JP5906773B2 - センサ装置、距離計測方法、および、距離計測プログラム - Google Patents

Description

本発明は、距離の計測に用いるセンサ装置と、そのセンサ装置を用いた距離計測方法に関する。

道路の渋滞の状況を知るために、高速道路や主要な道路に設置された渋滞センサで計測された情報を分析する方法が用いられている。また、特定の計測器を搭載した計測車両に、渋滞の状況を調べる対象となっている道路を走行させ、計測車両の走行中に計測されたデータを分析することにより、渋滞の情報を取得することも行われている。

関連する技術として、自車両の状態を検出し、自車両の前方に存在する他車両から渋滞情報を受信すると、受信した情報と自車両の情報から生成した新たな渋滞情報を発信する車両が考案されている。ここで、各車両は、Global Positioning System（ＧＰＳ）によって得られた位置情報に基づいて、自車両の現在位置や進行方向を特定し、渋滞距離などの情報を算出する。

また、車群走行を開始する際に、目標車両を特定し、目標車両の情報を車々間通信により後続車両に伝達し、各後続車両は同一の目標車両を基準にして自車両の走行制御を行う方法も提案されている。さらに、車群の中で自車両の1台前の車両の情報を車々間通信で取得し、取得した情報に基づいて、自車両の加速度を制御する方法も知られている。

特開２００７−１４８９０１号公報 特開平１０−１６２２８２号公報 特開２０１０−１７６３５３号公報

渋滞センサを設置する方法では、情報の精度を上げるためには渋滞センサを増やすため、設置コストが高くなるという問題がある。一方、計測車両を走行させる方法では、精度を向上させるためには、より多くの情報を収集、編集することが求められるため、計測処理や分析処理を行うシステムの負担が大きい。

ＧＰＳによる測位結果を用いる方法では、トンネル内や高層ビルが密集する地域など、ＧＰＳ衛星からの信号を受信しづらい場所では、正確な位置情報が得られない。このため、渋滞が発生している箇所の環境によっては、渋滞についての正確な情報が得られない恐れがある。また、車々間通信により渋滞情報を取得する方法では、渋滞情報を収集する対象の車列の中に車々間通信に対応していない車両が含まれているために、情報を伝達できなくなる場合がある。

本発明は、正確な渋滞情報を簡便に取得するための方法を提供することを目的とする。

本実施形態にかかるシステムでは、第１の車両に搭載されたセンサ装置は、データ受信部、レーダ送信部、レーダ受信部、計算部、および、データ送信部を備える。データ受信部は、第１の車線に位置する起点車両を起点とした前記第１の車線の渋滞の長さを求めることを要求する計測要求を、前記起点車両を含む前記第１の車線中の車両のいずれかである送信元の車両から受信する。レーダ送信部は、前記送信元の車両に向けてレーダ信号波を送信する。レーダ受信部は、前記送信元の車両から反射してきたレーダ信号波の反射波を受信する。計算部は、前記起点車両から前記第１の車両までの距離である第２の距離を計算する。ここで、第２の距離は、前記計測要求を用いて通知された前記起点車両から前記送信元の車両までの距離である第１の距離、前記反射波により求めた前記送信元の車両から前記第１の車両までの距離、前記第１の車両の長さを用いて求めた値である。データ送信部は、前記第１の車両が前記第１の車線に位置している場合、前記第１の車線中で前記第１の車両に対して前記送信元の車両と反対側に存在する車両の中で最も近い位置に位置している第２の車両との通信を試みる。第２の車両との通信に失敗すると、データ送信部は、前記第１の車線と進行方向が同じ第２の車線に位置する第３の車両に、前記第２の距離を含む計測要求を送信する。

正確な渋滞情報を簡便に取得できる。

実施形態にかかる方法の例を示す図である。 路面センサの構成の例を示す図である。 路面センサのハードウェア構成の例を示す図である。 車載センサの構成の例を示す図である。 車載センサのハードウェア構成の例を示す図である。 渋滞距離の計測の例を示す図である。 車線テーブルの例を示す図である。 車線の走行方向の例を示す図である。 計測開始要求メッセージに含まれる情報要素の例を説明する図である。 計測要求メッセージに含まれる情報要素の例を説明する図である。 計測応答メッセージに含まれる情報要素の例を示す図である。 車載センサの動作の例を説明するフローチャートである。 第２の実施形態に係る渋滞距離の計測の例を示す図である。 車載センサの動作の例を説明するフローチャートである。 路面センサの動作の例を説明するフローチャートである。 走行方向の決定方法の例を説明する図である。

図１は、実施形態にかかる方法の例を示す。図１に示す道路には、車両の走行方向が同じ２つの車線（車線１、車線２）があるものとする。路面センサ１０は、車線１と車線２の各々について、渋滞が発生しているかを確認する。以下の説明では、車線１が渋滞しているとする。

路面センサ１０は、渋滞の発生を検知すると、渋滞が発生している車線を走行している車両３０のうち、路面センサ１０から最も近い位置にいる車両３０を起点車両とする。図１の例では、車線１の先頭を走行する車両３０ａが起点車両となる。さらに、路面センサ１０は、起点車両に、渋滞の長さの計測を要求する。ここで、渋滞の長さは車線１を走行している車両の長さの総和と、車線１を走行している車両の間の車間距離の総和の合計値である。

車両３０ａに搭載されている車載センサは、車線１の後続車である車両３０ｂと通信を確立しようとするが、通信に失敗したとする。すると、車両３０ａに搭載されている車載センサは、車線１の隣接車線である車線２において、車両３０ａと同じ方向に走行している車両３０ｃの車載センサとの間で通信を確立して、車両３０ａの長さ（ＣＬａ）を車両３０ｃに通知する。車両３０ｃに搭載されている車載センサは、車両３０ａと車両３０ｃの間の車間距離（Ａ）、および、車両３０ａと車両３０ｃを結ぶ直線が車線１に対してなす角度（α）を計測する。また車両３０ｃの長さはＣＬｃであるとする。すると、車両３０ｃの車載センサは、車線１での渋滞の長さは、ＣＬａ＋Ａｃｏｓα＋ＣＬｃ以上であると計算する。

次に、車両３０ｃの車載センサは、渋滞の長さを求める対象となっている車線１を走行している車両３０ｄの車載センサと通信を確立できたものとする。車両３０ｃの車載センサは、車線１が渋滞の長さを求める対象であることと、車両３０ｃで得られた計算結果を通知する。

車両３０ｄの車載センサは、車両３０ｃと車両３０ｄの間の車間距離（Ｂ）、および、車両３０ｃと車両３０ｄを結ぶ直線が車線１に対してなす角度（β）を計測する。また車両３０ｄの長さはＣＬｄであるとする。すると、車両３０ｄの車載センサは、車線１での渋滞の長さは、ＣＬａ＋Ａｃｏｓα＋ＣＬｃ＋Ｂｃｏｓβ＋ＣＬｄ以上であると計算する。車両３０ｄの車載センサは、車両３０ｄの後続車がいないことを確認すると、渋滞の長さはＣＬａ＋Ａｃｏｓα＋ＣＬｃ＋Ｂｃｏｓβ＋ＣＬｄであると決定し、計算結果を車両３０ｃの車載センサに送信する。車両３０ｃの車載センサは、受信した結果を車両３０ａの車載センサに通知し、車両３０ａの車載センサは、得られた結果を路面センサ１０に通知する。

このように、実施形態に係る方法によると、渋滞中の車線の各車両が、前の車両から通知された値に、自車両の長さと前の車両との間の車間距離を加算した結果を後続車両に通知することにより、最後尾の車両において渋滞の長さが求められる。また、渋滞情報を収集する対象の車列の中に車々間通信に対応していない車両が含まれていても、他の車線の車両を用いて、渋滞の正確な長さが計算される。例えば、図１の例では、車両３０ｂは車々間通信に対応していないが、車両３０ａの末尾から車両３０ｄの先頭までの距離は、Ａｃｏｓα＋ＣＬｃ＋Ｂｃｏｓβとして求められる。さらに、実施形態に係る方法では、測位衛星からの情報が使用されないため、トンネル内や高層ビルが密集する地域など、測位衛星からの情報を受信できない場所であっても、渋滞の長さが正確に計測される。

