JP5285481B2 - 車両搭載用無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、他車両に搭載された無線通信装置にパケット情報の送信を行う車両搭載用無線通信装置に関する。

道路等を走行する各車両に無線通信装置を搭載し、各車両が自らの位置情報、速度情報等を報知送信する車車間通信システムについて広く研究が行われている。車車間通信システムにおいては、各車両の無線通信装置は、他車両から報知送信されたパケット情報を受信し、他車両の位置、速度等に関する情報を取得する。そして、取得した情報に基づいて他車両との接触が回避されるよう自車両の走行制御、運転者に対する警告等を行う。車車間通信システムによれば、交差点等における車両同士の接触を回避することができる。なお、下記の特許文献１には車車間通信システムについて記載されている。

特許第３８６０１６１号公報

自車両と他車両との間に建造物等の障害物が存在する場合、自車両と他車両との間の無線信号の伝搬条件が悪化する。これによって、自車両から報知送信したパケット情報が、他車両の無線通信装置において良好に受信されない場合がある。

本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、車両搭載用無線通信装置において、自車両から送信したパケット情報を良好に他車両の無線通信装置に受信させることを目的とする。

本発明は、パケット情報を受信する受信部と、パケット情報を送信する送信部と、を備え、送信源の位置を示す送信源位置情報、および送信源を識別するための送信源識別情報を含むパケット情報を送受信する車両搭載用無線通信装置において、受信された第１パケット情報に含まれる送信源位置情報を他車両の位置情報として抽出する位置情報抽出手段と、前記位置情報抽出手段によって抽出された位置情報と自車両の位置情報とに基づいて前記他車両までの距離を求める距離測定手段と、を備え、前記送信部は、前記第１パケット情報が受信されてから前記他車両までの距離に応じて定められた時間を経過した後に、当該第１パケット情報と送信源位置情報および送信源識別情報が同一の第２パケット情報を送信し、前記車両搭載用無線通信装置は、さらに、前記第１パケット情報に含まれる送信源識別情報と、前記第１パケット情報が受信された後に受信された第３パケット情報に含まれる送信源識別情報と、が一致するか否かを判定する送信源判定手段を備え、送信源識別情報が一致する旨の判定がされたときに、前記送信部は、前記第２パケット情報の送信処理を中止することを特徴とする。

また、本発明に係る車両搭載用無線通信装置においては、受信されたパケット情報に中継依頼情報が含まれているか否かを判定する中継依頼判定手段と、中継依頼情報が含まれている旨の判定を前記中継依頼判定手段がしたときに、その判定がされたパケット情報から中継依頼情報を削除したパケット情報を生成する中継依頼情報削除パケット生成手段と、を備え、前記送信部は、前記第１パケット情報について、中継依頼情報が含まれている旨の判定がされたときに、前記中継依頼情報削除パケット生成手段によって生成されたパケット情報を前記第２のパケット情報として送信することが好適である。

また、本発明は、パケット情報を受信する受信部と、パケット情報を送信する送信部と、
を備え、送信源を識別するための送信源識別情報を含むパケット情報を送受信する車両搭載用無線通信装置において、前記送信部が送信したパケット情報に含まれる送信源識別情報と同一の送信源識別情報が、前記受信部が受信したパケット情報に含まれるか否かを判定する送信源識別情報判定手段を備え、前記送信部は、中継依頼情報を含むパケット情報を送信した後所定時間内に、当該送信したパケット情報と送信源識別情報が同一のパケット情報を前記受信部が受信しないときに、当該送信したパケット情報と送信源識別情報が同一の、中継依頼情報を含まないパケット情報を送信することを特徴とする。

本発明によれば、車両搭載用無線通信装置において、自車両から送信したパケット情報を良好に他車両の無線通信装置に受信させることができる。

本発明の実施形態に係る車載通信装置の構成を示す図である。 車載通信装置で送受信されるパケット情報のフレーム構成の例を示す図である。 パケット情報を受信する処理を示すフローチャートである。 中継送信の対象となったパケット情報より後に受信されたパケット情報を監視する処理を示すフローチャートである。 ３台の車両のそれぞれに車載通信装置を搭載した場合における、パケット情報の送信タイミングの例を示す図である。 車載通信装置が送信源としてパケット情報を送信する場合の処理を示すフローチャートである。

