JP4985196B2 - 光ビーコン - Google Patents
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Description
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)。
例えば図10に示すように、光ビーコン4の投受光器8は、その直下よりも車両進行方向の上流側に通信領域Aを設定している。この通信領域Aは、アップリンク情報を受信可能なアップリンク領域UA(点線のハッチングで示す範囲)と、ダウンリンク情報を送信するダウンリンク領域DA(実線のハッチングで示す範囲)とからなる。このアップリンク領域UAやダウンリンク領域DAの車両進行方向の寸法や位置は、光ビーコン(光学式車両感知器)の「近赤外線式インタフェース規格」によって所定に規定されている。なお、当該規格によれば、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10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。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の同方向長さと一致するものとされている。
まず、図10に示すように、高所作業車等を用いて道路Rから5〜6メートルの高さに架設された架設バー14に対して投受光器8を設置する。この際、水準器等を用いることによって投受光器8の姿勢や位置を大まかに設定しておく。次に道路側の作業員が制御機等を操作して投受光器8の発光部10を発光させ、当該光を車載機2の受光部に相当する受光器を用いて受信する。そして、この受光器が当該光を受信できる範囲を測定することによって現在のダウンリンク領域DAの位置を確認する。ダウンリンク領域DAの位置が設計通りに設定されていない場合、高所作業車上の作業員が投受光器8の傾きや位置を変えることによってダウンリンク領域DAの位置を調整する。そして、このようなダウンリンク領域DAの確認作業と調整作業とを繰り返し行うことによって、ダウンリンク領域DAを正確に設定することができる投受光器8の姿勢や位置を特定し、投受光器8が位置ズレしてしまわないように当該投受光器8を架設バー14に強固に固定する。
以上のように、従来の通信領域Aの調整作業には、投受光器8側(高所側)と道路R側とに最低でも二人の作業員が必要である。また、各作業員は、離れた場所で互いに連携しながら作業を行わなければならないので、より多くの手間と作業時間とを要する。そのため、光ビーコン設置のための作業コストが増大する結果となっていた。
前記発光部が、複数の発光素子により構成され、
複数の発光素子を含むグループが複数並列して配置され、
少なくとも並列方向の端部側のグループに含まれる発光素子は、その使用の可否及び発光量のうち少なくとも1つの設定が前記グループ毎に変更可能に構成された調整用発光素子とされていることを特徴とする。
なお、複数の発光素子の並列方向(ダウンリンク領域の位置調整方向)は、車両進行方向とすることもできるし、道路幅方向とすることもできる。また、車両進行方向及び道路幅方向の両方向とすることもできる。また、並列方向の一端側、両端側、又は全ての発光素子が調整用発光素子とされていてもよい。
上記構成において、前記調整用発光素子を含むグループにおける前記並列方向の寸法が、他のグループにおける同方向の寸法よりも小さく形成されていてもよい。
また、路車間通信は、通常ダウンリンク領域の上流端付近で完了するため、距離情報の起点位置をダウンリンク領域の上流端とすることが多いが、このような場合に、本発明のようにダウンリンク領域の車両進行方向の位置や寸法が正確に設定されると、当然にダウンリンク領域の上流端も正確に設定されるため、車載機における距離認識精度を一層高めることができる。
前記発光部が、車両進行方向に対応する方向に並列して配置された複数の発光素子により構成され、
前記複数の発光素子のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された1又は複数の発光素子は、その使用の可否及び発光量のうち少なくとも1つの設定が変更可能に構成された調整用発光素子とされ、
前記車載機からのアップリンク情報を受信する受光部と、この受光部によって前記アップリンク情報を受信した後、前記発光部に所定のダウンリンク情報を送信させる通信制御部とを更に備えており、
前記所定のダウンリンク情報は、前記ダウンリンク領域内の位置からその車両進行方向の下流側の所定位置までの距離に関する距離情報と、前記車載機に対する所定のダウンリンク情報の送信開始時を基準とした送信経過情報とを含むことを特徴とする。
この構成によれば、並列方向の端部側に配置された発光素子について、使用するか否か又は発光量の設定を変更することによって、当該発光素子に対応するダウンリンク領域の端部(境界)の位置を調整することができる。すなわち、道路上方に設置された発光部の傾きや位置を変えることなくダウンリンク領域の調整を行うことが可能となる。そのため、道路側で発光素子の使用可否の切換作業を行うことによって、発光部側(高所側)には作業員が不要となり、高所作業車を用いることなく少ない人手で簡単かつ短時間にダウンリンク領域の調整を行うことが可能となる。さらに、ダウンリンク領域内の位置からその車両進行方向の下流側の所定位置までの距離情報をダウンリンク情報に含ませることによって、車載機に、当該所定位置までの距離を認識させることが可能となる。この場合、ダウンリンク領域の車両進行方向の位置が所定よりもずれて設定されていたり、同方向の寸法が大きく設定されていたりすると、前記距離情報の起点位置が正確に定まらず、車載機における距離認識精度が低下する可能性がある。また、ダウンリンク領域が狭すぎると、車載機に対して必要な情報の全てを正常に送信できなくなる可能性がある。この発明では、車両進行方向に対応する方向に発光素子を並列しておくことによって、同方向に関するダウンリンク領域の位置や寸法を正確に設定することができるので、距離情報の起点位置が正確になり、車載機における距離の認識精度を高めることができ、この距離情報を用いた安全運転支援を精度よく行うことが可能となる。