図２は、路面センサ１０の構成の例を示す。路面センサ１０は、アンテナ１１、データ送信部１２、データ受信部１３、通信部１４、レーダ送信部１５、レーダ受信部１６、レーダ処理部１７、計算部１８を備える。データ送信部１２は、アンテナ１１を介して、道路を走行している車両３０に搭載された車載センサにデータを送信することができる。データ受信部１３は、アンテナ１１を介して、車載センサから送信されてきたデータを受信する。通信部１４は、データ受信部１３から入力されたデータを処理し、データ送信部１２に送信データを出力する。また、通信部１４は、受信データを適宜、計算部１８に出力する。レーダ送信部１５は、路面センサ１０が設置されている道路を走行する車両３０に信号を送信し、レーダ受信部１６は車両３０から反射された信号を受信する。レーダ処理部１７は、レーダ受信部１６で受信された受信信号を処理して、計算部１８に出力する。計算部１８は、レーダ処理部１７から入力されたデータに基づいて、車両３０までの距離や車両３０にレーダが照射されたときの照射角度などを求める。計算部１８は、得られた距離や角度から、信号を反射した車両３０が位置する車線を特定することができる。車線の特定方法などについては後述する。また、計算部１８は、通信部１４やレーダ処理部１７から入力された情報を用いて、路面センサ１０が監視している領域での渋滞の発生を検出することができる。渋滞の発生の検出方法は、例えば、単位時間当たりに走行する車両数の計測や、１台の車両が一定の距離を走行するためにかかった時間の計測などを含む任意の方法によって行われるものとする。

図３は、路面センサ１０のハードウェア構成の例を示す。なお、図３は、路面センサ１０がミリ波レーダを備えている場合を例としているが、路面センサ１０は実装に応じて他の種類のレーダを備えていても良い。路面センサ１０は、アンテナ１１、インタフェース２１、制御回路２２、ミリ波回路２３、メモリ２４を備える。インタフェース２１は、データ送信部１２およびデータ受信部１３として動作する。ミリ波回路２３は、レーダ送信部１５およびレーダ受信部１６として動作する。制御回路２２は、メモリ２４に記録されたプログラムを実行することにより、通信部１４、レーダ処理部１７、および、計算部１８として動作する。メモリ２４は、制御回路２２の処理で得られたデータなどを格納する。メモリ２４は、例えば、通信部１４、レーダ処理部１７、計算部１８の処理で得られたデータ等を保持することができる。

図４は、車載センサ４０の構成の例を示す。車載センサ４０は、アンテナ４１（４１ａ、４１ｂ）、データ送信部４２（４２ａ、４２ｂ）、データ受信部４３（４３ａ、４３ｂ）、通信部４４、レーダ送信部４５（４５ａ、４５ｂ）、レーダ受信部４６（４６ａ、４６ｂ）、レーダ処理部４７、計算部４８を備える。以下の説明では、車載センサ４０は、アンテナ４１ａとアンテナ４１ｂの２つのアンテナを備えているものとする。また、アンテナ４１ａは車両３０の前方に設置されており、アンテナ４１ｂは車両３０の後方に設置されているものとする。データ送信部４２ａは、アンテナ４１ａを介してデータを送信し、データ受信部４３ａは、アンテナ４１ａを介してデータを受信する。すなわち、車載センサ４０は、アンテナ４１ａ、データ送信部４２ａ、データ受信部４３ａを用いて、車載センサ４０が搭載された車両３０の前方に位置する車両３０中の車載センサ４０や路面センサ１０と通信する。データ送信部４２ｂは、アンテナ４１ｂを介してデータを送信し、データ受信部４３ｂは、アンテナ４１ｂを介してデータを受信する。すなわち、車載センサ４０は、アンテナ４１ｂ、データ送信部４２ｂ、データ受信部４３ｂを用いて、車載センサ４０が搭載された車両３０の後方に位置する車両３０中の車載センサ４０や路面センサ１０と通信する。

通信部４４は、データ送信部４２ａ、４２ｂに送信データを出力し、データ受信部４３ａ、４３ｂから受信データを受け取る。通信部４４は、データ受信部４３ａ、４３ｂから入力されたデータを処理して、送信データを生成する。さらに、通信部４４は、得られた受信データを計算部４８に出力する。また、通信部４４は、送信データに用いられる数値などの情報を計算部４８から取得する。

レーダ送信部４５ａは、アンテナ４１ａを介してレーダを、前方の車両３０などの目標に照射する。レーダ受信部４６ａは、アンテナ４１ａを介して、目標での反射波を受信し、レーダ処理部４７に出力する。レーダ処理部４７は、レーダ受信部４６ａでの受信波を処理して計算部４８に出力する。レーダ送信部４５ｂは、アンテナ４１ｂを介して、後続車両などの目標にレーダを照射する。レーダ受信部４６ｂは、アンテナ４１ｂを介して、目標での反射波を受信し、レーダ処理部４７に出力する。レーダ処理部４７は、レーダ受信部４６ｂでの受信波を処理して、計算部４８に出力する。

計算部４８は、レーダ処理部４７から入力されたデータに基づいて、目標までの距離や角度を求める。ここで、距離や角度の計算方法は、レーダを用いた任意の測定技術に用いられる方法から選択されるものとする。計算部４８は、レーダ受信部４６ａを介して受信された受信波のデータを用いて、車両３０の前方に位置する目標までの距離や角度を求める。同様に、計算部４８は、レーダ受信部４６ｂを介して受信された受信波のデータを用いて、車両３０の後方に位置する目標までの距離や角度を求めることができる。なお、計算部４８は、車載センサ４０が搭載されている車両３０の長さを予め記憶しているものとする。また、計算部４８は、車線を特定するための情報を、車載センサ４０からの距離と角度の関数として予め記憶しているものとする。例えば、計算部４８は、車載センサ４０が搭載されている車両３０が走行している車線と、隣接する車線の境目に位置する複数の地点について、車載センサ４０からの距離と対象車線に対する角度を、（距離，角度）のように対応付けた情報を記憶することができる。このため、計算部４８は、例えば、車載センサ４０からの距離が０．５ｍで対象車線との角度が０．２度（０．５ｍ，０．２度）の位置は、車載センサ４０が搭載されている車両３０が走行している車線内であると判定できる。一方、境目として記憶している地点の値が（１ｍ，６０度）のとき、車載センサ４０からの距離が２ｍで対象車線との角度が６０度（２ｍ，６０度）の位置は、隣接する車線であると判定する。なお、角度は時計回りの方向に正の値とするなど、対象車線に対していずれの方向になす角度であるかを含めた情報となっているものとする。このため、計算部４８は、角度の値、アンテナの車両３０での設置位置から、走行方向車線が対象車線の右と左のいずれの方向であるかを特定できる。

図５は、車載センサ４０のハードウェア構成の例を示す。車載センサ４０は、アンテナ４１（４１ａ、４１ｂ）、インタフェース５１（５１ａ、５１ｂ）、ミリ波回路５２（５２ａ、５２ｂ）、制御回路５３、メモリ５４を備える。インタフェース５１ａは、データ送信部４２ａおよびデータ受信部４３ａとして動作し、インタフェース５１ｂは、データ送信部４２ｂおよびデータ受信部４３ｂとして動作する。ミリ波回路５２ａは、レーダ送信部４５ａおよびレーダ受信部４６ａとして動作し、ミリ波回路５２ｂは、レーダ送信部４５ｂおよびレーダ受信部４６ｂとして動作する。制御回路５３は、メモリ５４に記録されたプログラムを実行することにより、通信部４４、レーダ処理部４７、計算部４８として動作する。メモリ５４は、制御回路５３の処理に用いられるデータなどを適宜、記憶することができる。また、メモリ５４は、適宜、通信部４４、レーダ処理部４７、計算部４８での処理に用いられるものとする。なお、図５はハードウェア構成の例であり、例えば、車載センサ４０がミリ波レーダ以外のレーダを備えていても良い。

＜第１の実施形態＞
図６は、渋滞距離の計測の例を示す図である。図６の例では、車線１を車両３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｇが走行しており、車線２を車両３０ｄ、３０ｆ、３０ｈが走行しているものとする。また、車両３０ａ〜３０ｈのうち、車両３０ｃと車両３０ｅは車載センサ４０を搭載していないものとする。図６の図中では、車載センサ４０の符号の末尾のアルファベットは、その車載センサ４０を搭載している車両３０の記号の末尾のアルファベットと同じものとする。例えば、車載センサ４０ａは車両３０ａに搭載されており、車載センサ４０ｂは車両３０ｂに搭載されているものとする。

