のリクエスト、送受信、および詳細相対位置の算出を行わないことで、受信側車載通信装置１０および送信側車載通信装置１０の処理負荷を効率よく低減することができる。

また、受信側車両１は、受信側車両１におけるＧＰＳ衛星３〜６による測位精度（具体的にはＤＯＰ値）が低いことに基づいて、詳細相対位置の算出およびそれに付随する処理を行わないようになっている場合がある。

このようになっていることで、受信側車両１と送信側車両２との詳細相対位置の精度が不十分になる場合には、搬送波位相等情報のリクエスト、送受信、および詳細相対位置の算出を行わないことで、受信側車載通信装置１０および送信側車載通信装置１０の処理負荷を効率よく低減することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。

例えば、第２実施形態において、送信側車両２の送信側制御部１４は、プログラム３００のステップ３３０で、概略位置の情報と共に、ＧＰＳ衛星３〜６から受信した航法データを受信側車両１に送信するようになっていてもよい。そして受信側車両１の受信側制御部１４は、この航法データを受信して、ＧＰＳ衛星３〜６の補足を行うようになっていてもよい。

このようにすることで、受信側車載通信装置１０は、航法データをＧＰＳ衛星３〜６から受信する必要がなくなる。航法データのＧＰＳ衛星３〜６からの受信には十数分以上かかるので、このようなＧＰＳ衛星３〜６からの受信処理が不要になれば、送信側車両２の作動効率が大きく向上する。なお、車車間通信によって航法データを受け渡す際にも時間はかかるが、そのための時間はＧＰＳ衛星３〜６からの受信に比べれば遥かに短い場合が多い。なお、航法データの一部のみが車車間通信で送信される場合であっても、上記の効果はある程度発揮される。

また、第２実施形態において、送信側車両２の送信側制御部１４は、干渉測位と同程度またはそれより高い精度で、自車両の地球に対する現在位置（以下、絶対位置という）を特定することができるようになっていてもよい。そのような精度の位置特定方法としては、例えば、従来の干渉測位技術を用いて固定の基準局と通信を行うことで絶対位置を特定する方法、道路上に敷設され、道路上の詳細位置の情報を無線送信するビーコンから当該情報を受信することによって絶対位置を特定する方法等がある。

そしてこの場合、送信側制御部１４は、特定した絶対値を、プログラム３００のステップ３６０で、自車両２の搬送波位相等情報と共に受信側車両１に送信するようになっていてもよい。そして受信側車両１の受信側制御部１４は、受信した送信側車両２の絶対位置と、プログラム２００のステップ２９０で算出した相対位置とに基づいて、自車両１の絶対位置を高精度で算出するようになっていてもよい。

このように、送信側車両２から高精度の存在位置データを受信し、それを詳細相対位置と共に用いることで、受信側車載通信装置１０は、自車両１の絶対位置を精度よく特定することができる。このような技術は、送信側車載通信装置１０側では詳細な所在位置を特定できるにもかかわらず、受信側車載通信装置１０側では詳細な所在位置を特定できないような場合に有用である。

また第２実施形態においては、車両１の車載通信装置１０が専ら車両２から搬送波位相等情報を受信し、車両２の車載通信装置１０が専ら車両１に搬送波位相等情報を送信するようになっている。しかし、車両１、２のそれぞれの制御部１４が、プログラム２００およびプログラム３００を共に並列的に実行するようになっていてもよい。その場合には、第１実施形態のように、車両１と車両２とが搬送波位相等情報を互いにやりとりすることができる。

また、第２実施形態において、受信側制御部１４は、ステップ２７０とステップ２６０の実行順序を逆転させてもよい。その場合受信側制御部１４は、ステップ２７０のリクエスト信号送信時に、ＧＰＳ衛星３〜６の搬送波位相の観測時刻を指定する情報を当該リクエスト信号に含め、ステップ２７０に続くステップ２６０においては、当該指定観測時刻の到来を待ち、当該時刻の到来と共にＧＰＳ受信機１１を制御して搬送波位相を取得するようになっていてもよい。さらにその場合、送信側制御部１４は、受信したリクエスト信号に含まれる指定観測時刻の到来を待ち、当該時刻の到来と共にＧＰＳ受信機１１を制御して搬送波位相を取得し、取得した搬送波位相を車両１に送信するようになっていてもよい。このようになっていることで、受信側車載通信装置１０と送信側車載通信装置１０との間でＧＰＳ衛星３〜６からの搬送波位相の取得のタイミング合わせを行うことができる。