また、路車間通信は、通常ダウンリンク領域の上流端付近で完了するため、距離情報の起点位置をダウンリンク領域の上流端とすることが多いが、このような場合に、本発明のようにダウンリンク領域の車両進行方向の位置や寸法が正確に設定されると、当然にダウンリンク領域の上流端も正確に設定されるため、車載機における距離認識精度を一層高めることができる。
また、雨や霧等の悪天候やワイパーの作動中等の通信条件が悪い場合、ダウンリンク領域が正確に設定されていたとしても、光ビーコンから送信された最初の所定のダウンリンク情報が、ダウンリンク領域の上流端付近で適切に車載機に受信されず、2回目以降の所定のダウンリンク情報が、ダウンリンク領域の上流端よりも進行した位置で受信される場合がある。このとき、所定のダウンリンク情報に含まれる距離情報の起点位置がダウンリンク領域の上流端とされていると、当該上流端と、実際に所定のダウンリンク情報を受信した車載機の位置とが離れてしまい、距離情報に誤差が生じる。この発明の場合、所定のダウンリンク情報の送信開始時期を基準とした送信経過情報が所定のダウンリンク情報に含まれるため、車載機は、2回目以降の所定のダウンリンク情報を受信した場合でも、それに含まれる送信経過情報を用いて距離情報を補正することが可能となる。したがって、車載機において正確な距離情報を認識させることができ、この距離情報を用いた安全運転支援を精度よく行うことができる。
なお、複数の発光素子の並列方向(ダウンリンク領域の位置調整方向)は、車両進行方向及び道路幅方向の両方向とすることができる。また、並列方向の一端側、両端側、又は全ての発光素子が調整用発光素子とされていてもよい。
〔システムの全体構成〕
図1は、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。
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、道路を走行する各車両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。
図2(a)は、上記光ビーコン4の平面図である。同図に示すように、本実施形態の光ビーコン4は、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。
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。そして、各ビーコンヘッド8は、車両進行方向の上流側に車載機2との間で通信を行うための通信領域Aを設定する。
LED16は、道路R上の通信領域A(図2(a))に近赤外線からなる光信号を送信する。受光素子17は、通信領域Aにおいて車載機2から送信された近赤外線からなる光信号を受信する。LED16から送信される光信号は、後述するダウンリンク情報を含むダウンリンク光DO(図2(a))であり、受光素子17が受信する光信号は、後述するアップリンク情報を含むアップリンク光UO(図2(a))である。
受光部11がアップリンク光UOを受光すると、その光信号に応じて発生した電気信号がアンプ15により増幅されて制御部9に出力される。制御部9は、この増幅された信号に対して信号処理を行うことによりアップリンク光UOに含まれるアップリンク情報を取得し、取得した情報をビーコン制御機7に出力する。ビーコン制御機7は、制御部9から出力された情報に応じて、発光部10に所定のダウンリンク情報を送信させるための指令を制御部9に与える。発光部10は、制御部9からの電気信号を光信号(ダウンリンク光DO)に変換して道路に向けて発光する。
図5は、光ビーコン4及び車載機2の通信領域Aを示す側面図である。
図5に示すように、光ビーコン4と車載機2との通信領域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(ダウンリンク光DO)を受信することができるダウンリンク領域(図5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(アップリンク光UO)を受信することができるアップリンク領域(図5において破線のハッチングを設けた領域)UAとからなる。
図7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7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。
上記車載ヘッド27は、光ビーコンの投受光器8と同様に、LED等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子を備えている(図示せず)。このうち、LEDは、近赤外線よりなるアップリンク光UO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光DOを受信する。
また、車載コンピュータ26は、所定の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及び支援制御部32を備えている。
図8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8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8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。
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8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8のF3)。
支援制御部32は、例えば、停止線40までの距離L1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。