まず、路面センサ１０は、渋滞を検知する。路面センサ１０が渋滞を検知する方法は、既知の任意の方法を用いることができる。以下の説明では、例として、（Ａ）〜（Ｃ）の３つの条件のうちの１つ以上を満たしたときに、路面センサ１０中の計算部１８は、渋滞が発生したと判定するものとする。

（Ａ）同じ車両３０に照射したレーダの反射波の平均受信レベルが、一定の時間以上変化しない。
（Ｂ）車両３０の速度が所定の閾値以下である。ここで、計算部１８は、レーダ送信部１５から送信したレーダの周波数ｆｓと、レーダ受信部１６で受信した車両３０からの反射波の周波数ｆｒを比較するものとする。計算部１８は、ｆｒとｆｓの周波数の差が閾値Ｔｈ以下の場合、車両３０の速度は所定の閾値以下であると判断する。ここで、計算部１８は、予め閾値Ｔｈを記憶しているものとする。
（Ｃ）同じ車両３０にレーダを照射することによって路面センサ１０から車両３０のまでの距離の経時変化を観測したときに、一定の時間以上での、検知距離の変動量が変動閾値以下である。なお、この場合に用いられる変動閾値も計算部１８が予め記憶しているものとする。

（１）路面センサ１０の計算部１８が渋滞を検知すると、計算部１８は渋滞の長さを測定する車線を決定する。例えば、路面センサ１０は、渋滞の長さを計測する起点とする起点車両を特定し、起点車両の位置する車線を特定する。ここでは、路面センサ１０は、レーダを用いて、車両３０ａの位置する車線を特定するものとする。路面センサ１０のレーダ送信部１５は、渋滞の先頭の車両３０ａにレーダを送信し、レーダ受信部１６は、反射波を受信する。計算部１８は、反射波に基づいて、路面センサ１０から車両３０ａまでの距離と角度を計算する。計算部１８は、予め、各車線の範囲を特定する車線テーブルを備えているものとする。図７に車線テーブルの例を示す。車線テーブルは、車線の番号に対応付けて、路面センサ１０からの距離と角度が記録されている。図７の例では、路面センサ１０からの距離がＬ１±ΔＬ（ｍ）で、レーダの照射角度がＤ１±ΔＤ度である場合、検出された車両３０は車線１に位置することになる。車両３０ａは、路面センサ１０からＬ１メートルの距離で照射角度がＤ１であったものとする。すると、計算部１８は、車両３０ａが車線１に位置していると判断する。

次に、路面センサ１０は、渋滞の長さを計測する車線と同じ方向に車両３０が走行する車線を特定する。図８の例では、車線１はＡの矢印の方向に車両３０が走行し、車線２ではＢの矢印の方向に車両３０が走行しているため、車線１と車線２では車両３０が同じ方向に走行している。一方、車線３では、矢印Ｃに示すように、車両３０が車線１とは反対側に走行している。このように、路面センサ１０は、予め、各車線の走行方向を記憶することができるものとする。そこで、路面センサ１０は、車線１に含まれる車両３０に車載センサ４０が搭載されていない場合に、車線２に存在する車両３０を経由して渋滞距離を計測できることを認識できる。なお、路面センサ１０は、レーダなどを用いて各車線の走行方向を認識しても良い。

（２）路面センサ１０は、車両３０ａに搭載されている車載センサ４０ａに向けて、計測開始要求メッセージを送信する。計測開始要求メッセージに含まれる情報要素の例を図９に示す。計測開始要求メッセージには、計測の開始を要求する情報、計測の対象となる車線の識別子、フィードバックフラグ、進行方向が同じ車線の情報が含まれる。以下、計測の対象となる車線のことを「対象車線」と記載することがあるものとする。フィードバックフラグは、計測開始要求メッセージによって行われた計測の結果を送信元に送信するかを表すフラグである。ここでは、フィードバックフラグ＝１の場合はフィードバックが行われ、フィードバックフラグ＝０の場合はフィードバックが行われないものとする。進行方向が同じ車線の情報は、対象車線と進行方向が同じ車線の識別子と、その車線が対象車線の進行方向から見て左右のどちらの方向に何車線分進んだ位置にあるかを示す情報を含む。例えば、車線２の場合は、車線１の進行方向左側に１車線進んだ位置にある車線である。従って、車両３０ａに送信される計測開始要求メッセージに含まれる情報要素は、以下のようになる。
計測開始要求
対象車線 ：車線１
フィードバックフラグ：１
進行方向が同じ車線 ：車線２、対象車線の左側の１車線目

（３）車載センサ４０ａのデータ受信部４３ａは、アンテナ４１ａを介して路面センサ１０からの計測開始メッセージを受信したものとする。データ受信部４３ａは、計測開始要求メッセージを通信部４４に出力する。通信部４４は、計測開始要求メッセージの内容を記憶すると共に、車線１の後続車両に対して送信するための計測要求メッセージを生成する。図１０は、計測要求メッセージに含まれる情報要素の例を説明する図である。計測要求メッセージは、計測要求、車々間距離と角度、送信元車両長さ、渋滞距離、対象車線、送信元車線、通信先車線、進行方向が同じ車線の情報が含まれる。

計測要求は、計測要求メッセージを受信した後続車両に対して、送信元の車両との間の車々間距離と、送信元の車両と通信先の車両を結ぶ直線と対象車線がなす角度を測定することを要求する情報である。車々間距離および角度として、送信元の車両３０に搭載された車載センサ４０での測定結果が記録される。ここでは、車両３０ａの先行車両は車線１にはいないので、車両３０ａから送信される計測要求メッセージには、車々間距離と角度は記録されないものとする。送信元車両長さは、計測要求メッセージの送信元となった車載センサ４０が搭載されている車両３０の長さである。渋滞距離は、起点車両の先頭から、送信元の車両の最後尾の位置を対象車線上に投影した位置までの間の距離である。送信元車線情報は、送信元の車載センサ４０が搭載された車両３０が走行している車線の識別子である。通信先車線情報は、計測要求メッセージを受信する車両３０が走行している車線の識別子である。

車載センサ４０ａの通信部４４は、データ送信部４２ｂからアンテナ４１ｂを介して、後方の車両３０ｂと通信を確立するためのメッセージ（通信要求メッセージ）を送信する。車載センサ４０ａのデータ受信部４３ｂにおいて、通信要求メッセージに応答するメッセージ（応答メッセージ）が受信されると、通信部４４は、車両３０ａの後続車両３０ｂと通信が可能であると認識する。

すると、車載センサ４０ａの通信部４４は、適宜、計算部４８から計測結果や計算部４８が記憶している情報を取得することにより、車両３０ｂに搭載されている車載センサ４０ｂに送信するための計測要求メッセージを生成する。車載センサ４０ａで生成される計測要求メッセージには、以下のような情報が含まれる。
計測要求
車々間距離および角度：なし
送信元車両長さ ：ＣＬ１
渋滞距離 ：ＣＬ１
対象車線 ：車線１
送信元車線 ：車線１
通信先車線 ：車線１
進行方向が同じ車線 ：車線２、対象車線の左側の１車線目

（４）車載センサ４０ａのデータ送信部４２ｂは、車載センサ４０ｂに向けて計測要求メッセージを送信する。

（５）車載センサ４０ｂのデータ受信部４３ａは、車載センサ４０ａからの計測要求メッセージを受信する。すると、通信部４４は、送信元車線と通信先車線をレーダ処理部４７に通知するとともに、送信元の車両３０までの距離と角度の計測を要求する。レーダ処理部４７は、通信部４４から通知された送信元車線の前方に位置する車両３０に向けてレーダを照射する。すると、計算部４８は、受信した反射波のデータに基づいて、通知された車線の前方に位置する車両３０までの距離と、その車両と車両３０ｂを結ぶ直線が対象車線に対してなす角度を求める。

