JP6269290B2 - 路車間通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の車載機と路側の光ビーコンとの間で、光通信による無線通信を行うように構成された路車間通信システムに関するものである。

路車間通信システムを用いた交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコンまたはＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information AND Communication System：財団法人道路交通情報通信システムセンターの登録商標)が既に展開されている。このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機と双方向通信が可能である。１９９３年から現在までの間に約５４０００基の光ビーコンが全国各地の道路に配備されている。

近年、光ビーコンについて、通信容量を拡大してシステムを高度化することが検討されている。これに対しては、車載機側から光ビーコン側への通信（アップリンク）の速度の高速化、即ち、高速アップリンク通信が研究されている。この高速アップリンク通信を実現するために、新光ビーコンと新車載機の導入が検討されているが、これらの機器は、従来の低速アップリンク通信しかできない従来機器との互換性がなければならない。

尚、以下では、アップリンク通信について、従来の低速でのアップリンク通信（例えば６４ｋｂｐｓ）のみが可能な機器を、旧車載機及び旧光ビーコン、高速でのアップリンク通信（例えば２５６ｋｂｐｓ）が可能な機器を、新車載機及び新光ビーコンと記すことがある。

従来機器との互換性を確保する装置として、各種の技術が提案されている。例えば特許文献１は、新光ビーコン側より車載機側に、光ビーコンが新様式であることを示す識別情報を送信し、新車載機にてその識別情報によって新仕様に対応した光ビーコンであると判断した場合には、高速アップリンク通信にて旅行時間計測情報等の車両側の所定の情報（高速アップリンク情報）を送出するという技術が開示されている。

尚、従来では、図２に示すように、規定の通信エリアとして、エリアＡ１とエリアＡ２とが規定されており、エリアＡ１では、低速アップリンク通信、高速アップリンク通信、ダウンリンク通信（高速ダウンリンク通信）が可能であり、エリアＡ２ではダウンリンク通信（高速ダウンリンク通信）のみが可能とされている。

特開２０１３−１２５５３８号公報

しかしながら、上述した特許文献１の装置では、新光ビーコンから送信された識別情報に基づいて新車載機から高速アップリンク情報を送出できるが、高速アップリンク情報の送出の可否の判定を単に新光ビーコン側から送信された識別情報によって判定しているだけであるので、適切に情報の送受信ができないことがあった。

例えば、図２に示すように、エリアＡ１、エリアＡ２に加えて、それより前方（同図左側）に、エリアＡ４、エリアＡ３のような（十分に通信ができない）通信エリアが形成された場合、特許文献１の装置では、車載機はエリアＡ３で識別情報を受信することがあるが、そのときには、車載機はエリアＡ３においてま高速アップリンク情報を送出してしまうことがある。

しかし、この場合、エリアＡ３は高速アップリンク情報の受信が困難な領域（又は受信できない領域）であるので、新車載機から高速アップリンク情報を送出しても、新光ビーコンでは高速アップリンク情報を受信できないことがあるという問題があった。

本発明の目的は、車載機から高速アップリンク通信によって送信される情報を、光ビーコンがより確実に受信できる路車間通信システムを提供することにある。

請求項１の発明は、車両の車載機と路側の光ビーコンとの間で、光通信による無線通信を行うとともに、低速アップリンク通信とそれより高速の高速アップリンク通信とを切り替えて通信が可能な路車間通信システムにおいて、前記光ビーコンは、前記車載機から送信された低速アップリンク通信の受信レベルを検出する受信レベル検出部と、前記受信レベルが基準値以上になったときに、前記高速アップリンク通信が可能なことを示す識別情報を前記車載機へ送信するビーコン側情報送信部とを備え、前記車載機は、前記識別情報を受信していないときには、前記光ビーコンに対して、前記低速アップリンク通信にてアップリンク情報を送信し、前記識別情報を受信したときに、前記光ビーコンに対して、前記高速アップリンク通信にてアップリンク情報を送信する車載機側情報送信部を備えたところに特徴を有する。

本発明の第１実施形態を示す路車間通信システムの概略構成図 路車間通信システムにおける通信エリア及び通信エリアにおける通信の種類を説明する図 車載機の光受信部のブロック図 路車間通信システムにおける送信及び受信の手順を説明する図 （ａ）は第１ダウンリンク情報ＤＬ１のデータの一例を示す図、（ｂ）は第１アップリンク情報ＵＬ１のデータの一例を示す図、（ｃ）は第２ダウンリンク情報ＤＬ２のデータの一例を示す図、（ｄ）は第２アップリンク情報ＵＬ２のデータの一例を示す図 （ａ）は入力光量と受信レベルとの関係を示す特性図、（ｂ）は入力光量と誤り率（受信感度）との関係を示す特性図 光ビーコン側の制御の内容を示すフローチャート 車載機側の制御の内容を示すフローチャート

以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図８を参照して説明する。まず、図１は、第１実施形態の路車間通信システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。この図１に示すように、本実施形態の路車間通信システムは、路側（インフラ側）の交通管制システム１と、道路を走行する車両２に搭載された車載機３とを備えている。

