JP5163002B2 - 光ビーコン、及び、光ビーコンにおけるアップリンク領域設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、道路側に設置された光ビーコンと車両に搭載された車載機との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムに用いることができる光ビーコン、及び、この光ビーコンにおけるアップリンク領域設定方法に関する。

路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：「ＶＩＣＳ」は登録商標）が既に展開されている。このうち、光ビーコンは近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能となっている。
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）。

光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行う投受光器を道路上方の所定位置に備えている。この投受光器は、ダウンリンク情報を送信する発光部と、車載機からのアップリンク情報を受信する受光部とを有する。
例えば図３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。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３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に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。

特開２００５−２６８９２５号公報

上記路車間通信システムの通信領域Ａにおいて、光ビーコン４と車載機２との間では次のような通信が行われる。光ビーコン４の投受光器８は、まず、第一の情報として車線通知情報（車両ＩＤ、車線番号無し）を含む第一のダウンリンク情報（ダウンリンク光ＤＯ）を道路のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常時送信する。車両Ｃがダウンリンク領域ＤＡに進入すると、その車両Ｃに搭載された車載機２が第一のダウンリンク情報を受信し、当該車載機２は、自己の車両ＩＤを格納したアップリンク情報（アップリンク光ＵＯ）の送信を開始する。

光ビーコン４の投受光器８は、アップリンク領域ＵＡにおいて送信された前記アップリンク情報を受信すると、車載機２に対して、前記車両ＩＤと車線情報とを含む第二のダウンリンク情報の送信を開始し、この第二のダウンリンク情報の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す。車載機２は、当該第二のダウンリンク情報に、自己の車両ＩＤが格納されていることを確認すると、当該第二のダウンリンク情報が自身に対して送信されていると認識し、当該第二のダウンリンク情報から必要な情報を得ることができる。車載機２は、第二のダウンリンク情報に、自己の車両ＩＤが格納されていることを確認するまで、アップリンク情報を繰り返し送信する。

このような光ビーコンを用いた路車間通信システムにおいて、例えば、通信領域Ａの特定位置（例えば、車両進行方向の上流端）を車載機２の位置と見立て、当該特定位置からその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、停止線）までの距離情報を第二のダウンリンク情報に含ませておき、この距離情報を受信した車載機２により、当該距離情報を利用して、停止線の手前で強制停止するように車両を制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして、ドライバに対して安全運転支援を行う場合がある（例えば、本出願人が提案した特願２００６−１２１６９２号及び特願２００６−１２１７００号）。

しかし、このような安全運転支援を精度よく行うためには、当該距離情報の起点となる通信領域Ａ（特に上流端位置）を設計通りに正確に設定することが要求される。
投受光器８の受光部１２は、フォトダイオード等の受光素子を備えており、アップリンク領域ＵＡは、この受光素子の受光面を道路に投影した範囲として設定される。このため、道路Ｒ上に正確にアップリンク領域ＵＡを設定するためには、受光面の形状や大きさを厳密に設計して受光部を製造しなければならなかった。そのため、受光部の製造が困難となり製造コストが高くなる原因となっていた。
また、受光面の形状や大きさが正確となるように受光部１２を製造したとても、投受光器８が道路Ｒ上方の所定位置に正確に設置されていなければ、アップリンク領域ＵＡが所定の位置からずれてしまうことになるため、投受光器８を設置するにあたって当該投受光器８の傾きや位置を細かく調整しなければならなかった。

また、安全運転支援に利用される距離情報の起点となる通信領域Ａは、車両進行方向に所定の長さ寸法を有しているが、受光部１２は、実際に通信領域Ａの長さ寸法のなかのどの位置で車載機２がアップリンク光を送信したのかを把握することができないため、距離情報に誤差が生じる可能性がある。なお、一般に、通信条件が良好な環境では、路車間通信は通信領域Ａの上流端付近で完了するため、距離情報の起点を通信領域Ａの上流端としておけば、当該距離情報を受ける車載機２の位置と当該距離情報の起点位置とはほぼ一致することになる。しかし、悪天候等の通信条件が悪い環境では、車両が通信領域Ａ内である程度進行するまで路車間通信が完了しないことがあり、この場合、距離情報を受ける車載機２の位置と当該距離情報の起点位置（通信領域Ａの上流端）とが大きくずれてしまう可能性があり、この距離情報を用いた安全運転支援の精度にも影響する。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、受光部の製造を容易にし、受光部を道路に設置する際の調整を簡単に行うことができる光ビーコンを提供することを目的とする。

本発明は、車載機との間で光通信を行う光ビーコンであって、道路上のアップリンク領域に対応する受光範囲を内部に包含する大きさの受光面を有する受光素子と、前記受光面におけるアップリンク光の受光位置を認識する受光位置認識部と、認識された前記受光位置が前記受光範囲内か否かにより、アップリンク光が前記アップリンク領域内の位置から送信されたものであるか否かを判別する判別部と、を備えていることを特徴とする。

このような構成の光ビーコンでは、判別部が、認識されたアップリンク光の受光位置がアップリンク領域に対応する受光範囲内か否かにより、アップリンク光がアップリンク領域から送信されたものである否かを判別するので、予め受光面の形状や大きさを厳密に設計したり、受光素子を有する受光部（投受光器）の設置の際に厳密な調整を行ったりしなくても、車載機からのアップリンク光がアップリンク領域内の送信か否かを判別することができる。
このため、光ビーコンの受光部の製造を容易にし、受光部を道路に設置する際の調整を簡単に行うことができる。

また、判別部は、アップリンク領域内の位置から送信されたものと判別したアップリンク光を有効なアップリンク光として取得し、それ以外のアップリンク光を無効なアップリンク光として破棄する機能を有していることが推奨される。
これによって、アップリンク領域外から送信された規定外のアップリンク光が誤って有効なものとして受光され、それによって路車間通信に支障をきたしてしまうようなことを防止することができる。

光ビーコンは、前記判別部によって有効と判別されたアップリンク光の送信位置に関する情報を、前記車載機に対して送信する発光部を更に備えていてもよい。これにより、車載機に対して自己が送信したアップリンク光の送信位置を認識させることができる。この場合、車載機によるアップリンク光の送信位置を、例えば、その車両進行方向下流側の所定位置までの距離として車載機に認識させた場合、その距離の情報を用いた安全運転支援を行うことができる。

