JP4941121B2 - 路側通信装置及び車両の異常検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）を実現するための通信システムにおいて、道路側に設置される路側通信装置及び、車両の異常検出方法に関する。

近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、道路に設置されたインフラ設備からの情報を受信し、この情報を活用することで車両の安全性を向上させる高度道路交通システムが検討されている（例えば、特許文献１参照。）。かかるシステムは、主に、インフラ側の通信装置としての複数の路側通信装置と、各車両に搭載される通信装置である車載通信装置とによって、実現される。通信の組み合わせとしては、路側通信装置同士での路路間通信と、路側通信装置と車載通信装置とによる路車（又は車路）間通信と、車載通信装置同士での車車間通信とがある。

上記のような高度道路交通システムにおいては、限られた周波数帯域内で、路路間、路車間、車車間の各通信を行うべく、マルチアクセス(Multiple Access)が用いられる。マルチアクセスの方法としては、異なる周波数で通信する周波数分割多元アクセス（ＦＤＭＡ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）や、時間を複数のタイムスロットに分割する時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などを用いることができる。但し、多くの車載通信装置を含む通信でのマルチアクセスを考えると、時分割多元アクセスが有効である。

特許第２８０６８０１号公報

上記のような高度道路交通システムによる通信機能を活用する１つの例として、例えば交差点において交通事故が発生した場合、そのことをいち早く周辺の車両に了知させ、二重事故の防止や、交通渋滞の緩和に役立てることが考えられる。しかし、交通事故の発生を検出するためのインフラ設備（例えば監視カメラやセンサ）を新たに設置するのは費用が嵩む、という問題点がある。

上記のような問題点に鑑み、本発明は、他のインフラ設備を要することなく、車両に異常が発生した場合にこれを迅速に検出することができる路側通信装置及び車両の異常検出方法を提供することを目的とする。

本発明は、路側に設置され、自己の監視エリア内の道路を走行する車両に搭載された車載通信装置と通信可能な路側通信装置であって、前記監視エリア内にある前記車載通信装置同士による車車間通信を監視することにより、各車両の走行状態を把握し、異常が発生している車両を検出するとともに、前記車載通信装置と前記路側通信装置とが互いに時分割多元アクセス方式により通信する場合において、異常が発生している車両の車載通信装置に対して集中的にタイムスロットを割り当てるものである。

このような路側通信装置は、異常の発生を検出するためだけのインフラ設備を別途設けなくても、車車間通信を監視することにより、異常の発生を迅速に検出することができる。

また、異常が発生している車両の車載通信装置からの送信が優先的に他の車載通信装置や路側通信装置に届くので、異常に関する情報収集を迅速に行うことができる。

また、上記路側通信装置において、各車載通信装置から送信される信号のドップラーシフトの変化量に基づいて、異常が発生している車両を検出することもできる。
この場合、路側通信装置は、例えば事故により急激に速度が低下した車両を検出することができる。

また、上記路側通信装置において、車両に搭載された、衝突又はその衝撃を検出する手段からの出力信号により、異常が発生している車両を検出するようにしてもよい。
この場合、衝突やその衝撃を捉えることにより、確実に、異常（事故）が発生している車両を検出することができる。

また、上記路側通信装置においては、定期的にデータ送信を行っていた車載通信装置が、監視エリア内においてデータ送信を停止した場合に、当該車載通信装置を搭載する車両に異常が発生していると判断することもできる。
この場合、衝突で車載通信装置が破損して機能しなくなった場合でも、当該車載通信装置を搭載する車両を、異常が発生している車両として検出することができる。
なお、車載通信装置の送信データ内容から、車両が所定の速度で移動しているのか停止しているのかを把握できる場合には（車載通信装置が車両の移動速度を送信している場合等）、移動中の車両のみを対象として異常発生の有無を判断するようにしても良い。すなわち、移動していると思われる車両の車載通信装置が監視エリア内で突然データ送信を停止してしまった場合には、当該車両に何らかの異常が発生したものと判断しても良い。

また、上記路側通信装置において、異常が発生していることを示す出力を外部へ提供するようにしてもよい。
この場合、この出力を基に、車両の流入を制限すべく、信号機の制御を行うことができる。

