JP6026012B2 - 車車間通信装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車車間通信(車両間の通信)を行う車車間通信装置に関する。
車車間通信を利用して複数の車両間で車両情報を共有することで、車両制御(例えば、オートクルーズ)および追従走行などの支援を行う車車間通信装置が広く知られている。しかしながら、従来の車車間通信装置では、送信元の車両が周囲の車両へデータを送信し、そのデータを受信した車両がさらに周囲の車両へ転送する繰り返しであるため、データ共有が完了しているにも関わらず転送が繰り返され、同一データの過度な再転送により輻輳が発生する問題があった。輻輳の問題を解決するために転送回数を制限すると、データを受信できない車両が出る等、支援に悪影響を及ぼすという問題が存在する。また、前述の輻輳が発生した場合には、車車間通信全体で通信遅延が発生して、車車間通信を利用した他の支援サービスにも影響するという問題もある。
そこで、例えば特許文献1および特許文献2では、複数の車両間でデータを共有する場合に、送信元の車両が分割したデータを別々の車両に送信し、分割データを受信した車両間で未受信の分割データを送受信し合うことにより、送信データ量を削減して輻輳を抑制していた。
また例えば、特許文献3では、複数の車両間での車車間通信時にネットワークを構築し、ネットワークにおける通信経路に準じてデータを転送していくことにより、過度なデータ転送を防止していた。
特開2013−12154号公報 特開2010−220050号公報 特開2009−246931号公報
上記特許文献1および特許文献2の通信方法では、分割データを送受信することで送信データ量を削減して輻輳を抑制しているが、車両間で未受信の分割データを送受信し合う際に従来の問題である過度のデータ転送を防止することはできないという課題があった。
また、特許文献3の通信方法では、一対一の関係でネットワークを構築しているため、一対多の無線通信である車車間通信に適さず、複数の車両間でデータを共有するためにはデータ転送回数が多大となり、結果として通信遅延が生じる場合があるという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の車両間でデータを共有する場合に、輻輳の軽減とデータ転送量の削減を図ることを目的とする。
この発明の車車間通信装置は、車車間通信が確立している自車両と他車両との間でデータを送受信する通信部と、自車両の車両情報を取得する車両情報取得部と、車両情報取得部が取得した車両情報を分割して複数の分割データを作成する分割データ作成部と、通信部を介して他車両から取得した複数の分割データの排他的論理和を演算して合成データを作成するか、通信部を介して他車両から取得した一部の分割データと合成データの排他的論理和を演算して残りの分割データを復元する排他的論理和演算部と、先頭車両グループ、先頭車両グループと車車間通信が可能なデータ転送車両グループ、データ転送車両グループと車車間通信が可能なデータ合成車両グループ、ならびに、データ転送車両グループおよびデータ合成車両グループと車車間通信が可能な後続車両グループから構成される車車間通信ネットワークのうち、自車両が所属する車両グループに応じて通信制御方法を切り替える制御部とを備え、制御部は、自車両が先頭車両グループに所属する場合、車両情報取得部に車両情報を取得させ、分割データ作成部に複数の分割データを作成させて、通信部からデータ転送車両グループへ送信させ、自車両がデータ転送車両グループに所属する場合、複数の分割データを通信部に受信させて車両情報を復元すると共に、一部の分割データを通信部からデータ合成車両グループおよび後続車両グループへ送信させ、自車両がデータ合成車両グループに所属する場合、データ転送車両グループが送信した分割データのすべてを通信部に受信させて車両情報を復元すると共に、排他的論理和演算部に合成データを作成させて通信部から後続車両グループへ送信させ、自車両が後続車両グループに所属する場合、データ転送車両グループが送信した一部の分割データとデータ合成車両グループが送信した合成データとを通信部に受信させて、排他的論理和演算部に残りの分割データを復元させ、一部の分割データと残りの分割データとから車両情報を復元するものである。
この発明によれば、車車間通信ネットワークの先頭車両側では、車両情報を分割した分割データまたは当該分割データの排他的論理和である合成データを送信すると共に、後続車両側では受信した一部の分割データと合成データとから未受信の残りの分割データを復元するようにしたので、車両グループ間でのデータ転送量を低減でき、輻輳を軽減できる。
この発明の実施の形態1に係る車車間通信装置を適用した車両の車車間通信ネットワークの概要図である。 実施の形態1に係る車車間通信装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態1において各車両グループの通信チャネル切り替えの様子を説明する図である。 実施の形態1に係る車車間通信装置の車両グループ判断時の動作例を示すフローチャートである。 先頭車両グループの車両に搭載された車車間通信装置のデータ転送時の動作例を示すフローチャートである。 データ転送車両グループの車両に搭載された車車間通信装置のデータ転送時の動作例を示すフローチャートである。 データ合成車両グループの車両に搭載された車車間通信装置のデータ転送時の動作例を示すフローチャートである。 後続車両グループの車両に搭載された車車間通信装置のデータ転送時の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態1の車車間通信ネットワークのデータ送受信の様子を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態2において各車両グループの通信チャネル切り替えの様子を説明する図である。 実施の形態2の車車間通信ネットワークのデータ送受信の様子を示すタイムチャートである。 データ転送車両グループの車両に搭載された車車間通信装置のデータ転送時の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態3に係る車車間通信装置の構成を示すブロック図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
