JP5896277B2 - 路車間通信システム及び車両位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行路の近傍に設置された発光構造体と車両との路車間通信システムと、それを用いた車両位置検出装置に関する。

特開２００７−８５８４５号公報には、目標距離検出装置が記載されている。この装置では、画像センサが取得した画像が操作表示器に表示され、表示された画像から操作員が測距目標を選択し、想定される目標の大きさを操作表示器に入力する。目標面表示範囲算出器が、画像の総画素数と、選択された目標が占める画素数と、想定した目標の大きさとから目標表示範囲を計算し、距離演算器が、目標表示範囲と画像センサから得られる画角とから目標までの距離を計算する。操作員が目標の種類のみを入力した場合は、装置に予め格納された目標の一般的な大きさを用いて目標までの距離を計算する。

また、特開２０１０−２７６５８３号公報には、車両位置測定装置が記載されている。この装置では、道路脇に設置された支柱から道路上方で横に延びるバーに光ビーコンが取付けられ、車両が接近してくる斜め下方に向けて近赤外線信号が発信される。近赤外線信号には光ビーコンの設置位置が緯度及び経度で示される位置情報が含まれる。車両は、全地球測位システム（ＧＰＳ）を利用して車両位置を検出する位置検出手段、車載通信手段、撮像手段及び位置補正手段等を備えている。光ビーコンに近接する所定のエリアに車両が進入すると車載通信手段が光ビーコンからの近赤外線信号を受信して光ビーコンの設置位置情報を取得し、撮像手段が車両斜め上方の光ビーコンの撮像を開始する。車両が光ビーコンの真下を通過したことを撮像手段が検出したとき、位置検出手段によって検出された車両の位置と、光ビーコンの設置位置情報とが一致するように位置補正手段が車両の位置を補正することによって車両位置が正確に測定される。

特開２００７−８５８４５号公報 特開２０１０−２７６５８３号公報

上記特許文献１に記載の目標距離検出装置では、目標の選択や目標の大きさを操作員が手動で入力しなければならないため作業が煩雑であり、且つ誤入力等があった場合には目標までの距離が誤って算出されてしまうおそれがある。また、操作員が目標の種類のみを入力した場合は、目標の一般的な大きさを用いて目標までの距離を計算するため、距離の算出精度が低下するおそれがある。

また、上記特許文献２に記載の装置では、道路脇に設置された多数の支柱のそれぞれに専用の光ビーコンを新たに設置する必要がある。

そこで本発明は、煩雑な作業を必要とせず、且つ目標までの距離を精度良く推定することが可能な路車間通信システムの提供、及び既存の設備を利用して車両位置を補正することが可能な車両位置検出装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の路車間通信システムは、車両の走行路の近傍に設置される発光構造体と車両に搭載される車載器とを備える。

発光構造体は、ＬＥＤ発光部と、ＬＥＤ駆動部と、ＬＥＤ駆動制御手段とを備える。ＬＥＤ発光部は、ＬＥＤを光源として発光する。ＬＥＤ駆動部は、ＬＥＤ発光部を点滅駆動して発光させる。ＬＥＤ駆動制御手段は、ＬＥＤ駆動部を制御し、発光構造体の高さを示す発光構造体高さ情報を含む通信データに対応させてＬＥＤ発光部の点滅状態を変調する。車載器は、撮像手段と、発光構造体画像抽出手段と、通信データ取得手段と、距離推定手段とを備える。撮像手段は、車両の進行方向前方の走行路を連続して撮像し画像情報を出力する。発光構造体画像抽出手段は、撮像手段が出力した連続する画像情報の各々から発光構造体の画像を抽出し、抽出した発光構造体の画像からＬＥＤ発光部の点滅状態を検出する。通信データ取得手段は、発光構造体画像抽出手段によって検出されたＬＥＤ発光部の点滅状態から通信データを復調して取得する。距離推定手段は、撮像手段が発光構造体を撮像した撮像面の上下方向の総画素数と、発光構造体画像抽出手段が抽出した発光構造体の画像の高さ方向の画素数と、通信データ取得手段が取得した通信データに含まれる発光構造体高さ情報とを用いた演算によって、車両と発光構造体との間の距離を推定する。

上記構成では、路車間通信の発光構造体側では、発光構造体のＬＥＤ発光部の点滅する発光状態が発光構造体高さ情報を含む通信データによって変調される。車両側では、撮像手段が連続して撮像し出力する画像情報の各々に発光構造体の画像が含まれている場合、発光構造体画像抽出手段は、出力された各画像情報から発光構造体の画像を抽出し、ＬＥＤ発光部の点滅状態を検出する。通信データ取得手段は、連続して検出された一連の点滅状態から通信データを取得し、距離推定手段は、抽出された発光構造体の画像と取得された通信データに含まれる発光構造体高さ情報とに基づいて車両と発光構造体との距離を推定する。

このように、撮像手段が連続して撮像し出力する画像情報から発光構造体高さ情報を取得して車両と発光構造体との距離を推定するので、発光構造体の高さに関する情報を都度入力する等の煩雑な操作が不要である。また、発光構造体高さ情報を個々の発光構造体から直接取得するので、発光構造体と車両との距離を精度良く推定することができる。さらに、ＬＥＤ発光部を備えた街路灯等の既存の発光構造体にＬＥＤ駆動制御手段を設ければよいので、既存の設備を有効に利用して車両と発光構造体との距離を推定することができる。