一方、本発明は、路側に設置され、自己の監視エリア内の道路を走行する車両に搭載された車載通信装置と通信可能な路側通信装置による車両の異常検出方法であって、前記監視エリア内にある前記車載通信装置同士による車車間通信を監視することにより各車両の走行状態を把握し、異常が発生している車両を検出するとともに、前記車載通信装置と前記路側通信装置とが互いに時分割多元アクセス方式により通信する場合において、異常が発生している車両の車載通信装置に対して集中的にタイムスロットを割り当てるものである。

このような車両の異常検出方法では、異常の発生を検出するインフラ設備を別途設けなくても、車車間通信を監視することにより、異常の発生を迅速に検出することができる。また、異常が発生している車両の車載通信装置からの送信が優先的に他の車載通信装置や路側通信装置に届くので、異常に関する情報収集を迅速に行うことができる。

本発明の路側通信装置及び車両の異常検出方法によれば、車車間通信の監視に基づいて異常の発生を迅速に検出することができるので、交通安全の向上に資することができる。また、異常の発生を検出するインフラ設備を別途設けなくてもよいので、設備構成が簡素であり、低コストである。
なお、異常が発生している車両の車載通信装置に対して集中的にタイムスロットを割り当てる場合には、異常が発生している車両の車載通信装置からの送信が優先的に他の車載通信装置や路側通信装置に届くので、異常に関する情報収集を迅速に行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態による路側通信装置が設置された道路の平面図である。図において、互いに交差する２つの道路の各々は、例えば、上り・下り１車線であるとする。路側、例えば、交差点付近には、路側通信装置１が設置されている。当該路側通信装置１は、例えば信号機２の支柱に取り付けられている。一方、道路を走行する各車両にはそれぞれ、車載通信装置が搭載されている。図の中央の路側通信装置１は、監視エリアＸ内の各車両Ａ〜Ｊの車載通信装置と通信可能であり、また、例えば図の右方にある他の路側通信装置１とも通信可能である。

路側通信装置１は、交通管制センターの中央制御部４と接続されている。中央制御部４と路側通信装置１との間は有線（但し、無線も可）で接続され、路側通信装置１同士（路路間通信）、路側通信装置１と車載通信装置との間（「路」から「車」への路車間通信、又は、「車」から「路」への車路間通信）、及び、車載通信装置同士（車車間通信）には、無線通信が用いられる。

図２は、路側通信装置１及び車載通信装置３の内部構成を示すブロック図である。路側通信装置１は、アンテナ１０に接続された通信部（送受信部）１１と、通信に関する制御を行う制御部１２と、制御部１２に接続された記憶部１３とを備えている。

一方、車載通信装置３は、アンテナ３０に接続された通信部（送受信部）３１と、通信に関する制御を行う制御部３２と、ＩＤ等の固有の情報を記憶する記憶部３３と、事故通報部３４とを備えている。事故通報部３４には、車両に搭載されている衝撃センサ５の出力やエアバッグ６の動作信号が入力されるようになっている。衝突により車両が大きな衝撃を受けた場合や、エアバッグ６が動作した場合には、事故通報部３４は、通信部３１に対して、自車両が事故（交通事故）を起こしたことを他の車両の車載通信装置や路側通信装置１に知らせる信号を送信させる。

上記のような路側通信装置１及び車載通信装置３においては、限られた周波数帯域内で、時分割多重方式により、路路間、路車間、車路間、車車間の各通信が行われる。図３はフレーム構成の一例であり、「路路」、「路車」、「車路」のための予約方式スロットと、複数の空きスロットからなる車車間通信のためのコンテンション（競合）方式スロットによって、１フレームが構成されている。

また、図４は、車載通信装置３から送信されるデータフォーマットの一例であり、ヘッダ、受信品質、車両の位置、方向（進行方向）、速度、モード、事故通報、データが含まれている。ヘッダには、プリアンブルやＩＤ等が含まれる。

受信品質とは、車載通信装置から見たＣ／Ｎ(Carrier to Noise Ratio)、ＲＳＳｉ(Receive Signal Strength Indication)等である。車両の位置や方向はＧＰＳ位置情報に基づくものである。速度は、速度センサに基づく情報である。モードとは、各車載通信装置３が自律的に相互通信を行うアドホックモードか、路側通信装置１により用意されたコンテンション方式スロット（図３）を使用するインフラモードかを示す情報である。事故通報とは、事故通報部３４による、自車両が事故を起こしたかどうかを示す情報である。