ここでは、レーダ処理部４７は、レーダ送信部４５ａからアンテナ４１ａを介して車両３０ａに向けてレーダを送信させる。レーダ受信部４６ａは、車両３０ａからのレーダの反射波を、アンテナ４１ａを介して受信し、レーダ処理部４７に出力する。レーダ処理部４７は得られた値を計算部４８に出力すると、計算部４８が距離と角度を求める。ここでは、車両３０ｂから車両３０ａまでの距離がＬ２メートルで、車両３０ｂと車両３０ａを結ぶ直線と車線１のなす角度が０度であるとする。計算部４８は、得られた値を記憶する。さらに、計算部４８は、起点車両からの渋滞距離を計算する。ｎ番目の車両で計算される渋滞距離（Ｌ_total,ｎ）は、以下の式から計算される。
Ｌ_total,n＝Ｌ_total,n-1＋Ｌ_ｎ＋ＣＬ_ｎ
ここで、Ｌ_total,n-1はｎ−１番目の車両で計算された渋滞距離であり、計測要求メッセージによって通知される。Ｌ_ｎは、計算部４８での計算で得られた車々間距離を対象車線の方向に投影した長さである。従って、Ｌ_ｎ＝Ｌ_ｏｂｓ×ｃｏｓθ_ｏｂｓと表せる。なお、Ｌ_ｏｂｓは、計算部４８の計算によって得られた距離、θ_ｏｂｓは、計算部４８が算出した角度である。従って、ここでは、Ｌ_ｎは車両３０ａの末尾を始点とし車両３０ｂの先頭を終点とするベクトルの、車線１と平行な方向の成分の長さである。ＣＬ_ｎは、ｎ番目の車両の長さである。従って、車載センサ４０ｂの計算部４８で計算される渋滞距離Ｌ_total,2は、
Ｌ_total,2＝ＣＬ１＋Ｌ２×ｃｏｓ０＋ＣＬ２＝ＣＬ１＋Ｌ２＋ＣＬ２となる。

（６）車載センサ４０ｂの通信部４４は、車両３０ｂの後続車と通信が可能であるかを調べるために、データ送信部４２ｂから車線１と平行な方向に通信要求メッセージを送信する。前述のとおり、車両３０ｃには車載センサ４０が搭載されていないため、車両３０ｃから応答メッセージは送信されてこない。通信要求メッセージを送信してから所定の時間以内に応答メッセージを受信しない場合、車載センサ４０ｂの通信部４４は、同じ車線の車両との通信に失敗したと判断する。

（７）次に、車載センサ４０ｂの通信部４４は、進行方向が同じ車線に位置する車両３０との間での通信を確立しようとする。進行方向が同じ車両は、計測要求メッセージに含まれている情報から特定されるものとする。ここでは、車載センサ４０ｂの通信部４４は、車線２は対象車線と進行方向が同じであると認識し、車線２に位置する車両３０との間の通信を試みる。ここで、車線２は車線１の進行方向左側の１車線目であることが分かっているので、通信部４４は、１車線分だけアンテナ４１ｂの送信先の角度を変更する。アンテナ４１ｂの調整後に、データ送信部４２ｂは通信要求メッセージを送信する。今回は、車載センサ４０ｄから、所定の時間以内に応答メッセージが車載センサ４０ｂに送信されたものとする。

すると、通信部４４は、車載センサ４０ｄ宛ての計測要求メッセージを生成する。生成される計測要求メッセージに含まれる情報は以下のとおりである。
計測要求
車々間距離および角度：Ｌ２、０度
送信元車両長さ ：ＣＬ２
渋滞距離 ：ＣＬ１＋Ｌ２＋ＣＬ２
対象車線 ：車線１
送信元車線 ：車線１
通信先車線 ：車線２
進行方向が同じ車線 ：車線２、対象車線の左側の１車線目
車載センサ４０ｂの通信部４４は、データ送信部４２ｂを介して、生成した計測要求メッセージを、車載センサ４０ｄに送信する。

（８）車載センサ４０ｄのデータ受信部４３ａは、車載センサ４０ｂからの計測要求メッセージを受信する。すると、レーダ処理部４７は、車載センサ４０ｄのアンテナ４１ａの方向を調整して、車線１に向けて信号を送信できるようにする。その後、レーダ送信部４５ａがレーダを車両３０ｂに向けて照射し、レーダ受信部４６ａは反射波を受信する。計算部４８は、送信元車線と通信先車線の情報を用いて送信元の車両３０ｂまでの距離と角度の計測を行う。ここでは、車両３０ｄから車両３０ｂまでの距離がＬ３メートルで、車両３０ｄと車両３０ｂを結ぶ直線と車線１のなす角度がα度であるとする。計算部４８は、起点車両からの渋滞距離（Ｌ_total,3）を以下のように求める。
Ｌ_total,3＝ＣＬ１＋Ｌ２＋ＣＬ２＋Ｌ３×ｃｏｓα＋ＣＬ３
なお、ここで、車両３０ｄの車両の長さはＣＬ３であるものとする。

（９）車載センサ４０ｄの通信部４４は、車載センサ４０ｄは対象車線の後続車と通信が可能であるかを調べる。まず、通信部４４は、アンテナ４１ｂの設定を、車線１の後続車両と通信できるように変更し、その後、データ送信部４２から通信要求メッセージを送信する。通信要求メッセージは車両３０ｅに向けて送信されることになるが、車両３０ｅには車載センサ４０が搭載されていない。このため、車載センサ４０ｄは、車両３０ｅからの応答メッセージを受信できず、車載センサ４０ｄの通信部４４は、車線１の車両との通信に失敗したと判断する。

（１０）車載センサ４０ｄの通信部４４は、車両３０ｄと同じ車線を走行する車両３０との間での通信を確立しようとする。アンテナ４１ｂでの角度の調整後に、データ送信部４２ｂは通信要求メッセージを送信する。ここでは、データ受信部４３ｂは、車両３０ｆに搭載されている車載センサ４０ｆから送信されてきた応答メッセージを、所定の時間以内に受信したものとする。

すると、通信部４４は、車載センサ４０ｆ宛ての計測要求メッセージを生成する。生成される計測要求メッセージに含まれる情報は以下のとおりである。
計測要求
車々間距離および角度：Ｌ３、α度
送信元車両長さ ：ＣＬ３
渋滞距離 ：ＣＬ１＋Ｌ２＋ＣＬ２＋Ｌ３×ｃｏｓα＋ＣＬ３
対象車線 ：車線１
送信元車線 ：車線２
通信先車線 ：車線２
進行方向が同じ車線 ：車線２、対象車線の左側の１車線目
車載センサ４０ｄの通信部４４は、データ送信部４２ｂを介して、生成した計測要求メッセージを、車載センサ４０ｆに送信する。

（１１）車載センサ４０ｆは、車載センサ４０ｄからの計測要求メッセージを受信すると、手順（５）の説明と同様にして、車両３０ｆと車両３０ｄの間の距離を計測する。さらに、車載センサ４０ｆは、車両３０ｆと車両３０ｄを結ぶ直線が、車線１に対してなす角度も求める。ここでは、車両３０ｆから車両３０ｄまでの距離がＬ４メートルで、車両３０ｆと車両３０ｄを結ぶ直線と車線１のなす角度が０度であるとする。計算部４８は、起点車両からの渋滞距離（Ｌ_total,4）を以下のように求める。
Ｌ_total,4＝ＣＬ１＋Ｌ２＋ＣＬ２＋Ｌ３×ｃｏｓα＋ＣＬ３＋Ｌ４＋ＣＬ４
なお、ここで、車両３０ｆの車両の長さはＣＬ４であるものとする。

（１２）車載センサ４０ｆは、手順（９）と同様の手順により、対象車線の後続車と通信が可能であるかを調べる。この処理により、通信要求メッセージは車両３０ｇに向けて送信される。車両３０ｇに搭載されている車載センサ４０ｇは、車載センサ４０ｆにむけて応答メッセージを送信する。そこで、車載センサ４０ｆの通信部４４は、車線１の車両との通信に成功したと判断する。

（１３）車載センサ４０ｇでは、手順（８）などで説明した処理と同様の処理により、車両３０ｇと車両３０ｆの間の距離と、車両３０ｇと車両３０ｆを結ぶ直線が車線１となす角度が求められる。さらに、車載センサ４０ｇは、起点車両である車両３０ａの先頭から車両３０ｇの末尾までの距離（Ｌ_total,5）を、渋滞距離として求める。

次に、車載センサ４０ｇは、車線１の後続車両と通信できるかを、通信要求メッセージを送信することによって確認する。ここでは、車載センサ４０ｇは、応答メッセージを受信しないため、後続車両と通信できないと判断する。さらに、車載センサ４０ｇは、手順（７）と同様に車線２の後続車両と通信を開始しようとする。しかし、図６に示すように、車両３０ｇよりも後ろには、車線２にも車両３０がいない。そのため、車載センサ４０ｇは、応答メッセージを受信できない。