また、第１実施形態においては、車載通信装置１０は、概略位置および概略位置の精度の情報を送信しないようになっていてもよい。

また、上記実施形態においては、各車載通信装置１０はＬ１帯搬送波だけでなく、Ｌ２帯搬送波、Ｌ５帯搬送波をも利用して、整数値バイアスを決定するようになっていてもよい。

また、上記第２実施形態においては、受信側車載通信装置１０は、詳細相対位置の算出が必要ないと判定した場合には、送信側車載通信装置１０にリクエスト信号を送信しないことで、送信側車載通信装置１０に無駄な搬送波位相等情報の送信行わせないようになっている。しかし、受信側車載通信装置１０は、詳細相対位置の算出が必要ないと判定した場合であっても、送信側車両２から搬送波位相等情報を受信するものの、詳細位置を算出しないようになっていてもよい。

あるいは、送信側車載通信装置１０が、リクエスト信号を受信せずとも、搬送波位相等情報を送信するようになっている場合、受信側車載通信装置１０は、詳細相対位置の算出が必要ないと判定した場合、送信側車載通信装置１０に対して、搬送波位相等情報の送信を禁止する命令を送信し、送信側車載通信装置１０は、その命令に従って搬送波位相等情報の送信を停止するようになっていてもよい。

あるいは、送信側車載通信装置１０が、リクエスト信号を受信せずとも、搬送波位相等情報を送信するようになっている場合、受信側車載通信装置１０は、自車両１の概略位置情報を送信側車載通信装置１０に送信し、送信側車載通信装置１０は、受信した受信側車両１の概略位置と自車両２の概略位置との距離に基づいて、詳細相対位置の算出が必要か否かを判定し、必要がないと判定した場合、搬送波位相等情報の送信を自発的に停止するようになっていてもよい。

また、各車載通信装置１０の制御部１４は、観測されたすべてのＧＰＳ衛星の位相情報ではなく、所定のＤＯＰ値以下のＤＯＰ値が得られるような最小限の数のＧＰＳ衛星の組み合わせを選び出し、それら選び出したＧＰＳ衛星からの電波の搬送波位相を取得し、その後相対位置の算出に用いるようになっていてもよい。また、車載通信装置１０は、互いに、ＤＯＰ値が所定のＤＯＰ値以下となるようなＧＰＳ衛星の組み合わせの情報を他車両に送信するようになっていてもよい。

また、上記実施形態においては、搬送波位相を特定する対象の衛星はＧＰＳ衛星であったが、搬送波位相を特定する対象の衛星は、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星等、他の衛星航法用衛星（ＧＮＳＳ）であってもよい。その場合、例えばＧＰＳ衛星とＧＬＯＮＡＳＳ衛星を併用する等、異なる種類の衛星航法用衛星を併用するようになっていてもよい。

また、上記の実施形態において、各制御部１４がプログラムを実行することで実現している各機能は、それらの機能を有するハードウェア（例えば回路構成をプログラムすることが可能なＦＰＧＡ）を用いて実現するようになっていてもよい。また、ＧＰＳ受信機１１と制御部１４とはハードウェア的に一体となっていてもよい。

本発明の実施形態に係る通信システムの概略図である。車載通信装置１０の構成を示すブロック図である。車載通信装置１０の制御部１４が実行するプログラム１００のフローチャートである。制御部１４が送信する搬送波位相等情報の内容を示す図表である。第１実施形態の応用例を示す模式図である。第１実施形態の応用例を示す模式図である。受信側の制御部１４が実行するプログラム２００のフローチャートである。送信側の制御部１４が実行するプログラム３００のフローチャートである。

符号の説明

１、２車両
３〜６ＧＰＳ衛星
７搬送波位相等情報
１０車載通信装置
１１ＧＰＳ受信機
１２車車間通信装置
１３地図データベース
１４制御部
１４ａ位相情報送受信機能
１４ｂ相対位置演算機能