この発明では、車車間通信が確立された複数の車両を、図1の概要図に示す通りに、先頭車両グループ1、先頭車両グループ1と通信可能なデータ転送車両グループ2,3、データ転送車両グループ2,3両方と通信可能なデータ合成車両グループ4、データ転送車両グループ2とデータ合成車両グループ4内の任意車両と通信可能な後続車両グループ5、データ転送車両グループ3とデータ合成車両グループ4内の任意車両と通信可能な後続車両グループ6に分ける。
先頭車両グループ1およびデータ転送車両グループ2,3を構成する車両は各1台とする。データ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6を構成する車両は、それぞれ1台以上とする。また、後続車両グループ5,6はいずれか一方だけでもよい。よって、この車車間通信ネットワークは最低5台で構成可能である。
図1に示す複数の車両間で車両情報を共有する場合には、まず先頭車両グループ1の車両情報7(例:101110)を2つに分割した分割データ71(例:101)と分割データ72(例:110)を、先頭車両グループ1からデータ転送車両グループ2,3に分けて送信する。
データ転送車両グループ2,3が分割データ71,72を受信すると、データ転送車両グループ2は、通信エリア内に存在するデータ転送車両グループ3とデータ合成車両グループ4と後続車両グループ5に対して分割データ71をブロードキャスト転送する。他方、データ転送車両グループ3は、通信エリア内に存在するデータ転送車両グループ2とデータ合成車両グループ4と後続車両グループ6に対して分割データ72をブロードキャスト転送する。
最後に、データ合成車両グループ4に所属する任意車両は、分割データ71(例:101)と分割データ72(例:110)を全て(2個)受信すると、分割データ71,72をビット列としたときの排他的論理和(XOR)演算を行って合成データ73(例:011)を作成し、後続車両グループ5,6に対して合成データ73を転送する。
後続車両グループ5に所属する全ての車両は、合成データ73(例:011)と受信済みの分割データ71(例:101)との排他的論理和によって、未受信の分割データ72(例:110)を復元する。以下、復元した分割データ72を復元分割データ72a(例:110)と称す。
同様に、後続車両グループ6に所属する全ての車両は、合成データ73(例:011)と受信済みの分割データ72(例:110)との排他的論理和によって、未受信の分割データ71(例:101)を復元する。以下、復元した分割データ71を復元分割データ71a(例:101)と称す。
これにより、データ転送車両グループ2,3およびデータ合成車両グループ4は、分割データ71と分割データ72を結合して車両情報7を復元することができる。
また、後続車両グループ5は、分割データ72を受信しなくても合成データ73から復元分割データ72aを得ることができ、受信した分割データ71(例:101)と復元分割データ72a(例:110)とを結合して車両情報7(例:101110)を復元することができる。同様に、後続車両グループ6は、分割データ71を受信しなくても合成データ73から復元分割データ71aを得ることができ、復元分割データ71a(例:101)と受信した分割データ72(例:110)とを結合して車両情報7(例:101110)を復元することができる。
この発明の基本的概念は上述の通りのものであって、これによって、従来の車車間通信ネットワークと比較して、ネットワークの伝送効率を向上させることが可能となる。
次に、この発明の実施の形態1に係る車車間通信装置を説明する。
図2のブロック図に示すように、車車間通信装置は、通信装置本体11と、車両情報取得部12と、GPS(Global Positioning System)情報取得部13と、支援部14とによって構成される。また、通信装置本体11は、外部機器として報知部15および入力部16を利用する。当該構成の車車間通信装置を搭載した車両によって、図1に示した車車間通信を実現する。
車両情報取得部12は、本車車間通信装置が搭載された車両の情報(図1に示す車両情報7)を取得する。車両情報には、少なくとも自車の車両位置情報が含まれていることとし、この車両位置情報は、車両情報取得部12自身で取得する、あるいは後述のGPS情報取得部13で取得したGPS情報を利用するなど、取得方法の種類は問わない。車両情報取得部12が取得した車両情報は通信装置本体11に入力され、自車が先頭車両グループ1ならば通信部111から他の車両グループへ送信されることになる。
GPS情報取得部13は、本車車間通信装置が搭載された車両のGPS情報を取得し、通信装置本体11に入力する。なお、前述の通り、GPS情報取得部13が取得したGPS位置情報を車両位置情報として扱い、車両情報の一部として利用してもよい。
支援部14は、通信装置本体11を介して自車両または他車両から取得した車両情報に基づいて、各種支援を行う。この発明では支援内容に関しては、例えばオートクルーズ、追突防止、追従走行など種類は問わない。
なお、車両情報取得部12、GPS情報取得部13、および支援部14は、通信装置本体11と同じ筐体内に収容してあってもよいし、別筐体になっていてもよい。例えば、車両情報取得部12に既存の車両ECU(Electronic Control Unit)、GPS情報取得部13に既存のGPSレシーバ、支援部14に既存のカーナビゲーション装置を利用することなどは容易に考えられる。
また、報知部15に既存のカーナビゲーション装置のモニタまたはスピーカなどを利用してもよいし、入力部16に既存のカーナビゲーション装置のタッチパネルなどを利用してもよい。
以下に、通信装置本体11の内部構成を説明する。
通信部111は、車両に搭載された本車車間通信装置間で無線通信を行う。通信部111で用いる通信の方式は問わない。チャネル設定部112は、通信部111が無線通信で利用する周波数帯域(通信チャネル)を設定する。ここでは、チャネル設定部112が周波数帯域を起動時および通信確立時に設定することとし、2つ以上の周波数帯域での通信(例えば、一方がデータ受信用、他方がデータ送信用)が必要な場合は、規定周期ごとに周波数を切り替えることで並列通信を実現する。チャネル設定部112は、規定周期の計測に、GPS情報取得部13から入力されたGPS時間情報を利用することにより、複数車両間での周波数切り替えを同期させる。
制御部110は、車車間通信に係る各種制御を行う。具体的には、自車両がどの車両グループに所属するかの判断、所属する車両グループに応じたデータ転送要否、ならびに転送データの選定および作成を実施する。