また、ＬＥＤ駆動部は、発光構造体が設置されている地域の商用交流電源周期の１／２の点滅周期でＬＥＤ発光部を発光させ、ＬＥＤ駆動制御手段は、通信データをビット列データに変換し、ＬＥＤ発光部の点滅周期の２周期分をビット列データの各ビットに対応させてＬＥＤ発光部の点滅状態を変調し、撮像手段は、商用交流電源周期と略同一の周期で撮像してもよい。

また、ＬＥＤ駆動制御手段は、ビット列データの各ビットに択一的に設定される２つの状態のうち一方の状態が設定されたビットに対応して、ＬＥＤ発光部の点滅周期に従ってＬＥＤ発光部を２回点滅させ、２つの状態のうち他方の状態が設定されたビットに対応して、ＬＥＤ発光部の点滅周期の２周期分の前半又は後半の１周期にＬＥＤ発光部を１回点滅させ、後半又は前半の１周期にＬＥＤ発光部を消灯させるように変調してもよい。

上記構成では、発光構造体側のＬＥＤ駆動部は、ＬＥＤ発光部を商用交流電源周期（６０Ｈｚ又は５０Ｈｚ）の１／２の点滅周期で点滅して発光させる。ＬＥＤ駆動制御手段は、ＬＥＤ発光部の点滅周期の２周期分をデータのビット列データの各ビットに対応させ、ビット列データに従って点滅状態を変調する。例えば、ビットが“０”の場合、２周期分とも点滅させ、ビットが“１”の場合、前半の１周期分のみ点滅し後半の１周期分は消灯するように変調する。このようなＬＥＤ発光部の点滅状態は、例えば発光構造体が全波整流型のＬＥＤ駆動部を備える場合は、ＬＥＤ駆動制御手段によって容易に変調が可能であり、発光構造体側の点滅駆動処理等が簡素化される。

また、車両側では、発光構造体が撮像手段によって撮像される。ＬＥＤ発光部の点滅状態は、商用交流電源周期に対応して変調されているので、発光構造体を商用交流電源周期と略同一の周期で撮像することによってＬＥＤ発光部の点滅状態は容易に検出される。すなわち、商用交流電源が６０Ｈｚの場合は、撮像手段として、例えばＮＴＳＣ方式のカメラを使用することによって、発光構造体画像抽出手段は、カメラが出力する毎秒略６０枚の画像からＬＥＤ発光部の点滅状態を検出できる。また、商用交流電源が５０Ｈｚの場合は、ＰＡＬ方式のカメラを使用することによって、発光構造体画像抽出手段は、カメラが出力する毎秒５０枚の画像からＬＥＤ発光部の点滅状態を検出できる。通信データ取得手段は、検出されたＬＥＤ発光部の２周期分の点滅周期のうち後半の１周期が点滅した場合に“０”、消灯していた場合に“１”とするビット列に復調することによって通信データを取得する。規格化されたカメラを使用することによって車両側の画像処理等が簡素化される。このように、上記構成によれば、発光構造体と車両との路車間通信において、発光構造体側及び車両側の双方の処理を簡素化することができる。

また、上記路車間通信システムの車載器を備えた車両に、車両位置情報取得手段と車両位置情報補正手段とを備えた車両位置検出装置を搭載してもよい。通信データは、発光構造体の位置を特定可能な構造体位置情報を含む。車両位置情報取得手段は、車両の現在の位置を特定する車両位置情報を通信によって外部から取得する。車両位置情報補正手段は、通信データ取得手段が取得した通信データに含まれる構造体位置情報によって特定される発光構造体の位置と、距離推定手段が推定した車両と発光構造体との間の距離とを用いて、車両位置情報取得手段が取得した車両位置情報によって特定される車両の現在の位置を補正する。

上記構成では、車両位置検出装置が上記路車間通信システムの車載器を備えた車両に搭載される。車載器は、発光構造体の位置を特定する構造体位置情報を取得し、車両と発光構造体との間の距離を推定する。車両位置検出装置では、車両の現在の位置を特定する車両位置情報を車両位置情報取得手段が通信によって外部から取得し、車載器が取得した発光構造体の位置と、車載器が推定した車両と発光構造体との距離とに基づいて、取得された車両の現在の位置を、車両位置情報補正手段が補正する。すなわち、車両の現在位置の補正に必要な発光構造体の位置情報と、車両と発光構造体との距離との双方が、上記路車間通信システムから供給される。従って、光ビーコン等の新たな専用設備を必要とせず既存の設備を利用して車両の現在の位置を補正することができる。

本発明によれば、路車間通信システムにおいて煩雑な作業を必要とせず、且つ目標までの距離を精度良く推定することが可能となる。また、車両位置検出装置において既存の設備を利用して車両位置を補正することが可能となる。

本実施形態における路車間通信システムのシステム構成図である。 街路灯の要部を示す模式図である。 ビット列データの構成を示す図である。 ＬＥＤランプの点滅を利用したビット列データの変復調を示す図である。 通信データ送信処理を示すフローチャートである。 通信データ受信処理を示すフローチャートである。 車両位置検出処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態に係わる路車間通信システムは、街路灯（発光構造体）１と車両１０に搭載された車載器１１等とから構成される。街路灯１は、車両１０の走行路の近傍に設置され、電源部２、ＬＥＤ駆動部３、ＬＥＤランプ６及びＥＣＵ７等を備えている。

