JP5595170B2 - 車車間通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、車車間通信装置に関し、より具体的には、他の車両から受信した情報や自車両の情報を所定の判定基準に基づき選択的に送信可能な車車間通信装置に関する。

従来から、車両間で無線通信（車車間通信）を行うシステムが提案されている。例えば、特許文献１には、走行車両と対向車両との間で渋滞情報等を送受信するための車両搭載用情報通信装置が記載されている。

また、特許文献２には、他の車両から受信した情報について自車両の運転支援を行う際の必要性を評価し、評価された必要性に応じて情報の記憶保持時間を異ならせて情報の記憶量の軽減を図る車両用通信装置が記載されている。

特開２００４−２０６３５１号公報 特開２００６−２３８０３５号公報

時々刻々と変化する交通の状況を、車両間の無線通信を用いて情報を中継することで、直接通信できない車両にも情報を伝達できるが、この場合、伝達する情報量のオーバーフローを防ぎながら必要な情報を送受信できることが望まれる。

しかし、特許文献１のような車両用通信装置においては、送受信する情報量あるいはその送信頻度等について考慮していないため、中継すべき情報量が膨大になってしまう恐れがある。

したがって、本発明の目的は、情報量のオーバーフローを防ぎながら走行に役立つ情報を選択的に送信可能な車車間通信装置を提供することである。

本発明は、他の車両からの情報を含む信号を受信する受信機と、該車両の情報と受信した他の車両からの情報を含む信号を送信する送信機と、送信機が信号を送信するか否かを判定する送信制御手段とを備える、車車間通信装置である。

本発明によれば、送信する情報を送信制御手段により選択して送信することができるので、受信車両での情報量のオーバーフローを回避することが可能になる。

本発明の一形態によると、送信制御手段は、受信した情報の中から当該情報を送信した他の車両の位置情報を取得し、その位置情報から算出した情報発信位置と当該受信した車両との距離に応じて、信号を送信するか否かを判定する。

本発明の一形態によれば、例えば渋滞情報のようにその情報の有効距離（範囲）が想定できる場合に、その有効距離を踏まえながら情報の送信をおこなうことができる。その結果、受信車両にとって必要ないエリアまで情報を中継することがなくなるため、伝達情報量のオーバーフローを防ぐことが可能となる。

本発明の一形態によると、送信制御手段は、受信した情報と同一の情報をその情報を中継または発信した車両と自車の距離よりも遠い距離にある他の車両から既に重複して受信しているか否かに応じて、情報を送信するか否かを判定する。

本発明の一形態によれば、同じ情報が重複して送られることを回避して、受信車両での情報量のオーバーフローを防ぐことができる。

本発明の一形態によると、送信制御手段は、該車両が属する所定範囲に属する他の車両から所定時間内に既に情報を受信しているか否かに応じて、信号を送信するか否かを判定する。

本発明の一形態によれば、同じエリアに位置する複数の車両から情報が同時期に送信されることを回避することができ、受信車両での情報量のオーバーフローを防ぐことが可能になる。

本発明の一形態によると、送信制御手段は、受信した情報の特性に応じた優先順位に基づいて信号を送信するか否かを判定する。

本発明の一形態によれば、受信車両にとってより有効となる情報を優先的に送信することが可能となる。

本発明の一形態によると、送信制御手段は、受信した情報が複数ある場合、情報発信車両との車間距離が長い順に優先的に信号を送信する。

本発明の一形態によれば、より遠くで発信された情報を優先的に中継するため平均的に情報伝達距離が伸びる事になり、効率の良い情報伝達が可能となる。

本発明の一実施例に従う、車車間通信装置の構成を示す図である。 本発明の一実施例に従う、送信パケットの情報キューを示す図である。 本発明の一実施例に従う、複数の車両間での車車間通信の様子を示す図である。 本発明の一実施例に従う、複数の車両間での車車間通信の様子を示す図である。 本発明の一実施例に従う、複数の車両間での車車間通信の様子を示す図である。 本発明の一実施例に従う、複数の車両間での車車間通信の様子を示す図である。 本発明の一実施例に従う、複数の車両間での車車間通信の様子を示す図である。 本発明の一の実施例に従う、車車間通信装置の制御プロセスのフローチャートである。 本発明の一の実施例に従う、車車間通信装置の制御プロセスのフローチャートである。

