JP5076509B2

JP5076509B2 - 車載通信装置及び車両用制御システム

Info

Publication number: JP5076509B2
Application number: JP2007007153A
Authority: JP
Inventors: 沙耶香吉津
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-01-16
Also published as: JP2008176397A

Description

本発明は、路側送信機から情報を取得する車載通信装置及び該車載通信装置を備える車両用制御システムに関する。

従来、光ビーコン路上機へのアップリングデータの送信と光ビーコン路上機からのダウンリンクデータの受信とを行う光ビーコン車載装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この光ビーコン車載装置は、車両ＩＤを含む小容量のデータをアップリンクした後、光ビーコン路上機からのダウンリンクデータにアップリンクデータ受信済みのデータを確認することができた場合には、そのときの車速に応じた大きさのデータをアップリンクするものである。
特開２００５−２６８９２５号公報

ところで、光ビーコン送信機等の路側送信機が情報提供領域として本来想定している通信領域の範囲外（例えば、反対車線）においても、先行車等による反射や路側送信機と通信可能な車載装置の特性などの影響によって、当該路側送信機からの情報を受信する場合がある。しかしながら、上述の従来技術では、路側送信機からの情報を想定領域外に位置する車両が受信した場合、その受信した情報が当該車両にとっては不適当な情報であっても、当該車両側ではその適否を判断することはできない。

そこで、本発明は、路側送信機から取得した情報の適否を正確に判断できる、車載通信装置及び該車載通信装置を備える車両用制御システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、
アップデータを送信する送信部と、
前記アップデータを受信した路側送信機からダウンデータを受信する受信部とを備える車載通信装置であって、
前記ダウンデータを受信してから受信不能となるまでの通信継続距離を計測する計測手段と、
前記路側送信機の通信対象車線における通信可能領域の第１の規定長と前記路側送信機の通信対象外車線における通信可能領域の第２の規定長と前記計測手段によって計測された通信継続距離との関係に基づいて、車両が前記通信対象車線を走行しているのか前記通信対象外車線を走行しているのかを判断する判断手段と、を備えることを特徴とするものである。
また、上記目的を達成するため、本発明は、該車載通信装置を備える車両用制御システムである。

本発明によれば、路側送信機から取得した情報の適否を正確に判断できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。本発明に係る車載通信装置の実施形態を、所定の走行路区間に存在する車両に搭載される通信装置（車載機）と路側に設置された路側機間の路車間通信システムの一つであるインフラ協調システムに使用した場合について説明する。インフラ協調システムは、路側に設置された設備（インフラ）が取得又は有する情報を車両に送信することによって、その情報に応じた適切な制御を車両に対して行うことを可能にするものである。

例えば、交差点において信号機の信号情報に基づいて赤信号での進入を回避する制御などの安全運転支援制御を車両に対して行うことができ、より具体的には、車両に制動動作を行わせたり、ドライバーに対して進行方向の交差点の信号が赤信号であることを知らせたりすることができるようになる。また、刻々と変化する障害物等の検出事象の情報を車両に提供することができたりする。さらに、インフラ協調システムは、路側のインフラとの通信が成立する全ての車両に同じ情報（例えば、停止車両、低速車両及び歩行者の有無、路面状態、道路形状情報、渋滞情報、信号情報）を与える同報通信を行ったり、個々の車両へ情報を与える個別通信を行ったりすることが可能である。

本実施形態のインフラ協調システムは、光ビーコンを利用する。光ビーコンは、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）の通信手段の一つとして知られている。光ビーコンは、近赤外線などを媒体とする通信手段である。

図１は、光ビーコンの通信領域規格を説明するための側面図である。通信領域規格は、光の直進性が考慮されて決められている。路側送信機として路側に設置された光ビーコン送信機である路上機３０と走行路１１上に形成される通信領域（例えば、交差点の停止線等の基準点手前の所定距離区間）内に存在する車両との間で光通信がなされる。例えば、交差点付近に設置された路上機３０は、交差点の信号機の信号情報を車両に送信し、その信号情報に応じた制御（減速制御や警報制御）が車両において実行される。