ＬＥＤランプ６はＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として発光する。

電源部２は、街路灯１の設置されている地域の商用交流電源（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）をＬＥＤ駆動部３に供給する。

ＬＥＤ駆動部３は、整流回路部４と点滅制御リレー５とを有する。整流回路部４は電源部２から供給される交流電圧を整流してＬＥＤランプ６に電圧を供給する。整流回路部４の出力電圧値が所定電圧Ｖ１よりも低い期間においてはＬＥＤランプ６が発光せず、整流回路部４の出力電圧値が所定電圧Ｖ１以上の期間においてはＬＥＤランプ６が発光する。図２に示すように点滅制御リレー５は、整流回路部４の回路内に配置され、励磁コイル５ａを励磁することによって接点５ｂが閉じたオンの状態となり回路が導通状態となり、励磁コイル５ａを非励磁とすることによって接点５ｂが開いたオフの状態となり回路が開放状態となる。なお、点滅制御リレー５は、半導体を用いたソリッドステート・リレー等であってもよい。点滅制御リレー５がオンの状態では、整流回路部４は、商用交流電源周期の１周期のなかで、整流回路部４のＵ端子の電圧がプラスとなりＶ端子の電圧がマイナスとなるプラス側の１／２周期及び整流回路部４のＵ端子の電圧がマイナスとなりＶ端子の電圧がプラスとなるマイナス側の１／２周期ともに整流した電圧を出力する全波整流回路として機能するので、ＬＥＤランプ６は商用交流電源周期の１／２の点滅周期で点滅（点灯及び消灯）する。点滅制御リレー５がオフの場合は、整流回路部４は、商用交流電源周期のプラス側の１／２周期のみ整流した電圧を出力し、マイナス側の１／２周期には整流した電圧を出力しない半波整流回路として機能するので、ＬＥＤランプ６は、商用交流電源周期のプラス側の１／２周期に１回点滅し、マイナス側の１／２周期は消灯する。すなわち、ＬＥＤランプ６は商用交流電源周期の１／２の点滅周期（１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚ）で点滅を繰返す。

ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを備える。ＣＰＵはＲＯＭに格納された通信データ送信処理プログラムを読み出して通信データ送信処理を実行することによって、ＬＥＤ駆動制御部８として機能する。ＲＡＭは、後述の街路灯１のＩＤ番号及び街路灯１の高さ情報を含む通信データ及びビットカウンタＣ等の記憶領域として機能する。

ＬＥＤ駆動制御部（ＬＥＤ駆動制御手段）８は、ＬＥＤ駆動部３に設けられた点滅制御リレー５を制御し、通信データに対応させてＬＥＤランプ６の点滅を変調する。通信データは、街路灯１に固有の街路灯のＩＤ番号を示すＩＤ番号データ（構造体位置情報）と、街路灯１の高さを示す街路灯高さデータ（発光構造体高さ情報）とから構成され、街路灯１側から車両１０側に送信するためのビット列データに変換されて記憶領域に記憶されている。図３に示すように、ビット列データは各ビットが“０”又は“１”に対応する２１ビットのデータ部Ａと４ビットの区切コード部Ｂとから構成される合計２５ビットのデータ長を有する。区切コード部Ｂは連続して送信される送信データから１回分の送信データを識別するために設けられ、本実施形態では４ビット連続する“０”コードで構成される。また、データ部Ａには、３ビットごとに“１”のビットが割り付けられる。データ部Ａと区切コード部Ｂとの境界にあるデータ部Ａの最終ビットは“１”に設定されるので、車載器１１側で送信データを受信する際に４ビット連続する“０”で構成される区切コード部Ｂを識別することができる。図３は無信号状態のビット列データを示す。ビット列データには、図３の左から右に向かって各ビットに１から２５までのビット番号が付される。ビット番号１〜９にＩＤ番号データ、ビット番号１０〜２１に街路灯高さデータの各通信データが割り付けられ、ビット番号２２〜２５に区切コード部Ｂが割り付けられる。データ部Ａの３ビットごとに“１”のビットを割り付けるため、データ部Ａのビットの組み合わせにはいくつかの無効な組み合わせが発生し、ビット列データで表される数値の有効数が減少する。例えば、ビット列データの長さが９ビットのＩＤ番号データの場合、０、１、９、７３等の数値が無効となるため、これらの数値の組み合わせを除く２１６個の有効数を有する。ビット列データの長さが１２ビットの街路灯高さデータの場合は、１２９６個の有効数を有する。ＩＤ番号データは、１基の街路灯に対して１個のＩＤ番号を割り当てる。ＩＤ番号の割り当ては、後述の街路灯位置情報テーブルＱに記載されているエリア内で重複しなければよく、全国全ての街路灯に固有のＩＤ番号を割り当てる必要はないので、２１６個の有効数で足りる。街路灯１の高さ（ｃｍ）は、路面からＬＥＤランプ８までの高さで表される。街路灯高さデータは、街路灯１の高さと、街路灯基準高さ（例えば、６ｍ）との偏差値であらわされる。偏差値を用いることによって、少ないビット数で街路灯１の必要な範囲の高さをあらわすことができる。なお、街路灯の高さは、例えば路面から街路灯の先端部までの高さであらわしてもよい。また、街路灯１の高さを基準高さとの偏差値ではなく街路灯１の高さの絶対値であらわしてもよい。なお、ビット列データには上記のように無効な数値が存在するので、予め通信データとビット列データの有効数との対応関係を定めた変換テーブルＰに従って各通信データがビット列データに変換されている。