図１に本発明の実施形態に係る車載通信装置１０の構成を示す。車載通信装置１０は、自車両の位置情報、速度ベクトル等を含む走行情報をパケット情報によって報知送信する。また、他車両から送信されたパケット情報を受信し、他車両の走行情報を取得する。そして、他車両の走行情報に基づいて自車両の走行制御、運転者に対する警告等を行う。

車載通信装置１０が、自車両の走行情報を取得し送信する構成および処理について説明する。測位部２２は、測位アンテナ２０を介して測位信号を受信し、測位信号に基づいて自車両の位置を求める。測位部２２には、ＧＰＳ衛星から送信される信号を用いるＧＰＳ受信機等を用いることが好適である。測位部２２は、自車両の位置情報を制御部１８および移動速度解析部２４に出力する。

移動速度解析部２４は、測位部２２から出力される位置情報の時間変化に基づいて、自車両の速度および移動方向を示す移動速度ベクトルを求める。そして、移動速度ベクトルを制御部１８に出力する。制御部１８は、自車両の走行情報を含むパケット情報を生成し送信部１２に出力する。送信部１２は、パケット情報をパケット通信アンテナ１４を介して無線送信する。

受信部１６は、無線信号によって到来したパケット情報を、パケット通信アンテナ１４を介して受信する。受信部１６は、パケット情報に含まれる他車両の走行情報を取得する。制御部１８は、自車両走行情報および他車両走行情報を車両制御部２６および 警告部２８に出力する。車両制御部２６は、自車両とパケット情報送信源の他車両との接触が回避されるよう、自車両走行情報および他車両走行情報に基づいて、自車両のアクセル制御、ブレーキ制御、ギアチェンジ制御、ステアリング制御等を行う。また、警告部２８は、警告音の鳴動、警告表示等を行い、他車両の接触を回避するよう運転者に対する警告を行う。

車載通信装置１０を道路上の各車両に搭載することにより、各車両は、他車両走行情報を取得し、パケット情報送信源の他車両との接触が回避されるよう、自車両の走行制御、運転者に対する警告等を行うことができる。これによって、見通しの悪い道路における車両同士の接触を回避することができる。

自車両と他車両との間に障害物が存在する場合、自車両と他車両との間の無線信号の伝搬条件が悪化する。例えば、自車両が走行する道路と交差する道路に他車両が走行しており、自車両の走行道路と他車両の走行道路との交差点において、これらの道路に挟まれる曲がり角に建造物がある場合や、カーブする切り通し道路等、自車両から他車両への見通しが悪くなっている場合が考えられる。このような場合、自車両が送信したパケット情報を他車両の車載通信装置１０が受信することが困難となり、他車両が走行制御を行うことが困難となることがある。

そこで、本実施形態に係る車載通信装置１０では、次に説明するように、他車両の車載通信装置１０に中継送信を行わせるための処理を実行する。

図２は、車載通信装置１０が送受信するパケット情報のフレーム構成の例を示す。ＩＤ領域３６には送信源の車載通信装置１０に割り当てられた識別符号が設定される。走行情報領域３８には送信源車両の走行情報が設定される。中継依頼フラグ領域４０には、パケット情報を受信した車載通信装置１０が、そのパケット情報を中継送信すべきか否かを示す情報が設定される。ここでは、中継依頼フラグ領域４０に１が設定されていることは、そのパケット情報を中継送信すべきことを意味し、中継依頼フラグ領域に０が設定されていることは、そのパケット情報を中継送信すべきことを意味しないものとする。オプション情報領域４２には、他車両の車載通信装置１０に送信する任意の情報、例えば、自車両の車種、製造メーカ等の情報をオプション情報として設定することができる。

送信源の車載通信装置１０の制御部１８は、ＩＤ領域および走行情報領域に、それぞれ、自らに割り当てられた識別符号および自車両の走行情報を設定し、さらに、中継依頼フラグ領域に１を設定したパケット情報を生成する。そして、生成したパケット情報を送信部１２に出力する。