所属する車両グループに応じたデータ転送要否は、転送要否判断部115が実行する。転送データの選定および作成は、分割データ作成部113、受信データ記憶部114およびXOR演算部116が協働して実現する。自車両がどの車両グループに所属するかの判断は、制御部110自身が行ってもよいし、外部で判断した結果を制御部110が取得してもよいため、図2では機能ブロックの図示を省略している。
制御部110は、自車両が先頭車両グループ1に所属する場合に、分割データ作成部113に指令を出す。
分割データ作成部113は、制御部110からの指令に応じて、入力された車両情報7(例:101110)を、例えば2つのデータ(例:101と110)に分割し、分割された各データにヘッダ情報として受信データサイズとシーケンス番号(先頭から何個目の分割データかを示す値)を付加することで、分割データ71,72を作成する。
分割データ71は、受信データサイズ「3ビット」、シーケンス番号「1」、ビット列「101」を含む。分割データ72は、受信データサイズ「3ビット」、シーケンス番号「2」、ビット列「110」を含む。
受信データ記憶部114は、通信部111が受信した分割データ71,72および合成データ73、ならびにXOR演算部116が作成した復元分割データ71a,72aのうちの少なくとも1つ以上のデータを記憶する。また、受信データ記憶部114は、全ての分割データ71,72(または復元分割データ71a,72a)を記憶済みである場合には、これらのデータから復元した車両情報7も併せて記憶する。記憶した各情報は、制御部110および制御部110内の各部で参照できることとする。
制御部110は、自車両がデータ合成車両グループ4に所属する場合に、転送要否判断部115に指令を出す。
転送要否判断部115は、制御部110からの指令に応じて、データを他車両に転送するか否かを判断する。具体的には、自車両の所属する車両グループがデータ合成車両グループ4である場合に、データ合成車両グループ4内のどの車両も合成データ73を未送信ならば、受信データ記憶部114の記憶する合成データ73を転送する必要があると判断する。判断結果は転送要否判断部115から制御部110に出力する。
また、転送要否判断部115は、車車間通信ネットワークを構成する全ての車両が先頭車両グループ1の車車間通信エリア内に存在する場合に、受信したデータを他の車両グループへ転送しないと判断する。
制御部110は、自車両がデータ合成車両グループ4または後続車両グループ5,6に所属する場合に、XOR演算部116に指令を出す。
XOR演算部116は、制御部110からの指令に応じて、受信した分割データ71と分割データ72に基づいて、ヘッダ情報を除いたビット列の排他的論理和を算出することで合成データ73を作成する。XOR演算部116は作成した合成データ73にヘッダ情報(シーケンス番号は「0」とする)を付与した後に、通信部111を介して転送する。
また、XOR演算部116は、制御部110からの指令に応じて、受信した分割データ71(または分割データ72)と合成データ73に基づいて、ヘッダ情報を除いたビット列の排他的論理和を算出することで復元分割データ72a(または復元分割データ71a)を復元する。
以下に、車車間通信装置の動作について、(1)車両グループ判断時、(2)データ転送時に分けて説明する。なお、実施の形態1では、図3の通りに、チャネル設定部112が通信部111の通信チャネルを設定しているものとする。これにより、車車間通信を確立した全車両が共通の2チャネル(図3ではチャネルAとチャネルBとする)を介して通信が出来る状態になっており、全車両の車車間通信装置のチャネル切り替えが同期している。
(1)車両グループ判断時
図4に、車両グループ判断時の車車間通信装置の動作フローの一例を示す。車両間で車車間通信が確立された後、制御部110は、自車両の車両情報を通信部111経由で送信すると共に、他車両が送信する車両情報を通信部111経由で受信する(ステップST1)。制御部110は、受信した車両情報数が車両グループ数以上の場合、即ち、自車両の車両情報を含めて5個以上の車両情報が存在する場合、図1に示した車車間通信ネットワークを構築可能な台数の車両が周囲に存在するので、車両グループ判断が必要であると判定する(ステップST2“YES”)。一方、車両情報数が車両グループ数より少ない場合、制御部110は車両グループ判断は不要と判定して(ステップST2“NO”)、処理を終了する。
ステップST3において、制御部110が車両グループを判断するか、外部から通知される車両グループを取得する。以下に車両グループの判断方法を例示するが、判断方法は問わない。
例えば、図1に記載した各車両において、同じアプリケーション(例えば、ナビゲーション装置またはスマートフォンの自動運転支援系のアプリケーション)を利用中の運転者同士を支援するために車車間通信を行う場合ならば、制御部110が、自車両と周辺車両の相対位置関係を把握することで、先頭車両グループ1、データ転送車両グループ2,3、合成車両グループ4、および後続車両グループ5,6のいずれの車両グループに所属するのか判断できる。
自車両の位置情報は、車両情報取得部12から取得可能である。あるいは、GPS情報取得部13から得られるGPS位置情報、およびスマートフォン、ナビゲーション装置、地図サーバなどから入手可能な地図情報に基づいて算出可能である。
他車両の位置情報としては、車車間通信の確立時に車両間で送受信される通信確立情報の中に含まれるGPS位置情報を使用可能である。
なお、車両グループの判断は、制御部110自身で行ってもよいし、外部機器(例えば、サーバで行ってもよい。サーバを利用する場合、サーバが本車車間通信装置を搭載した全車両の位置情報を収集し、車両グループを判断して、各車両に通知する。
また、友人同士のドライブ時に隊列走行を支援するために車車間通信を利用する場合、入力部16が運転者から先頭車両グループ1として走行するか否かの選択を受け付けるなどして、どの車両が先頭車両グループ1になるか事前に決定しているので、先頭車両グループ1に決定した制御部110が他車両の所属を判断して、他車両に対して通知してもよい。
車両グループ判断後は、制御部110が、車両情報取得部12またはGPS情報取得部13で取得する自車両の位置情報、および通信確立情報の中に含まれる周辺車両のGPS位置情報などの車両位置の履歴に基づいて、自車両と周辺車両との相対位置を確認し、相対位置関係の変化を予測する(ステップST4)。制御部110は、相対位置関係を確認した結果、後述の通りに変化すると予測される場合にはその予測に応じた各種支援を行う。
