JP5115176B2 - 通信機、通信システム及びそれらに用いる通信方法並びにそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は通信機、通信システム及びそれらに用いる通信方法並びにプログラムに関し、特に路側通信機と車載通信機との間及び車載通信機と車載通信機との間の無線通信を行う通信システムに関する。

本発明に関連する通信システムとしては、路側通信機と車載通信機との間で無線通信を行う路車間通信システム、車載通信機と車載通信機との間の無線通信を行う通信システムがある。

路車間通信システム及び車車間通信システムにおいては、隣接車両、特に大型車両等によって電波が遮られるシャドウイングが発生し、近距離でも通信できない場合がある。このような場合には、他の車載通信機または路側通信器を中継して通信することが考えられる。

尚、上記の車車間通信については、以下の特許文献１，２，に記載の装置がある。特許文献１に記載の車車間通信では、受信した車車間通信データの受信レベルと伝搬特性モデルを用いて車車間通信データの受信限界を算出して車車間通信データが届く推定エリアを求め、予め設定されかつ送信車両から送信される車車間通信データが届けられるべき所望エリアと推定エリアとを比較し、推定エリアが送信車両の所望エリアより小さい場合、自車が推定エリア内で受信限界に最も近い時に車車間通信データの中継が必要と判定することで、通信トラフィックが不要に増加することを削減可能としている。

また、特許文献２に記載の車車間通信では、自車両が交差点から要中継距離の範囲内に位置しており、中継を必要とされる状況にあるかどうか、周辺車両の他の車両との通信状況から自車両が中継すべき周辺車両の組み合わせが存在するかどうか、周辺車両の予測進路に基づき周辺車両間が互いの走行情報を必要とする状況にあるかどうかをそれぞれ判断し、これらを全て満足する時に、自車両が中継を行う必要があると判断し、中継を行う必要のある周辺車両からの走行情報を、その中継先の周辺車両に対して送信することで、不要な中継を行うことを回避し、自車両の通信容量の増大を防止している。

特開２００７−０７４１４５号公報 特開２００７−０７９８０４号公報

しかしながら、上述した本発明に関連する通信システムでは、周辺に多数の車両が存在すると、無線区間の通信が混雑し、輻輳やスループットの低下が発生するという問題がある。尚、上記の特許文献１では、車車間通信データが届く推定エリアと車車間通信データが届けられるべき所望エリアとから中継の必要性の有無を判定し、特許文献２では、中継すべき周辺車両の組み合わせと、周辺車両間が互いの走行情報を必要するかどうかとを基に中継の必要性の有無を判定するというように、隣接車両、特に大型車両等によって電波が遮られるシャドウイングの発生を考慮していないため、上記の問題を解決することはできない。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、シャドウイングが発生した場合でも路側通信機と車載通信機との間あるいは車載通信機と車載通信機との間で効率よく情報を伝達することができる通信機、通信システム及びそれらに用いる通信方法並びにプログラムを提供することにある。

本発明による通信機は、
発信元からの受信データに指定された情報伝達範囲の情報と、前記発信元の直接通信可能な通信機の位置情報を示す前記発信元の周辺通信機情報とを受信する手段と、
前記情報伝達範囲と、前記発信元の周辺通信機情報と、自らと直接通信可能な通信機の位置情報を示す自通信機の周辺通信機情報とを基に、前記情報伝達範囲内の通信機のうち、前記発信元と直接通信できていない通信機の有無を判定する手段と、
前記発信元と直接通信できていない通信機が存在すると判定した場合に前記受信データの中継を行う手段と、
を備えている。

本発明による通信システムは、上記の通信機を含むことを特徴とする。

本発明による通信方法は、
通信機において、
発信元からの受信データに指定された情報伝達範囲の情報と、前記発信元の直接通信可能な通信機の位置情報を示す前記発信元の周辺通信機情報とを受信する処理と、
前記情報伝達範囲と、前記発信元の周辺通信機情報と、自らと直接通信可能な通信機の位置情報を示す自通信機の周辺通信機情報とを基に、前記情報伝達範囲内の通信機のうち、前記発信元と直接通信できていない通信機の有無を判定する処理と、
前記発信元と直接通信できていない通信機が存在すると判定した場合に前記受信データの中継を行う処理と、
を備えている。