車載センサ４０ｇは、対象車線の後続車と通信を確立できず、さらに、対象車線と同じ方向に走行する車線の後続車両とも通信を確立できなかったため、車載センサ４０ｇが渋滞の最後尾である可能性があると判断する。そこで、車載センサ４０ｇは、アンテナ４１ｂを介して、レーダ送信部４５ｂから車線１の後方にレーダを送信する。レーダの送信から所定の時間以内に、レーダ受信部４６ｂで反射波を受信できない場合、計算部４８は、車線１には、車両３０ｇの後続車両はいないと判定する。さらに、車線２についても同様にレーダを送信し、反射波が得られない場合、計算部４８は、車線２にも後続車両はいないと判定する。

（１４）車載センサ４０ｇの通信部４４は、渋滞距離の計測結果を通知するためのメッセージを生成する。以下の説明では、渋滞距離の計測結果を通知するためのメッセージを「計測応答メッセージ」と記載することがある。計測応答メッセージの例を図１１に示す。計測応答メッセージには、計測結果を通知するメッセージであることを示す情報と、得られた渋滞距離、対象車線、計測信頼性情報が含まれる。計測信頼性情報は、計測応答メッセージを生成する車両３０の後続車両が、レーダによって検出されているかを示す。計測信頼性情報＝Ｆｉｘｅｄの場合は、後続車両が検出されていないことを示すものとする。一方、後続車両が検出されている場合は、計測信頼性情報が「Ｎｏｔ Ｆｉｘｅｄ」に設定される。計測信頼性情報がＮｏｔ Ｆｉｘｅｄの計測応答メッセージは、検出された後続車両がいずれも車々間通信に対応していない場合に生成される。図６の例では、車両３０ｇの後続車両は手順（１３）で発見されていないため、計測信頼性情報＝Ｆｉｘｅｄに設定される。車載センサ４０ｇの通信部４４で生成される計測応答メッセージの例を以下に示す。
計測応答
渋滞距離 ：Ｌ_total,5
対象車線 ：車線１
計測信頼性情報：Ｆｉｘｅｄ
ここでＬ_total,5＝ＣＬ１＋Ｌ２＋ＣＬ２＋Ｌ３×ｃｏｓα＋ＣＬ３＋Ｌ４＋ＣＬ４＋Ｌ５×ｃｏｓβ＋ＣＬ５であるものとする。また、Ｌ５は、車両３０ｆの末尾から車両３０ｇの先頭までの距離である。βは、車両３０ｆと車両３０ｇを結ぶ直線が車線１となす角度である。さらに、ＣＬ５は、車両３０ｇの車両の長さである。

通信部４４は、計測要求メッセージの送信元に向けて計測応答メッセージを送信する。通信部４４は、計算部４８の計算結果を用いて、車両３０ｇから車両３０ｆまでの距離と、車両３０ｆと車両３０ｇを結ぶ直線が車線１となす角度から特定される位置にデータを送信できるように、アンテナ４１ａを設定する。アンテナ４１ａの設定が終わった後で、データ送信部４２ａは、アンテナ４１ａを介して、計測応答メッセージを送信する。

（１５）車載センサ４０ｆは、アンテナ４１ｂを介して、車載センサ４０ｇから送信された計測応答メッセージを受信する。すると、車載センサ４０ｆの通信部４４は、計算部４８で計算された距離と角度を用いて、手順（１４）と同様に、アンテナ４１ａを設定する。アンテナ４１ａの設定が終わると、車載センサ４０ｆのデータ送信部４２ａは、計測応答メッセージを車載センサ４０ｄに転送する。

（１６）車載センサ４０ｄは、車載センサ４０ｆと同様に計測応答メッセージを受信し、車載センサ４０ｂに転送する。

（１７）車載センサ４０ｂも、手順（１５）、（１６）と同様の手順に計測応答メッセージを受信し、車載センサ４０ａに転送する。

（１８）車載センサ４０ａは、車載センサ４０ｂから計測応答メッセージを受信する。車載センサ４０ａは、手順（３）で受信した計測開始要求のフィードバックフラグの値を確認する。フィードバックフラグ＝１に設定されている場合、車載センサ４０ａは、受信した計測応答メッセージをブロードキャスト送信することにより、路面センサ１０に送信する。路面センサ１０は、計測応答メッセージにより、渋滞距離を認識する。

図１２は、車載センサ４０の動作の例を説明するフローチャートである。なお、図１２の例では、後続の車両３０との間の通信を試みる前に、レーダにより後ろに車両３０がいるかを確認している。図６を参照しながら説明した方法でも、図１２と同様に、通信を開始する前に、後続車の有無が確認されても良いものとする。なお、後方の車両３０をレーダで確認する場合の処理は、図６を参照しながら説明した手順（１３）と同様である。

データ受信部４３ａが、路面センサ１０から計測開始要求メッセージを受信した場合、もしくは、前方の車両３０から計測要求メッセージを受信した場合、レーダ処理部４７は、対象車線の後方に車両がいるかをレーダで確認する（ステップＳ１、Ｓ２）。対象車線の後方に車両が検知できた場合、通信部４４は、後方の車両と通信が可能であるかを確認する（ステップＳ２でＹｅｓ、ステップＳ３）。後方の車両との通信が可能であれば、データ送信部４２ｂは、後方の車両に計測要求メッセージを送信し、さらに後方の車両との間の車々間通信を指示する（ステップＳ３でＹｅｓ、ステップＳ４）。

ステップＳ３で後方の車両との通信ができない場合、対象車線とは異なる車線で、進行方向が同じ車線の後方に車両が検知できるかを確認する（ステップＳ３でＮｏ、ステップＳ５）。対象車線とは異なる車線で、後方に車両が検知できた場合、通信部４４は、検知した車両と通信が可能であるかを確認する（ステップＳ５でＹｅｓ、ステップＳ６）。後方の車両との通信が可能である場合、データ送信部４２ｂは、宛先の車両が対象車線とは異なる車線にいることを通知する情報を含む計測要求メッセージを、後方の車両に送信する（ステップＳ６でＹｅｓ、ステップＳ７）。一方、後方の車両との間で通信ができない場合、自車両と検知した車両との間の距離をレーダで測定し、得られた値を渋滞距離に加算した上で、計測応答メッセージを生成し、前方の車両に送信する（ステップＳ６でＹｅｓ、ステップＳ８）。

ステップＳ５で、対象車線とは異なる車線で、後方に車両が検知できない場合、自車両が渋滞の最後尾の車両であるとみなして、計測応答メッセージを生成し、前方の車両に送信する（ステップＳ５でＮｏ、ステップＳ９）。さらに、ステップＳ２でＮｏと判定された場合は、ステップＳ５以降の処理が行われる。

なお、以上の説明では、分かりやすくするために、同じ方向の車線の数が２本である場合を例として説明したが、同じ方向の車線の数は任意の複数であれば、第１の実施形態が適応できる。

このように、渋滞情報を収集する対象の車列の中に車々間通信に対応していない車両が含まれていても、隣接する車線の車両を経由して、正確な渋滞情報が簡便に取得できる。得られた渋滞情報は都道府県警察や道路管理者等に提供され、さらにVehicle Information and Communication System（ＶＩＣＳ（登録商標））などにより周辺ドライバーにも通知される。

また、車々間通信と車間距離測定を行うことで渋滞距離が求められるため、路面センサ１０の設置数が少なくても、渋滞の長さを正確に把握することができる。従って、本実施形態が用いられるシステムでは、路面センサ１０の設置コストを削減することができる。さらに、本実施形態によると、路面センサ１０が周囲の障害物などによって検知範囲を狭められた場合であっても、路面センサ１０が起点車両３０と通信することができれば渋滞距離が求められるため、渋滞情報の取得が行われるという利点がある。

＜第２の実施形態＞
次に、車載センサ４０が搭載された後続車両が複数検出された場合、車載センサ４０が搭載された全ての車両に計測要求を行うように変形された実施形態について説明する。この例では、車載センサ４０は、その車載センサ４０が搭載されている車両３０が走行している車線と、その車載センサ４０が搭載されている車両３０が走行している車線の隣接車線の車両までしか検出できないものとする。例えば、図１３のＡに示す三角形の範囲は、車両３０ｋが後続車両を感知できる範囲である。また、図１３のＢに示す三角形の範囲は、車両３０ｕが後続車両を感知できる範囲である。車載センサ４０の計算部４８は、予め、車載センサ４０の検知範囲が車載センサ４０を搭載している車両３０が走行している車線を基準として左右に何車線分であるかを記憶しているものとする。