また、本発明の光ビーコンは、前記アップリンク領域が複数の領域に区分けされ、光ビーコンは、前記受光面によって受光されたアップリンク光が前記アップリンク領域における複数の領域のうちいずれから送信されたものであるかを、前記受光面の受光位置に応じて判別する第二判別部と、この第二判別部によって判別されたアップリンク光が送信された領域に関する情報を、前記車載機に対して送信する発光部を更に備えることができる。これによって、車載機に対して自己がアップリンク光を送信した位置をより詳しく認識させることができる。また、この場合、車載機によるアップリンク光の送信位置を、例えば、アップリンク領域の各領域からその車両進行方向下流側の所定位置までの距離として車載機に認識させた場合、その距離の情報を用いた安全運転支援をより高精度で行うことができる。

受光位置認識部は、車両進行方向又は道路幅方向に対応する方向についての受光位置を認識可能に構成されたり、また、これら両方向に対応する方向についての受光位置を認識可能に構成されたりすることができる。
受光位置認識部が車両進行方向の受光位置を認識可能に構成されていると、車両進行方向におけるアップリンク領域の長さ寸法を正確に設定することが可能となり、安全運転支援を行う場合においては、車載機により正確な距離情報を提供することが可能となる。
また、受光位置認識部が道路幅方向の受光位置を認識可能に構成されていると、アップリンク領域の道路幅方向の寸法を正確に設定することが可能になる。アップリンク領域の道路幅方向の寸法が正確に設定されずに、例えば、アップリンク領域が隣の車線にまではみ出していると、ある車線の車載機からのアップリンク光が隣の車線の投受光器に受光され、この投受光器が送信する車線情報を当該車載機が受信することによって、車載機は、自身が走行している車線を正確に認識することができなくなる可能性がある。したがって、道路幅方向の寸法を正確に設定することで、走行車線の認識精度を高めることができる。

本発明は、車載機から送信されたアップリンク光を光ビーコンの受光部によって受光可能なアップリンク領域を、道路の所定範囲に設定するためのアップリンク領域設定方法であって、道路に設定すべきアップリンク領域の道路上の地点から前記受光部に向けて光信号を送信するステップと、この光信号を受光した受光部の受光面上の受光位置を求めるとともに、当該受光位置を、前記光信号を送信した道路上の地点に対応づけることによってアップリンク領域を設定するステップと、を含むことを特徴とする。

このような方法でアップリンク領域を設定することによって、予め受光面の形状や大きさを厳密に設計したり、受光部の設置の際に厳密な調整を行ったりしなくても、道路の所定範囲に設定すべきアップリンク領域に受光面の受光位置を対応づけることによって簡単且つ正確にアップリンク領域を設定することが可能となる。

上記アップリンク領域設定方法において、前記光信号を送信する道路上の地点は、道路に設定すべきアップリンク領域の車両進行方向上流端の境界線上における少なくとも１点と、同方向下流端の境界線上における少なくとも１点とを含むことが好ましい。この場合、少なくともアップリンク領域の車両進行方向の位置や寸法を正確に設定することが可能となる。そのため、例えば、アップリンク領域内の位置からその車両進行方向下流側の所定位置までの距離情報を用いて安全運転支援を行う場合に、当該距離情報の起点位置を正確に設定し、精度の高い安全運転支援を行うことが可能となる。

上記アップリンク領域設定方法において、前記光信号を送信する道路上の地点が、道路に設定すべきアップリンク領域の少なくとも４隅に相当する４点を含み、この少なくとも４点から送信された前記光信号を受光する受光面上の受光位置によって囲まれる範囲を、アップリンク領域に対応する受光面上の受光範囲として設定することができる。この場合、車両進行方向だけでなく道路幅方向に関してアップリンク領域を正確に設定することが可能となる。

本発明によれば、光ビーコンの受光部の製造を容易にし、受光部を道路に設置する際の調整を簡単に行うことができる。

〔第一の実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、第一の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Ｒを走行する各車両Ｃ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Ｒ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。

〔光ビーコンの構成〕
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）の投受光器８とを備えている。
図２は、上記光ビーコン４の平面図である。図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（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に対応して前記複数の投受光器８が設けられている。
各投受光器８は、道路脇に立設した支柱９から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１０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。

ビーコン制御機７は、投受光器８を一括制御する制御部しての機能を有しており、支柱９に設置されている。このビーコン制御機７は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、通信部６（図１）による中央装置３との双方向通信と、投受光器８による車載機２との路車間通信を行う機能、及び、後述する車載機位置情報を生成する制御部としての機能を有する。なお、このビーコン制御機７によるこれらの機能については後述する。

各投受光器８は、筐体の内部に発光部１１、受光部１２等を収納して構成されている（図３参照）。このうち、発光部１１は発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、近赤外線よりなるダウンリンク情報（ダウンリンク光ＤＯ）を後述する通信領域Ａに発光し、受光部１２は、車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク情報（アップリンク光ＵＯ）を受光する。
各投受光器８のＬＥＤ１１は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが投受光器８の上流側に設定されている。

〔通信領域について〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、後述する車載機２の投受光器である車載ヘッド２７（図６参照）がダウンリンク情報を受信することができるダウンリンク領域（図３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の投受光器８が車載ヘッド２７からのアップリンク情報を受信（受光）することができるアップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。

ダウンリンク領域ＤＡは、投受光器８の投受光位置ｄ、道路Ｒ上の位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲に設定されている。また、アップリンク領域ＵＡは、前記位置ｄと、道路Ｒ上の位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲に設定されている。したがって、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、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３の右側部分）と重複している。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全体の同方向長さと一致している。

光ビーコン（光学式車両感知器）４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。この規定では、一般道向けの光ビーコン４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、投受光器８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定されている。また、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。したがって、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。もっとも、各領域ＤＡ，ＵＡの車両進行方向長さは上記各数値に限定されない。

〔投受光器の受光部の構成〕
図４（ａ）は、受光部１２と、道路Ｒ上に設定されるアップリンク領域ＵＡとの幾何学的な位置関係を示した側面図である。
投受光器８の受光部１２は、図４（ａ）に示すように、投受光器８の内部に配置された基板１３上に実装された受光素子１４と、この受光素子１４に対して所定の間隔をおいて対向配置された集光レンズ１５とを備えている。
受光素子１４は、フォトダイオードチップ等よりなり、集光レンズ１５を通過したアップリンク情報を受光面１４ａで受光すると、光電変換によってアップリンク情報に含まれる情報を電気信号として出力する。