現在予定されている通信領域規格については、図１に示されるように、路上機３０の設置高さが５．５ｍ、路上機３０の設置地点ａから通信領域の最遠点ｄまでの距離が６．０ｍ、路上機３０からのダウンリンクデータを受信可能なダウンリンク領域（ＤＬ領域）が最遠点ｄから地点ｂまでの４．７ｍの領域、路上機３０へのアップリンクデータを送信可能な（すなわち、路上機３０が車両からのアップリンクデータを受信可能な）アップリンク領域（ＵＬ領域）が最遠点ｄから地点ｃまでの２．６ｍの領域、とされている。

ところが、上述したように、或る一定方向から進入してくる車両と適切な光通信が行えるように路上機３０は設置されるが、先行トラックや建造物等の反射や光ビーコン車載機の特性などの影響によって、想定方向とは異なる方向から進入してくる車両（例えば、路上機３０が情報提供の対象とする通信対象車線と異なる車線（反対車線や隣接車線）を走行する車両）が受信してしまう場合がある。これに対して何ら対処しなければ、路上機３０からの情報を受信した車両側では、その受信した情報が当該車両にとって適切であるか否かを判断することはできない。

そこで、本発明に係る車載通信装置の実施形態として、路上機３０から取得した情報の適否を正確に判断できる光ビーコン車載機１０について、以下詳細説明する。

図２は、光ビーコン車載機１０を用いたシステム構成図である。車載機１０は、発光部１６を介して車両が有する情報を路上機３０にアップリンクし、受光部１８を介して路上機３０からの情報をダウンリンクする。

発光部１６は、路上機３０へのアップリンクデータ（車載機１０の送信信号）に係る通信光を発光する発光手段であって、例えば可視光や赤外線等に相当する光を発光する。発光部１６は、発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子によって形成される。発光部１６は、エンコーダの駆動によって通信光を点滅させる。発光部１６は、後述する通信制御部１９からの指令に従って、路上機３０に伝達すべき情報に応じた通信光を所定の拡がり角をもって発光する。

受光部１８は、路上機３０からのダウンリンクデータ（路上機３０の送信信号）に係る通信光を受光する受光手段である。受光部１８は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子によって形成される。受光部１８は、路上機３０からの通信光を受光し、その受光結果を通信制御部１９に伝送する。通信制御部１９は、受光部１８から出力される受光結果をデコード処理することによって、受信した情報を取得し、受信情報に応じた所定の処理を実行する。

ここで、アップリンクデータを送信した車載機１０は、そのアップリンクデータを受信した路上機３０からのダウンリンクデータを受信することによって、アップリンクデータの送信が成功したと認識し、路上機３０との通信が成立したと判断する。車載機１０の通信制御部１９は、例えば、アップリングデータに含めて送信した自身の車載機ＩＤが路上機３０からのダウンリンクデータに含まれている場合に、路上機３０と通信が成立したと判断する。

通信制御部１９は、所定の通信フォーマットに従い、路上機３０に伝達すべき情報に、その情報の送信元を特定するための車載機ＩＤを付与して、エンコード処理を行って、発光部１６を発光させる。通信制御部１９は、発光部１６を発光させることによって、所定の一定出力で周期的にアップリンクデータの送信をしたり、あるいは、路上機３０からのダウンリンクデータの受信をトリガーにアップリンクデータの送信を開始したりする。

車載機ＩＤが含まれたアップリンクデータを受信した路上機３０は、その車載機ＩＤを有する車載機１０宛に信号情報などの所定のデータを伝達するために、当該車載機ＩＤを含めてダウンリンクデータを送信する。路上機３０が送信するダウンリンクデータには、送信元を特定可能にするために、各路上機３０に付与される路上機ＩＤが含まれていると好適である。

通信制御部１９は、路上機３０からのダウンリンクデータの中に自身の車載機ＩＤが含まれていた場合、路上機３０が自身に対して送信したダウンリンクデータであるとして、路上機３０と通信が成立したと判断する。