送信部１２は、制御部１８から出力されたパケット情報をパケット通信アンテナ１４を介して無線送信する。ここで、送信部１２は、制御部１８から出力されたパケット情報を繰り返し複数回送信してもよい。以下で説明する送信部１２の処理においても同様である。

このようにして送信されたパケット情報を受信する処理について説明する。図３は、車載通信装置１０の制御部１８が実行する処理を示すフローチャートである。制御部１８は、走行情報領域から他車両走行情報を取得する（Ｓ１０１）。そして、他車両走行情報および自車両走行情報を車両制御部２６および警告部２８に出力する（Ｓ１０２）。車両制御部２６は、他車両走行情報および自車両走行情報に基づいて、他車両との接触を回避する処理を実行し、警告部２８は、他車両走行情報および自車両走行情報に基づいて、他車両との接触を回避するよう運転者に対する警告を行う。

また、制御部１８は、ＩＤ領域に設定されている識別符号およびオプション情報領域に設定されているオプション情報を取得し（Ｓ１０３）、これらを他車両走行情報と対応付けて情報処理部３０に出力する（Ｓ１０４）。情報処理部３０は、制御部１８から出力された情報に対する解析処理等、その情報に応じた処理を実行する。例えば、他車両の車種、他車両の製造メーカ、他車両の走行軌跡等を記録する。

制御部１８は、受信部１６から出力されたパケット情報の中継依頼フラグ領域に１が設定されているか否かを判定する（Ｓ１０５）。制御部１８は、中継依頼フラグ領域に１が設定されていない旨の判定したときは処理を終了する。

一方、中継依頼フラグ領域に１が設定されている旨の判定をしたときは、制御部１８は、他車両走行情報および自車両走行情報に基づいて、自車両から他車両までの距離ｄを求める（Ｓ１０６）。そして、求められた距離ｄが所定の最大距離ｄｍ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。制御部１８は、距離ｄが最大距離ｄｍを超えるときは処理を終了する。一方、距離ｄが最大距離ｄｍ以下であるときは、パケット情報をレジスタ３２に記憶し（Ｓ１０８）、ステップＳ１０６で求められた距離ｄに所定の単位時間ｔａを乗じた待機時間ＴＡ＝ｄ・ｔａを求めると共に（Ｓ１０９）、タイマ３４による時間計測を開始する（Ｓ１１０）。ここで、単位時間ｔａは、車車間通信システムを構成する複数の車載通信装置１０において共通の時間とする。単位時間ｔａは、測位部２２が受信した衛星信号に含まれる時刻情報に応じて、各車載通信装置１０に対して共通の時間としてランダムに変化させてもよい。

制御部１８は、受信されたパケット情報の中継依頼フラグ領域に設定されている情報を１から０へと置き換えたパケット情報を生成する（Ｓ１１１）。そして、タイマ３４の計測時間が待機時間ＴＡとなった時に、生成したパケット情報を送信部１２に出力する（Ｓ１１２）。送信部１２は、制御部１８から出力されたパケット情報をパケット通信アンテナ１４を介して無線送信する。

このような処理によれば、中継送信を行う車載通信装置１０で求められる待機時間ＴＡは、送信源車両からの距離が遠い程長くなる。したがって、車載通信装置１０は、送信源車両からの距離が遠い程長い遅延時間を以てパケット情報を中継送信する。これによって、複数の車載通信装置１０が時間帯を重ねて中継送信を行う頻度を低下させることができる。

このように、各車載通信装置１０が中継送信を行うタイミングを送信源車両からの距離に応じて規定しても、複数の車載通信装置１０が中継送信を行う時間帯が重なってしまう可能性がある。そこで、本実施形態に係る車載通信装置１０では、送信部１２がパケット情報の送信を行っている間、制御部１８は、中継送信の対象となったパケット情報の送信中に受信部１６で受信されたパケット情報を監視する処理を実行する。図４にこの処理のフローチャートを示す。