本発明によるプログラムは、通信機内の中央処理装置に実行させるプログラムであって、
発信元からの受信データに指定された情報伝達範囲の情報と、前記発信元の直接通信可能な通信機の位置情報を示す前記発信元の周辺通信機情報とを受信する処理と、
前記情報伝達範囲と、前記発信元の周辺通信機情報と、自らと直接通信可能な通信機の位置情報を示す自通信機の周辺通信機情報とを基に、前記情報伝達範囲内の通信機のうち、前記発信元と直接通信できていない通信機の有無を判定する処理と、
前記発信元と直接通信できていない通信機が存在すると判定した場合に前記受信データの中継を行う処理と、
を含むことを特徴とする。

本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、シャドウイングが発生した場合でも路側通信機と車載通信機との間あるいは車載通信機と車載通信機との間で効率よく情報を伝達することができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態による無線通信機の構成例を示すブロック図である。図１において、無線通信機１は、制御部１１と、無線部１２と、中継送信判定部１３とを備えている。

制御部１１は、無線通信機１の信号の流れを制御し、外部とのデータ入出力及び無線部１２を介して無線送受信信号の入出力を行う。また、制御部１１は、周囲の車両から受信した周辺車両情報及び無線受信信号に設定された情報伝達範囲を中継送信判定部１３に対して出力する。無線部１２は、無線信号の送受信を行う。

中継送信判定部１３は、周囲の車両の車載通信機から受信した車両の位置情報や受信信号に指定された情報伝達範囲の情報を制御部１１から入力して保持する。また、中継送信判定部１３は、その周辺車両情報を基に制御部１１に対して受信無線信号の中継送信の設定を行う。

制御部１１は、外部より供給される入力データを基に、送信データを無線部１２に対して出力する。また、制御部１１は、中継送信判定部１３が中継送信すると判定した場合、該当する無線受信信号の受信データの情報を送信データとして無線部１２に対して出力する。

これによって、本実施の形態では、車車間通信システムを使用して道路交通の安全性、あるいはドライバや同乗車への利便性を向上させるサービスを提供する際に、隣接車両、特に大型車両等によって電波が遮られるシャドウイングが発生し、近距離でも通信できない場合においても、周辺にある他の車載通信機を中継して情報を伝達することが可能となる。

図２は本発明の第２の実施の形態による無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図２においては、車載通信機２−１と車載通信機２−２との間で無線通信を行う車車間通信システムの構成例を示している。

図２において、車載通信機２−１，２−２各々は、車載制御部２１−１，２１−２と、車載無線部２２−１，２２−２と、中継送信判定部２３−１，２３−２とを備え、車載アプリケーションシステム［ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、車載センサ等］３−１，３−２等の車載通信機外部接続部が接続されている。

車載制御部２１−１，２１−２は、車載通信機２−１，２−２の信号の流れを制御し、車載通信機外部接続部とのデータ入出力及び車載無線部２２−１，２２−２を介して無線送受信信号の入出力を行う。また、車載制御部２１−１，２１−２は、周囲の車両から受信した周辺車両情報及び無線受信信号に設定された情報伝達範囲を中継送信判定部２３−１，２３−２に対して出力する。車載無線部２２−１，２２−２は、無線信号の送受信を行う。

中継送信判定部２３−１，２３−２は、周囲の車両（車載通信機２−１の場合には車載通信機２−２が周辺の車両の車載通信機）から受信した車両の位置情報や受信信号に指定された情報伝達範囲の情報を車載制御部２１−１，２１−２から入力して保持する。また、中継送信判定部２３−１，２３−２は、その周辺車両情報を基に車載制御部２１−１，２１−２に対して受信無線信号の中継送信の設定を行う。

図３は本発明の第２の実施の形態による無線通信システムの動作例を示すブロック図であり、図４は図２の車載通信機２−１における受信無線信号の中継送信の動作を示す図であり、図５は図２の車載通信機２−１，２−２における受信無線信号の中継処理を示すフローチャートである。

図６（ａ）は図３の車載通信機＃１で作成される周辺車載通信機情報リストの構成例を示す図であり、図６（ｂ）は図３の車載通信機＃４で作成される周辺車載通信機情報リストの構成例を示す図である。

図６（ａ）において、車載通信機＃１の周辺車載通信機情報リストには、直接通信可能な車載通信機＃１の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃１（自車載機）」と、直接通信可能な車載通信機＃２の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃２（情報伝達範囲外）」と、直接通信可能な車載通信機＃３の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃３（情報伝達範囲外）」と、直接通信可能な車載通信機＃４の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃４（情報伝達範囲内）」とが登録されている。