具体的には、制御部110において、自車両が周辺車両より先に進んで先頭車両グループ1になると予測した場合(ステップST5“YES”)、報知部15を介してその旨を運転者に通知する支援を行う(ステップST6)。それ以外は(ステップST5“NO”)、ステップST7へ進む。
また、制御部110は、報知部15を介して先頭車両グループ1になる旨を通知するだけでなく、運転が下手または自信がない運転者が先頭車両グループ1として他の車両グループを先導することが無い様に、先頭車両になるか否を選択させる表示を報知部15に行わせたり、オートクルーズ支援時に先頭車両グループ1になる場合にオートクルーズ走行速度を設定させる表示を報知部15に行わせたりする。このように、運転者に対する使いやすさを考慮した支援を行ってもよい。
続いて、制御部110において、任意の車両グループに所属する全ての車両が離脱することで車両グループの欠けが生じると予測した場合(ステップST7“YES”)、離脱する車両の役割を自車両が果たすために、報知部15を介して運転者に、離脱車両付近へ移動することを推奨する通知を出す支援を行う(ステップST8)。それ以外は(ステップST7“NO”)、ステップST9へ進む。
加えて、制御部110は、報知部15を介して運転者に、離脱車両付近へ移動するか否かを選択させる表示を行わせてもよい。さらに、入力部16を介して運転者から移動を許可する返答があった場合に、制御部110から支援部14へ指示して、離脱した車両グループの役割を果たせる位置に自車両を移動する車両制御を実施してもよい。車両移動後は、離脱した車両の代わりに、欠けた車両グループとしての役割を果たす。
これにより、各1台で構成されるデータ転送車両グループ2,3の車両が離脱する際に、複数台で構成されるデータ合成車両グループ4または後続車両グループ5,6からデータ転送車両グループ2,3へ車両を補充可能である。また、データ合成車両グループ4を構成する全ての車両が離脱する際に、後続車両グループ5,6からデータ合成車両グループ4へ車両を補充可能である。よって、車車間通信ネットワークを維持できる。
最後に、制御部110において、車車間通信ネットワークを構成する全車両が先頭車両グループ1の通信エリア内に存在すると予測した場合(ステップST9“YES”)、所属する車両グループから離脱して、先頭車両グループ1の車両から直接車両情報を受信するよう通信部111を制御する(ステップST10)。その際、転送要否判断部115が、受信した車両情報を他車両へ転送しないと判断し、他の車両グループへ車両情報の転送を行わないようにする。これにより、先頭車両グループ1の通信エリア内に全車両が存在する場合に、後述する(2)データ転送を実施せず、各車両が直接先頭車両グループ1と通信するようになるので、データ共有に要する時間を短縮することができる。
上記以外は(ステップST9“NO”)、処理を終了する。
なお、車車間通信装置が図4に示した動作を定期的に実行することにより、車両の状況に応じて車両グループを再構築することができるので、走行車線ごとの渋滞および規制などの道路状況の違いに起因して走行順番が変更するなど、車両の状況が変化しても、車車間通信を維持することができる。
(2)データ転送時
図5〜図8に、データ転送時の車車間通信装置の動作フローの一例を示す。図5は、先頭車両グループ1の車両に搭載された車車間通信装置の動作フロー、図6は、データ転送車両グループ2,3の車両に搭載された車車間通信装置の動作フロー、図7は、データ合成車両グループ4の車両に搭載された車車間通信装置の動作フロー、図8は、後続車両グループ5,6の車両に搭載された車車間通信装置の動作フローである。
図9は、車車間通信ネットワークのデータ送受信の様子を示すタイムチャートである。横軸は時間、その横軸の上側の四角枠が送信処理、下側の四角枠が受信処理を表し、各四角枠内のアルファベットが送受信に使用した通信チャネル(チャネルA,B)、数字がデータの種類(分割データ71,72および合成データ73)を示す。
以下では、図1〜図3および図5〜図9を用いて、車両グループごとにデータ転送時の動作を説明する。
最初に、図5を参照しながら、車車間通信装置が搭載された車両が、先頭車両グループ1に所属している場合を説明する。制御部110は、先頭車両グループ1に所属すると判断すると、まず車両情報取得部12から車両情報を取得する(ステップST101)。続いて、制御部110は車車間通信が確立されているか確認し、確立されている場合には(ステップST102“YES”)、分割データ作成部113が、車両情報取得部12から入力された車両情報を元に分割データを作成する(ステップST103)。
チャネル設定部112は、図3に示したように、規定時間ごとに通信部111のチャネルA,Bを切り替える。制御部110は、図9の通り、通信部111の通信チャネルがチャネルAに切り替わっているときに分割データ71をデータ転送車両グループ2へ送信し、チャネルBに切り替わっているときに分割データ72をデータ転送車両グループ3へ送信する(ステップST104)。
車車間通信が確立されていない場合(ステップST102“NO”)、制御部110は処理を終了する。
次に、図6を参照しながら、車車間通信装置が搭載された車両が、データ転送車両グループ2,3に所属している場合を説明する。チャネル設定部112は、図3に示したように、規定時間ごとに通信部111のチャネルA,Bを切り替える。通信部111は、図9の第1フェーズのように、通信チャネルがチャネルAに切り替わっているときに先頭車両グループ1から分割データ71を受信し、チャネルBに切り替わっているときに先頭車両グループ1から分割データ72を受信する(ステップST111)。制御部110は、通信部111を介して受信した分割データ71,72と、これら分割データ71,72から復元した車両情報7を受信データ記憶部114に記憶する。
受信データ記憶後、転送要否判断部115を介してデータ転送要否判断した後、続いて制御部110は、規定時間ごとに通信部111の通信チャネルを確認し(ステップST112)、先頭車両グループ1との通信に利用した通信チャネルに切り替わっていれば(ステップST112“YES”)、この通信チャネルを用いて分割データをブロードキャスト転送する(ステップST113)。具体的には、図9の第2フェーズのように、データ転送車両グループ2の制御部110は、通信部111がチャネルAに切り替わっているときに、分割データ71をブロードキャスト転送する。他方、データ転送車両グループ3の制御部110は、通信部111がチャネルBに切り替わっているときに、分割データ72をブロードキャスト転送する。