受光部１２の集光レンズ１５は、焦点ＦＰが、当該集光レンズ１５の斜め下方側に位置するように設定されており、車載機２から送信される赤外線光としてのアップリンク情報が通過すると、そのアップリンク情報を受光素子１４の受光面１４ａに対して直交して照射するように集光、屈折させる。受光素子１４は、集光レンズ１５を通過して受光面１４ａに照射されたアップリンク情報を受光する。すなわち、受光素子１４がアップリンク情報を受光することができる領域は、集光レンズ１５を介して受光素子１４の受光面１４ａの輪郭形状を、上下、左右両方向を１８０°反転させた形状で道路Ｒ上に投影するように設定される。つまり、図４（ａ）において、受光面１４ａの上端縁１４ａ１が、符号ｂ′で示す位置に対応するとともに、下端縁１４ａ２が、符号ｃ′で示す位置に対応することとなる。そして、ＦＰ（焦点），位置ｂ′、及び位置ｃ′で囲まれる長さＬ１の領域内からアップリンク情報が送信されると、このアップリンク情報は、受光部１２の受光面１４ａ上における、幾何学的に定まる所定位置に照射されることとなる。

本実施形態のアップリンク領域ＵＡは、受光面１４ａの輪郭形状の全体を道路Ｒ上に投影した範囲ではなく、受光面１４ａ内の特定範囲ｕ（図５（ｂ）参照）の輪郭形状を道路Ｒ上に投影した範囲として設定されている。つまり、図４（ａ）において、道路Ｒ上のｃ′位置よりも下流側にあるｃ位置を上流端とし、ｂ′位置よりも上流側にあるｂ位置を下流端とするような長さＬ２の領域に設定されている。
以下、このような受光素子１４の受光面１４ａとアップリンク領域ＵＡとの関係について詳細に説明する。

〔受光素子について〕
まず、受光素子１４の詳細な構成について説明する。
図４（ｂ）は、受光素子１４の受光面１４ａを正面視したときの図である。なお、図において、車両進行方向に対応する紙面上下方向をｘ方向、道路Ｒの幅方向に対応する紙面左右方向をｙ方向とする。
受光素子１４の受光面１４ａは、その輪郭形状が矩形とされている。受光素子１４は、受光面１４ａの上端縁１４ａ１及び下端縁１４ａ２に沿ってそれぞれ設けられた第一の出力電極１７及び第二の出力電極１８と、右端縁１４ａ３及び左端縁１４ａ４に沿ってそれぞれ設けられた第三の出力電極４７及び第四の出力電極４８とを有している。これら電極１７，１８、４７，４８と図示しない受光素子１４全体としての共通電極とが、投受光器８に備わった制御部１６に対して接続されている。受光素子１４は、これら各電極から制御部１６に対して、アップリンク情報に含まれる各種情報等を含んだ電気信号を出力する。制御部１６は、この電気信号を適宜処理した後にビーコン制御機７に出力する。

受光素子１４が、例えばアップリンク情報を図中破線Ｑで示す位置で受光した場合、この受光位置から第一の出力電極１７までの距離ｑ１と、受光位置から第二の出力電極１８までの距離ｑ２とは相違することとなる。このとき、受光素子１４が出力する電気信号の電荷は、その距離に逆比例して分割され両出力電極１７，１８から出力される。受光位置から各電極１７，１８に到達するまでの距離が相対的に長くなればその抵抗値も相対的に大きくなるからである。したがって、受光素子１４の各出力電極１７，１８が制御部１６へ出力する電気信号は、ｘ方向の受光位置の変化に応じて変化することになる。

同様に、受光位置から第三の出力電極４７までの距離ｒ１と、受光位置から第四の出力電極４８までの距離ｒ２とは相違することとなる。そのため、受光素子１４の各出力電極４７，４８が制御部１６へ出力する電気信号は、ｙ方向の受光位置の変化に応じて変化することになる。

制御部１６は、第一，第二出力電極１７，１８から出力される電流値の差に基づいて、受光面１４ａのｘ方向における受光位置を、例えば基準線Ｓｘを基準としたｘ方向の座標値ｘ１として求める。また、制御部１６は、第三，第四出力電極４７，４８から出力される電流値の差から、ｙ方向における受光位置を基準線Ｓｙを基準としたｙ方向の座標値ｙ１として求める。すなわち、制御部１６は、受光面１４ａにおける受光位置の二次元座標（ｘ１，ｙ１）（受光位置情報）を求め、この座標値によって受光位置を把握するようになっている。
なお、図４（ｂ）に示す例では、座標値ｘ１は、基準線Ｓｘ上の値が０であり、紙面下方側でプラス、上方側でマイナスの値を採る。また、座標値ｙ１は、基準線Ｓｙ上の値が０であり、紙面右方側でプラス、左方側でマイナスの値を採る。

〔アップリンク領域ＵＡについて〕
アップリンク領域ＵＡは、投受光器８を道路Ｒ上方の所定位置に設置する際に、上記受光素子１４の性質（アップリンク情報の受光位置に応じて出力が変化するという性質）を用いて設定される。以下、道路Ｒに所定範囲のアップリンク領域ＵＡを設定する手順について説明する。
図５（ａ）は、投受光器８が道路Ｒ上に設定するアップリンク領域ＵＡを示す斜視図であり、図５（ｂ）は、受光素子１４の受光面１４ａにおけるアップリンク領域ＵＡに対応する範囲ｕを示す正面図である。図５（ａ）において、点線のハッチングを施した領域が、道路Ｒに設定すべきアップリンク領域ＵＡであり、実線のハッチングを施した領域ＧＡが、受光面１４ａ全体の輪郭形状を道路Ｒに投影した範囲のうちアップリンク領域ＵＡを除いた領域である。

投受光器８の設置は、当該投受光器８を道路Ｒ上方に設けられた架設バー１０（図３）に取り付けることにより行う。投受光器８を単に架設バー１０に取り付けた段階では、投受光器８の受光部１２によって道路Ｒ上にアップリンク領域ＵＡは設定されず、受光部１２の受光面１４ａ全体が道路Ｒに投影される範囲（領域ＧＡを外形とする範囲）のみが設定されることになる。
投受光器８を架設バー１０に取り付けた後、作業員が、アップリンク光に相当する光信号を道路Ｒ側から投受光器８に向けて発光する。この光信号を発光する位置は、道路Ｒ上に設定すべきアップリンク領域ＵＡの端部（境界）位置、例えば、アップリンク領域ＵＡの４隅に相当する位置Ｅ１〜Ｅ４とする。