図１３は、第２の実施形態に係る渋滞距離の計測の例を示す。図１３では、対象車線が車線１であり、車線１から車線３までの３つの車線の走行方向が同じである場合を例として示している。図１３は、車両３０ａ〜３０ｐ、３０ｑ〜３０ｘの２２台が車線１から車線３に存在する場合の例を示している。図１３に示す車両３０の中で×印が記載されている車両３０は、車載センサ４０を搭載していないため、車々間通信できないものとする。一方、斜線の入った四角で示した車両３０は、車載センサ４０を搭載していて、車々間通信が可能であるとする。例えば、車両３０ａは、車載センサ４０を搭載しているが、車両３０ｂは車載センサ４０を搭載していない。

（２１）路面センサ１０は、車両３０ａを起点車両として、計測開始要求メッセージを車両３０ａに送信したとする。また、計測開始要求メッセージには、対象車線と進行方向が同じ車線は、車線２と車線３の２本であることも、記録されているものとする。車両３０ａに搭載された車載センサ４０ａは、レーダを用いて、対象車線である車線１の後続車両３０ｂを検出する。ここで、車載センサ４０ａの検出範囲には、車両３０ａが走行している車線の左右の１車線ずつが含まれている。そこで、車載センサ４０ａは対象車線の他に、対象車線と走行方向が同じ車線であり、かつ、車載センサ４０ａの検出範囲に含まれている車線についても、レーダを用いて車両３０を検出する。図１３の例では、車載センサ４０ａは、車線２を検出の対象とし、車線２の後続車両３０ｃを検出する。なお、レーダによる車両３０の検出は、第１の実施形態と同様に行われる。車載センサ４０ａは、検出したそれぞれの車両に搭載された車載センサ４０と通信を試みる。通信の確立方法は、第１の実施形態で説明した方法と同様である。

ここでは、車両３０ａは、車両３０ｃとだけ、通信を確立できたものとする。そこで、車載センサ４０ａは、計測要求メッセージを車両３０ｃに搭載された車載センサ４０ｃに送信する。計測要求メッセージは、第１の実施形態で図１０を参照しながら説明した情報と同様の情報を含むものとする。ただし、車両３０ａに搭載された車載センサ４０ａから車両３０ｃに搭載された車載センサ４０ｃに送信される計測要求メッセージには、対象車線と進行方向が同じ車線として、車線２と車線３の情報が含まれているものとする。

（２２）車両３０ｃに搭載された車載センサ４０ｃは、後続車両３０として車両３０ｅ〜３０ｇを検出する。後続車両３０の検出方法は手順（２１）と同様である。ここで、車両３０ｃは、検出した車両のうちで車両３０ｇとのみ、通信ができたとする。すると、車両３０ｃに搭載された車載センサ４０ｃは、車両３０ｇに搭載された車載センサ４０ｇに計測要求メッセージを送信する。

（２３）車両３０ｇに搭載された車載センサ４０ｇは、後続車両３０として車両３０ｉと３０ｊを検出し、車両３０iおよび車両３０ｊの両方に搭載された車載センサ４０と通信ができたとする。すると、車両３０ｇに搭載された車載センサ４０ｇは、車両３０ｉに搭載された車載センサ４０ｉと、車両３０ｊに搭載された車載センサ４０ｊに計測要求メッセージを送信する。

（２４）車両３０ｉに搭載された車載センサ４０ｉは、後続車両３０として車両３０ｋ〜３０ｍを検出し、車両３０ｋおよび車両３０ｍに搭載された車載センサ４０に計測要求メッセージを送信する。同様に、車両３０ｊに搭載された車載センサ４０ｊは、後続車両３０として車両３０ｌと３０ｍを検出し、車両３０ｍに搭載された車載センサ４０ｍに計測要求メッセージを送信する。

（２５）車両３０ｋに搭載された車載センサ４０ｋは、後続車両３０として車両３０ｐと３０ｎを検出するが、車両３０ｐと３０ｎのいずれにも車載センサ４０が搭載されていないため、計測要求メッセージを送信できない。そこで、車載センサ４０ｋは、計測応答メッセージを生成して、車両３０ｉに搭載された車載センサ４０ｉに送信する。車載センサ４０ｋで生成される計測応答メッセージに含まれる情報要素は以下のとおりである。
計測応答
渋滞距離 ：Ｌ_total,5
対象車線 ：車線１
計測信頼性情報：Ｎｏｔ Ｆｉｘｅｄ
なお、計測応答メッセージの生成方法は、第１の実施形態と同様である。

（２６）手順（２５）で生成された計測応答メッセージは、第１の実施形態で説明した手順により、路面センサ１０まで送信される。

（２７）車両３０ｍ以降も、手順（２２）〜（２４）と同様に計測要求メッセージの送受信が行われる。すなわち、車両３０ｍに搭載された車載センサ４０ｍは、後続車両３０ｑを検出し、車両３０ｑに搭載された車載センサ４０ｑに、計測要求メッセージを送信する。車両３０ｑは、車両３０ｓ、３０ｔを検出し、車両３０ｓに搭載された車載センサ４０ｓに、計測要求メッセージを送信する。車載センサ４０ｓは、車両３０ｘ、３０ｗ、３０ｕを検出し、車両３０ｕに搭載された車載センサ４０ｕに、計測要求メッセージを送信する。

（２８）図１３の例では、車両３０ｕの後ろに車両がいないため、車載センサ４０ｕは、車両３０ｕの後続車両を検出することができない。そこで、車載センサ４０ｕは、計測応答メッセージを生成する。車載センサ４０ｕで生成される計測応答メッセージに含まれる情報要素は以下のとおりである。なお、Ｌ_total,5＜Ｌ_total,8であるものとする。
計測応答
渋滞距離 ：Ｌ_total,8
対象車線 ：車線１
計測信頼性情報：Ｆｉｘｅｄ
車載センサ４０ｕによって生成された計測応答メッセージは、第１の実施形態で説明した手順により、路面センサ１０まで送信される。

（２９）路面センサ１０は、車載センサ４０ｋによって生成された計測応答メッセージを手順（２６）で受信し、車載センサ４０ｕによって生成された計測応答メッセージを手順（２８）で受信する。そこで、路面センサ１０の計算部１８は、受信した２つの計測応答メッセージに含まれている渋滞距離を比較する。Ｌ_total,5＜Ｌ_total,8であるため、計算部１８は、車載センサ４０ｕで生成された計測応答メッセージに含まれている渋滞距離の方が長いと判断する。また、計算部１８は、車載センサ４０ｕで生成された計測信頼性情報がＦｉｘｅｄであることを確認する。すると、計算部１８は、渋滞距離はＬ_total,8であると決定する。

図１４は、第２の実施形態に係る車載センサ４０の動作の例を説明するフローチャートである。図１４に示す例では、変数ｍとＭが使用される。変数ｍは、対象車線と異なる車線であることを通知する情報を含む測定要求メッセージが送信された車両の数である。変数Ｍは、対象車線と走行方向が同じ車線のうちで、車載センサ４０が検知と通信の確立に成功した車両３０の数である。図１４のステップＳ１１〜Ｓ１４は、図１２を参照しながら説明したステップＳ１〜Ｓ４と同様である。

ステップＳ１３で対象車線に位置する後方の車両との通信ができない場合、車載センサ４０は、対象車線とは異なる車線で、進行方向か同じ車線の後方に車両が検知できるかを確認する（ステップＳ１３でＮｏ、ステップＳ１５）。このとき、車載センサ４０は、適宜、レーダ送信部４５ｂ、レーダ受信部４６ｂ、アンテナ４１ｂなどを操作して、車載センサ４０の検知範囲に含まれる全ての後続車両を検知する。ステップＳ１５で車両が検知できた場合、通信部４４は、検知した車両のうちの１台以上と通信を確立できるかを確認する（ステップＳ１５でＹｅｓ、ステップＳ１６）。通信を確立できた車両が有る場合、計算部４８は、通信可能な車両の数Ｍを求め、変数ｍを１に設定する（ステップＳ１７）。データ送信部４２ｂは、通信を確立した車両のうちのｍ番目の車両３０に搭載された車載センサ４０に、対象車線とは異なる車線にいることを通知する情報を含む計測要求メッセージを送信する（ステップＳ１８）。その後、計算部４８は、ｍを１つインクリメントして、ｍがＭよりも大きいかを確認する（ステップＳ１９、Ｓ２０）。変数ｍがＭよりも大きくなるまで、ステップＳ１８〜Ｓ２０の処理が繰り返される。