交通管制システム１は、交通管制室等に設けられた中央制御装置４と、道路の各所に多数設置された光ビーコン５と、中央制御装置４と光ビーコン５との間の通信を行う通信部６とを備えている。

光ビーコン５は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって、車載機５との間で無線通信を行う装置であり、ビーコン制御部７と、ビーコン制御部７に接続された複数のビーコン側投受光器（ビーコンヘッド）８とを有している。なお、ビーコン制御部７は、通信部６に接続されており、通信部６は電話回線等の通信回線によって中央制御装置４と接続されている。

一方、車載機３は、前記光通信によって、光ビーコン５との間で無線通信を行う装置であり、車載制御部９と、車載制御部９に接続された車載側投光器（車載ヘッド）１０とを有している。

次に、光ビーコン５の構成について説明する。光ビーコン５は、上述のように、（電子制御装置である）ビーコン制御部７と、ビーコンヘッド８とを備えている。ビーコンヘッド８は、電気光変換が可能な光送信部１１と、光電気変換が可能な光受信部１２とを有している。ビーコン制御部７と光送信部１１とが、ビーコン側情報送信部を構成する。

光送信部１１は、近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）を、ダウンリンク領域であるエリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４（図２参照）に送出する発光素子を有する。光受信部１２は、アップリンク領域であるエリアＡ１、Ａ３（図２参照）にある車載機３からの近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。

前記光送信部１１は、ビーコン制御部７から送出される下りフレーム（パラレルの電気信号）を所定の伝送速度（通信速度）のシリアルな送信信号に変換する送信回路（図示しない）と、出力された送信信号をダウンリンク方向の光信号に変換する発光ダイオード等よりなる発光素子（図示しない）とから構成されている。尚、この光送信部１１が送信する光信号の伝送速度は、従来の旧光ビーコンと同様に１０２４ｋｂｐｓである。

前記光受信部１２は、高低２種類の伝送速度での光電気変換が可能なマルチレート対応の光受信機能を有するものであり、低い方の伝送速度は従来の旧光ビーコンと同様に６４ｋｂｐｓであり、高い方の伝送速度は例えば２５６ｋｂｐｓである。光受信部１２は、図３に示すように、フォトダイオード等よりなる受光素子１３と、この受光素子１３が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路１４とを備えている。

上記受信回路１４は、図３に示すように、６４ｋｐｂｓでの低速での受信（低速アップリンク通信）用の回路構成として、第１増幅回路１５、第１フィルタ１６及び第１コンパレータ１７を備え、２５６ｋｐｂｓでの高速での受信（高速アップリンク通信）用の回路構成として、第２増幅回路１８、第２フィルタ１９及び第２コンパレータ２０を備え、更に、信号処理部２１と、ＣＰＵ２２と、メモリ２３と、低速アップリンクレベル検出部（受信レベル検出部）２４とを備えている。

第１増幅回路１５は、受光素子１３から出力された電気信号を低速帯域で動作して増幅し、その増幅後の電気信号を第１フィルタ１６に入力する。第１フィルタ１６は、増幅された電気信号の低速成分を抽出して、抽出した信号を第１コンパレータ１７に入力する。第１コンパレータ１７は、入力された信号を閾値と比較して得られたデジタル信号を、信号処理部２１に出力する。

第２増幅回路１８は、受光素子１３から出力された電気信号を高速帯域で動作して増幅し、その増幅後の電気信号を第２フィルタ１９に入力する。第２フィルタ１９は、増幅された電気信号の高速成分を抽出して、抽出した信号を第２コンパレータ２０に入力する。第２コンパレータ２０は、入力された信号を閾値と比較して得られたデジタル信号を、信号処理部２１に出力する。

信号処理部２１は、第１コンパレータ１７及び第２コンパレータ２０から出力されたデジタルの受信信号を入力し、該受信信号からデータを取り出し、該データをＣＰＵ２２に出力すると共にメモリ２３に記憶する。ＣＰＵ２２は、信号処理部２１から出力されたデータを入力し、外部のビーコン制御部７に送信する。

また、低速アップリンクレベル検出部２４は、第１増幅回路１５から出力された電気信号を入力し、その電気信号（低速アップリンクの受信信号）のレベルを検出し、レベル検出信号をＣＰＵ２２に出力する。この場合、低速アップリンクの受信信号の受信レベルとして、例えばマンチェスタ符号のピーク値を用いるように構成することが好ましい。そして、ＣＰＵ２２は、上記レベル検出信号を外部のビーコン制御部７に送信する。

本実施形態では、光ビーコン５は、車載機３側に送信する場合には、１０２４ｋｐｂｓでの高速の送信（高速ダウンリンク通信）が可能である。一方、車載機３側からの通信を光ビーコン５側で受信する場合には、６４ｋｐｂｓでの低速での受信（低速アップリンク通信）と、２５６ｋｐｂｓでの高速の受信（高速アップリンク通信）とが可能である。即ち、本実施形態の光ビーコン５は、旧光ビーコンより通信性能が高い新光ビーコンである。尚、旧光ビーコンのダウンリンクの伝送速度は新光ビーコンと同様に１０２４ｋｂｐｓであるが、旧光ビーコンのアップリンクの伝送速度は６４ｋｂｐｓと低い。