路側通信装置１のようなインフラ設備のある都市部では、路側通信装置１は、自己の監視エリアＸ内にある車両の車載通信装置３からの送信を常時監視し、新たに車両を検知した場合、その車載通信装置３に対してタイムスロットの割当を行い、割り当てたタイムスロット（図３）を、その車載通信装置３に通知する。当該車載通信装置３は、これにより、非競合型アクセスにより、路側通信装置１に対して、車路間の通信を行うことができるようになる。

監視エリアＸ内にある全ての車両の車載通信装置３に対して、このようにしてタイムスロットが割り当てられることにより、各車載通信装置３は、信号の衝突を生じることなく車路間通信を行うことができる。車両が監視エリア外に出た場合は、その車載通信装置に割り当てられていたタイムスロットを開放して空きスロットとし、他の車載通信装置に割当可能とする。車車間通信に関しては、前述のコンテンション方式スロットを使用する競合型の通信が行われる。

また、路側通信装置１は各車載通信装置３同士の車車間通信を常時監視しており、監視エリアＸ内での車車間の通信内容を全て把握している。これにより、路側通信装置１は、各車両の走行状態（位置、進行方向、速度、及びこれらから予測される挙動その他）を把握している。なお、挙動の予測には、複数車線の場合にはどの車線にいるかの情報や、交差点の信号機の点灯に関する信号情報をも考慮することができる。

次に、車両に異常が発生した場合の動作について説明する。異常とは、典型的には車同士や車と人との交通事故であるが、その他、例えば落下物のような道路側の異常による事故や通行阻害、走行不能となる車両故障も含まれる。

図５は、図１と同様な平面図であるが、一例として車両Ａと車両Ｃとが交差点内で衝突した状態を示している。この場合、路側通信装置１は、車車間通信の監視により、車両Ａ及びＣの少なくとも一方から、前述の事故通報部３４による事故通報を受信し、事故発生を検出することができる。また、路側通信装置１は、事故通報が受信できない場合でも、車車間通信の監視により、異常事態が検出されれば、事故発生の可能性があると判断する。この「異常事態」とは、例えば、以下の事象である。

衝突事故を起こした車両Ａ及びＣは、通常、そのまま停止の状態となる。従って、車両Ａ及びＣが交差点に進入しており、互いに接近した位置にあって、通常想定される時間より長く停止している、という事象は、異常事態を示すものである。

また、直前に車両Ａ及びＣから受信した信号のドップラーシフトから当該車両の速度を検出し、その変化量が急激に０になった、という事象は、衝突によって、あるいは間一髪衝突を避けたことによる異常事態を示すものであると考えられる。

また、衝突で車載通信装置が破損して機能しなくなった場合でも、それまで定期的にデータ送信を行い、送信データの内容から移動していると判断される当該車載通信装置が、まだ監視エリア内にあると推定されるにも関わらず、突然データ送信を停止した、という事象は、異常事態を示すものである。

車車間通信の監視により、車載通信装置からの事故通報を受信するか又は、異常事態を検出した場合は、路側通信装置１は、車両Ａ及びＣの各車載通信装置に対して集中的に、車路間通信のタイムスロットを割り当てる（図６参照）。これにより、路側通信装置１は車両Ａ及びＣの各車載通信装置から事故に関する情報を迅速に収集し、その内容に基づいて、事故に関する情報を、路車間通信及び路路間通信で各車両の車載通信装置や他の路側通信装置に通知する。また、事故発生を示す出力を、交通管制センターの中央制御部４にも提供する。

これを受けた中央制御部４は、信号機の制御装置（図示せず。）を制御して、事故が発生した交差点への車両の流入を制限すべく、交差点の信号「赤」を長い時間にする等の信号制御を行うことができる。

なお、車両Ａ及びＣの各車載通信装置に対して集中的に車路間通信のタイムスロットを割り当てても、当該車載通信装置から情報が受信できない場合には、路側通信装置１は、当該車載通信装置が送信機能を失っていると判断して直ちに、車両Ａ及びＣが事故を起こしたとする情報を、各車両の車載通信装置や他の路側通信装置に通知する。また、事故発生を示す出力を、交通管制センターの中央制御部４にも提供する。

