JP5211784B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、路車間通信と車車間通信との間で通信を切換可能な車載通信装置に関する。

一般にETC（Electronic Toll Collection system）車載機はDSRC（Dedicated Short-Range Communication：専用狭域通信）方式と呼ばれる通信方式によりETCゲート等の基地局側に設置された通信装置（DSRC路側機）と通信する。このDSRC方式では、通信周波数帯域（5.8GHz帯域）に複数の通信チャネルが割り当てられ、DSRC路側機は使用する通信チャネルが他の通信チャネルと干渉しないように配置，運用されている。このためETC車載機は、DSRC路側機と通信する際、すなわち路車間通信を行う際には、通信周波数帯域に割り当てられている全ての通信チャネルを順にスキャンすることにより通信の際に使用する通信チャネルを検出する。

近年、このような路車間通信機能と共に、路車間通信において使用する通信周波数帯域と同じ通信周波数帯域を利用して周囲車両と通信する車車間通信機能を備えたETC車載機が提案されている。しかしながら一般に車車間通信を行う際には、周囲車両の位置情報を常に収集し、且つ、自車両の位置情報を周囲車両に伝えるために、同一の通信チャネルを使い続けなければならない。このため従来のETC車載機では、路車間通信機能と車車間通信機能とで通信機能部を共用し、DSRC路側機からの電波が検知されたか否かに応じて路車間通信と車車間通信との間で通信を切り換えるようにしている（特許文献１参照）。
特開２００４−２４６６８７号公報

DSRC路側機からの電波が検知されたか否かに応じて通信を車車間通信から路車間通信に切り換える場合、DSRC路側機からの電波が検知されたか否かを判断するための判別回路が必要になるために、ETC車載機のコストが増加する。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、同一の通信周波数帯域を利用した車車間通信及び路車間通信を安価に行うことが可能な通信システム及び車載通信装置を提供することにある。

本発明では、車車間通信によって路車間通信を行うことを通知する付帯情報を受信した場合、車載通信装置が車車間通信から路車間通信へと通信を切り換える。

本発明によれば、車車間通信と路車間通信とを切り換えるための判別回路が不要になるので、同一の通信周波数帯域を利用した車車間通信及び路車間通信を安価に行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる通信システムの構成及びその動作について説明する。

〔通信システムの構成〕
本発明の実施形態となる通信システムは、図１に示すように、車両１に搭載された車載通信装置２と、ETCゲート等の基地局３側に設置された車車間通信装置４及び路車間通信装置５（DSRC路側機）とを主な構成要素として備える。車車間通信装置４は、約100~400mの通信範囲内に路車間通信装置５毎に固有に割り当てられた路側機ID（サービス種別），路車間通信装置５の位置（経度・緯度）及び通信周波数（通信チャネル）を示す情報を送信する。路車間通信装置５は、車車間通信装置４と同一の通信周波数帯域（例えば5.8GHz帯域）を利用して約4~30mの通信範囲内で路車間通信を行う。

〔車載通信装置の構成〕
車載通信装置２は、車車間通信機能と路車間通信機能の２つの通信機能を有する。具体的には、車載通信装置２は、図２に示すように、DSRC通信回路１０と制御CPU（Central Processing Unit）２０を主な構成要素として備える。DSRC通信回路１０は、アンテナ１１を介して電波を送信する送信回路１２と、アンテナ１１を介して電波を受信する受信回路１３と、送信回路１２と受信回路１３との間でアンテナ１１に接続する回路を切り換える切換回路１４と、路車間通信に関係する電波を変調／復調する路車間通信変復調部１５と、車車間通信に関係する電波を変調／復調する車車間通信変復調部１６とを備える。DSRC通信回路１０は、制御CPU２０の制御に従って車車間通信モードと路車間通信モードとの間で通信モードを切り換える。