道路Ｒ側から発光された光信号は、受光素子１４の受光面１４ａにおいてスポット的に受光される。受光面１４ａにおける受光位置を図５（ｂ）にＰ１〜Ｐ４で示す。制御部１６（図４）は、受光素子１４の出力信号から各受光位置Ｐ１〜Ｐ４のｘ方向及びｙ方向の座標値（ｘ１，ｙ１）を求め、それをメモリ等の記憶部に記憶する。

この受光位置Ｐ１〜Ｐ４は、アップリンク領域ＵＡの４隅Ｅ１〜Ｅ４に対応するものであるため、各受光位置Ｐ１〜Ｐ４を結ぶ四角形の範囲ｕ（点線のハッチングで示す）が、アップリンク領域ＵＡに対応する受光範囲になる。したがって、制御部１６は、アップリンク領域ＵＡに対応づけられた受光面１４ａ上の受光位置（受光範囲ｕ）を認識できることになる。言い換えると、制御部１６は、アップリンク情報を受光した受光位置（座標値）を求め、その受光位置が範囲ｕ内に含まれるか否かを判断することによって、そのアップリンク情報がアップリンク領域ＵＡから送信されたものであるか、アップリンク領域外の領域ＧＡから送信されたものであるかを判別することができる。つまり、受光面１４ａに上記のような受光範囲ｕを設定することをもって、道路Ｒ上にアップリンク領域ＵＡが設定されることになる。

そのため、道路Ｒの所定範囲にアップリンク領域ＵＡを設定するために、受光素子１４の受光面１４ａの形状や大きさを厳密に設定する必要もなく、また、道路Ｒ上方において架設バー１０に対する投受光器８の取付位置や傾きなどを細かく微調整する必要もなく、道路Ｒの所定範囲に簡単且つ正確にアップリンク領域ＵＡを設定することが可能となる。

ここで、制御部１６は、アップリンク情報が送信された位置に対応づけて受光面１４ａ上の受光位置を認識する受光位置認識部を構成する。また、制御部１６は、受信したアップリンク情報がアップリンク領域ＵＡから送信されたものであるか否かを受光面１４ａにおける受光位置から判別する判別部をも有することになる。そして、制御部１６は、この判別部の機能により、アップリンク領域ＵＡから送信されたものと判別されたアップリンク情報をビーコン制御機７へ出力し、同時に受光位置の座標値（ｘ１，ｙ１）を含む受光位置情報をビーコン制御機７に出力するようになっている。さらに、アップリンク領域ＵＡ外から送信されたものと判別されたアップリンク情報は、ビーコン制御機７へ出力せずに破棄するようになっている。

なお、図４（ａ）に示すように、本実施形態では、受光面１４ａと道路Ｒとは平行ではなく互いに傾斜した関係にあるため、図５（ａ）に示すように、受光面１４ａの輪郭形状が道路Ｒ上に投影される範囲（ＧＡの外形）は、車両進行方向の上流側ほど広幅な略台形状となる。そのため、道路Ｒ上に矩形状のアップリンク領域ＵＡを設定するためには、受光面１４ａに略台形状の受光範囲ｕが設定されることになる。
また、本実施形態において、道路Ｒにアップリンク領域ＵＡを設定する際に、アップリンク領域ＵＡの４隅に相当する位置Ｅ１〜Ｅ４から光信号を発光し、受光部１２においてこれらの光信号の受信位置からアップリンク領域ＵＡに対応する受光位置（受光範囲ｕ）を認識しているが、アップリンク領域ＵＡの４隅に加えて、上流端縁、下流端縁、又は左右端縁の１点又は２点以上からも光信号を発光し、受光面１４ａにおける受光位置を認識してもよい。より多くの点で受光位置を認識させることで、アップリンク領域ＵＡをより正確に設定することができる。

〔ビーコン制御機７について〕
図４（ｂ）に示すように、制御部１６から出力される受光位置情報は、ビーコン制御機７において車載機位置情報（アップリンク情報の送信位置情報）を生成するために用いられる。車載機２が、アップリンク領域ＵＡ内の位置からアップリンク情報を送信したとすると、この送信されたアップリンク情報は、受光部１２の受光面１４ａ上において、幾何学的に定まる位置に照射、受光される。
例えば、図４（ａ）中の点ｅから車載機２がアップリンク情報を送信し、この送信したアップリンク情報が、図４（ｂ）中、受光面１４ａ上の破線Ｑの部分で受光されたとした場合、位置ｃ′から位置ｅまでの距離Ｄ′（図４（ａ））と、受光面１４ａにおける、距離Ｄ′に対応する距離ｑ２（図４（ｂ））との間には、下記式（１）に示すような関係が成立する。
Ｄ′ ／ Ｌ１ ＝ （ｑ２ ／ Ｔｘ）× Ｚ ・・・・（１）

なお、上記式（１）中のＴｘは受光面１４ａのｘ方向の寸法であり、Ｌ１は領域ＧＡの車両進行方向の距離（長さ寸法）である。また、Ｚは補正パラメータであり、受光面１４ａと、道路Ｒとは、図４（ａ）に示すように平行な関係ではないので、距離Ｄ′と距離ｑ２との値を補正するために乗している。
また、距離ｑ２は、座標値ｘ１に基づいて下記式（２）によって求められる。なお、座標値ｘ１は、上述のように、制御部１６によって受光位置情報として出力される。
ｑ２ ＝ （１／２）Ｔｘ − ｘ１ ・・・・（２）

以上のように、光ビーコン４を設置する際に、領域ＧＡの車両進行方向の距離Ｌ１、及び受光面１４ａのｘ方向寸法Ｔｘを把握しておくことで、上記式（１）、（２）に基づいて、距離Ｄ′を求めることができる。
また、距離Ｄ′は、アップリンク領域ＵＡよりも上流側の領域ＧＡの上流端ｃ′から位置ｅまでの距離であるため、下記式（３）のように当該上流端ｃ′とアップリンク領域ＵＡの上流端ｃとの間の距離Ｄ″を距離Ｄ′から差し引いた距離Ｄを求める。なお、距離Ｄ″は、光ビーコン４を設置する際に実測により求めるか、又は、予め設計段階で求めておいた値をビーコン制御機７に記憶させておく。
Ｄ ＝ Ｄ′− Ｄ″ ・・・・（３）