一方、後方の車両との間で通信ができない場合、検知した車両のうちの１台と自車両の間の距離をレーダで測定する。さらに、計算部４８は、自車両の末尾を始点とし、かつ、後続車両の先頭終点とするベクトルのうち、対象車線と平行な成分の長さを求め、得られた長さを渋滞距離に加算する。通信部４４は、計算部４８で計算された渋滞距離を含む計測応答メッセージを生成し、前方の車両に送信する（ステップＳ１６でＮｏ、ステップＳ２１）。ステップＳ１５で、対象車線とは異なる車線でも、後方に車両が検知できない場合、自車両が渋滞の最後尾の車両であるとみなして、計測応答メッセージを生成し、前方の車両に送信する（ステップＳ１５でＮｏ、ステップＳ２２）。また、ステップＳ１２でＮｏと判定されると、ステップＳ１５以降の処理が行われる。

図１５は、路面センサ１０の動作の例を説明するフローチャートである。路面センサ１０は、渋滞を感知すると、車載センサ４０を搭載している車両３０に、測定開始要求メッセージを送信する（ステップＳ３１）。さらに、路面センサ１０の通信部１４は、予め指定されている待ち時間が経過するまでの間、計測応答メッセージを受信できたかを定期的に確認する（ステップＳ３２〜Ｓ３４）。計測応答メッセージを起点車両に搭載された車載センサ４０から受信すると、通信部１４は、計測応答メッセージに含まれている渋滞距離などの情報を抽出して、計算部１８に出力する。計算部１８は、通信部１４から入力された渋滞距離は、これまでに通知されている渋滞距離よりも長いかを確認する（ステップＳ３５）。これまでよりも長い渋滞距離が得られた場合、計算部１８は、渋滞距離と計測信頼性の値を、最新の計測応答メッセージで通知された情報に更新する（ステップＳ３５でＹｅｓ、ステップＳ３６）。さらに、計算部１８は、計測信頼性の値がＦｉｘｅｄであるかを確認する（ステップＳ３７）。計測信頼性の値がＦｉｘｅｄではない場合、路面センサ１０が渋滞の最後尾の車両３０で生成された計測応答メッセージをさらに受信する可能性があるので、ステップＳ３２以降の処理が繰り返される（ステップＳ３７でＮｏ）。一方、計測信頼性の値がＦｉｘｅｄである場合、路面センサ１０は渋滞の最後尾の車両３０で生成された計測応答メッセージを受信したので、計算部１８は、渋滞距離と計測信頼性の値を確定して、処理を終了する（ステップＳ３７でＹｅｓ、ステップＳ３８）。また、ステップＳ３３で予め決定された時間が経過したと判断された場合も、計算部１８は、渋滞距離と計測信頼性の値を確定して処理を終了する（ステップＳ３３でＹｅｓ、ステップＳ３８）。なお、予め設定された時間内に計測応答メッセージが受信されていない場合も、路面センサ１０での処理が終了される。

以上説明したように、本実施形態では、１台の車両から複数の後続車両に計測要求が行われる。このため、図１３に示すように車載センサ４０を搭載している車両３０と、車載センサ４０を搭載していない車両３０が混在している場合でも、渋滞の距離を精度よく求められる可能性が第１の実施形態よりも高められている。例えば、図１３の車両３０ｇから車両３０ｉだけに測定要求が行われ、車両３０ｉから車両３０ｋだけに測定要求が行われたとすると、渋滞距離は車両３０ａの先頭から車両３０ｎの先頭までの長さとされてしまう。本実施形態では、車両３０ｇから、車両３０ｉと車両３０ｊの両方に測定要求が行われ、車両３０ｊから車両３０ｍへの測定要求が行われることにより、渋滞距離は、車両３０ａの先頭から車両３０ｕの末尾までの長さとされる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、車両３０の走行方向が対象車線と同じ車線を、車載センサ４０が特定する場合の実施形態について説明する。第３の実施形態は、渋滞距離の計測の対象とされている車線とは走行方向が異なる車線では、車両３０が移動している場合に適応できる。

対象車線と走行方向が同じ車線を決定する車載センサ４０は、レーダ送信部４５ｂから後続車両に向けてレーダを送信する。レーダ処理部４７は、受信レーダの周波数と送信したレーダの周波数を、計算部４８に通知する。計算部４８は予め閾値を記憶しており、受信したレーダの周波数が閾値よりも大きく低下している場合、走行方向が対象車線とは逆であると判定する。この処理を、車載センサ４０は、アンテナ４１ｂの方向などを変更することにより、様々な方向に位置する車両３０に対して行うことにより、走行方向が対象車線と同じ車線を決定する。

図１６は、走行方向の決定方法の例を説明している。図１６では、車線１〜車線３があり、車線２が対象車線であるとする。また、図中の白抜きの矢印は車両３０の進行方向を示す。従って、図１６の例では、車線１と車線２での車両３０の走行方向は右から左であり、車線３での走行方向は左から右であるものとする。また、以下の説明では、車両３０ａは停止しているものとする。一方、車両３０ｂは、左から右に走行しており、車両３０ｃと車両３０ｄは右から左に走行しているものとする。

車両３０ａに搭載された車載センサ４０ａは、レーダ送信部４５ｂから、周波数ｆｓのレーダを車両３０ｂに照射したとする。すると、ドップラー効果により、車両３０ｂからの反射波として得られるレーダの周波数ｆｏはｆｓよりも低くなる。ここで、計算部４８は、閾値ｆＴｈを用いることにより、
ｆｏ−ｆｓ＞ｆＴｈ
である場合、車載センサ４０ａの計算部１８は、車両３０ｂの走行方向が車両３０ａの走行方向と逆であると判定する。計算部４８は予め、ｆＴｈを記憶しているものとする。以上の手順により、車両３０ａと車両３０ｂの走行方向が異なると判定されると、車線３の走行方向は車線２の走行方向と異なると判定される。

一方、車載センサ４０ａが、レーダ送信部４５ｂから周波数ｆｓの信号を車両３０ｄに照射したとする。すると、ドップラー効果により、車両３０ｄからの反射波として得られるレーダの周波数ｆｐはｆｓよりも高くなる。従って、車載センサ４０ａの計算部１８は、車両３０ｄの走行方向が車両３０ａの走行方向と同じであると判定する。車載センサ４０ａは、同様にレーダの車両３０ｃからの反射波の周波数を送信周波数ｆｓと比較することもできる。なお、車両３０ｃは、車両３０ａと同じ車線にいるので、車載センサ４０ａは、車両３０ｃについては走行方向を調べなくても良い。

ここでは分かりやすくするために車両３０ａが停止している場合について説明したが、車両３０ａが走行している場合でも、ドップラー効果を用いて車載センサ４０ａが走行方向を判定することもできる。車両３０ａが走行している場合は、車両３０ａの速度が車両３０ｃの速度よりも速いと、車両３０ｃからの反射波の周波数ｆｐが、送信の際の周波数ｆｏよりも低くなる。そこで、ｆＴｈは、同方向に移動する車両の速度の差によって生じる周波数の変化量よりも大きな値に設定されているものとする。

本実施形態では、車載センサ４０が車線の走行方向を特定することができる。そこで、例えば、起点車両に搭載されている車載センサ４０が対象車線と走行方向が同じ車線を特定することができる。このため、路面センサ１０の処理負担が軽減される。走行方向が対象車線と同じ車線が特定された後に行われる観測要求メッセージの送受信、観測応答メッセージの送受信などは、第１もしく第２の実施形態と同様に行われる。

＜その他＞
なお、実施形態は上記に限られるものではなく、様々に変形可能である。以下にその例をいくつか述べる。

各メッセージの情報要素は、実装に応じて任意に変更されることがあるものとする。例えば、図１０に示す計測要求メッセージは、車々間距離および角度と、送信元車両の長さを含まなくても良い。

計測応答メッセージは、ブロードキャスト送信により伝搬されても良いものとする。この場合、車載センサ４０は、計測要求メッセージの送信後に、先行車両との間の車間距離や、先行車両と自車両を結ぶ直線が対象車線に対してなす角度を記憶していなくても良い。