ＬＥＤ駆動制御部８は、このビット列データに対応してＬＥＤランプ６の点滅を変調する。すなわち、ビット列データのビットが“０”のときは商用交流電源電圧のプラス側から始まる１周期分の期間にわたって点滅制御リレー５をオンにする。この結果、ＬＥＤ駆動部３の整流回路部４は全波整流モードになり、ＬＥＤランプ６は商用交流電源周期の１周期分の期間に２回点滅する。ビットが“１”のときは商用交流電源電圧のプラス側から始まる１周期分の期間にわたって点滅制御リレー５をオフにする。この結果、ＬＥＤ駆動部３の整流回路部４は半波整流モードになり、ＬＥＤランプ６は商用交流電源電圧がプラス側の前半の１／２周期の期間に１回点滅し、商用交流電源電圧がマイナス側の後半の１／２周期の期間は消灯する（図４（ａ），（ｂ），（ｃ）参照）。

次に、ＥＣＵ７が実行する通信データ送信処理について、図５のフローチャートに基づいて説明する。本処理は、電源部２の商用交流電源周期（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）に同期して毎秒５０回又は６０回の割合で繰返して実行される。ＥＣＵ７は先ず、ビットカウンタＣが２５よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。ビットカウンタＣが２５以下の場合には、ステップＳ３に進む。ビットカウンタＣが２５よりも大きい場合は１回の通信データの送信が終了しているので、ビットカウンタＣを初期設定値の１に設定し（ステップＳ２）ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、ビット列データを読み出し、ビットカウンタＣのカウント値と同一のビット番号のビットに対応させてＬＥＤランプ６の点滅を制御し、点滅状態を変調する。すなわち、ビットカウンタＣのカウント値と同一のビット番号のビットが“０”の場合は点滅制御リレー５をオンにして整流回路部４を全波整流モードにする。ビットが“１”の場合は点滅制御リレー５をオフにして整流回路部４を半波整流モードにする。次に、ビットカウンタＣのカウント値に１を加算して（ステップＳ４）本処理を終了する。このように、ビット列データのデータ部Ａのビット番号の小さい順にＬＥＤランプ６の点滅が変調され、最後に区切コード部Ｂによる変調が実行されて１回の送信が終了する。本実施形態では、１回の送信データの送信に商用交流電源周期の２５周期分を対応させているので、商用電源周波数が５０Ｈｚの場合は、１秒間に２回の送信が実行される。

車両１０は、車載器１１と車両位置検出装置１７及び表示器２１等を備えている。車載器１１は、ビデオカメラ１２（撮像手段）とＥＣＵ１３とを有する。

ビデオカメラ１２は、車両１０の前部に配置されて車両１０の進行方向前方の走行路を撮像し、連続した画像情報をＥＣＵ１３へ出力する。ビデオカメラ１２は、規格化された撮像方式であるＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式とが切替え可能である。ＮＴＳＣ方式のときは毎秒略６０枚のインターレース画像を撮像し、ＰＡＬ方式のときは毎秒５０枚のインターレース画像を撮像してＥＣＵ１３に出力する。ビデオカメラ１２は、エンジンの始動と共に撮像を開始しエンジンの停止またはバックアップ電源（バッテリー）からの電力供給の停止と共に撮像を終了する。また、交差点等におけるエンジンのアイドリングストップ時は撮像を継続する。

ＥＣＵ１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを備える。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された通信データ受信処理プログラムを読み出して通信データ受信処理を実行することによって、街路灯画像抽出部１４、通信データ取得部１５及び距離推定部１６として機能する。ＲＡＭは、ＥＣＵ１３がビデオカメラ１２から取得した画像、ビット列データ、変換テーブルＰ、街路灯１のＩＤ番号及び後述の車両１０と街路灯１との距離Ｄ、距離フラグＦ等の記憶領域として機能する。

街路灯画像抽出部（街路灯画像抽出手段）１４は、ビデオカメラ１２が撮像した連続する車両前方の画像情報から街路灯１の画像を抽出し、撮像されている街路灯１のＬＥＤランプ６の点滅を連続して検出する。街路灯１は、撮像された街路灯画像と、予め設定された街路灯のテンプレート画像とのパターンマッチング等によって抽出される。ＬＥＤランプ６の点滅状態は、点滅周期の２周期分の期間のうち後半の１周期の期間での点灯あるいは消灯を検出することによって識別できるので、ビデオカメラ１２の撮像周期は街路灯１の電源部２の交流電源周期と略同期させる。すなわち、電源部２が５０Ｈｚの場合はＰＡＬ方式で毎秒５０枚の連続する画像を取得し、電源部２が６０Ｈｚの場合はＮＴＳＣ方式に切替えて毎秒略６０枚の連続する画像を取得する。