ビーコン制御機７は、制御部１６から出力される受光位置情報（座標値ｘ１）を受け取ると、上記式（１）〜（３）に基づいて演算し、車載機２がアップリンク領域ＵＡ内でアップリンク情報を送信した送信位置ｅを、アップリンク領域ＵＡの上流端である位置ｃを基準とした距離Ｄとして把握することができる。
ビーコン制御機７は、上記送信位置としての距離Ｄに基づいて車載機位置情報を生成し、これを第二のダウンリンク情報に格納して車載機２に送信する。
なお、車載機位置情報は、車両進行方向（図４（ｂ）のｘ方向）に関するもののみとした。この車載機位置情報は、図３に示すようにアップリンク情報を送信する車載機２の位置Ｐからその車両進行方向下流側の所定位置Ｐ０までの距離認識に用いられるからである。ただし、上記と略同様の演算を行うことによって道路幅方向（ｙ方向）に関する車載機位置を求めることも可能である。

〔車載機及び車両の構成〕
図６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６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。

車載機２は、車載コンピュータ２６と、このコンピュータ２６のセンサ用インタフェースに接続された車載ヘッド（投受光器）２７と、搭乗席のドライバに対するヒューマンインタフェースとしてのディスプレイ２８及びスピーカ装置２９とを備えている。
上記車載ヘッド２７は、光ビーコンの投受光器８と同様に、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトセンサを備えている（図示せず）。このうち、ＬＥＤは、近赤外線よりなるアップリンク情報を発光し、フォトセンサは、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情報を受光する。

車載コンピュータ２６は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、車載ヘッド２７による光ビーコン４との路車間通信の制御処理を行う。
また、車載コンピュータ２６は、所定の各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。なお、これらの各機能部３０，３２の処理内容については後述する。

〔路車間通信の内容〕
図７は、通信領域Ａにおいて、投受光器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７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に対応する投受光器８から、ダウンリンクの切り替え前の第一情報として、車線通知情報を含む第一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７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。

車載機２を搭載した車両Ｃが実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載機２の車載ヘッド２７が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第一のダウンリンク情報３４を受信する。
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７のＦ２）、このアップリンク情報３５を投受光器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７のＦ３）。

車載コンピュータ２６は、車両Ｃに特定の車両ＩＤを上記アップリンク情報３５に格納して当該アップリンク情報３５を送信し、ビーコン間の旅行時間情報を有している場合には、この情報もアップリンク情報３５に含ませる。また、車載コンピュータ２６は、光ビーコン４のビーコン制御機７がダウンリンクの切り替えを行ったことを認識するまで、当該アップリンク情報３５を送信し続ける。

一方、光ビーコン４の投受光器８がアップリンク情報３５受光すると（図７のＦ４）、ビーコン制御機７は、ダウンリンクの切り替えを行い、第二情報として、車両ＩＤ情報を有する車線通知情報を含む第二のダウンリンク情報３６の送信を開始し（図７のＦ５）、この第二のダウンリンク情報３６の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す（図７のＦ６）。

上記車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与することができる。このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する各車両Ｃの車載コンピュータ２６は、その格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを判断することにより、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行しているかを認識できる。

第二のダウンリンク情報３６には、車両ＩＤを含む車線通知情報の他に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報、及び、ドライバに対する安全運転支援のための支援情報等が含まれている。
この支援情報には、光ビーコン４より下流側の信号機の灯色が変わるタイミング情報である信号情報の他、後述する車載機位置情報等が含まれている。

図７に示すように、第二のダウンリンク情報３６は、単一又は複数の最小フレーム３７で構成されている。前記「近赤外線式インタフェース規格」によれば、この最小フレーム３７のデータ量は合計１２８バイトと規定され、ヘッダ部３８に５バイト、実データ部３９に１２３バイトが割り当てられている。
前記規格によれば、第二のダウンリンク情報３６は、１〜８０個の最小フレーム３７で構成することができ、送信可能時間は２５０ｍｓに設定されている。また、このダウンリンク情報３６は送信すべき情報量に対応した任意数の最小フレーム３７で構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。

最小フレーム３７の送信周期は約１ｍｓである。従って、例えば、三つの最小フレーム３７で一つのダウンリンク情報３６を構成する場合には、ダウンリンク情報３６の送信周期は約３ｍｓになるので、当該ダウンリンク情報３６は所定の送信可能時間（２５０ｍｓ）の間に約８０回繰り返して送信されることになる。
車載機２の車載コンピュータ２６は、第二のダウンリンク情報３６を受信した時点（図７のＦ７）で光ビーコン４でのダウンリンクの切り替えを認識し、この時点でアップリンク情報３５の送信を停止する。

車載機２の車載コンピュータ２６は、受信した第二のダウンリンク情報３６に含まれる前記支援情報等の各種情報に基づいて、車両Ｃの現状の位置からその下流側の所定位置としての停止線Ｐ０までの距離を認識して位置標定を行い（図７のＦ８）、これに基づいて、ドライバに対する安全運転支援を行う。
以下、上述の車載機位置情報の内容と、これに基づいて車載機２が行う安全運転支援のための距離認識について説明する。

〔車載機位置情報について〕
車載機位置情報は、アップリンク領域ＵＡにおいて車載機２がアップリンク情報を送信した送信位置を示す情報であり、光ビーコン４が車載機２からのアップリンク情報を受光した段階で、ビーコン制御機７によって生成される。
例えば、図３中のアップリンク領域ＵＡ内の位置Ｐに位置する車両Ｃ（車載機２）がアップリンク情報（アップリンク光ＵＯ）を送信し、光ビーコン４がこれを受光した場合、投受光器８の制御部１６（図４（ｂ））は、上述したように、ビーコン制御機７に対して受光位置情報（受光位置の座標値）を出力する。これを受け取ったビーコン制御機７は、アップリンク領域ＵＡにおいて車載機２がアップリンク情報を送信した送信位置である位置Ｐを、アップリンク領域ＵＡの上流端である位置ｃを基準とした距離Ｄとして把握する。

ビーコン制御機７は、アップリンク領域ＵＡの上流端である位置ｃから、その下流側の所定位置としての停止線Ｐ０までの距離Ｌ０、及び道路Ｒ上におけるアップリンク領域ＵＡの車両進行方向の距離Ｌ２を予め記憶装置に記憶している。また、距離Ｌ０、及び、上記距離Ｄに基づいて、車載機２の位置Ｐから下流側の停止線Ｐ０までの距離Ｌ３を距離情報として算出する。
ビーコン制御機７は、算出した前記距離情報を車載機位置情報として、第二のダウンリンク情報に格納して投受光器８に送信させる。
車載機２は、投受光器８から送信された、車載機位置情報を含んだ第二のダウンリンク情報を受信し、車載機位置情報を取得することで、安全運転支援を行う。