制御部１８は、送信部１２におけるパケット情報の送信が終了したか否かを判定する（Ｓ２０１）。そして、パケット情報の送信が終了した旨の判定をしたときは処理を終了する。一方、制御部１８は、パケット情報の送信が終了していない旨の判定をしたときは、パケット情報が受信部１６で受信されたか否かを判定する（Ｓ２０２）。そして、パケット情報が受信されていない旨の判定をしたときはステップＳ２０１に戻る。制御部１８は、パケット情報が受信された旨の判定をしたときは、受信されたパケット情報のＩＤ領域に設定されている識別符号と、レジスタ３２に記憶されているパケット情報のＩＤ領域に設定されている識別符号とが一致するか否かを判定する（Ｓ２０３）。制御部１８は、これらの識別符号が一致したときは、送信部１２によるパケット情報の送信を中止して処理を終了する（Ｓ２０４）。一方、これらの識別符号が一致しないときは、送信部１２によるパケット情報の送信を続行し、ステップＳ２０１の処理に戻る（Ｓ２０５）。

ステップＳ２０２で受信されたパケット情報とレジスタ３２に記憶されているパケット情報とでＩＤ領域に設定されている識別符号が一致した場合、ステップＳ２０２で受信されたパケット情報は、レジスタ３２に記憶されているパケット情報の送信源と同一の送信源から送信されたものであるか、そのパケット情報が他車両の車載通信装置１０によって中継送信されたものである可能性が高い。

したがって、このような処理によれば、中継送信の対象となったパケット情報の送信中に受信されたパケット情報が、送信源車両の車載通信装置１０によって送信されたものである場合、または、他車両の車載通信装置１０によって中継送信されたものである場合に、自らの中継送信を中止することができる。これによって、送信源車両から送信されたパケット情報が、複数車両の各車載通信装置１０によって同時に中継送信され、車車間通信システムを構成する各車載通信装置１０において受信処理の負担が重くなることを回避することができる。

図５は３台の車両のそれぞれに車載通信装置１０を搭載した場合における、パケット情報の送信タイミングの例を示す。横軸は時間を示し縦軸は無線信号として送信されるパケット情報のレベルを示す。図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ車両Ａ〜Ｃから送信されるパケット情報を示す。ここで、車両Ａと車両Ｂとの間の距離はｄ１であり、車両Ａと車両Ｃとの間の距離はｄ１より長いｄ２であるものとする。また、距離ｄ１およびｄ２は、いずれも最大距離ｄｍ以下であるものとする。

車両Ａの車載通信装置１０は、時刻ｔ０に中継依頼フラグ領域に１を設定したパケット情報の送信を開始する。車両Ａの車載通信装置１０は、このパケット情報を繰り返し３回にわたって送信する。

車両Ｂの車載通信装置１０は車両Ａから送信されたパケット情報を受信する。そして、最初に受信したパケット情報をレジスタ３２に記憶してから待機時間ＴＡ＝ｄ１・ｔａだけ経過した時に、受信したパケット情報の中継依頼フラグ領域の情報を０に置き換えたパケット情報の送信を開始する。

車両Ｃの車載通信装置１０は、車両Ｂの車載通信装置１０と同様、車両Ａから送信されたパケット情報を受信する。そして、最初に受信したパケット情報をレジスタ３２に記憶してから待機時間ＴＡ＝ｄ２・ｔａだけ経過した時に、受信したパケット情報の中継依頼フラグ領域の情報を０に置き換えたパケット情報の送信を開始する。車両Ｃの車載通信装置１０は、このパケット情報を繰り返し３回にわたって送信する。

この例では、車両Ｂの車載通信装置１０がパケット情報を繰り返し送信している途中で、車両Ｃの車載通信装置１０がパケット情報の送信を開始する。車両Ｂの車載通信装置１０は、レジスタ３２に記憶されているパケット情報のＩＤ領域に設定されている識別符号と、車両Ｃから受信したパケット情報のＩＤ領域に設定されている識別符号とが一致する旨を判定すると共にパケット情報の送信を中止する。

ここで、車両Ａ〜Ｃから最大距離ｄｍより長い距離を隔てた位置にある車両Ｘの車載通信装置１０は、車両Ａ〜Ｃから送信されたパケット情報を受信し、送信源車両である車両Ａの走行情報を取得する。しかし、車両Ｘは、送信源または中継送信元から最大距離ｄｍより長い距離を隔てた位置にある。そのため、車両Ｘの車載通信装置１０は中継送信を行わない。