通信データ取得部１５（通信データ取得手段）は、街路灯画像抽出部１４が検出したＬＥＤランプ６の点滅の状態をビット列データに復調し、ビット列データを通信データへ変換する。すなわち、検出されたＬＥＤランプ６の画像が、点灯状態の時は“０”、消灯状態の時は“１”とするビット列に復調し、ビット番号を付してビット列データを作成する（図４（ｃ）〜（ｆ）参照）。復調されたビット列データの中から４ビット継続する“０”で構成される区切コード部Ｂを検出し、データ部Ａのビット番号１〜９のビット列データをＩＤ番号データ、ビット番号１０〜２１のビット列データを街路灯高さデータとして、通信データに変換する。ビット列データから通信データへの変換の際は、予め通信データとビット列データの有効数との対応を定めた変換テーブルＰを参照する。また、街路灯高さ情報は街路灯１の高さと基準高さとの偏差値として送信されるので、基準高さを加算して街路灯１の高さを取得する。

距離推定部（距離推定手段）１６は、街路灯画像抽出部１４が抽出した街路灯１の画像と、通信データ取得部１５が取得した街路灯１の高さデータから、車両１０と街路灯１との間の距離を推定する。

ここで、ビデオカメラ１２が街路灯１を撮像した撮像面の上下方向の総画素数をＮ、街路灯画像抽出部１４が抽出した街路灯１の画像の高さ方向の画素数をｎ、街路灯１の高さをｈとすると、ビデオカメラ１２が街路灯１を撮像した撮像面の上下方向の距離Ｌは式（１）によって表される。

Ｌ＝（Ｎ／ｎ）×ｈ ・・・（１）

また、車両１０から街路灯１までの距離をＤとすると、距離Ｌと距離Ｄとの関係は、ビデオカメラ１２の上下方向の画角（ビデオカメラ１２からみた撮像範囲をあらわす角度）θを用いて式（２）によって表される。

ｔａｎ（θ／２）＝（Ｌ／２）／Ｄ ・・・（２）

式（１）を式（２）に代入し、式（３）によって距離Ｄを求めることができる。

Ｄ＝（Ｎ×ｈ）／（２ｎ×ｔａｎ（θ／２）） ・・・（３）

距離推定部１６は、ビデオカメラが撮像した画像から上下方向の総画素数Ｎ、街路灯画像抽出部１４が抽出した街路灯１の画像から街路灯１の高さ方向の画素数ｎを求め、通信データ取得部１５が取得した街路灯１の高さｈ、ビデオカメラ１２の画角θ、Ｎ及びｎを式（３）に代入することによって、車両１０から街路灯１までの距離Ｄを推定する。

次に、ＥＣＵ１３が実行する通信データ受信処理について、図６のフローチャートに基づいて説明する。本処理は、ビデオカメラ１２の撮像のタイミングに同期して繰り返し実行される。ビデオカメラ１２には、撮像のフレームレート、絞り値、シャッタースピードが予め所定の値に設定されている。なお、ビデオカメラ１２のフレームレートにはＮＴＳＣ方式が初期設定されており、毎秒略６０枚のインターレース画像を撮像する。従って、本処理は毎秒略６０回の周期で繰り返し実行されるが、ビデオカメラ１２の撮像方式がＰＡＬ方式に切替えられた場合には、ビデオカメラ１２の撮像のタイミングに同期して毎秒５０回の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ１３は、まずビデオカメラ１２が撮像した車両前方の画像を取得する（ステップＳ１０）。次に、今回取得した画像の中から街路灯１の画像の抽出処理を行う（ステップＳ１１）。街路灯１の画像が抽出されたか否かを判断し、抽出されなかった場合は処理を終了する（ステップＳ１２）。街路灯１の画像が抽出された場合は、抽出された街路灯が複数個であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、複数個が抽出された場合は、車両１０に最も近接する街路灯を選択する（ステップＳ１４）。抽出された街路灯の選択は、例えば撮像された複数の街路灯の大きさを比較し、最も大きな街路灯を最も近接する街路灯１と判断して選択する。次に、抽出された街路灯１のＬＥＤランプ６の点滅状態をビット列データに復調する。すなわち、今回の撮像画面から抽出された街路灯１のＬＥＤランプ６が点灯状態にある場合には、ビット列データの今回の値を“０”とし、消灯状態にある場合には、ビット列データの今回の値を“１”としてビット番号を付し、ビット列データとして記憶領域に記憶する（ステップＳ１５）。次に、ＬＥＤランプ６の点滅の有無を検出する（ステップＳ１６）。ＬＥＤランプ６の点滅状態は、変調されるビット列データによって変化するので、記憶領域に記憶されており今回復調されたビット番号よりもビット番号の小さいビット列データを参照して点滅の有無を判断する。今回復調されたビットが“０”のとき（ＬＥＤランプ６が点灯状態）では、今回復調されたビットを含め区切コード部Ｂの４ビットを超えて５ビット以上連続して“０”である場合、または、今回復調されたビットが１のとき（ＬＥＤランプ６が消灯状態）では、データ部Ａの２１ビットを超えて２２ビット以上連続して１である場合は、ＬＥＤランプ６の点滅が検出されないと判断する（ステップＳ１６の判定がＮＯ）。ビデオカメラ１２による街路灯１の撮像のタイミングは、図４（ｄ）に示すように、点滅周期の２周期分の期間の後半の１周期の期間中央付近が望ましい。ＬＥＤランプ６の点滅が正しく検出できない場合は、撮像のタイミングが、期間中央付近からずれている可能性があるのでビデオカメラ１２の撮像のタイミングを調整し、必要に応じて絞り値やシャッタースピードを調整する（ステップＳ２３）。点滅状態が検出された場合（ステップＳ１６の判定がＹＥＳ）は、ビット列データから区切コード部Ｂを検出する。すなわち、ビット列データが４ビット連続して“０”であるか否かを判定し（ステップＳ１７）、４ビット連続して“０”でない場合は（ステップＳ１７の判定がＮＯ）、ステップＳ２１へ進み、送信データ１回分のビット列データをすでに検出しているか否かを判定する。ステップＳ２１の判定がＹＥＳの場合は、送信データ１回分のビット列データに区切コード部Ｂが検出されておらず、ＬＥＤランプ６の点滅の周期とビデオカメラ１２の撮像の周期の不一致が考えられる。この場合は、ビデオカメラ１２の撮像方式をＮＴＳＣ方式からＰＡＬ方式へ、あるいはＰＡＬ方式からＮＴＳＣ方式へ切替える（ステップＳ２２）。ステップＳ２１の判定がＮＯの場合は処理を終了する。４ビット連続して“０”である区切コード部Ｂが検出された場合は、変換テーブルＰを参照してデータ部Ａの２１ビットのビット列データを、ＩＤ番号データ、街路灯高さデータの各通信データに変換する（ステップＳ１８）。次に、ＥＣＵ１３は、撮像された画像の総画素数Ｎ、街路灯１の画素数ｎ、街路灯高さｈ及びビデオカメラ１２の画角θを式（３）に代入して、車両１０から街路灯１までの距離Ｄを推定する（ステップＳ１９）。次に、距離Ｄの推定が完了したことを示す距離フラグＦをオンにして（ステップＳ２０）本処理を終了する。