路上機３０と通信が成立したと判断した通信制御部１９は、車内ＬＡＮ４０を介して、車載の電子制御装置（ＥＣＵ）５０に対して、路上機３０からのダウンリンクデータに含まれていた信号情報等の情報又は当該情報に応じた指令情報（例えば、減速指令や警報指令）を送信する。ＥＣＵ５０は、通信制御部１９の送信情報に応じた所定の制御を実行する。例えば、ＥＣＵ５０は走行支援ＥＣＵである。走行支援ＥＣＵは、路上機３０からのダウンリンクデータに含まれていた信号情報等の情報に基づいて、走行支援制御の実行が必要と判断した場合、走行支援制御の内容を決定する。走行支援ＥＣＵは、その決定内容に応じた走行支援をさせる指令信号を、自車の制動支援や減速支援が可能なブレーキ制御システムやエンジン制御システム、自車の操舵支援が可能な操舵制御システム、ドライバーに情報提供や警告が可能な情報提供システムに対して送信する。これにより、路上機３０から取得した情報に応じた走行支援を自車において実行することができる。

また、通信制御部１９は、路上機３０からのダウンリンクデータの適否を判断する。図３は、車両Ａと車両Ｂの通信可能領域を説明するための図である。車両Ｂは、図２に示される車載機１０を搭載し（車載機１０Ｂとする）、路上機３０が想定している通信対象方向からの進入車両である。車両Ａは、図２に示される車載機１０を搭載し（車載機１０Ａとする）、路上機３０が想定していない通信対象外方向（逆方向）からの進入車両である。

車両Ｂの車載機１０Ｂがアップリンクデータを送信し、そのアップリンクデータを受信した路上機３０からのダウンリンクデータを車載機１０Ｂが受信可能となる位置（通信開始位置）は、車載機１０Ｂの設置高さにおいてＵＬ領域且つＤＬ領域が開始する点ｅに相当する。そして、路上機３０からのダウンリンクデータを車載機１０Ｂが受信不能となる位置（通信途絶位置）は、車載機１０Ｂの設置高さにおいてＤＬ領域が終了する点ｆに相当する。つまり、路上機３０との通信が成立してから不成立となるまでの領域に相当する車両Ｂ（車載機１０Ｂ）の通信可能領域ＤＢは、通信開始位置ｅから通信途絶位置ｆまでの領域に相当する。したがって、例えば車載機１０Ｂの設置高さが０．５ｍの場合、路上機３０の通信対象車線を走行する車両Ｂの通信可能領域ＤＢは、車両ＢにとってのＤＬ領域は路面で４．７ｍであるため、簡単な三角比に基づいて約４．３ｍと算出され得る。

一方、車両Ａの車載機１０Ａがアップリンクデータを送信し、そのアップリンクデータを受信した路上機３０からのダウンリンクデータを車載機１０Ａが受信可能となる位置（通信開始位置）は、車載機１０Ａの設置高さにおいてＤＬ領域内且つＵＬ領域が開始する点ｇに相当する。そして、路上機３０からのダウンリンクデータを車載機１０Ａが受信不能となる位置（通信途絶位置）は、車載機１０Ａの設置高さにおいてＤＬ領域が終了する点ｅに相当する。つまり、路上機３０との通信が成立してから不成立となるまでの領域に相当する車両Ａ（車載機１０Ａ）の通信可能領域ＤＡは、通信開始位置ｇから通信途絶位置ｅまでの領域に相当する。したがって、例えば車載機１０Ａの設置高さが０．５ｍの場合、路上機３０の通信対象外車線を走行する車両Ａの通信可能領域ＤＡは、車両ＡにとってのＤＬ領域は路面で２．６ｍであるため、簡単な三角比に基づいて約２．４ｍと算出され得る。

このように、路上機３０の通信対象車線を走行する車両と通信対象外車線を走行する車両の通信可能領域は異なる。したがって、この通信可能領域の違いを利用することによって自車が通信対象車線を走行しているのか否かを判断することができる。