制御部110は、分割データの送受信が完了すると、受信データ記憶部114に記憶した車両情報7を支援部14へ出力し、支援部14がこの車両情報7に基づいて各種支援を実施する(ステップST114)。例えば、先頭車両グループ1の先頭車両が支援部14のオートクルーズ機能により一定速度で走行している場合、データ転送車両グループ2,3に所属する車両の支援部14は、車両情報7に含まれている先頭車両の走行速度に従って自車両の加減速を制御し、先頭車両に追従して走行するよう支援する。
次に、図7を参照しながら、車車間通信装置が搭載された車両が、データ合成車両グループ4に所属している場合を説明する。チャネル設定部112は、図3に示したように、規定時間ごとに通信部111のチャネルA,Bを切り替える。通信部111は、図9の第2フェーズのように、通信チャネルがチャネルAに切り替わっているときにデータ転送車両グループ2から分割データ71を受信し、チャネルBに切り替わっているときにデータ転送車両グループ3から分割データ72を受信する(ステップST121)。制御部110は、通信部111を介して受信した分割データ71,72と、これら分割データ71,72から復元した車両情報7を受信データ記憶部114に記憶する。
続いて転送要否判断部115が、データ転送要否を判断する(ステップST122)。具体的には、転送要否判断部115が、分割データ受信後に車車間通信帯域(ここではチャネルA,B)は未使用であるか否かを確認し、未使用である場合には転送が必要であると判断する。データ転送が必要と判断した場合には(ステップST122)、先ず制御部110が受信データ記憶部114に記憶した分割データ71,72をXOR演算部116へ出力し、XOR演算部116がこれら分割データ71,72から合成データ73を作成する(ステップST123)。続いて制御部110は、図9の第3フェーズのように、分割データ受信時に利用した2つのチャネルA,Bを使用して合成データ73を後続車両グループ5,6へ転送する(ステップST124)。
制御部110はまた、合成データ73の転送と同時に、受信データ記憶部114に記憶した車両情報7を支援部14へ出力し、支援部14がこの車両情報7に基づいて各種支援を実施する(ステップST125)。
次に、図8を参照しながら、車車間通信装置が搭載された車両が、後続車両グループ5,6に所属している場合を説明する。チャネル設定部112は、図3に示したように、規定時間ごとに通信部111のチャネルA,Bを切り替える。図9の第2フェーズのように、後続車両グループ5の通信部111は、チャネルAに切り替わっているときにデータ転送車両グループ2から分割データ71を受信し、他方、後続車両グループ6の通信部111は、チャネルBに切り替わっているときにデータ転送車両グループ3から分割データ72を受信する(ステップST131)。制御部110は、通信部111を介して受信した分割データ71または分割データ72を受信データ記憶部114に記憶する。
続いて後続車両グループ5,6の各通信部111は、図9の第3フェーズのように、データ合成車両グループ4から合成データ73を受信する(ステップST132)。合成データ受信後、後続車両グループ5の制御部110は、受信した分割データ71と合成データ73をXOR演算部116に出力して復元分割データ72aを作成させ(ステップST134)、その復元分割データ72aと分割データ71とから車両情報7を復元して受信データ記憶部114に記憶する。他方、後続車両グループ6の制御部110は、受信した分割データ72と合成データ73をXOR演算部116に出力して復元分割データ71aを作成させ(ステップST134)、その復元分割データ71aと分割データ72とから車両情報7を復元して受信データ記憶部114に記憶する。
最後に制御部110は、受信データ記憶部114に記憶した車両情報7を支援部14へ出力し、支援部14がこの車両情報7に基づいて各種支援を実施する(ステップST135)。
以上より、実施の形態1に係る車車間通信装置は、自車両が先頭車両グループ1に所属する場合、制御部110が、車両情報取得部12に車両情報を取得させ、分割データ作成部113に複数の分割データを作成させて、通信部111からデータ転送車両グループ2,3へ送信させるようにした。
また、自車両がデータ転送車両グループ2,3に所属する場合、制御部110が、複数の分割データを通信部111に受信させて車両情報を復元すると共に、一部の分割データを通信部111からデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6へ送信させるようにした。
また、自車両がデータ合成車両グループ4に所属する場合、制御部110が、データ転送車両グループ2,3が送信した分割データのすべてを通信部111に受信させて車両情報を復元すると共に、XOR演算部116に合成データを作成させて通信部111から後続車両グループ5,6へ送信させるようにした。
また、自車両が後続車両グループ5,6に所属する場合、制御部110が、データ転送車両グループ2,3が送信した一部の分割データとデータ合成車両グループ4が送信した合成データとを通信部111に受信させて、XOR演算部116に残りの分割データを復元させ、一部の分割データと残りの分割データとから車両情報を復元するようにした。
このように、車車間通信ネットワークを構成する車両をいくつかの車両グループに分け、先頭車両側では、車両情報を分割した分割データまたは当該分割データの排他的論理和である合成データを送信すると共に、後続車両側では受信した一部の分割データから未受信の残りの分割データを復元するようにして、各車両グループ間のデータ転送を最適化したので、データ転送量を低減でき、輻輳を軽減できる。
なお、車車間通信装置は、少なくとも通信部111、車両情報取得部12、分割データ作成部113、XOR演算部116および制御部110を備える構成にすることによって上記効果を奏することができ、図2に示した受信データ記憶部114、転送要否判断部115、チャネル設定部112、GPS情報取得部13、支援部14、報知部15および入力部16は必須の構成ではない。
また、実施の形態1によれば、制御部110が、車車間通信ネットワークを構成する車両の位置関係に基づいて、車両グループを構築するようにしたので、車両の状況が変化しても車車間通信を維持することができる。
また、実施の形態1によれば、制御部110が、車両の走行順番が入れ替わった場合に車両グループを再構築し、当該再構築した車両グループに応じて通信制御方式を切り替えるようにしたので、走行車線ごとの渋滞および記載などの道路状況の違いに起因して、車両の走行順番が変更した場合でも、車車間通信を維持することができる。