このような車載通信装置１０の構成および処理によれば、送信源の車載通信装置１０から送信したパケット情報について、他車両の車載通信装置１０に中継送信を行わせることができる。中継送信を行わせる車載通信装置１０を搭載する他車両としては、自車両からの距離が最大距離ｄｍ以下であるものが選択される。

これによって、自車両からの距離が最大距離ｄｍを超える位置にある遠方車両の車載通信装置１０にパケット情報を直接送信すると共に、自車両からの距離が最大距離ｄｍ以下の位置にある近傍車両の車載通信装置１０の中継送信によって、遠方車両にパケット情報を送信することができる。自車両と遠方車両との間の無線信号の伝搬条件は、近傍車両と遠方車両との間の無線信号の伝搬条件と異なることが多い。したがって、自車両と遠方車両との間の伝搬条件が悪化した場合であっても、近傍車両と遠方車両との間の伝搬条件が良好であれば、近傍車両による中継送信によって、自車両から送信されたパケット情報を遠方車両の車載通信装置１０に受信させることができる。

最大距離ｄｍは、送信部１２および受信部１６で送受信される無線信号の波長より長くすることが好ましい。また、車両は群れを成して道路を走行することが多い。そこで、最大距離ｄｍは、統計的に求められた車両の群れの長さに基づいて決定することが好ましい。

上記では、送信源車両からの距離が最大距離ｄｍ以下の位置に他車両が存在する場合について説明した。車車間通信システムにおいては、必ずしもこのような条件が成立するとは限らず、自車両の近傍に他車両が存在しない場合もある。そこで、車載通信装置１０は、送信源としてパケット情報を送信する場合には、次の処理を行ってもよい。

図６はパケット情報の送信において制御部１８が実行する処理を示すフローチャートである。パケット情報の送信源となる車載通信装置１０の制御部１８は、ＩＤ領域および走行情報領域に、それぞれ、自らの識別符号および自車両の走行情報を設定し、さらに、中継依頼フラグ領域に１を設定したパケット情報を生成する。そして、生成したパケット情報を送信部１２に出力すると共に、タイマ３４による時間計測を開始する（Ｓ３０１）。送信部１２は、制御部１８から出力されたパケット情報をパケット通信アンテナ１４を介して無線送信する。

制御部１８は、受信部１６でパケット情報が受信されたか否かを判定する（Ｓ３０２）。そして、パケット情報が受信されていないときはステップＳ３０８の処理に移行する。一方、パケット情報が受信されたときは、制御部１８は、受信されたパケット情報のＩＤ領域に設定されている識別符号と、自らの識別符号とが一致するか否かを判定する（Ｓ３０３）。制御部１８は、これらの識別符号が一致したときは処理を終了する。

一方、これらの識別符号が一致しないときは走行情報領域から他車両走行情報を取得する（Ｓ３０４）。そして、他車両走行情報および自車両走行情報を車両制御部２６および警告部２８に出力する（Ｓ３０５）。車両制御部２６は、他車両走行情報および自車両走行情報に基づいて、他車両との接触を回避する処理を実行し、警告部２８は、他車両走行情報および自車両走行情報に基づいて、他車両との接触を回避するよう運転者に対する警告を行う。また、制御部１８は、オプション情報領域に設定されているオプション情報を取得し（Ｓ３０６）、ＩＤ領域に設定されていた識別符号、およびオプション情報領域に設定されていた情報を他車両走行情報と対応付けて情報処理部３０に出力する（Ｓ３０７）。情報処理部３０は、制御部１８から出力された情報に対する解析処理等、その情報に応じた処理を実行する。

ステップＳ３０８において、制御部１８は、タイマ３４の計測時間が待機時間ＴＢに達したか否かを判定する（Ｓ３０８）。そして、計測時間が待機時間ＴＢに達していないときはステップＳ３０２の処理に戻る。一方、計測時間が待機時間ＴＢに達したときは、制御部１８はステップＳ３０１で送信部１２に出力したパケット情報と同一のパケット情報について、その中継依頼フラグ領域の情報を０に置き換えたパケット情報を生成し（Ｓ３０９）、そのパケット情報を送信部１２に出力した後（Ｓ３１０）、処理を終了する。送信部１２は、制御部１８から出力されたパケット情報をパケット通信アンテナ１４を介して無線送信する。