図６（ｂ）において、車載通信機＃４の周辺車載通信機情報リストには、直接通信可能な車載通信機＃４の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃４（自車載機）」と、直接通信可能な車載通信機＃１の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃１（情報発信元）」と、直接通信可能な車載通信機＃５の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃５（情報伝達範囲内）」と、直接通信可能な車載通信機＃６の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃６（情報伝達範囲外）」と、直接通信可能な車載通信機＃７の位置情報「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＃７（情報伝達範囲外）」とが登録されている。

これら図２〜図６を参照して本発明の第２の実施の形態による無線通信システムの動作について説明する。

車載通信機２−１，２−２は車載アプリケーションシステム３−１，３−２等の車載通信機外部接続部から車載通信機入力データを入力し、車載通信機外部接続部へ車載通信機出力データを出力する。また、車載通信機２−１，２−２は他の車載通信機２−２，２−１との間で無線送信信号を出力し、無線受信信号を入力する。

車載通信機２−１，２−２において、車載無線部２２−１，２２−２は、無線受信信号を受信すると（図５ステップＳ１）、車載制御部２１−１，２１−２に対して受信データを出力する。

車載制御部２１−１，２１−２は、車載無線部２２−１，２２−２からの受信データを受け、車載通信機外部接続部に対して車載通信機出力データを出力する（図５ステップＳ２）。

また、車載制御部２１−１，２１−２は、車載無線部２２−１，２２−２からの受信データを受け、周辺車両に搭載される車載通信機からの周辺車両情報を抽出して中継送信判定部２３−１，２３−２に出力する（図５ステップＳ３）。

さらに、車載制御部２１−１，２１−２は、無線受信信号に設定された情報伝達範囲を中継送信判定部２３−１，２３−２に対して出力する（図５ステップＳ４）。

中継送信判定部２３−１，２３−２は、車載制御部２１−１，２１−２からの周辺車両情報及び無線受信信号に設定された情報伝達範囲を基に、自車載通信機が中継機として該当する無線受信信号を送信する必要があるかどうかを判定し、車載制御部２１−１，２１−２に対して中継送信設定信号を出力する（図５ステップＳ５）。

車載制御部２１−１，２１−２は、中継送信判定部２３−１，２３−２が中継送信しないと判定した場合（図５ステップＳ６）、車載通信機外部接続部より供給される車載通信機入力データを基に、送信データを車載無線部２２−１，２２−２に対して出力する（図５ステップＳ７）。

また、車載制御部２１−１，２１−２は、中継送信判定部２３−１，２３−２が中継送信すると判定した場合（図５ステップＳ６）、該当する無線受信信号の受信データの情報を送信データとして車載無線部２２−１，２２−２に対して出力する（図５ステップＳ８）。

車載無線部２２−１，２２−２は、車載制御部２１−１，２１−２より供給される送信データを無線信号に変換し、無線送信信号を周辺車両に搭載される車載通信機に出力する（図５ステップＳ９）。

次に、本発明の第２の実施の形態による中継送信判定の動作について説明する。車車間通信システムにおいて、図３に示すように、車載通信機＃１から、車載通信機＃１で指定された情報伝達範囲（図３において、大きい楕円で図示）内の車載通信機＃４，＃５に情報を伝達したい時に、車載通信機＃４とは直接通信できるが、車載通信機＃５とは遮蔽物があって直接通信できない場合について考える。

ここで、直接通信できる車載通信機＃１，＃４同士が互いにその周辺で直接通信できる車載通信機の位置情報のリストを交換しておく。例えば、図６（ａ）に示すような車載通信機＃１の周辺車載通信機情報リストと、図６（ｂ）に示すような車載通信機＃４の周辺車載通信機情報リストとを互いに情報交換しておく。

すると、図３に示す車載通信機＃１で指定された情報伝達範囲内の車載通信機＃４，＃５のうち、車載通信機＃１が直接通信できない車載通信機＄５の存在を車載通信機＃４が把握することができる。このような場合には、車載通信機＃４が車載通信機＃１から受信した情報を再度発信することで、車載通信機＃５に対して車載通信機＃１からの情報を伝達することが可能になる。

以上のような構成と動作とによって、本実施の形態では、隣接車両、特に大型車両等によって電波が遮られるシャドウイングが発生し、近距離でも直接通信できない場合において、周辺にある他の車載通信機を中継して効率よく情報を伝達することができる。

このように、本実施の形態では、車車間通信システムを使用して道路交通の安全性、あるいはドライバや同乗車への利便性を向上させるサービスを提供する際に、隣接車両、特に大型車両等によって電波が遮られるシャドウイングが発生し、近距離でも通信できない場合においても、周辺にある他の車載通信機を中継して情報を伝達することが可能となる。