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に従う、車両に搭載される車車間通信装置１０の構成を示す。車車間通信装置１０は、複数の車両間で車両に関する情報を無線通信するのに用いられるものであり、複数の車両に搭載されることにより車車間通信システム（例えば、ＶＡＮＥＴのような自動車で構成されたアドホックネットワーク）を構成することができる。

車車間通信装置１０は、通信部２０および制御部３０を備える。通信部２０は、自車両に関する情報（車両情報）を含む信号をアンテナ２５を介して外部に送信する送信機２３と、アンテナ２５を介して外部から受信した、他の車両に関する情報（車両情報）を含む信号を受信する受信機２１と、を備える。送信機２３が送信すべき信号は、後述するように制御部３０によって生成される。受信機２１によって受信された信号は制御部３０に渡され、ここで、所定の処理に供される。

この実施形態では、車両情報を含む信号は、パケットの形態で送受信される。送信機２３による信号の送信のタイミング（送信周期）および送信電力は、制御部３０により制御される。

制御部３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）およびメモリを備えるコンピュータから構成することができ、タイマ３１、送信パケット生成部３２、および送信制御部３３を備える。また、制御部３０のメモリには、送信情報キュー３６や受信した他の車両からの情報等が記憶される。

自車情報処理部３４は、自車両に設けられた車速センサ、スロットル開度センサ、ブレーキスイッチ等の検出信号を車両の電子制御装置（ＥＣＵ）を介してあるいは直接受信して必要な処理をおこなう機能を有する。自車情報処理部３４は、さらに車両が備えるナビゲーションシステムからのＧＰＳ情報や渋滞情報等を受信して必要な処理をおこなう機能も有し、これらの自車両の情報を送信パケット生成部３２に渡す。

受信情報処理部３５は、受信した情報のうち、他の車両に転送すべき情報を抽出し、送信情報キュー３６に追加する。また、受信した情報から、自車がその情報を転送する必要がなくなったと判断できる場合は、送信情報キュー３６から該当する情報を削除する。

ここで、図２を参照すると、送信情報キュー３６の内容が示されている。送信情報キュー３６は複数の送信情報を含み、各送信情報は複数のレコードで構成される。送信情報の各レコードには、優先順位Ｐｉ、発信された時間Ｔｉ、発信位置Ｓｉ（緯度、経度）および発信車からの距離Ｄｉ、その他、車速、走行情報（アクセル開度、ブレーキ情報等）等を格納することができる。

図１に戻り、タイマ３１は、例えば車車間通信装置１０の電源がオンにされてからの時間等を計時する。送信パケット生成部３２は、タイマ３１の値Ｃが送信周期Ｔの整数倍か否かを判断する。すなわち、送信パケット生成部３２は、タイマ値Ｃを送信周期Ｔで除算した（Ｃ÷Ｔ）余りがゼロとなるかどうかを調べ、送信パケットの送信タイミングの到来を判断する。送信パケット生成部３２は、送信情報キュー３６から情報の優先順位Ｐｉが最大である情報を抽出する。優先順位が最大である情報が複数ある場合は、発信車からの距離Ｄｉが最大である情報を抽出する。

送信パケット生成部３２は、送信情報キュー３６から抽出した送信情報および自車両に関する車両情報から送信パケットを生成する。送信パケットには、車両情報として、例えば、自車両に搭載された様々なセンサ等を介して検出された情報（例えば、車速等）や位置情報（緯度、経度）等の走行状態に関する情報（走行情報）を含めることができる。送信パケット生成部３２は、生成した送信パケットを送信機２３に送ると共に、送信電力値を送信制御部３３に送る。

送信制御部３３は、受け取った送信電力値となるよう送信機２３の送信電力を制御すると共に、送信パケットを送信するよう送信機２３に指示する。これに応じて、送信機２３は、受け取った送信パケットを、制御された送信電力で、外部に送信する。

次に、図３〜図７を参照しながら送信制御部３３による送信制御について説明する。図３〜図７は複数の車両間での車車間通信の様子を模式的に示した図である。図３〜図７のいずれの図においても、道路を矢印５０の方向に進行する複数の車両が示されており、先頭の車両Ａが最初に情報を発信し、後続の車両がその情報等を適時リレー方式で他の後続車両に向けて送信（転送）していくものとする。各図の点線矢印５６、６２等は情報の送信の様子を示し、情報はいずれも送信パケット５２に格納されて送信される。以下、図３〜図７の各図を参照しながら対応する送信制御について説明する。