このように、ビーコン制御機７は、受光部１２が出力する前記受光位置情報に基づいて、前記送信位置である位置Ｐを示す車載機位置情報を生成し、この車載機位置情報を含んだダウンリンク情報を投受光器８に送信させる制御部を構成している。

〔距離認識（安全運転支援）の内容〕
図６に示すように、上記車載機位置情報等を含む第二のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信すると、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、そのダウンリンク情報３６のフレームに含まれている車載機位置情報を取得して、前記距離情報としての距離Ｌ３（図３）を認識する。
そして、車載コンピュータ２６の支援制御部３２は距離Ｌ３を利用して、ドライバに対する安全運転支援を行う。
なお、ここで、車両Ｃに搭載された車載機２は、図３に示すように、道路Ｒ上から高さ寸法Ｈを有している。また、車載機２の車載ヘッド２７は、通常ダッシュボード上に固定されるので、車載ヘッド２７は車両Ｃの前方端から寸法Ｄ２だけ後方に配置される。このため、これら高さ寸法Ｈ、寸法Ｄ２によって、上記距離Ｌ３に誤差が生じるおそれがあるが、車載コンピュータ２６は、これら高さ寸法Ｈ、及び寸法Ｄ２を予め記憶しておくことで、これら寸法に起因する誤差を補正し、より正確な距離Ｌ３を取得することができるように構成されている。

支援制御部３２は、例えば、停止線Ｐ０までの距離Ｌ３と現時点の車両Ｃの走行速度とから、その停止線Ｐ０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Ｐ０の手前で自動停止させることができる。

また、支援制御部３２の安全運転支援としては、ディスプレイ２８やスピーカ装置２９を用いたドライバに対する注意喚起であってもよい。
例えば、支援制御部３２により、停止線Ｐ０までの距離Ｌ３をディスプレイ２８に表示させてもよい。また、現時の車両Ｃの走行速度が速すぎる場合には、支援制御部３２により、停車や減速を促す注意喚起をディスプレイ２８に表示させたり、その注意喚起をスピーカ装置２９から音声出力させたりしてもよい。

また、支援制御部３２は、前記車載機位置情報と共に、第二のダウンリンク情報に含まれる信号情報を用いて安全運転支援を行うこともできる。
ここで、信号情報とは、交通信号機が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報（表示予定情報）等を含む。例えば、「現在灯色が青信号で継続予定時間が５秒であり、次の灯色が黄信号で継続予定時間が８秒であり、その次の灯色が右折青矢印灯で継続予定時間１０秒である」といった情報である。

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Ｐ０までの距離Ｌ３（前述の距離情報）と車両Ｃの走行速度や加速度等から、停止線Ｐ０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Ｐ０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Ｐ０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。

車両Ｃを制動したり速度を維持したりするため、支援制御部３２は、車両のブレーキ装置２４（図５）やアクセルに対して直接的に制御を行ってもよい。また、支援制御部３２では単に制動や速度維持に関する情報を生成し、その情報をＥＣＵ２２に通知することによってＥＣＵ２２でブレーキ装置２４やアクセルを制御するものであってもよい。すなわち、支援制御部３２は、間接的な制御を行うものであってもよい。

また、支援制御部３２は、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。

支援制御部３２は、車両Ｃの搭乗者に対して、信号灯色の推定の結果を音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をスピーカ装置２９からドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置等のディスプレイ２８に文字や図柄で表示したりすることができる。
安全運転の支援については、不適切なタイミングや内容でドライバに情報を通知することのないようなヒューマンインタフェースとするため、例えば低速走行時には音声や画像表示による報知を行わないようにすることができる。

なお、信号情報は、現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
また、信号情報は、光ビーコンから取得するものであってもよいし、光ビーコン以外のインフラ装置等から取得するものであってもよい。後者の場合、例えば、信号機の信号制御機が無線通信機を備えている場合には、当該無線通信機から取得してもよいし、前記信号情報を取得した先行車両から車々間通信によって取得してもよい。信号情報を受信する信号情報受信部は、車載ヘッド２７を用いてもよいし、車載機２に備えた別の受信器であってもよい。

上記のように構成された路車間通信システム及び光ビーコン４によれば、ビーコン制御機７が、投受光器８の受光部１２が出力する受光位置情報に基づいて、送信位置である位置Ｐを示す車載機位置情報を生成するとともに、この車載機位置情報を含んだ第二のダウンリンク情報を投受光器８に送信させるので、光ビーコン４は、アップリンク領域ＵＡにおいて車載機２がアップリンク情報を送信した送信位置（位置Ｐ）を認識できるとともに、この送信位置を車載機２に認識させることができる。
さらに、本実施形態では、前記車載機位置情報が、前記送信位置からその下流側の停止線Ｐ０までの距離Ｌ３を距離情報として含んでいるので、車載機２に停止線Ｐ０までの正確な距離を認識させることができ、安全運転支援を精度よく行うことができる。

また、本実施形態において、ビーコン制御機７は、車載機位置情報として、車載機２の送信位置である位置Ｐから停止線Ｐ０までの距離Ｌ３を算出したが、例えば、アップリンク領域ＵＡの上流端である位置ｃから停止線Ｐ０までの距離Ｌ０を第一の距離情報とし、位置Ｐと、位置ｃとの間の距離Ｄを第二の距離情報とし、これら両距離情報を車載機位置情報として送信してもよい。
この場合、上記車載機位置情報を受信した車載機２の距離認識部３０は、距離Ｌ０からＤを差し引く演算を行い、この演算により求められる、送信位置（位置Ｐ）からその下流側の停止線Ｐ０までの距離Ｌ３を利用することで、上記と同様にドライバに対する安全運転支援を行うことができる。