また、本実施の形態では、直接通信できる車載通信機同士が事前に周辺車載通信機情報リストを交換しておくことで、中継送信を必要な場合のみに限定し、無線区間の通信量を必要以上に増加させることなく、信頼性の高い通信が可能となる。

図７は本発明の第３の実施の形態による無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図７においては、車載通信機２−１と路側通信機４との間で無線通信を行う路車間通信システムの構成例を示している。

図７において、車載通信機２−１は、上記と同様に、車載制御部２１−１と、車載無線部２２−１と、中継送信判定部２３−１とを備え、車載アプリケーションシステム［ＧＰＳ、車載センサ等］３−１等の車載通信機外部接続部が接続されている。これに対し、路側通信機４は、制御部４１と、無線部４２と、中継送信判定部４３とを備え、アプリケーションシステム５が接続されている。

ここで、車載通信機２−１の車載制御部２１−１、車載無線部２２−１、中継送信判定部２３−１各々の動作は上述した通りである。

路側通信機４の制御部４１は、路側通信機４の信号の流れを制御し、アプリケーションシステム５とのデータ入出力及び無線部４２を介して無線送受信信号の入出力を行う。また、制御部４１は、周囲の車両から受信した周辺車両情報及び無線受信信号に設定された情報伝達範囲を中継送信判定部４３に対して出力する。無線部４２は、無線信号の送受信を行う。

中継送信判定部４３は、周囲の車両（ここでは、車載通信機２−１が周辺の車両の車載通信機）から受信した車両の位置情報や受信信号に指定された情報伝達範囲の情報を制御部４１から入力して保持する。また、中継送信判定部４３は、その周辺車両情報を基に制御部４１に対して受信無線信号の中継送信の設定を行う。

本実施の形態では、上述した本発明の第１の実施の形態と同様の動作を行うことで、シャドウイングが発生し、車載通信機２−１が近距離でも通信できない場合においても、周辺にある他の車載通信機からの情報を中継して車載通信機２−１に伝達することが可能となる。

すなわち、本発明は、無線通信手段を使用する車車間通信システム及び路車間通信システムにおいて、隣接車両、特に大型車両等によって電波が遮られ、近距離でも通信できない場合においても、情報を中継する車載通信機２−１，２−２あるいは路側通信機４を介して効率よく情報を伝達することを特徴とする。

本発明の車車間通信システム及び路車間通信システムでは、直接通信できる車載通信機２−１，２−２、路側通信機４が事前に周辺車載通信機情報リストを交換し、その周辺車載通信機情報と受信データに指定された情報伝達範囲の情報とを基に中継送信の必要性の有無を判断し、中継送信が必要と判断した場合にのみ、中継機として該当する受信データの情報を送信することによって、効率よく信頼性の高い通信システムを実現することが可能となる。

尚、本発明では、上述した車車間通信システム及び路車間通信システムについて、路車間通信と車車間通信とを共用する場合にも、複数の車載通信機のうちの一部を路側通信機と読み替えることで、上述した本発明の第１及び第２の実施の形態による無線通信システムを適用することが可能である。

また、本発明では、周辺車載通信機情報リストの交換と、システムを使用してサービスを実現するための情報伝達のための信号とを同じ無線通信チャネルで送受信する場合だけでなく、異なる無線通信チャネルを使用してもよく、あるいは異なる通信方式の無線通信機を併用してもよい。

本発明の第１の実施の形態による無線通信機の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による無線通信システムの動作例を示すブロック図である。 図２の車載通信機における受信無線信号の中継送信の動作を示す図である。 図２の車載通信機における受信無線信号の中継処理を示すフローチャートである。 （ａ）は図３の車載通信機＃１で作成される周辺車載通信機情報リストの構成例を示す図、（ｂ）は図３の車載通信機＃４で作成される周辺車載通信機情報リストの構成例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による無線通信システムの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 無線通信機
２−１，２−２ 車載通信機
３−１，３−２ 車載アプリケーションシステム
４ 路側通信機
５ アプリケーションシステム
１１，４１ 制御部
１２，４２ 無線部
２１−１，２１−２ 車載制御部
１２−１，１２−２ 車載無線部
１３，２３−１，
２３−２，４３ 中継送信判定部

Claims (16)