図３の（ａ）において、情報を発信する車両は、その情報の中に当該情報が「有効な距離情報」を格納する。ここで「有効な距離」とは、情報が車両の走行にとって有益なに役立つ距離（範囲）を意味する。情報を受信した車両は、送信車両の情報から経度、緯度情報を取得できるため、自車と送信車両との相対距離を算出する。この相対距離を「有効な距離情報」から差し引き、次回送信時に情報を転送する。「有効な距離情報」から相対距離を差し引いた場合に、距離が０以下になった場合に、情報の転送を中止する。

具体的には、最初に先頭の車両Ａから情報５４が送信パケット５２に格納されて送信される。その際、情報５４の中にあるいはそれに付随する形で、情報５４が「有効な距離情報」も格納する。図３（ａ）の例では、車両Ａから送信される「有効な距離情報」は２０００ｍである。情報５４を受信した車両Ｂは、送信車両Ａの情報から経度および緯度情報を取得し、自車と送信車両との相対距離２００ｍを算出する。この相対距離２００ｍを「有効な距離情報」２０００ｍから差し引き（２０００−２００＝１８００ｍ）、次回送信時にその更新した「有効な距離情報」１８００ｍとして他の情報と共に転送する。

後続のＣ〜Ｆの各車両においても同様な処理をおこなって、順次リレー方式で情報５４を更新した「有効な距離情報」と共に転送していく。その際、「有効な距離情報」は相対距離に応じて短くなっていく。図３（ａ）の例では、最後の車両Ｆにおいて「有効な距離情報」が０ｍになるので、情報５４のさらなる転送はそこで停止される。その結果、必要ないエリアまで情報を中継することがなくなるため、伝達情報量のオーバーフローを防ぐことが可能となる。

図３の（ｂ）は、（ａ）とほとんど同様な図であるが、ここでは、情報を発信する車両は、「有効な距離情報」に代わって、情報の中に情報発信車両の「位置情報」を格納する。この情報を受信した車両は、自車の位置情報から情報発信位置までの距離を算出する。この距離が所定距離以内であればその後の送信処理で情報を転送する。所定距離を越えている情報を獲得した車両は、その情報の転送を中止する。

具体的には、最初に先頭の車両Ａから情報５８が送信パケット５２に格納されて送信される。その際、情報５８の中にあるいはそれに付随する形で、情報５８が車両Ａの「位置情報」も格納する。「位置情報」を含む情報５８を受信した車両Ｂは、自車の位置情報からその情報発信位置（車両）までの距離を算出する。図３（ｂ）の例では、車両Ｂでの距離は例えば２００ｍである。この距離２００ｍは所定距離２ｋｍ以内であるので、車両Ｂは送信処理を行って情報を転送する。なお、所定距離は送信機の性能等から任意に設定できる。

後続のＣ〜Ｆの各車両においても同様な処理をおこなって、順次リレー方式で情報５８を「位置情報」と共に転送していく。図３（ｂ）の例では、最後の車両Ｆにおいて情報発信位置までの距離が２ｋｍになるので、情報５８のさらなる転送はそこで停止される。これにより、必要ないエリアまで情報を中継することがなくなるため、伝達情報量のオーバーフローを防ぐことが可能となる。

図４においては、情報を受信した車両はその後の送信時に情報を転送するが、その送信までの間に、情報発信位置と自車の距離よりも遠い位置にいる車両から同じ情報が送信された場合は、その情報の送信を中止する。これにより、同一情報の重複転送防止することができ、結果として情報のオーバーフローを回避することが可能となる。

具体的には、最初に先頭の車両Ａから情報６０が送信パケット５２に格納されて送信される。その情報６０を後続の車両ＢとＣが取得したとする（矢印６２、６４）。次に車両Ｃが車両Ａからの情報６０を転送し、車両ＢとＤが情報６０を取得したとする（矢印６６、６８）。この場合、車両Ｂは、車両Ａの情報６０をより後方の車両Ｃ、言い換えれば発信位置Ａから自車Ｂよりも遠い位置にいる車両Ｃが転送したので、情報６０の転送を実施しない。なお、転送のタイミングを調整するために、情報発信位置からの距離に応じて、転送処理の遅延時間を設定することもできる。すなわち、近くの車両には距離に応じた遅延時間を設定し、遠くの車両には遅延時間を設定しないようにする。