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L1と車両Cの走行速度や加速度等から、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。
以上のように、ビーコンヘッド8が車載ヘッド27にダウンリンク情報34,36を送信することができるダウンリンク領域DAは、ビーコンヘッド8の発光部10によってその位置や大きさが設定されている。図3に示すように、発光部10は、基板19上に縦横に多数列設されたLED16により構成され、このLED16の光が前後左右に拡散しながら道路に向けて発光される。
例えば、図5に示すように、アップリンク領域UAの上流端位置と、ダウンリンク領域DAの上流端位置とが設計通り(規格通り)に一致するように設定されている場合、車載機2がアップリンク情報35の送信を開始しかつ第2のダウンリンク情報36を受信する位置(路車間通信が完了する位置)は、車載機2が通信領域Aに進入して第1のダウンリンク情報を受信する通信領域Aの上流端P1の近傍となる。したがって、第2のダウンリンク情報36に格納される距離情報を、この上流端P1から下流側の所定位置P0までの距離L1とすれば、車載機2は、第2のダウンリンク情報を受信した地点から所定位置P0までの実際の距離とほぼ一致した距離情報を得ることができる。
図9は、発光部の他の実施形態を示す概略図である。図9(a)に示す発光部10のLED16は、第1実施形態と同様に5つのグループ161′〜165′に分けられているが、並列方向(車両進行方向)の両端側に配置された第1,第2,第4,第5グループ161′,162′,164′,165′の同方向の寸法が、並列方向の中央側の第3グループ163′の寸法よりも狭く形成されている。図6に示した第1実施形態と比較すると、並列方向の中央側の第3グループ163′が、第1実施形態における第2〜第4グループ162〜164に相当し、並列方向の一端側の第1,第2グループ161′,162′が、第1実施形態における第1グループ161に、同他端側の第4,第5グループ164′,165′が、第1実施形態における第5グループ165に相当している。
以上のようにダウンリンク領域DAの道路幅方向の位置や寸法の調整を行うことによって、各車線R1〜R4(図2(a))の幅内に収まるようにダウンリンク領域DAを設定することが可能となる。
例えば、上記実施形態では、車両進行方向又は道路幅方向の少なくとも端部側のLED16についてその使用の可否を切換え可能に構成しているが、当該LED16の発光量の設定を変更可能(調整可能)に構成することもできる。この場合、端部側のLED16の発光量を高くしたり低くしたりすると、光の広がりが大きくなったり小さくなったりするので、ダウンリンク領域DAの端部位置の車両進行方向又は道路幅方向の位置を調整することができ、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、LED16の発光量調整は、LED16へ流れる電流を調整することによって可能となり、当該調整をビーコン制御機7において行うように構成すればよい。
4 光ビーコン
7 ビーコン制御機(通信制御部)
8 ビーコンヘッド(投受光器)
10 発光部
16 LED(発光素子)
36 第2のダウンリンク情報
A 通信領域
C 車両
R 道路
P0 停止線(所定位置)
DA ダウンリンク領域
Claims (5)
- 車載機にダウンリンク情報を送信可能なダウンリンク領域を道路の所定範囲に設定する発光部を備えている光ビーコンであって、
前記発光部が、複数の発光素子により構成され、
複数の発光素子を含むグループが複数並列して配置され、
少なくとも並列方向の端部側に配置された前記グループに含まれる発光素子は、その使用の可否及び発光量のうち少なくとも1つの設定が前記グループ毎に変更可能に構成された調整用発光素子とされていることを特徴とする光ビーコン。 - 前記調整用発光素子を含むグループにおける前記並列方向の寸法が、他のグループにおける同方向の寸法よりも小さく形成されている、請求項1記載の光ビーコン。
- 前記車載機からのアップリンク情報を受信する受光部と、この受光部によって前記アップリンク情報を受信した後、前記発光部に所定のダウンリンク情報を送信させる通信制御部とを更に備えており、
前記複数のグループが、車両進行方向に対応する方向に並列して配置され、
前記所定のダウンリンク情報が、前記ダウンリンク領域内の位置からその車両進行方向の下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を含んでいることを特徴とする請求項1又は2記載の光ビーコン。 - 車載機にダウンリンク情報を送信可能なダウンリンク領域を道路の所定範囲に設定する発光部を備えている光ビーコンであって、
前記発光部が、車両進行方向に対応する方向に並列して配置された複数の発光素子により構成され、
前記複数の発光素子のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された1又は複数の発光素子は、その使用の可否及び発光量のうち少なくとも1つの設定が変更可能に構成された調整用発光素子とされ、
前記車載機からのアップリンク情報を受信する受光部と、この受光部によって前記アップリンク情報を受信した後、前記発光部に所定のダウンリンク情報を送信させる通信制御部とを更に備えており、
前記所定のダウンリンク情報が、前記ダウンリンク領域内の位置からその車両進行方向の下流側の所定位置までの距離に関する距離情報と、前記車載機に対する所定のダウンリンク情報の送信開始時を基準とした送信経過情報とを含むことを特徴とする光ビーコン。 - 前記複数のグループのうち、並列方向の中央側に配置されたグループの発光素子が常時使用される常用発光素子とされている請求項1乃至3のいずれか1つに記載の光ビーコン。
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