また、実施の形態1によれば、制御部110は、自車が先頭車両グループ1に所属する場合に、自車に設置されている報知部15を介して運転者へ、先頭車両になった旨を報知させるようにした。これにより、運転者が車両状況の変化を認識できるようになり、車両状況の変化に応じて支援部14による支援内容が変更された場合に生じる違和感を払拭することが可能となる。
また、実施の形態1によれば、制御部110は、自車に設置されている入力部16を介して運転者から、先頭車両として走行するか否かの選択を受け付けるようにした。先頭車両になるか否かを運転者が選択できることで、例えば、運転に自信の無い運転者が先頭車両になることを回避できるなどの、運転者のニーズも踏まえて支援部14による支援を実施することが可能となる。
また、実施の形態1によれば、制御部110は、支援部14がオートクルーズ機能を実行している場合であって自車が先頭車両グループ1に所属する場合に、報知部15を介して運転者へ、自車の走行速度が設定できる旨を報知させるようにした。このため、オートクルーズ支援の走行速度を設定できるタイミングを、運転者が把握できる。
また、実施の形態1によれば、制御部110のうちの転送要否判断部115は、車車間通信ネットワークを構築している全車両が先頭車両グループ1との車車間通信が可能な範囲内に存在する場合に、通信部111を制御して、先頭車両グループ1から車両情報を直接取得させ、当該取得した車両情報を他車両へ転送させないようにした。このため、車両の位置関係に応じて、通信時間が短くなる通信方法を選択できる。
また、実施の形態1によれば、制御部110は、先頭車両グループ1、データ転送車両グループ2,3、およびデータ合成車両グループ4のうちのいずれかの車両グループに所属する車両が離脱した場合に、自車に設置されている報知部15を介して運転者へ、当該車両が離脱した車両グループの位置への移動を促す案内を行うようにした。このため、車車間通信中に車両が離脱した場合でも、車車間通信の維持および復旧が可能となる。
また、実施の形態1によれば、制御部110は、先頭車両グループ1、データ転送車両グループ2,3、およびデータ合成車両グループ4のうちのいずれかの車両グループに所属する車両が離脱した場合に、支援部14に指示して、当該車両が離脱した車両グループの位置に自車を移動させるようにした。このため、車車間通信中に車両が離脱した場合でも、自動的に車車間通信の維持および復旧が可能となる。また、運転者に報知した上で移動を支援するので、自動的に自車位置が移動することにより生じる運転者の違和感を払拭することができる。
また、実施の形態1によれば、制御部110は、車両が離脱した車両グループの位置に自車が移動した場合に、当該車両グループに応じた通信制御方法に切り替えるようにしたので、車車間通信を維持することが可能となる。
また、実施の形態1によれば、車車間通信装置は、通信部111がデータの送受信に使用する通信チャネル(図3および図9に示すチャネルA,B)および通信期間(図9に示す第1〜第3フェーズ)を制御するチャネル設定部112を備え、このチャネル設定部112が、自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信を、他の車両グループ間でのデータ送受信とは異なる通信期間で行わせるようにした。これにより、自車両を含む車両グループ間で通信する際に、別の車両グループ間の通信と同一の通信チャネル且つ同一の通信期間になることを防ぐことができ、データ衝突を回避することができる。
実施の形態2.
実施の形態2では、実施の形態1と同じ構成の車車間通信装置において使用する通信チャネルを変更することで、車車間通信ネットワーク全体のデータ転送の効率化を実現し、通信遅延を削減する。ここでは、図1に示した車車間通信ネットワークおよび図2に示した車車間通信装置を援用して、本実施の形態2を説明する。
以下に車車間通信装置の動作を説明するが、(1)車両グループ判断時の動作は上記実施の形態1と同一の動作となるため説明を省略することとし、(2)データ転送時の動作を説明する。
(2)データ転送時
図10は、実施の形態2の各車両グループの通信チャネルの切り替えの様子を説明する図である。実施の形態2では、全ての車車間通信装置で合計4つの通信チャネル(以下の説明ではチャネルA,B,C,Dとする)を使用する。各車車間通信装置のチャネル設定部112が、図10の通りに規定周期ごとに連動して通信部111の通信チャネル切り替えを行うことで、同時通信を実現する。
具体的には、先頭車両グループ1とデータ転送車両グループ2,3との間の通信にはチャネルA,Bを、データ転送車両グループ2とデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5との間の通信にはチャネルCを、データ転送車両グループ3とデータ合成車両グループ4および後続車両グループ6との間の通信にはチャネルDを使用する。さらに、図10では図示を省略しているが、チャネル設定部112は、データ転送車両グループ2のチャネルCをチャネルBに再設定し、データ転送車両グループ3のチャネルDをチャネルAに再設定して、データ転送車両グループ2,3の間の通信に使用する。この詳細は後述する。
図11は、車車間通信ネットワークのデータ送受信の様子を示すタイムチャートである。図9同様、横軸は時間、その横軸の上側の四角枠が送信処理、下側の四角枠が受信処理を表し、各四角枠内のアルファベットが送受信に使用した通信チャネル(チャネルA〜D)、数字がデータの種類(分割データ71,72および合成データ73)を示す。
以下では、車両グループごとにデータ転送時の動作を説明する。
なお、先頭車両グループ1に所属している車両に搭載された車車間通信装置は、上記実施の形態1と同一の動作となるため、説明を割愛する。
図12に、データ転送車両グループ2,3の車両に搭載された車車間通信装置のデータ転送時の動作フローを示す。最初は、図10に示したように、データ転送車両グループ2のチャネル設定部112が規定時間ごとに通信部111のチャネルA,Cを切り替え、データ転送車両グループ3のチャネル設定部112が規定時間ごとに通信部111のチャネルD,Bを切り替える。
この切り替え状態において、データ転送車両グループ2,3に所属している車車間通信装置は、先頭車両グループ1から分割データ受信を開始すると(ステップST201)、図11の第1フェーズにおいて分割データの受信と転送を同時に行う。