制御CPU２０は、公知のマイクロプロセッサにより構成され、DSRC通信回路１０の動作を制御する。本実施形態において制御CPU２０は、通常時は車車間通信を行うようにDSRC通信回路１０を制御し、詳しくは後述するが、車両１がDSRC路側機３に接近している場合、通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードに切り換えるようにDSRC通信回路１０を制御する。また制御CPU２０は、DSRC通信回路１０が車車間通信モードで動作している際には、車両１に搭載されたナビゲーション装置３０との間で情報通信する。

ナビゲーション装置３０は、位置判定部３１と車両接近度推定部３２を主な構成要素として備える。位置判定部３１は、制御CPU２０からの指示に応じて、GPS（Global Positioning System）アンテナ３３を介して受信したGPS信号を利用して車車間通信において周囲車両に通知する車両１の位置情報（自車位置情報，経度・緯度情報）を生成する。位置判定部３１により生成された自位置情報は制御CPU２０を介してDSRC通信回路１０に入力され、DSRC通信回路１０は車車間通信によって自位置情報を周囲車両に送信する。車両接近度推定部３２は、DSRC通信回路１０が受信した周囲車両の位置情報（他車位置情報），自車位置情報，車両１の車速信号，ブレーキスイッチ（SW）信号，アクセル開度信号，ウィンカ信号，及びハザード信号に基づいて周囲車両に対する車両１の接近度を判定し、接近度が規定値以下である場合、HMI（Human Machine Interface）装置３４を制御することにより車両１の運転者に注意喚起のための情報を提示する。

〔車載通信装置の動作〕
このような構成を有する通信システムは、以下に示す通信処理を実行することにより、同一の通信周波数帯域を利用した車車間通信及び路車間通信を安価に行うことを可能にする。以下、図３に示すフローチャートを参照して、この通信処理を実行する際の通信システムの動作について詳しく説明する。

図３に示すフローチャートは、車載通信装置２の電源がオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、通信処理はステップＳ１の処理に進む。なおこの通信処理は車載通信装置２の電源がオン状態である限り繰り返し実行されるものとする。

ステップＳ１の処理では、制御CPU２０が、ナビゲーション装置３０の位置判定部３１から自車位置情報を取得し、車車間通信変復調部１６が、送信回路１２及びアンテナ１１を介して車車間通信により自車位置情報を周囲車両に発信する。具体的には、図４に示すDSRC通信帯域内の通信チャネルCH2を利用して車車間通信を行っている場合、車車間通信変復調部１６は自車位置情報を通信チャネルCH2の周波数で変調して周囲車両に発信する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、通信処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、車車間通信変復調部１６が、アンテナ１１及び受信回路１３を介して他車位置情報を含む電波を受信，復調し、復調された他車位置情報を制御CPU２０を介してナビゲーション装置３０の車両接近度推定部３２に出力する。具体的には、図４に示すDSRC通信帯域内の通信チャネルCH2を利用して車車間通信を行っている場合、車車間通信変復調部１６は受信した電波を通信チャネルCH2の周波数で復調して他車位置情報として出力する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、通信処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、車両接近度推定部３２が、自車位置情報と他車位置情報に基づいて周囲車両に対する車両１の接近度が規定値以下であるか否かを判別する。判別の結果、接近度が規定値以下である場合、車両接近度推定部３２は、ステップＳ４の処理としてHMI装置３４を起動制御することにより車両１の運転者に注意喚起のための情報を提示した後、通信処理をステップＳ５の処理に進める。一方、接近度が規定値以下でない場合には、車両接近度推定部３２は通信処理をそのままステップＳ５の処理に進める。