表示器２１は、車室内の例えばインストルメントパネル（図示省略）に設けられ、車両位置検出装置１７が出力する車両１０の現在の位置を表示して運転者の運転支援を行う。

車両位置検出装置１７は、ＧＰＳ測位部１８、ＥＣＵ１９等を備える。

ＧＰＳ測位部１８は、ＧＰＳ衛星（図示省略）からの電波信号を受信し、車両１０の現在の位置を緯度、経度等で特定する位置情報を取得する。

ＥＣＵ１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを備える。ＣＰＵはＲＯＭに格納された車両位置検出処理プログラムを読み出して車両位置検出処理を実行することによって、車両位置情報補正部２０として機能する。ＲＡＭは、後述の街路灯位置情報テーブルＱ等の記憶領域として機能する。

車両位置情報補正部（車両位置情報補正手段）２０は、街路灯のＩＤ番号によって街路灯１の位置を特定することが可能な街路灯位置情報テーブルＱを備えている。街路灯位置情報テーブルＱには、街路灯が設置されているエリアを特定するエリア情報と、そのエリア内に設置されている街路灯のＩＤ番号と、そのＩＤ番号で特定される街路灯の位置を緯度、経度等で特定する街路灯位置情報とが関連付けられている。車両位置情報補正部２０は、ＧＰＳ測位部１８が取得した車両１０の現在の位置情報によって現在の車両の位置が含まれる街路灯位置情報テーブルＱ上のエリアを特定し、そのエリア内のＩＤ番号と、車載器１１の通信データ取得部１５が取得した街路灯１のＩＤ番号とを照合し、ＩＤ番号の一致する街路灯の街路灯位置情報を、街路灯１の位置を特定する位置情報として取得する。取得した街路灯１の街路灯位置情報と、車載器１１の距離推定部１６が推定した街路灯１と車両１０との距離Ｄとを用いて、ＧＰＳ測位部１８が取得した車両１０の現在位置を補正する。

次に、ＥＣＵ１９が実行する車両位置検出処理について、図７のフローチャートに基づいて説明する。本処理は、所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ１９は、まず車載器１１の距離フラグＦがオンか否かを判別する（ステップＳ３０）。距離フラグＦがオフの場合は、車載器１１側で、車両１０と街路灯１との距離の推定が完了していないので本処理を終了する。距離フラグＦがオンの場合は、距離フラグＦをオフにし（ステップＳ３１）、ＧＰＳ測位部１８から車両１０の現在の位置情報を取得する（ステップＳ３２）。続いて、車載器１１から街路灯１のＩＤ番号及び車両１０と街路灯１と距離Ｄを取得する（ステップＳ３３）。次に、街路灯位置情報テーブルＱを参照して、街路灯１のＩＤ番号によって特定される街路灯１の位置情報を取得する（ステップＳ３４）。次に、街路灯１の位置情報と、車両１０と街路灯１との距離Ｄとを用いて、車両１０の現在の位置を補正し（ステップＳ３５）、車両１０の現在の位置を表示器２１に表示する（ステップＳ３６）。

本実施形態では、街路灯１側においては、街路灯１のＬＥＤランプ６の点滅する発光状態が街路灯１のＩＤ番号及び街路灯１の高さ情報を含む通信データによって変調される。車両１０側では、ビデオカメラ１２が連続して撮像し出力する画像情報の各々に街路灯１の画像が含まれている場合、街路灯画像抽出部１４は、出力された各画像情報から街路灯１の画像を抽出し、ＬＥＤランプ６の点滅状態を検出する。通信データ取得部１５は、連続して検出された一連の点滅状態から通信データを取得し、距離推定部１６は、抽出された街路灯１の画像と取得された通信データに含まれる街路灯高さ情報とに基づいて車両１０と街路灯１との距離Ｄを推定する。このように、ビデオカメラ１２が連続して撮像し出力する画像情報から街路灯高さ情報を取得して車両１０と街路灯１との距離を推定するので、街路灯１の高さに関する情報を都度入力する等の煩雑な操作が不要である。また、街路灯高さ情報を個々の街路灯１から直接取得するので、街路灯１と車両１０との距離Ｄを精度良く推定することができる。さらに、ＬＥＤランプ６を備えた既存の街路灯１にＬＥＤ駆動制御部８等を設ければよいので、既存の設備を有効に利用して車両１０と街路灯１との距離Ｄを推定することができる。