具体的には、制御部110が規定時間ごとに通信部111の通信チャネルを確認し(ステップST202)、先頭車両グループ1との通信に使用する通信チャネル(データ転送車両グループ2はチャネルA、データ転送車両グループ3はチャネルB)に切り替わっている場合に(ステップST202“NO”)、先頭車両グループ1から分割データ71または分割データ72を受信する(ステップST204)。制御部110は、通信部111を介して受信した分割データ71または分割データ72を、受信データ記憶部114に記憶する。
また、制御部110は、他方の通信チャネル(データ転送車両グループ2はチャネルC、データ転送車両グループ3はD)に切り替わっている場合(ステップST202“YES”)、制御部110は、先頭車両グループ1から受信した分割データ71または分割データ72をブロードキャスト転送する(ステップST203)。
図11の第1フェーズにおいて分割データ71,72の受信と転送が完了すると、続いてチャネル設定部112が通信部111の通信チャネルの再設定を行う(ステップST205)。具体的には、データ転送車両グループ2のチャネル設定部112が、データ転送車両グループ2からデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5へ分割データ71を転送するために使用したチャネルCを、他方のデータ転送車両グループ3と先頭車両グループ1との間の通信用のチャネルBに変更し、このチャネルBをデータ転送車両グループ2,3間のデータ授受に使用する(図11に二重四角枠で示す)。
他方、データ転送車両グループ3のチャネル設定部112は、データ転送車両グループ3からデータ合成車両グループ4および後続車両グループ6へ分割データ72を転送するために使用したチャネルDを、他方のデータ転送車両グループ2と先頭車両グループ1との間の通信用のチャネルAに変更し、このチャネルAをデータ転送車両グループ2,3間のデータ授受に使用する(図11に二重四角枠で示す)。
通信チャネルの再設定後、データ転送車両グループ2とデータ転送車両グループ3との間でチャネルA,Bの切り替えが同期した状態になり、図11の第2フェーズにおいて受信済みの分割データの転送と、未受信の分割データの受信を同時に行う。
具体的には、データ転送車両グループ2の制御部110が規定時間ごとに通信部111の通信チャネルを確認し(ステップST206)、チャネルAに切り替わっているときに(ステップST206“YES”)、第1フェーズで受信した分割データ71をデータ転送車両グループ3へ転送する(ステップST207)。チャネルBに切り替わっているときには(ステップST206“NO”)、第1フェーズで未受信の分割データ72をデータ転送車両グループ3から受信する(ステップST208)。制御部110は、ステップST208で受信した分割データ72を先のステップST204で受信した分割データ71と結合して車両情報7を復元し、受信データ記憶部114に記憶する。
一方、データ転送車両グループ3の制御部110も規定時間ごとに通信部111の通信チャネルを確認し(ステップST206)、チャネルBに切り替わっているときに(ステップST206“YES”)、第1フェーズで受信した分割データ72をデータ転送車両グループ2へ転送する(ステップST207)。チャネルAに切り替わっているときには(ステップST206“NO”)、第1フェーズで未受信の分割データ71をデータ転送車両グループ2から受信する(ステップST208)。制御部110は、ステップST208で受信した分割データ71を先のステップST204で受信した分割データ72と結合して車両情報7を復元し、受信データ記憶部114に記憶する。
データ転送車両グループ2,3の制御部110は、上記処理が完了すると、受信データ記憶部114に記憶した車両情報7を支援部14へ出力し、支援部14がこの車両情報7に基づいて各種支援を実施する(ステップST209)。
データ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6に所属している車両に搭載された車車間通信装置は、使用する通信チャネル以外は上記実施の形態1と同様の動作となる。ただし、図11に示すように、第1フェーズにて、先頭車両グループ1からデータ転送車両グループ2,3を介してデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6へ分割データ転送を行い、第2フェーズにてデータ合成車両グループ4から後続車両グループ5,6へ合成データ転送を行うことができるので、先頭車両グループ1から後続車両グループ5,6までのデータ転送が2フェーズで完了する。
これに対し、上記実施の形態1の通信方法では、図9に示すように、第1フェーズにて先頭車両グループ1からデータ転送車両グループ2,3へ分割データ送信を行い、第2フェーズにてデータ転送車両グループ2,3からデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6へ分割データ転送を行い、第3フェーズにてデータ合成車両グループ4から後続車両グループ5,6へ合成データ転送を行っており、先頭車両グループ1から後続車両グループ5,6までのデータ転送に3フェーズ要していた。
以上より、実施の形態2によれば、車車間通信装置は、通信部111がデータの送受信に使用する通信チャネル(図10および図11に示すチャネルA〜D)および通信期間(図11に示す第1、第2フェーズ)を制御するチャネル設定部112を備え、このチャネル設定部112が、自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信を、他の車両グループ間でのデータ送受信とは異なる通信チャネルで行わせるようにした。これにより、自車両を含む車両グループ間で通信する際に、別の車両グループ間の通信と同一の通信チャネル且つ同一の通信期間になることを防ぐことができ、データ衝突を回避することができる。
特に、実施の形態2では、チャネル設定部112が通信部111を制御して、自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信を、他の車両グループ間でのデータ送受信とは異なる通信チャネルで行わせて、同一通信期間内での並列通信を可能にした。そのため、例えば、先頭車両グループ1とデータ転送車両グループ2,3との間の分割データ送受信と、データ転送車両グループ2,3とデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6との間の分割データ送受信を、第1フェーズで行うといったことが可能になり、車車間通信ネットワークでの通信遅延を削減できる。
実施の形態3.