ステップＳ５の処理では、制御CPU２０が、車車間通信変復調部１６が受信した電波の中に路車間通信装置５の路側機ID及び位置情報が含まれているか否かを判別する。判別の結果、路側機ID及び位置情報が含まれていない場合、制御CPU２０は通信処理をステップＳ１の処理に戻す。一方、DSRC路側機３の路側機ID及び位置情報が含まれている場合には、制御CPU２０は通信処理をステップＳ６の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、制御CPU２０が、DSRC通信回路１０の通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードに切り換え、路車間通信の待ち受け状態に移行する。具体的には、図４に示すDSRC通信帯域内の通信チャネルCH2を利用して車車間通信を行っている場合において、時刻T=T1のタイミングで車車間通信により受信した電波の中に路側機ID及び位置情報が含まれている場合、制御CPU２０は、周囲車両に対する車両１の接近度が規定値以下であることを確認した後、時刻T=T2のタイミングで通信チャネルを車車間通信用の通信チャネルCH2から路車間通信用の通信チャネルCH7に切り換えることにより通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードに切り換える。なお路車間通信用の通信チャネルとしては、車車間通信により受信した情報の中に路車間通信用の通信チャネルの指定があればその通信チャネルを使用し、指定がない場合には、DSRC通信帯域内の全ての通信チャネルをスキャンすることにより路車間通信装置５のに割り当てられている通信チャネルを検出する。本実施形態では、図４に示す通信チャネルCH5,CH7が路車間通信装置５に割り当てられているものとする。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、通信処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、路車間通信変復調部１５が、路車間通信により路車間通信装置５と通信する。これにより、ステップＳ７の処理は完了する。以後、路車間通信の完了に伴い（図４に示す時刻T=T3）、制御CPU２０は通信モードを路車間通信モードから車車間通信モードに切り換え、一連の通信処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる通信システムでは、車載通信装置２は、通常時は図５に示すような車車間通信を行い、図６（ａ）に示すように車載通信装置２が搭載されている車両Aが基地局３側に設けられた車車間通信装置４の通信圏R1内に入り、路車間通信装置５の位置情報を受信した場合、図６（ｂ）に示すように車車間通信モードから路車間通信モードへと通信モードを切り換える。そして車載通信装置２は、基地局３側に設けられた路車間通信装置５の通信圏R2内に入ったタイミングで路車間通信装置５と路車間通信を行う。

すなわち本発明の実施形態となる通信システムでは、車載通信装置２は車車間通信により路車間通信装置５の位置情報を受信したか否かに応じて、車車間通信モードから路車間通信モードへと通信モードを切り換える。従って本発明の実施形態となる通信システムによれば、路車間通信モードと車車間通信モードとの間で通信モードを切り換えるための判別回路が不要になり、同一の通信周波数帯を利用した車車間通信及び路車間通信を安価に行うことが可能になる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば本実施形態では、HMI装置３４を起動制御することにより車両１の運転者に注意喚起のための情報を提示した後に路側機ID及び位置情報を受信した場合、制御CPU３０は通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードへと切り換えたが、路側機IDの種類によっては車車間通信を継続して周囲車両に対する車両１の接近度を監視するようにしてもよい。

具体的には、路車間通信装置５が交通情報を提供するVICS（Vehicle Information and Communication System）装置や駐車場で情報提供や課金を行う装置である場合、路車間通信装置５付近で車両１が周囲車両と衝突する可能性は低いので通信モードを路車間通信モードに切り換えても問題がないが、路車間通信装置５がETCゲートや交通情報（渋滞末尾位置情報や合流支援情報）を提供するビーコン装置である場合には、路車間通信装置５付近で車両１が周囲車両と衝突する可能性が高いので車車間通信を継続することが望ましい。すなわち車両１の現在位置における周囲車両との衝突可能性に応じて車車間通信モードを優先させることが望ましい。但しETCゲート付近では、路車間通信ができなくなると車両１がETCゲート付近で停車し、後続車両の接近を誘発する可能性が高くなるので、路車間通信モードを優先させることが望ましい。