〔第二の実施形態〕
図８は、本発明の第二の実施形態の受光部１２の受光面１４ａを正面視した図である。
本実施形態と第一の実施形態と異なる点は、受光面１４ａのうちの受光範囲ｕ（長さＴｘ′）を、ｘ方向（車両進行方向）に沿って寸法Ｔ１ごとに４つの領域１９ａ〜１９ｄに論理的に区分けしたものである。
具体的には、光ビーコン４の設置時、アップリンク領域ＵＡを設定する際に、第一の実施形態において説明したＥ１〜Ｅ４（図５（ａ））に加えて、アップリンク領域ＵＡの道路幅方向の両端位置であって、アップリンク領域ＵＡを車両進行方向に４等分するような位置から受光部１２に向けて光信号を発光する。そして、制御部１６によって、これらの光信号を受けた受光面１４ａの受光位置（図にＰ１〜Ｐ１０で示す）の座標値を求めることによって、図８に示すように各位置Ｐ１〜Ｐ１０を結ぶ範囲として受光範囲ｕ及び領域１９ａ〜１９ｄを認識する。

図９は、本実施形態の光ビーコンの通信領域Ａを示す側面図である。
上記のように受光面１４ａの受光範囲ｕを４つの領域１９ａ〜１９ｄに区分けしたことに伴い、アップリンク領域ＵＡも、実質的に車両進行方向に４つの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に論理的に区分けされている。ビーコン制御機７は、これら分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４のいずれに車両Ｃが存在しているか否かを特定する。各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４には、その分割領域に車両Ｃが存在した場合に、当該車両Ｃが位置しているとみなされる各位置ｐ１〜ｐ４から停止線Ｐ０までのそれぞれの距離Ｌ１１〜Ｌ１４が設定され、ビーコン制御機７は、これら距離Ｌ０、及び距離Ｌ１１〜Ｌ１４を記憶している。

ビーコン制御機７は、制御部１６から出力される受光位置情報について、４つの領域１９ａ〜１９ｄに相当する４つの数値範囲に分け、この数値範囲ごとに車両の位置を判断する。
ここで、投受光器８の制御部１６からビーコン制御機７に出力される受光位置情報は、基準線Ｓｘを基準とした座標値ｘ１として出力されるが、受光面１４ａ上における基準線Ｓｘ上の値が０であり、紙面右方側でプラス、左方側でマイナスの値を採るように出力される。従って、座標値ｘ１の数値範囲は、下記のように定められる。
領域１９ａ ： ｘ１ ＞ Ｔ１
領域１９ｂ ： ０＜ ｘ１ ≦ Ｔ１
領域１９ｃ ： −Ｔ１ ＜ ｘ１ ≦ ０
領域１９ｄ ： ｘ１ ≦ −Ｔ１

ビーコン制御機７は、上記４つの数値範囲を記憶しており、受光部１２から出力される受光位置情報が、上記４つの数値範囲のうち、どの数値範囲に属するかを特定することで、上記分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４のいずれに車両Ｃが存在しているか否かを特定する。すなわち、ビーコン制御機７は、車載機２によってアップリンク情報がどの分割領域から送信されているかを判別する判別部（第二判別部）としての機能を有している。
車両Ｃが存在する分割領域を特定すると、ビーコン制御機７は、その特定された分割領域に対応する距離を上記距離Ｌ１１〜Ｌ１４の中から選択し、車載機位置情報として、第二のダウンリンク情報に格納し、車載機２に送信する。
車載機２は、この車載機位置情報を含んだ第二のダウンリンク情報を受信し、車載機位置情報を取得することで、安全運転支援を行うことができる。

本実施形態においては、ビーコン制御機７は、上記分割領域ごとに対応した距離に関する情報を予め用意しておくことで、選択的に距離情報を取得することができる。
また、アップリンク領域ＵＡを実質的に４つの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に区分けしたので、例えば、設置環境等、外的な要因で、受光部１２の受光位置情報に誤差が生じやすい場合においても、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４、及び領域１９ａ〜１９ｄには、所定の数値幅を有しているので、その誤差を許容し、正確な距離等の情報を車載機２に提供することができる。
なお、本実施形態では、受光面１４ａを４つの領域１９ａ〜１９ｄに区分けしているが、これに限定されず、２つ、３つ、又は、５つ以上の領域に区分けすることもできる。

〔第三の実施形態〕
図１０（ａ）は、本発明の第三の実施の形態にかかるアップリンク領域ＵＡを示す斜視図であり、図１０（ｂ）は、受光素子１４の受光面１４ａの正面視した図である。
本実施形態では、受光面１４ａにおける受光位置の範囲（受光範囲）ｕをＰ１〜Ｐ５の５点から定めたものである。具体的には、点Ｐ１〜Ｐ５は、第一の実施形態で説明したように、アップリンク領域ＵＡの４隅Ｅ１〜Ｅ４に対応する点Ｐ１〜Ｐ４と、更に、アップリンク領域ＵＡの上流端の道路幅方向中央に相当する位置Ｅ５に対応した点Ｐ５からなる。

受光素子１４の受光面１４ａは、図４（ａ）を参照して説明したように、道路Ｒとは平行ではなく互いに傾斜した関係にあるため、図１０（ａ）のように、受光面１４ａ全体の輪郭形状が道路Ｒ上に投影される範囲（領域ＧＡの外形）が、車両進行方向の上流側ほど広幅な略台形状となったり、さらに、領域ＧＡの上流端が、道路幅方向の両端位置で上流側に突出するとともに、同方向中央位置で下流側に湾曲するように変形したりする場合がある。
したがって、本実施形態では、このように領域ＧＡの上流端が変形している場合であっても、アップリンク領域ＵＡの上流端に対応するＰ１，Ｐ２，Ｐ５の３点（又はそれ以上）を用いて受光範囲ｕを認識することで、道路Ｒ上に矩形状のアップリンク領域ＵＡを適切に設定することができる。

〔第四の実施形態〕
図１１は、本発明の第四の実施形態に係る受光素子１４の受光面を正面視した図である。
本実施形態の受光素子１４は、車両進行方向に対応するｘ方向の両端部に出力電極１７，１８を備え、道路幅方向に対応するｙ方向の両端部には出力電極を備えていない。したがって、車両進行方向（ｘ方向）についてのアップリンク領域ＵＡの範囲を設定可能となっている。また、道路幅方向については、所定寸法のアップリンク領域ＵＡが設定されるように、受光面１４ａの同方向の両端分を遮光部材５０によってマスクしている。
本実施形態では、車両進行方向についてのアップリンク領域ＵＡを設定するために、同領域ＵＡの上流端の境界線上の１点で発光した光信号を、受光面１４ａにおける点Ｐ１で受光し、アップリンク領域ＵＡの下流端の境界線上の１点で発光した光信号を、受光面における点Ｐ２で受光し、制御部１６によって各点Ｐ１、Ｐ２の座標値を求める。そして、点Ｐ１及びＰ２をそれぞれ通るｙ方向に沿ったラインｆ１、ｆ２と、各マスク５０とで囲まれる四角形の範囲ｕを受光範囲として認識する。