このような処理によれば、送信源としての車載通信装置１０がパケット情報を送信してから待機時間ＴＢが経過するまでの間にパケット情報が受信され、受信されたパケット情報が自らを送信源としたものでない場合には、送信源としての車載通信装置１０は、受信されたパケット情報に含まれる処理に従った処理を実行する。さらに、送信源としての車載通信装置１０がパケット情報を送信してから待機時間ＴＢが経過するまでの間に、自らを送信源とし他車両において中継送信された可能性が高いパケット情報が受信されなかった場合には、パケット情報を再送信する。これによって、送信源車両からの距離が最大距離ｄｍ以下の位置に他車両が存在せず、送信源車両から送信されたパケット情報を中継送信する他車両が存在しない場合には、送信源車両からパケット情報を再送信することができる。したがって、送信源車両から送信されたパケットを、遠方車両の車載通信装置１０に確実に受信させることができる。

１０ 車載通信装置、１２ 送信部、１４ パケット通信アンテナ、１６ 受信部、１８ 制御部、２０ 測位アンテナ、２２ 測位部、２４ 移動速度解析部、２６ 車両制御部、２８ 警告部、３０ 情報処理部、３２ レジスタ、３４ タイマ、３６ ＩＤ領域、３８ 走行情報領域、４０ 中継依頼フラグ領域、４２ オプション情報領域。

Claims (3)

1. パケット情報を受信する受信部と、
   パケット情報を送信する送信部と、
   を備え、送信源の位置を示す送信源位置情報、および送信源を識別するための送信源識別情報を含むパケット情報を送受信する車両搭載用無線通信装置において、
   受信された第１パケット情報に含まれる送信源位置情報を他車両の位置情報として抽出する位置情報抽出手段と、
   前記位置情報抽出手段によって抽出された位置情報と自車両の位置情報とに基づいて前記他車両までの距離を求める距離測定手段と、を備え、
   前記送信部は、
   前記第１パケット情報が受信されてから前記他車両までの距離に応じて定められた時間を経過した後に、当該第１パケット情報と送信源位置情報および送信源識別情報が同一の第２パケット情報を送信し、
   前記車両搭載用無線通信装置は、さらに、
   前記第１パケット情報に含まれる送信源識別情報と、前記第１パケット情報が受信された後に受信された第３パケット情報に含まれる送信源識別情報と、が一致するか否かを判定する送信源判定手段を備え、
   送信源識別情報が一致する旨の判定がされたときに、前記送信部は、前記第２パケット情報の送信処理を中止することを特徴とする車両搭載用無線通信装置。
2. 請求項１に記載の車両搭載用無線通信装置において、
   受信されたパケット情報に中継依頼情報が含まれているか否かを判定する中継依頼判定手段と、
   中継依頼情報が含まれている旨の判定を前記中継依頼判定手段がしたときに、その判定がされたパケット情報から中継依頼情報を削除したパケット情報を生成する中継依頼情報削除パケット生成手段と、を備え、
   前記送信部は、
   前記第１パケット情報について、中継依頼情報が含まれている旨の判定がされたときに、前記中継依頼情報削除パケット生成手段によって生成されたパケット情報を前記第２のパケット情報として送信することを特徴とする車両搭載用無線通信装置。
3. パケット情報を受信する受信部と、
   パケット情報を送信する送信部と、
   を備え、送信源を識別するための送信源識別情報を含むパケット情報を送受信する車両搭載用無線通信装置において、
   前記送信部が送信したパケット情報に含まれる送信源識別情報と同一の送信源識別情報が、前記受信部が受信したパケット情報に含まれるか否かを判定する送信源識別情報判定手段を備え、
   前記送信部は、
   中継依頼情報を含むパケット情報を送信した後所定時間内に、当該送信したパケット情報と送信源識別情報が同一のパケット情報を前記受信部が受信しないときに、当該送信したパケット情報と送信源識別情報が同一の、中継依頼情報を含まないパケット情報を送信することを特徴とする車両搭載用無線通信装置。

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