そこで、車載機１０は、路上機３０との通信が成立してから不成立となるまでの通信継続距離の計測値を、上述のように算出された通信可能領域ＤＡ及び通信可能領域ＤＢの長さと比較することによって、自車が路上機３０の通信対象車線を走行しているか否かを判断する。例えば、車載機１０の通信制御部１９は、路上機３０との通信継続距離の計測値が、通信可能領域ＤＡの長さと通信可能領域ＤＢの長さの中間値に設定された判定閾値を超えるか否かによって、自車が路上機３０の通信対象車線を走行しているか否かを判断する。長さ２．４ｍの通信可能領域ＤＡと長さ４．３ｍの通信可能領域ＤＢであれば、判定閾値を例えば３ｍに設定すればよい。つまり、通信制御部１９は、路上機３０との通信継続距離の計測値が判定閾値以上の場合には自車が路上機３０の通信対象車線を走行していると判断し、路上機３０との通信継続距離の計測値が判定閾値より小さい場合には自車が路上機３０の通信対象外車線を走行していると判断する。

路上機３０との通信継続距離については、通信制御部１９が車輪速センサ２０からの車速信号に基づいて自車の走行距離を算出することによって、計測することができる。通信制御部１９は、路上機３０からの自身の車載機ＩＤを含むダウンリンクデータを受信してから路上機３０からのダウンリンクデータを受信できなくなるまでに算出された自車の走行距離を、路上機３０との通信継続距離とみなす。

ここで、通信可能領域ＤＡ及び通信可能領域ＤＢの長さ、並びに通信可能領域ＤＡの長さと通信可能領域ＤＢの長さの中間値に設定された判定閾値については、図１，３に示される路上機３０の通信規格値と車載機１０の搭載高さに基づいて上述のように設計段階において事前に演算可能である。したがって、通信制御部１９は、事前に演算された判定閾値を反映した上述の判断機能を実現するプログラムに従って、自車が路上機３０の通信対象車線を走行しているか否かを判断することができる。

また、通信制御部１９は、事前に演算された設計値に従うのではなく、路上機３０からのダウンリンクデータを受信したことをトリガーに（図３の場合であれば、点ｅや点ｆを通過する時に相当）、路上機３０の通信対象車線における通信可能領域ＤＢと路上機３０の通信対象外車線における通信可能領域ＤＡを逐次推定することによって、自車が路上機３０の通信対象車線を走行しているか否かを判断してもよい。

通信可能領域ＤＡと通信可能領域ＤＢを推定するためには、図２に示される不揮発性メモリ１５には、車載機１０の搭載高さ（０．５ｍ）と図１に示される路上機３０によって形成されるべき通信領域に関する規格値を記憶させておけばよい。通信制御部１９は、路上機３−からのダウンリンクデータを受信した時に車載機１０の搭載高さと通信領域の規格値を不揮発性メモリ１５から読み出すことによって、上述のように、通信可能領域ＤＡ及び通信可能領域ＤＢの長さを推定演算する。そして、路上機３０との通信が成立してから不成立となるまでの通信継続距離の計測値を、上述のように推定演算された通信可能領域ＤＡ及び通信可能領域ＤＢの長さと比較することによって、自車が路上機３０の通信対象車線を走行しているか否かを判断する。

したがって、本実施形態の車載通信装置によれば、路上機３０からのダウンリンクデータの適否を正確に判断することができる。すなわち、自車が路上機３０の通信対象車線を走行しているのか通信対象外車線を走行しているのかを正確に判断することができる。そして、自車が路上機３０の通信対象外車線を走行していると判断された場合には、路上機３０からのダウンリンクデータによる運転支援制御等のインフラ強調サービスをキャンセルすることができるようになる。その結果、通信対象外車線を走行しているときに、路上機３０からのダウンリンクデータを受信することによって運転支援制御が誤作動することを防止できる。

また、本実施形態の車載通信装置によれば、路上機３０との通信継続距離の計測値が判定閾値の近傍値であることにより、自車が路上機３０の通信対象車線を走行しているか否かを通信制御部１９が正確に判断することが困難な場合には、路上機３０のダウンリンクデータから取得した情報は信頼性の点で適当な情報ではないとして、運転支援制御等のインフラ強調サービス自体をキャンセルすることができる。あるいは、減速制御や操舵制御等の自車の走行状態が変化する運転支援制御を行わずに路上機３０からのダウンリンクデータから得られた情報に応じたドライバーに対する警報制御のみを行ったりすることができる。