また、本実施形態では、商用交流電源周期の１／２の点滅周期でＬＥＤランプ６を点滅させ、点滅周期の２周期分を送信データのビット列の各ビットに対応させて点滅状態を変調する。すなわち、ビットが“０”の場合、２周期分とも点滅させ、ビットが“１”の場合、前半の１周期分のみ点滅し後半の１周期分は消灯するように変調する。このようなＬＥＤランプ６の点滅状態は、街路灯１が全波整流型のＬＥＤ駆動部を備える場合は、ＬＥＤ駆動制御部８によって容易に変調が可能であり、街路灯１側の点滅駆動処理等が簡素化される。車両１０側では、ビデオカメラ１２を使ってＬＥＤランプ６の点滅状態を検出する。街路灯１のＬＥＤランプ６の点滅状態は、商用交流電源周期に対応して変調されているので、商用交流電源周期と略同一の周期で撮像することによってＬＥＤランプ６の点滅状態は容易に検出される。すなわち、商用交流電源が５０Ｈｚの場合はＰＡＬ方式、６０Ｈｚの場合はＮＴＳＣ方式のそれぞれ規格化されたビデオカメラが使用できる。本実施形態では、ＰＡＬ方式及びＮＴＳＣ方式相互の切替えが可能なビデオカメラ１２を使用することによって、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚのいずれの商用交流電源にも対応できる。検出されたＬＥＤランプ６の点滅状態は、通信データ取得部１５によってビット列データに復調され通信データに変換される。規格化された撮像方式のビデオカメラ１２を用いることによって、通信データを取得するための画像処理等が簡素化される。このように、本実施形態によれば、街路灯１と車両１０との路車間通信において、街路灯１側及び車両１０側の双方の処理を簡素化することができる。

また、車両１０には車両位置検出装置１７が搭載される。車両１０に搭載された車載器１１は、街路灯１のＩＤ番号と街路灯高さ情報とを取得し、車両１０と街路灯１との間の距離Ｄを推定する。車両位置検出装置１７では、車両１０の現在位置を特定する車両位置情報をＧＰＳ測位部１８がＧＰＳ衛星との通信によって取得する。車載器１１が取得した街路灯１のＩＤ番号から車両位置情報補正部２０が街路灯１の位置を特定する。特定された街路灯１の位置と車載器１１が推定した車両１０と街路灯１との距離Ｄとに基づいて、ＧＰＳ測位部が取得した車両１０の現在位置を、車両位置情報補正部２０が補正する。すなわち、車両１０の現在位置の補正に必要な街路灯１の位置情報と、車両１０と街路灯１との距離Ｄとの双方が、本実施形態の路車間通信システムから供給される。従って、光ビーコン等の新たな専用設備を必要とせず既存の設備を利用して車両１０の現在の位置を補正することができる。

なお、本実施形態では、ビット列データのビットが“０”のときは商用交流電源周期の１周期分の期間を点滅制御リレー５をオンにし、ビットが“１”のときは点滅制御リレー５をオフにしたが、ビット列データのビットが“０”のときは商用交流電源周期の１周期分の期間を点滅制御リレー５をオフにし、ビットが“１”のときは点滅制御リレー５をオンにしてもよい。この場合は、ビット列データのビットが“０”のとき、ＬＥＤランプ６は商用交流電源周期の前半の１／２周期の期間に１回点滅し、後半の１／２周期分の期間は消灯し、ビット列データのビットが“１”のとき、ＬＥＤランプ６は商用交流電源周期の１周期の期間に２回点滅する。また、ＬＥＤランプ６を商用交流電源周期の１周期分の期間に１回点滅させる場合、前半の１／２周期の期間は消灯させ、後半の１／２周期分の期間に点灯させてもよい。この場合は、ビデオカメラ１２の撮像のタイミングは商用交流電源周期の前半の１／２周期の期間中央付近にすることが望ましい。

また、１回の通信データのビット列データは本実施形態の２５ビットに限定されず、必要に応じて２５ビットよりも拡張又は短縮してもよい。また、通信データの区切コード部Ｂ及びデータ部Ａのビット列の形式は、本実施形態（区切コード部Ｂは４ビット連続“０”であり、データ部Ａは３ビットごと“１”を立てる）に限定されず、通信データのデータ部が区切コード部によって識別できるものであればよい。例えばデータ部との識別が可能な特殊なビットパターン等であってもよく、また区切コード部をデータ部の開始部分及び終了部分等の複数箇所に設けてもよい。

また、街路灯１のＬＥＤランプ６の点滅周期は商用交流電源周期の１／２の点滅周期に限定されず、例えば商用交流電源周期の１／２の点滅周期よりも早い周期で点滅させてもよい。この場合は、路車間通信の通信速度を早めることができる。

また、発光構造体は街路灯に限定されず、例えば、ＬＥＤ発光部を有する交通信号機等であってもよい。また発光構造体の種類は街路灯の１種類に限定されず、例えば街路灯及び交通信号機等の複数種類が混在してもよい。