車車間通信装置４が基地局３に設置されていない場合には、以下に示す動作を実行することにより通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードへと切り換えることが望ましい。車車間通信により周囲車両との衝突可能性をモニタし続けなければならない走行シーンは車両がETCゲート付近を除く道路上に位置する場合である。また車両が停止している状態では周囲車両との衝突を回避するために自車位置情報を送信する必要はあるが、他車位置情報を受信する必要はない。従って、車速が０、ブレーキペダルがオン、且つ、車両が店舗，サービスエリア，パーキングエリア等の駐車場に位置する場合、他車位置情報の受信用の時間を路車間通信装置５の通信チャネルのサーチに割り当て（例えば図７に示す時刻T=T1-T2間）、このサーチによって路車間通信装置５の通信チャネルが見つかった場合（図７に示す通信チャネルCH1）、通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードに切り換えても良い（図７に示す時刻T=T2-T3間）。

このような通信処理によれば、車車間通信装置４が基地局３に設置されていない場合であっても、通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードに切り換えることができる。より具体的には、ETC料金所，駐車場ゲート，サービスエリアや道の駅における情報提供ビーコン付近において一旦停止することにより通信モードを車車間通信モードから路車間通信モードに切り換えることができる。なお停車時における路車間通信装置５の通信チャネルのスキャンを１，２周期分に限定し、スキャン周期内で路車間通信装置５の通信チャネルが検出されなかった場合には、直ちに他車位置情報を受信するモードに復帰することが望ましい。これにより、より安全な通信システムを構築することができる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

本発明の実施形態となる通信システムの構成を示す模式図である。 図１に示す車載通信装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態となる通信処理の流れを示すフローチャート図である。 図３に示す通信処理を説明するためのタイミングチャート図である。 車車間通信処理を説明するための概念図である。 （ａ）車車間通信処理から（ｂ）路車間通信処理への通信処理の切り換えを説明するための概念図である。 基地局に車車間通信装置が設置されていない場合の通信処理を説明するための概念図である。

符号の説明

１：車両
２：車載通信装置
３：基地局
４：車車間通信装置
５：路車間通信装置
１０：DSRC（Dedicated Short-Range Communication）通信回路
１１：アンテナ
１２：送信回路
１３：受信回路
１４：切換回路
１５：路車間通信変復調部
１６：車車間通信変復調部
２０：制御CPU（Central Processing Unit）
３０：ナビゲーション装置
３１：位置判定部
３２：車両接近度推定部
３３：GPS（Global Positioning System）アンテナ
３４：HMI（Human Machine Interface）装置

Claims (4)

1. 車両に搭載され、路車間通信機能と車車間通信機能を備える車載通信装置と、
   基地局側に設置された路車間通信を行う第１の送受信装置と、
   前記基地局側に設置された車車間通信用の通信チャネルで通信を行う第２の送受信装置とを備え、
   前記第２の送受信装置は、前記車車間通信用の通信チャネルによって前記基地局が路車間通信を行うことを通知する付帯情報を、前記第１の送受信装置による路車間通信の通信範囲よりも広い通信範囲に送信し、前記車載通信装置は、前記車車間通信用の通信チャネルによって前記付帯情報を受信した場合、車車間通信から路車間通信へと通信を切り換えることを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、前記車載通信装置は、車両が停止状態である場合、車車間通信において周囲車両の位置情報を受信する処理を路車間通信用の通信チャネルを検出する処理に切り換え、所定時間内に路車間通信用の通信チャネルが検出された場合、車車間通信から路車間通信へと通信を切り換えることを特徴とする通信システム。
3. 請求項２に記載の通信システムにおいて、前記車載通信装置は、前記所定時間内に路車間通信用の通信チャネルが検出されなかった場合、路車間通信用の通信チャネルを検出する処理から車車間通信において周囲車両の位置情報を受信する処理に切り換えることを特徴とする通信システム。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の通信システムにおいて、前記付帯情報は、前記基地局の位置情報であることを特徴とする通信システム。

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