例えば、通信制御部１９は、路上機３０との通信継続距離の計測値と判定閾値との差に応じて、ドライバーに対する運転支援のレベルを決定する。例えば、通信制御部１９は、通信可能領域ＤＡの長さと通信可能領域ＤＢの長さの中央値に設定された判定閾値と路上機３０との通信継続距離の計測値との差が小さくなるほど、減速制御や操舵制御等の自車の走行状態が変化する運転支援制御を実行する制限度合いを大きくする。

また、本実施形態の車載通信装置によれば、車載機１０の搭載高さや通信領域に関する規格値を不揮発性メモリ１５に記憶しておき、その記憶内容に基づいて路上機３０の通信対象車線における通信可能領域ＤＢと路上機３０の通信対象外車線における通信可能領域ＤＡを逐次推定することによって、路上機３０の通信領域の規格値や車載機１０の搭載位置が事後的に変更しても、メモリ１５の記憶内容を変更することによって、路上機３０からの取得した情報の適否を正確に判断できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、路上機３０との通信継続距離を、ＧＰＳ等によって得られる車両の存在地点に関する座標データに基づいて算出してもよい。

また、交差点の赤信号での進入を回避する制御だけに限らず、一時停止させる制御や右左折時等のドライバーの死角となる場所の映像情報を提供する制御にも適用可能である。また、本発明は、交差点ではなく、直線道路やカーブなどの路側に路上機３０を備えてもよい。

また、路側送信機に相当する路上機３０は、光ビーコン送信機に限らず、電波ビーコン送信機などの路側無線送信機でもよい。このような路側無線送信機と通信を行う車載装置にも、本発明に係る車載通信装置は、適用可能である。

光ビーコンの通信領域規格を説明するための側面図である。光ビーコン車載機１０を用いたシステム構成図である。車両Ａと車両Ｂの通信可能領域を説明するための図である。

符号の説明

１０光ビーコン車載機
１５不揮発性メモリ
１６発光部
１８受光部
１９通信制御部
２０車輪速センサ
３０路上機
４０車内ＬＡＮ
５０ＥＣＵ

Claims

アップデータを送信する送信部と、
前記アップデータを受信した路側送信機からダウンデータを受信する受信部とを備える車載通信装置であって、
前記ダウンデータを受信してから受信不能となるまでの通信継続距離を計測する計測手段と、
前記路側送信機の通信対象車線における通信可能領域の第１の規定長と前記路側送信機の通信対象外車線における通信可能領域の第２の規定長と前記計測手段によって計測された通信継続距離との関係に基づいて、車両が前記通信対象車線を走行しているのか前記通信対象外車線を走行しているのかを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする、車載通信装置。
請求項１に記載の車載通信装置であって、
前記第１の規定長が、前記第２の規定長よりも長い、車載通信装置。
請求項２に記載の車載通信装置であって、
前記判断手段は、前記計測手段によって計測された通信継続距離が、前記第１の規定長と前記第２の規定長との間に設定された閾値以上の場合、前記車両が前記通信対象車線を走行していると判断し、前記計測手段によって計測された通信継続距離が、前記閾値より小さい場合、前記車両が前記通信対象外車線を走行していると判断する、車載通信装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の車載通信装置であって、
前記第１の規定長と前記第２の規定長は、該車載通信装置の搭載位置を用いて演算される、車載通信装置。
請求項４に記載の車載通信装置であって、
前記搭載位置を変更可能に記憶するメモリを備える、車載通信装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の車載通信装置と、
前記車両が前記通信対象外車線を走行していると判断された場合、前記ダウンリンクデータに応じた制御をキャンセルする制御装置とを備える、車両用制御システム。
請求項３に記載の車載通信装置と、
前記ダウンリンクデータに応じた制御を実行する制御装置とを備え、
前記計測手段によって計測された通信継続距離と前記閾値との差に応じて、前記制御の実行が制限される、車両用制御システム。