以上のように、路側通信装置は、車車間通信を監視することにより、異常が発生している車両からの車路間通信を待たなくても、異常の発生を迅速に検出することができるので、交通安全の向上に資することができる。また、異常の発生を検出するためだけのインフラ設備（例えば監視カメラやセンサ）を別途設けなくてもよいので、設備構成が簡素であり、低コストである。

一方、異常が発生している車両の車載通信装置に対して集中的にタイムスロットを割り当てることにより、異常が発生している車両の車載通信装置からの送信が優先的に他の車載通信装置や路側通信装置に届くので、異常に関する情報収集を迅速に行うことができる。また、車両に搭載された、衝突又はその衝撃を検出する手段からの出力信号によって、異常が発生している車両を検出することにより、確実に、異常（事故）が発生している車両を検出することができる。

なお、上記実施形態においては事故の発生を異常検出の対象として説明したが、車両の運転制御がドライバーの意思とは別に自動運転アシストで行われる場合には、そのことを示す情報を図４のフォーマットに含めるようにすれば、事故通報と同様に、これを他車に知らせることができる。このような自動運転アシストは、一般に、危険を回避すべく行われることが多いので、予備的な危険（危ない車がいる）を周囲の車両に了知させ、交通安全の向上を図ることができる。

また、上記実施形態のように路側通信装置１によって異常検出を行うほか、路側通信装置１を統括する中央制御部４において、路側通信装置１ごとに異常検出の回数を統計処理することにより、危険な交差点等、交通事故が発生し易い場所を、つきとめることができる。これは、道路の改良等、交通安全のためのインフラ整備に対する有益な情報となる。

また、上記実施形態において、路側通信装置１は信号機２の支柱に設置されるものとしたが、設置形態はこれに限定されるものではなく、単独で支柱等を立てて設置してもよい。また、信号機２の制御装置（図示せず。）等と合体させ、信号機２の一部として構成してもよい。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態による路側通信装置が設置された道路の平面図である。 本発明の実施形態による路側通信装置及び、車載通信装置の内部構成を示すブロック図である。 フレーム構成の一例である。 車載通信装置から送信されるデータフォーマットの一例である。 図１と同様の図であるが、交差点内で車両同士の衝突事故が生じた状態を示す平面図である。 事故を起こした車両に集中的にタイムスロットを割り当てる状態の一例を示す図である。

符号の説明

１ 路側通信装置
２ 信号機
３ 車載通信装置
５ 衝撃センサ
６ エアバッグ
３４ 事故通報部
Ａ〜Ｊ 車両
Ｘ 監視エリア

Claims (6)

1. 路側に設置され、自己の監視エリア内の道路を走行する車両に搭載された車載通信装置と通信可能な路側通信装置であって、
   前記監視エリア内にある前記車載通信装置同士による車車間通信を監視することにより、各車両の走行状態を把握し、異常が発生している車両を検出するとともに、
   前記車載通信装置と前記路側通信装置とが互いに時分割多元アクセス方式により通信する場合において、異常が発生している車両の車載通信装置に対して集中的にタイムスロットを割り当てることを特徴とする路側通信装置。
2. 各車載通信装置から送信される信号のドップラーシフトの変化量に基づいて、異常が発生している車両を検出する請求項１記載の路側通信装置。
3. 車両に搭載された、衝突又はその衝撃を検出する手段からの出力信号により、異常が発生している車両を検出する請求項１記載の路側通信装置。
4. 定期的にデータ送信を行っていた車載通信装置が、前記監視エリア内においてデータ送信を停止した場合に、当該車載通信装置を搭載する車両に異常が発生していると判断する請求項１記載の路側通信装置。
5. 異常が発生していることを示す出力を外部へ提供する請求項１〜４のいずれか１項に記載の路側通信装置。
6. 路側に設置され、自己の監視エリア内の道路を走行する車両に搭載された車載通信装置と通信可能な路側通信装置による車両の異常検出方法であって、
   前記監視エリア内にある前記車載通信装置同士による車車間通信を監視することにより各車両の走行状態を把握し、異常が発生している車両を検出するとともに、
   前記車載通信装置と前記路側通信装置とが互いに時分割多元アクセス方式により通信する場合において、異常が発生している車両の車載通信装置に対して集中的にタイムスロットを割り当てることを特徴とする車両の異常検出方法。

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