なお、本実施形態では、アップリンク領域ＵＡの上流端や下流端の境界線上の各１点から発光された光信号を受光面１４ａ上の点Ｐ１，Ｐ２で受光し、この２点からｘ方向における受光範囲ｕを認識しているが、前記境界線上のより多くの点で受光範囲ｕを認識することが、アップリンク領域ＵＡをより正確に設定するうえで好適である。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、制御部１６は、受光位置情報を、基準線Ｓｘ、Ｓｙ（図４（ｂ）参照）を基準とした座標値ｘ１，ｙ１として出力したが、例えば、アップリンク領域ＵＡの上流端に対応する下端縁１４ａ２を基準とした座標値ｘ１や、アップリンク領域ＵＡの左又は右端縁１４ａ３，１４ａ４を基準とした座標値ｙ１として出力するように構成してもよい。なお、この場合、式（１）、（２）等については、これに準じて変更されることは言うまでもない。

また、安全運転支援のための距離情報の生成について、上記第一の実施形態では、図３に示すように、ビーコン制御機７によってアップリンク領域ＵＡ内で実際に車載機２がアップリンク情報を送信した位置Ｐを距離情報の起点（上流端）としているが、通信領域Ａ内の特定位置、例えば、上流端を距離情報の起点としてもよい。この場合、本発明では、アップリンク領域ＵＡの車両進行方向の位置を正確に設定することができるので、より有用である。

また、上記実施形態では、ビーコン制御機７が、アップリンク領域ＵＡの上流端である位置ｃから、その下流側の所定位置としての停止線Ｐ０までの距離Ｌ０、及び道路Ｒ上におけるアップリンク領域ＵＡの車両進行方向の距離Ｌ２を予め記憶装置に記憶しておき、道路Ｒ上の位置としてのアップリンク領域ＵＡと、受光部１２の受光面１４ａ上の位置とを、関連づけて車載機位置情報（距離Ｌ３）を生成したが、例えば、ビーコン制御機７は、制御部１６から受け取る受光位置情報と、それに対応する道路上の緯度経度とを関連づけて生成するように構成してもよい。
この場合、停止線Ｐ０までの距離を緯度経度から算出することができる。なお、この場合、必要となる下流側の停止線Ｐ０の位置を示す緯度経度は、ビーコン制御機７が記憶しておきダウンリンク情報に含めて送信してもよいし、他の無線通信機から別途送信してもよいし、車載機２の車載コンピュータ２６が予め記憶しておいてもよい。

上記実施形態において、アップリンク領域ＵＡ内の位置からその下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ０（図３）は、所定位置Ｐ０までの距離の直接的な値とするに限らず、所定位置までのＰ０等までの距離を一意に決定しうる情報であれば、どのような形式であってもよい。例えば、下流側の所定位置Ｐ０とアップリンク領域ＵＡまでの間に１又は複数のノードを設定し、これらのノードに応じた複数の距離値群によって距離情報を構成することもできる。具体的には、始点となるアップリンク領域ＵＡ内の所定位置（例えば、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃ）からアップリンク領域ＵＡ直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び所定位置Ｐ０直近のノードから所定位置Ｐ０までの距離によって距離情報を構成することができる。この場合、この距離情報を受信した車載機２の車載コンピュータ２６は、前記各距離の合計値を求めることで所定位置Ｐ０までの距離を認識することができる。

本発明の第一の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。 光ビーコンの平面図である。 光ビーコンの通信領域Ａを示す側面図である。 （ａ）は、受光部と、道路上に設定されるアップリンク領域との幾何学的な位置関係を示した側面図であり、（ｂ）は、受光素子の受光面を正面視したときの図である。 （ａ）はアップリンク領域を示す斜視図であり、（ｂ）は受光面を正面視したときの図である。 光ビーコンと路車間通信する前記車載機と、この車載機が搭載された車両の概略構成図である。 通信領域において、投受光器と車載器との間で行われる双方向での路車間通信の手順を示した図である。 本発明の第二の実施形態の受光部の受光面を正面視したときの図である。 本発明の第二の実施形態の光ビーコンの通信領域を示す側面図である。 （ａ）は本発明の第三の実施形態のアップリンク領域を示す斜視図であり、（ｂ）は受光面の正面視したときの図である。 本発明の第四の実施形態の受光素子の受光面を正面視したときの図である。

符号の説明

２ 車載機
４ 光ビーコン
７ ビーコン制御機（制御部）
８ 投受光器
１２ 受光部
１４ａ 受光面
Ａ 通信領域
Ｒ 道路
ＵＡ アップリンク領域

Claims (6)

1. 車載機との間で光通信を行う光ビーコンであって、
   道路上のアップリンク領域に対応する受光範囲を内部に包含する大きさの受光面を有する受光素子と、
   前記受光面におけるアップリンク光の受光位置を認識する受光位置認識部と、
   認識された前記受光位置が前記受光範囲内か否かにより、アップリンク光が前記アップリンク領域内の位置から送信されたものであるか否かを判別する判別部と、
   を備えていることを特徴とする光ビーコン。
2. 前記判別部が、前記アップリンク領域内の位置から送信されたものと判別したアップリンク光を有効なアップリンク光として取得し、それ以外のアップリンク光を無効なアップリンク光として破棄する機能を有している請求項１記載の光ビーコン。
3. 前記判別部によって有効と判別されたアップリンク光の送信位置に関する情報を、前記車載機に対して送信する発光部を更に備えている請求項２記載の光ビーコン。
4. 前記アップリンク領域が複数の領域に区分けされており、
   前記受光面によって受光されたアップリンク光が、前記アップリンク領域における複数の領域のうちのいずれから送信されたものであるかを前記受光面の受光位置に応じて判別する第二判別部と、
   前記第二判別部によって判別されたアップリンク光が送信された領域に関する情報を、前記車載機に対して送信する発光部と、を更に備えている請求項２記載の光ビーコン。
5. 前記受光位置認識部が、車両進行方向に対応する方向についての受光位置を認識可能に構成されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ビーコン。
6. 前記受光位置認識部が、道路幅方向に対応する方向についての受光位置を認識可能に構成されている請求項１〜５のいずれか１つに記載の光ビーコン。
   

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