また、街路灯１の位置の特定のために通信データに含める街路灯位置情報は、街路灯１のＩＤ番号に限定されず、例えば街路灯１の位置を直接的に示す緯度、経度情報等であってもよい。

また、車両位置検出装置１７は、車両１０の現在の位置を表示器２１に表示したが、これらの情報を用いて所定の処理を実行する他の装置（例えば車両１０の運転支援装置等）に出力してもよい。

また、本実施形態では、車載器１１と車両位置検出装置１７とをそれぞれ個別の装置としたが、車両位置検出装置１７に車載器１１の機能を付加してもよい。この場合は、車両位置検出装置を搭載する既存の車両において、街路灯１と車両との路車間通信を容易に適用して車両位置の補正をすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施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論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

本発明は、ＬＥＤ発光部を備えた発光構造体と車両との路車間通信システムとして広く適用可能である。

１ 街路灯
２ 電源部
３ ＬＥＤ駆動部
４ 整流回路部
５ 点滅制御リレー
６ ＬＥＤランプ（ＬＥＤ発光部）
７ ＥＣＵ
８ ＬＥＤ駆動制御部（ＬＥＤ駆動制御手段）
１０ 車両
１１ 車載器
１２ ビデオカメラ（撮像手段）
１３ ＥＣＵ
１４ 街路灯画像抽出部（発光構造体画像抽出手段）
１５ 通信データ取得部（通信データ取得手段）
１６ 距離推定部（距離推定手段）
１７ 車両位置検出装置
１８ ＧＰＳ測位部（車両位置情報取得手段）
１９ ＥＣＵ
２０ 車両位置情報補正部（車両位置情報補正手段）

Claims (4)

1. 車両の走行路の近傍に設置される発光構造体と車両に搭載される車載器とを備える路車間通信システムであって、
   前記発光構造体は、
   ＬＥＤを光源として発光するＬＥＤ発光部と、
   前記ＬＥＤ発光部を点滅駆動して発光させるＬＥＤ駆動部と、
   前記ＬＥＤ駆動部を制御し、前記発光構造体の高さを示す発光構造体高さ情報を含む通信データに対応させて前記ＬＥＤ発光部の点滅状態を変調するＬＥＤ駆動制御手段と、を備え、
   前記車載器は、
   前記車両の進行方向前方の走行路を連続して撮像し画像情報を出力する撮像手段と、
   前記撮像手段が出力した連続する画像情報の各々から前記発光構造体の画像を抽出し、抽出した前記発光構造体の画像から前記ＬＥＤ発光部の点滅状態を検出する発光構造体画像抽出手段と、
   前記発光構造体画像抽出手段によって検出された前記ＬＥＤ発光部の点滅状態から前記通信データを復調して取得する通信データ取得手段と、
   前記撮像手段が前記発光構造体を撮像した撮像面の上下方向の総画素数と、前記発光構造体画像抽出手段が抽出した前記発光構造体の画像の高さ方向の画素数と、前記通信データ取得手段が取得した前記通信データに含まれる前記発光構造体高さ情報とを用いた演算によって、前記車両と前記発光構造体との間の距離を推定する距離推定手段と、を備える
   ことを特徴とする路車間通信システム。
2. 請求項１に記載の路車間通信システムであって、
   前記ＬＥＤ駆動部は、前記発光構造体が設置されている地域の商用交流電源周期の１／２の点滅周期で前記ＬＥＤ発光部を発光させ、
   前記ＬＥＤ駆動制御手段は、前記通信データをビット列データに変換し、前記ＬＥＤ発光部の点滅周期の２周期分を前記ビット列データの各ビットに対応させて前記ＬＥＤ発光部の点滅状態を変調し、
   前記撮像手段は、前記商用交流電源周期と略同一の周期で撮像する
   ことを特徴とする路車間通信システム。
3. 請求項２に記載の路車間通信システムであって、
   前記ＬＥＤ駆動制御手段は、前記ビット列データの各ビットに択一的に設定される２つの状態のうち一方の状態が設定されたビットに対応して、前記ＬＥＤ発光部の点滅周期に従って前記ＬＥＤ発光部を２回点滅させ、前記２つの状態のうち他方の状態が設定されたビットに対応して、前記ＬＥＤ発光部の点滅周期の２周期分の前半又は後半の１周期に前記ＬＥＤ発光部を１回点滅させ、後半又は前半の１周期に前記ＬＥＤ発光部を消灯させるように変調する
   ことを特徴とする路車間通信システム。
4. 請求項１〜３に記載の路車間通信システムの前記車載器を備えた前記車両に搭載される車両位置検出装置であって、
   前記車両位置検出装置は、車両位置情報取得手段と、車両位置情報補正手段と、を備え、
   前記通信データは、前記発光構造体の位置を特定可能な構造体位置情報を含み、
   前記車両位置情報取得手段は、前記車両の現在の位置を特定する車両位置情報を通信によって外部から取得し、
   前記車両位置情報補正手段は、前記通信データ取得手段が取得した前記通信データに含まれる前記構造体位置情報によって特定される前記発光構造体の位置と、前記距離推定手段が推定した前記車両と前記発光構造体との間の距離とを用いて、前記車両位置情報取得手段が取得した前記車両位置情報によって特定される前記車両の現在の位置を補正する
   ことを特徴とする車両位置検出装置。

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