実施の形態3では、車車間通信装置が通信部を複数有することで複数チャネルの通信を同時に出来る構成にし、車車間通信ネットワーク全体の通信遅延を上記実施の形態1,2よりも削減する。
図13に、実施の形態3に係る車車間通信装置の構成例を示す。なお、図13において図2と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態3では、通信部111が第一通信部111aおよび第二通信部111bを有し、送受信の並列化、および2つの車車間通信装置からの同時データ受信を実現する。第一通信部111aおよび第二通信部111bそれぞれが無線通信で利用する周波数帯域(通信チャネル)は、チャネル設定部112が設定する。また、上記実施の形態1,2と同様に、第一通信部111aおよびb第二通信部111bそれぞれが2つ以上の周波数帯域での並列通信を行う場合には、チャネル設定部112が規定時間ごとに周波数帯域の切り替えを行う。
2つの通信部111(第一通信部111aおよび第二通信部111b)を並列に使用することにより、例えば、上記実施の形態1の図3の通信方法を用いる場合に、第一通信部111aをチャネルA、第二通信部111bをチャネルBに設定して並列通信が可能となる。よって、データ転送に要する時間を1/2に短縮することができる。3つ以上の通信部111を使用すれば、さらなる時間の短縮が可能となる。
以上より、実施の形態3によれば、車車間通信装置が、第一通信部111aと第二通信部111bを備える構成にしたので、車車間通信ネットワークの通信遅延をさらに削減できる。
なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
以上のように、この発明に係る車車間通信装置は、複数車両をいくつかの車両グループに分けてデータ転送を最適化したので、先頭車両の情報を後続車両で共有してオートクルーズおよび追従走行を行う支援サービス等に用いる車車間通信装置に適している。
1 先頭車両グループ、2,3 データ転送車両グループ、4 データ合成車両グループ、5,6 後続車両グループ、7 車両情報、71,72 分割データ、71a,72a 復元分割データ、73 合成データ、11 通信装置本体、12 車両情報取得部、13 GPS情報取得部、14 支援部、15 報知部、16 入力部、110 制御部、111 通信部、111a 第一通信部、111b 第二通信部、112 チャネル設定部、113 分割データ作成部、114 受信データ記憶部、115 転送要否判断部、116 XOR演算部(排他的論理和演算部)。

Claims (14)

  1. 車車間通信が確立している自車両と他車両との間でデータを送受信する通信部と、
    前記自車両の車両情報を取得する車両情報取得部と、
    前記車両情報取得部が取得した車両情報を分割して複数の分割データを作成する分割データ作成部と、
    前記通信部を介して前記他車両から取得した複数の分割データの排他的論理和を演算して合成データを作成するか、前記通信部を介して前記他車両から取得した一部の分割データと合成データの排他的論理和を演算して残りの分割データを復元する排他的論理和演算部と、
    先頭車両グループ、前記先頭車両グループと車車間通信が可能なデータ転送車両グループ、前記データ転送車両グループと車車間通信が可能なデータ合成車両グループ、ならびに、前記データ転送車両グループおよび前記データ合成車両グループと車車間通信が可能な後続車両グループから構成される車車間通信ネットワークのうち、前記自車両が所属する車両グループに応じて通信制御方法を切り替える制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記自車両が前記先頭車両グループに所属する場合、前記車両情報取得部に車両情報を取得させ、前記分割データ作成部に複数の分割データを作成させて、前記通信部から前記データ転送車両グループへ送信させ、
    前記自車両が前記データ転送車両グループに所属する場合、前記複数の分割データを前記通信部に受信させて前記車両情報を復元すると共に、一部の前記分割データを前記通信部から前記データ合成車両グループおよび前記後続車両グループへ送信させ、
    前記自車両が前記データ合成車両グループに所属する場合、前記データ転送車両グループが送信した前記分割データのすべてを前記通信部に受信させて前記車両情報を復元すると共に、前記排他的論理和演算部に合成データを作成させて前記通信部から前記後続車両グループへ送信させ、
    前記自車両が前記後続車両グループに所属する場合、前記データ転送車両グループが送信した一部の前記分割データと前記データ合成車両グループが送信した前記合成データとを前記通信部に受信させて、前記排他的論理和演算部に残りの前記分割データを復元させ、一部の前記分割データと残りの前記分割データとから前記車両情報を復元することを特徴とする車車間通信装置。
  2. 前記制御部は、前記車車間通信ネットワークを構成する車両の位置関係に基づいて、前記車両グループを構築することを特徴とする請求項1記載の車車間通信装置。
  3. 前記制御部は、前記車両の走行順番が入れ替わった場合に前記車両グループを再構築し、当該再構築した車両グループに応じて通信制御方法を切り替えることを特徴とする請求項2記載の車車間通信装置。
  4. 前記制御部は、前記自車両が前記先頭車両グループに所属する場合に、前記自車両に設置されている報知部を介して運転者へ、先頭車両になった旨を報知させることを特徴とする請求項3記載の車車間通信装置。
  5. 前記制御部は、前記自車両に設置されている入力部を介して運転者から、先頭車両として走行するか否かの選択を受け付けることを特徴とする請求項4記載の車車間通信装置。
  6. 前記自車両を制御して、一定の速度で走行するか先頭車両に追従して走行するオートクルーズ機能を実行する支援部を備え、
    前記制御部は、前記支援部が前記オートクルーズ機能を実行している場合であって前記自車両が前記先頭車両グループに所属する場合に、前記報知部を介して運転者へ、前記自車両の走行速度を設定できる旨を報知させることを特徴とする請求項4記載の車車間通信装置。
  7. 前記制御部は、前記車車間通信ネットワークを構築しているすべての車両が前記先頭車両グループとの車車間通信が可能な範囲に存在する場合に、前記通信部を制御して、前記先頭車両グループから前記車両情報を直接取得させ、取得した前記車両情報を他車両へ送信させないことを特徴とする請求項2記載の車車間通信装置。
  8. 前記制御部は、前記先頭車両グループ、前記データ転送車両グループ、および前記データ合成車両グループのうちのいずれかの車両グループに所属する車両が離脱した場合に、前記自車両に設置されている報知部を介して運転者へ、前記車両が離脱した車両グループの位置への移動を促す案内を行うことを特徴とする請求項1記載の車車間通信装置。
  9. 前記自車両の走行を制御する支援部を備え、
    前記制御部は、前記先頭車両グループ、前記データ転送車両グループ、および前記データ合成車両グループのうちのいずれかの車両グループに所属する車両が離脱した場合に、前記支援部に指示して、前記車両が離脱した車両グループの位置に前記自車両を移動させることを特徴とする請求項8記載の車車間通信装置。
  10. 前記制御部は、前記車両が離脱した車両グループの位置に前記自車両が移動した場合に、当該車両グループに応じた通信制御方法に切り替えることを特徴とする請求項8記載の車車間通信装置。
  11. 前記通信部がデータの送受信に使用する通信チャネルおよび通信期間を制御するチャネル設定部を備え、
    前記チャネル設定部は、前記通信部を制御して、前記自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信を、他の車両グループ間でのデータ送受信とは異なる通信チャネルまたは異なる通信期間で行わせることを特徴とする請求項1記載の車車間通信装置。
  12. 前記チャネル設定部は、前記通信部を制御して、前記自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信を、他の車両グループ間でのデータ送受信とは異なる通信チャネルで行わせ、通信期間の重畳を許容することを特徴とする請求項11記載の車車間通信装置。
  13. 前記チャネル設定部は、前記通信部を制御して、前記自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信と、他の車両グループ間でのデータ送受信とを同一の通信期間内に行わせることを特徴とする請求項12記載の車車間通信装置。
  14. 前記通信部を複数備えることを特徴とする請求項11記載の車車間通信装置。
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