Claims

第１の車両（１）に搭載される車車間相対位置算出装置であって、
制御部（１４）と、衛星航法用衛星から電波を受信するための受信機（１１）と、車車間通信装置（１２）と、を備え、
前記制御部（１４）は、
前記受信機（１１）を制御して複数の衛星航法用衛星（３〜６）から電波を受信し、受信した当該電波の搬送波位相（以下、第１の搬送波位相という）を特定する自車両搬送波位相特定手段（１１０、２６０）と、
前記複数の衛星航法用衛星から電波を受信すると共に受信した当該電波の搬送波位相（以下、第２の搬送波位相という）の情報を送信する第２の車両（２）から、前記車車間通信装置（１２）を介して、前記第２の搬送波位相の情報を受信する他車両搬送波位相受信手段（１３０、２８０）と、
複数の衛星航法用衛星から受信した電波を用いて単独測位による前記第２の車両（２）の概略位置を前記第２の車両（２）が算出して送信したとき、前記受信機（１１）を用いた単独測位による前記第１の車両の概略位置と、前記車車間通信装置（１２）を介して前記第２の車両から受信した前記第２の車両の概略位置との間の相対距離が、基準距離より短い場合、受信された前記第２の搬送波位相と、特定された前記第１の搬送波位相と、のずれに基づいて、前記第２の車両に対する前記第１の車両の詳細相対位置を算出し、当該相対距離が前記基準距離より長い場合、前記詳細相対位置の算出を行わない算出手段（１４０、２９０）と、を備え、
前記他車両搬送波位相受信手段は更に、前記第２の車両から送信された前記複数の衛星航法用衛星の航法データを受信し、
前記自車両搬送波位相特定手段は、前記第２の車両から送信された前記航法データを利用して、前記複数の衛星航法用衛星から電波を受信することを特徴とする車車間相対位置算出装置。
前記算出手段は、前記第１の車両と前記第２の車両の衝突の可能性が道路の構造上ないことに基づいて、前記詳細相対位置の算出を行わないことを特徴とする請求項１に記載の車車間相対位置算出装置。
前記算出手段は、前記受信機（１１）から出力されるＤＯＰ値が基準ＤＯＰ値より高いことに基づいて、前記詳細相対位置の算出を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の車車間相対位置算出装置。
前記他車両搬送波位相受信手段は更に、前記第２の車両から送信された前記第２の車両の存在位置データであって、前記算出手段が算出する前記詳細相対位置と同じまたはそれ以上の精度を有する存在位置データを受信し、
前記算出手段は、算出した前記詳細相対位置および受信された前記存在位置データに基づいて前記第２の車両の存在位置を特定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車車間相対位置算出装置。
第１の車両（１）に搭載されると共に、制御部（１４）と、衛星航法用衛星から電波を受信するための受信機（１１）と、車車間通信装置（１２）と、を備えた車車間相対位置算出装置に用いるプログラムであって、
複数の衛星航法用衛星（３〜６）から電波を受信すると共に受信した当該電波の搬送波位相（以下、第１の搬送波位相という）の情報を送信する第２の車両（２）から、前記車車間通信装置（１２）を介して、前記搬送波位相の情報を受信する他車両搬送波位相受信手段（１３０、２８０）、
前記受信機（１１）を制御して前記複数の衛星航法用衛星から電波を受信し、受信した当該電波の搬送波位相（以下、第２の搬送波位相という）を特定する自車両搬送波位相特定手段（１１０、２６０）、および
複数の衛星航法用衛星から受信した電波を用いて単独測位による前記第２の車両（２）の概略位置を前記第２の車両（２）が算出して送信したとき、前記受信機（１１）を用いた単独測位による前記第１の車両の概略位置と、前記車車間通信装置（１２）を介して前記第２の車両から受信した前記第２の車両の概略位置との間の相対距離が、基準距離より短い場合、受信された前記第２の搬送波位相と、特定された前記第１の搬送波位相と、のずれに基づいて、前記第２の車両に対する前記第１の車両の詳細相対位置を算出し、当該相対距離が前記基準距離より長い場合、前記詳細相対位置の算出を行わない算出手段（１４０、２９０）として、前記制御部（１４）を機能させ、
前記他車両搬送波位相受信手段は更に、前記第２の車両から送信された前記複数の衛星航法用衛星の航法データを受信し、
前記自車両搬送波位相特定手段は、前記第２の車両から送信された前記航法データを利用して、前記複数の衛星航法用衛星から電波を受信することを特徴とするプログラム。