以上の説明では、渋滞の先頭の車両が路面センサ１０から計測開始メッセージを受信した場合を例として説明したが、路面センサ１０から計測開始メッセージを受信する車両は、渋滞の最後尾の車両であっても良い。この場合、計測要求メッセージは、後方の車両から前方の車両に送信される。また、計測応答メッセージは前方の車両から後方の車両へと送られることになる。

１０ 路面センサ
１１、４１ アンテナ
１２、４２ データ送信部
１３、４３ データ受信部
１４、４４ 通信部
１５、４５ レーダ送信部
１６、４６ レーダ受信部
１７、４７ レーダ処理部
１８、４８ 計算部
２１、５１ インタフェース
２２、５３ 制御回路
２３、５２ ミリ波回路
２４、５４ メモリ
４０ 車載センサ

Claims (11)

1. 第１の車両に搭載されたセンサ装置であって、
   第１の車線に位置する起点車両を起点とした前記第１の車線の渋滞の長さを求めることを要求する計測要求を、前記起点車両を含む前記第１の車線中の車両のいずれかである送信元の車両から受信するデータ受信部と、
   前記送信元の車両に向けてレーダ信号波を送信するレーダ送信部と
   前記送信元の車両から反射してきたレーダ信号波の反射波を受信するレーダ受信部と、
   前記計測要求を用いて通知された前記起点車両から前記送信元の車両までの距離である第１の距離、前記反射波により求めた前記送信元の車両から前記第１の車両までの距離、および、前記第１の車両の長さを用いて、前記起点車両から前記第１の車両までの距離である第２の距離を計算する計算部と、
   前記第１の車両が前記第１の車線に位置している場合、前記第１の車線中で前記第１の車両に対して前記送信元の車両と反対側に存在する車両の中で最も近い位置に位置している第２の車両との通信に失敗すると、前記第１の車線と進行方向が同じ第２の車線に位置する第３の車両に、前記第２の距離を含む計測要求を送信するデータ送信部
   を備えることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記第１の車両が前記第２の車線に位置している場合、前記データ送信部は、前記第１の車線に位置する車両の中で前記第１の車両に最も近い車両である第４の車両との間での通信を試み、
   前記第４の車両との間で通信を確立すると、前記データ送信部は、前記第２の距離を含む計測要求を前記第４の車両に送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記第１の車両が前記第２の車線に位置している場合、前記データ受信部は、前記計測要求と共に、前記渋滞の長さの計測対象となる対象車線と前記第１の車両が走行している車線を識別する情報を受信し、
   前記計算部は、前記反射波により、前記送信元の車両から前記第１の車両までの距離とともに、前記送信元の車両の前記レーダの反射位置が始点で前記第１の車両の前記レーダの送信位置が終点であるベクトルが前記対象車線に対してなす角度をさらに求め、
   前記計算部は、前記ベクトルの前記対象車線と平行な方向の距離成分を求め、前記第１の距離に前記距離成分と前記第１の車両の長さを加算することにより、前記第２の距離を計算する
   ことを特徴とする請求項１もしくは２に記載のセンサ装置。
4. 前記送信元の車両と反対側に存在する車両を検出するためのレーダ信号波を送信する他のレーダ送信部と、
   前記他のレーダ送信部から送信されたレーダ信号波の反射波を受信する他のレーダ受信部
   をさらに備え、
   前記他のレーダ受信部での受信信号の処理結果では、前記送信元の車両と反対側に車両を検知していない場合、前記データ送信部は、前記第２の距離と、前記第２の距離が前記起点車両を起点としたときの渋滞の長さであることを示す情報を含む応答メッセージを、前記送信元の車両に送信する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
5. 前記計算部は、前記他のレーダ受信部で受信した前記レーダ信号波の反射波である受信波の周波数と、前記他のレーダ送信部から送信されたレーダ信号波である送信波の周波数を比較し、
   前記受信波の周波数が前記送信波の周波数よりも高い場合、前記他のレーダ受信部での受信信号を用いて検知された車両の進行方向は、前記第１の車両の進行方向と同じであると判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
6. 前記第３の車両、および、前記第１の車線と進行方向が同じ第３の車線に位置する第５の車両と通信が可能である場合、前記データ送信部は、前記第２の距離と前記計測要求を、前記第３および第５の車両に送信する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のセンサ装置。
7. 複数の車線を有する道路に設置され、
   前記複数の車線を走行する車両に向けてレーダ信号波を送信するレーダ送信部と
   前記車両から反射してきたレーダ信号波の反射波を受信するレーダ受信部と、
   前記反射波の処理結果から、前記複数の車線の各々での車両の走行速度と走行方向を計算するとともに、前記複数の車線のうちの第１の車線で渋滞が発生すると、前記第１の車線に位置する起点車両を決定する計算部と、
   前記起点車両に、前記第１の車線と走行方向が同じ第２の車線の位置と、前記起点車両を起点とした前記第１の車線の渋滞の長さを求めることを要求する計測要求を送信するデータ送信部と、
   前記起点車両から前記第１の車線の渋滞の長さの計測結果を通知する応答メッセージを受信するデータ受信部
   を備えることを特徴とするセンサ装置。
8. 前記計算部は、前記応答メッセージを複数受信すると、前記渋滞の長さとして通知された値のうちで最も長い距離を前記渋滞の長さに決定する
   ことを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
9. 複数の車線を有する道路に設置された路面センサは、前記複数の車線のうちの第１の車線で渋滞が発生すると、前記第１の車線に位置する起点車両を決定するとともに、前記起点車両に、前記起点車両を起点とした前記第１の車線の渋滞の長さを求めることを要求するメッセージを送信し、
   前記起点車両は、第１の車線に位置する前記起点車両の後続車である第１の車両と通信できない場合、前記第１の車線と進行方向が同じ第２の車線に位置する第２の車両に、前記起点車両の長さを含み、かつ、前記第１の車線の渋滞の長さの計測を要求する計測要求を送信し、
   前記第２の車両は、レーダにより求めた前記起点車両から前記第２の車両までの距離、前記第２の車両の長さ、および、前記起点車両の長さから計算された計算値を、前記第１の車線で前記第２の車両よりも後ろに位置する第３の車両に通知すると共に、前記第１の車線の渋滞の長さの計測を要求する
   ことを特徴とする渋滞距離の計測方法。
10. 前記計算値を求めるために、前記第２の車両は、レーダにより、前記起点車両から前記第２の車両までの距離と、前記起点車両の末尾が始点で前記第２の車両の先頭が終点である第１のベクトルが前記第１の車線に対してなす角度を求め、
    前記第２の車両は、前記第１のベクトルの前記第１の車線と平行な方向の第１の距離成分を求め、前記起点車両の長さに前記第１の距離成分と前記第２の車両の長さを加えた値を前記計算値として、前記第１の車線で前記第２の車両よりも後ろに位置する第３の車両に通知し、
    前記第３の車両は、レーダにより前記第２の車両から前記第３の車両までの距離とともに、前記第２の車両の末尾が始点で前記第３の車両の先頭が終点である第２のベクトルが前記第１の車線に対してなす角度を求め、
    前記第３の車両は、レーダにより前記第３の車両の後続車両が検知できない場合、前記第２のベクトルの前記第１の車線と平行な方向の第２の距離成分と前記第３の車両の長さを、前記計算値に加えた値を、前記第１の車線の渋滞の距離とする
    ことを特徴とする請求項９に記載の渋滞距離の計測方法。
11. 第１の車両に搭載されたセンサ装置に、
    第１の車線に位置する起点車両を起点とした前記第１の車線の渋滞の長さを求めることを要求する計測要求を、前記起点車両を含む前記第１の車線中の車両のいずれかである送信元の車両から受信し、
    前記送信元の車両に向けてレーダ信号波を送信し、
    前記送信元の車両から反射してきたレーダ信号波の反射波を受信し、
    前記計測要求を用いて通知された前記起点車両から前記送信元の車両までの距離である第１の距離、前記反射波により求めた前記送信元の車両から前記第１の車両までの距離、および、前記第１の車両の長さを用いて、前記起点車両から前記第１の車両までの距離である第２の距離を計算し、
    前記第１の車両が前記第１の車線に位置している場合、前記第１の車線中で前記第１の車両に対して前記送信元の車両と反対側に存在する車両の中で最も近い位置に位置している第２の車両との通信に失敗すると、前記第１の車線と進行方向が同じ第２の車線に位置する第３の車両に、前記第２の距離を含む前記計測要求を送信する
    処理を行わせることを特徴とする計測プログラム。