図５において、ＧＰＳの位置情報とカーナビゲーションの道路地図から、道路を所定距離のエリアで区分する。各エリアの情報の発信は、所定時間（例えば１秒）毎とする。同じエリアの他の車両が情報を発信した場合は、所定時間の間は、そのエリアからの情報発信を中止する。これにより、同じエリアの情報の複数車両による同時発信を回避で、情報のオーバーフローを防止することができる。

具体的には、図５において道路が所定距離のエリア１〜４の４つに区分されている。エリア１内に３つの車両Ａ、Ｂ、Ｃが位置しているとする。最初に先頭の車両Ａから情報７０が送信パケット５２に格納されて送信される（矢印７２）。続けて車両ＢとＣが情報を送信パケット５２に格納して送信しようとするが（矢印７４、７６）、所定時間（例えば１秒）間はその送信がストップされる。所定時間経過後あるいはエリア１を抜けた後は車両ＢとＣは送信が可能となる。なお、車両ＢとＣが送信する情報の優先順位が車両Ａが送信した情報７０よりも高い場合は、送信の禁止を解除しても良い。

図６と図７の例では、情報の特性や情報の有用度等に応じて優先度を設けて情報を送信する。図６の例では、例えば渋滞情報に特化し、より渋滞に関連性の強い情報を優先して後続車両に転送する。

具体的には、図６において、エリア１内で渋滞により停止中の車両Ａ（車速０ｋｍ／h）から情報８８が送信パケット５２に格納されて送信される（矢印８９）。その情報７８を受信したエリア２内の車両Ｂ（車速２０ｋｍ／h）は、車速車速０ｋｍ／hの車両Ａからの情報８８を優先して後続車両に転送する（矢印９１）。同様に、車両Ｂからの情報を受信したエリア３内の車両Ｃ（車速４０ｋｍ／h）は、車速車速０ｋｍ／hの車両Ａからの情報８８を優先して後続車両に転送する（矢印９３）。車両Ａからの情報８８を優先して送信するのは、車速が一番低いので渋滞状況をより反映した有用な情報であると考えられるからである。

このように、渋滞情報に特化した場合は、より渋滞に関連性の高い、すなわち例えば車速の低さ、あるいは車間距離の短さやブレーキ頻度等の情報を得て、渋滞のレベルを判定して、そのレベルが高い順に情報を優先して送信する。これにより、レベルが高い情報を優先して送信することで、情報伝達の遅延を抑制することができる。

図７の例では、転送する情報が複数ある場合は、自車から遠い位置から送信された情報を優先的に転送する。これにより、より遠くで発信された情報を優先的に中継すると平均的な情報伝達距離が伸びる事になり、効率の良い情報伝達が可能となる。

具体的には、図７において、最初にエリア１内の車両Ａから情報９４が送信パケット５２に格納されて送信される（矢印９５、９６）。その情報９４を受信したエリア２内の車両Ｂは、自車両の情報９７を送信パケット５２に格納して送信する（矢印９８）。エリア３内の車両Ｃは、車両Ａからの情報９４と車両Ｂからの情報９７を受信する。この場合、車両Ｃは、自車からの距離が遠い車両Ａの情報９４を優先的に送信パケット５２に格納して送信する（矢印９９）。転送する。なお、同じ位置あるいはエリアから受信した複数の情報がある場合は先着順に転送する。

次に図８と図９を参照しながら、制御部３０による制御フローについて説明する。図８と図９は、車車間通信装置１０の制御部３０によって実行されるプロセスのフローチャートを示す。これらのプロセスは、例えば車車間通信装置１０の電源がオンになっている間に所定の周期で繰り返し実行される。

図８のステップＳ１において、自車エリアの情報発信タイミングであるか否かを判定する。自車エリアは、例えば既に説明した図５等のエリア１〜４である。情報発信タイミングは、そのエリアから情報を発信してもよいタイミングを意味する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、所定時間内に自車エリアから情報発信があるか否かを判定する。所定時間は図５を参照して説明した所定時間（例えば１秒）である。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ３において、自車情報を送信パケット（送信パケット５２）に格納した後、ステップＳ７に進み、その送信パケットを送信する。