1. 発信元からの受信データに指定された情報伝達範囲の情報と、前記発信元の直接通信可能な通信機の位置情報を示す前記発信元の周辺通信機情報とを受信する手段と、
   前記情報伝達範囲と、前記発信元の周辺通信機情報と、自らと直接通信可能な通信機の位置情報を示す自通信機の周辺通信機情報とを基に、前記情報伝達範囲内の通信機のうち、前記発信元と直接通信できていない通信機の有無を判定する手段と、
   前記発信元と直接通信できていない通信機が存在すると判定した場合に前記受信データの中継を行う手段と、
   を有することを特徴とする通信機。
2. 前記通信機は、車両に搭載される車載通信機であり、
   前記直接通信は、車載通信機同士が直接通信を行う車車間通信であることを特徴とする請求項１記載の通信機。
3. 前記通信機は、車両に搭載される車載通信機または路側通信機であり、
   前記直接通信は、車載通信機と路側通信機との間で通信を行う路車間通信であることを特徴とする請求項１記載の通信機。
4. 前記通信機は、車両に搭載される車載通信機または路側通信機であり、
   前記直接通信は、車載通信機同士が直接通信を行う車車間通信または車載通信機と路側通信機との間で通信を行う路車間通信であり、
   複数の車載通信機及び前記路側通信機の間で前記路車間通信と前記車車間通信とを共用することを特徴とする請求項１記載の通信機。
5. 前記周辺通信機情報のリストの送受信は、中継を行う前に直接通信できる通信機との間で事前に交換することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載の通信機。
6. 前記周辺通信機情報のリストの送受信と、システムを使用してサービスを実現するための情報伝達のための信号の送受信とを同じ無線通信チャネルを使用して行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載の通信機。
7. 前記周辺通信機情報のリストの送受信と、システムを使用してサービスを実現するための情報伝達のための信号の送受信とを異なる無線通信チャネルを使用して行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載の通信機。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の通信機を含むことを特徴とする通信システム。
9. 通信機において、
   発信元からの受信データに指定された情報伝達範囲の情報と、前記発信元の直接通信可能な通信機の位置情報を示す前記発信元の周辺通信機情報とを受信する処理と、
   前記情報伝達範囲と、前記発信元の周辺通信機情報と、自らと直接通信可能な通信機の位置情報を示す自通信機の周辺通信機情報とを基に、前記情報伝達範囲内の通信機のうち、前記発信元と直接通信できていない通信機の有無を判定する処理と、
   前記発信元と直接通信できていない通信機が存在すると判定した場合に前記受信データの中継を行う処理と、
   を有することを特徴とする通信方法。
10. 前記通信機は、車両に搭載される車載通信機であり、
    前記直接通信は、車載通信機同士が直接通信を行う車車間通信であることを特徴とする請求項９記載の通信方法。
11. 前記通信機は、車両に搭載される車載通信機または路側通信機であり、
    前記直接通信は、車載通信機と路側通信機との間で通信を行う路車間通信であることを特徴とする請求項９記載の通信方法。
12. 前記通信機は、車両に搭載される車載通信機または路側通信機であり、
    前記直接通信は、車載通信機同士が直接通信を行う車車間通信または車載通信機と路側通信機との間で通信を行う路車間通信であり、
    複数の車載通信機及び前記路側通信機の間で前記路車間通信と前記車車間通信とを共用することを特徴とする請求項９記載の通信方法。
13. 前記周辺通信機情報のリストの送受信は、中継を行う前に直接通信できる通信機との間で事前に交換することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか記載の通信方法。
14. 前記周辺通信機情報のリストの送受信と、システムを使用してサービスを実現するための情報伝達のための信号の送受信とを同じ無線通信チャネルを使用して行うことを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか記載の通信方法。
15. 前記周辺通信機情報のリストの送受信と、システムを使用してサービスを実現するための情報伝達のための信号の送受信とを異なる無線通信チャネルを使用して行うことを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか記載の通信方法。
16. 通信機内の中央処理装置に実行させるプログラムであって、
    発信元からの受信データに指定された情報伝達範囲の情報と、前記発信元の直接通信可能な通信機の位置情報を示す前記発信元の周辺通信機情報とを受信する処理と、
    前記情報伝達範囲と、前記発信元の周辺通信機情報と、自らと直接通信可能な通信機の位置情報を示す自通信機の周辺通信機情報とを基に、前記情報伝達範囲内の通信機のうち、前記発信元と直接通信できていない通信機の有無を判定する処理と、
    前記発信元と直接通信できていない通信機が存在すると判定した場合に前記受信データの中継を行う処理と、
    を含むことを特徴とするプログラム。

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