ステップＳ１の判定がＮｏの場合およびステップＳ２の判定がＹｅｓの場合、すなわち、自車情報を送信しない条件にある場合、ステップＳ４において、送信情報キュー（待ち行列）に他の車両からの受信情報があるか否かを判定する。この判定がＮｏの場合は、次のステップＳ５において、これまで受信した情報および自車が走行して獲得した各エリアの情報のうち所定距離内の情報を順次選択し、送信パケット５２に格納した後、ステップＳ７に進み、その送信パケットを送信する。

ステップＳ４の判定がＹｅｓの場合は、ステップＳ６において、送信情報キューの中から、下記の（１）、（２）、（３）の順に条件を適用して送信する情報を選択する。そして、その情報を送信パケット５２に格納し、送信情報キューから削除する。ステップＳ６において作成された送信パケットはステップＳ７において送信される。

（１）優先順位が最も高い情報
（２）発信位置との距離が最も離れている情報
（３）先に受信した情報

図９のステップＳ１０において、情報発信車両は後続車両か否かを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１３において、受信した情報すなわち後続車両からの情報が自車の送信情報キューに存在するか否かを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１５において、送信情報キューの中から、受信した情報（後続車両からの情報）を削除する。ステップＳ１３の判定がＮｏの場合、処理を終了する。

ステップＳ１０の判定がＮｏの場合、すなわち先行車両からの送信情報がある場合、ステップＳ１１において、情報発信位置と自車両の位置から距離を算出する。この算出は既に図３（ｂ）を参照しながら説明した通りである。次のステップＳ１２において、算出された距離が情報の有効距離以内であるか否かを判定する。この有効距離は、例えば図３（ｂ）で説明した所定距離（例えば２ｋｍ）が該当する。この判定がＮｏの場合、情報を送信（転送）することなく処理を終了する。

ステップＳ１２の判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１４において、受信した情報が自車の送信情報キューに存在するか否かを判定する。この判定がＹｅｓの場合、ステップＳ１６において、送信情報キューの中から受信した情報を一端削除した後、次のステップＳ１７において、送信情報キューの最後に受信した情報を追加する。ステップＳ１４の判定がＮｏの場合は、ステップＳ１６をバイパスしてステップＳ１７において、送信情報キューの最後に受信した情報を追加する。

このように、本発明によれば、情報センターシステムのように車両と所定の情報発信局（サーバー）が通信して渋滞情報等の車両走行に役立つ情報を吸い上げるような仕組みが無くても、車車間通信を用いて各種情報を共有することができ、かつ予想されるオーバーフロー問題も解決することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。

１０ 車車間通信装置
２０ 通信部
２５ アンテナ
３０ 制御部

Claims (5)

1. 車両に搭載される車車間通信装置であって、
   他の車両からの情報を含む信号を受信する受信機と、
   該車両の情報と受信した他の車両からの情報を含む信号を送信する送信機と、
   前記送信機が前記信号を送信するか否かを判定する送信制御手段と、を備え、
   前記送信制御手段は、前記情報を重複して受信した場合、前記情報の内、車速の低さ、車間距離の短さ、ブレーキ頻度の、少なくともいずれか一つに基づいて渋滞のレベルを判定し、受信した複数の情報の内、前記渋滞のレベルが高い順に優先して送信する、
   車車間通信装置。
2. 前記送信制御手段は、前記情報の内、車速が低い車両からの情報ほど前記渋滞のレベルを高く判定する、
   請求項１に記載の車車間通信装置。
3. 前記送信制御手段は、前記情報の内、後続車両からの情報を削除する、
   請求項１または２に記載の車車間通信装置。
4. 前記送信制御手段は、受信した情報の中から当該情報を送信した他の車両の位置情報を取得し、当該位置情報から算出した情報発信位置と当該受信した車両との距離に応じて、前記信号を送信するか否かを判定する、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車車間通信装置。
5. 前記送信制御手段は、受信した情報と同一の情報を前記距離よりも長い車間距離にある他の車両から既に重複して受信しているか否かに応じて、前記信号を送信するか否かを判定する、
   請求項４に記載の車車間通信装置。

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