また、ビーコン制御部７は、ＣＰＵやメモリなどを有する周知のコンピュータを含む電子制御装置であり、通信部６を介した中央制御装置４との双方向通信や、車載機３との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有している。

次に、車載機３の構成について説明する。車載機３は、上述のように、車載制御部９と車載ヘッド１０とを備えている。車載ヘッド１０は、ビーコンヘッド８と同様に、電気光変換が可能な光送信部２５と、光電気変換が可能な光受信部２６とを有している。車載制御部９と光送信部２５が車載機側情報送信部を構成する。

光送信部２５は、近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を発光する発光素子を有する。光受信部２６は、ダウンリンク領域であるエリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に送出された近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。

光送信部２５は、車載制御部９から出力される上りフレーム（パラレルの電気信号）を所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をアップリンク方向の光信号に変換する発光ダイオード等よりなる発光素子とから構成されている。光送信部２５は、高低２種類の伝送速度での電気光変換が可能なマルチレート対応であり、低い方の伝送速度は従来の旧車載機と同様に６４ｋｂｐｓであり、高い方の伝送速度は例えば２５６ｋｂｐｓである。光受信部２６は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。尚、光受信部２６が受信する光信号の伝送速度は、従来の旧車載機と同様に１０２４ｋｂｐｓである。

本実施形態では、車載機３は、光ビーコン５側からの通信を受信する場合には、１０２４ｋｐｂｓでの高速の受信（高速ダウンリンク通信）が可能である。一方、車載機３側から光ビーコン５側に送信（アップリンク）する場合には、６４ｋｐｂｓでの低速での送信（低速アップリンク通信）と、２５６ｋｐｂｓでの高速の送信（高速アップリンク通信）とが可能である。即ち、上記車載機３は、旧車載機より通信性能が高い新車載機である。尚、旧車載機のダウンリンクの伝送速度は新光ビーコンと同様に１０２４ｋｂｐｓであるが、旧車載機のアップリンクの伝送速度は６４ｋｂｐと低い。

次に、光ビーコン５の通信領域について説明する。
図２に示すように、光ビーコン５の通信領域は、ダウンリンク通信が可能なダウンリンク領域であるエリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と、アップリンク通信が可能なアップリンク領域であるエリアＡ１とを有している。尚、エリアＡ１は、エリアＡ２に隣接して、エリア２よりも上流側、即ち、車両２の進行方向（図２中の矢印方向）における上流側（図２中の左側）に設けられている。この場合、光ビーコン５は、路側に設けられた支柱などに取り付けられて配置されることにより、前記エリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を形成するように、路面に向かって近赤外光を照射できるように構成されている。詳しくは、光ビーコン５のビーコンヘッド８は、路面上のエリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に向かって、近赤外光を照射できるとともに、エリアＡ１における車載機３からの近赤外光を受信できるように構成されている。

ここで、エリアＡ１、Ａ２は、所定の通信規定（例えば「光学式車両感知器 近赤外線式インタフェース規格」）によって規定される通信エリアであり、所定の通信規定によって、道路において車両３の前後方向（同図左右方向）における各エリアＡ１、Ａ２の開始位置、前後方向における距離、終了位置、道路の幅方向における距離などが規定されている。

図２中の表に示すように、この光ビーコン５の通信領域では、各エリアＡ１〜Ａ４において、通信状態が異なっている。エリアＡ１の上流側にて隣接して形成されたエリアＡ３、エリアＡ３の上流側にて隣接して形成されたエリアＡ４は、前記所定の通信規定によって設定された通信エリアではなく、前記エリアＡ１、Ａ２の形成に伴って、実際にこのような通信状態となることがあるエリアを例示したものである。

具体的には、上記表に示すように、エリアＡ１では、低速アップリンク通信、高速アップリンク通信、ダウンリンク通信（ここでは高速ダウンリンク通信）の全てが可能である。エリアＡ２では、ダウンリンク通信（高速ダウンリンク通信）のみが可能である。エリアＡ３では、低速アップリンク通信、ダウンリンク通信（高速ダウンリンク通信）の両方のみが可能である。エリアＡ４では、ダウンリンク通信（高速ダウンリンク通信）のみが可能である。

次に、路車間通信の手順及びその通信内容について説明する。
本実施形態では、図４に示すように、下記のような手順（時系列）に沿って路車間通信を行う。

図４の（１）まず、光ビーコン５側から車載機３側に、高速ダウンリンク通信によって、車載機３側に送信すべき各種の情報（実データ）を含む第１ダウンリンク情報ＤＬ１を送信する。この第１ダウンリンク情報ＤＬ１とは、高速（１０２４ｋｂｐｓ）で伝送される高速ダウンリンク情報であり、複数のフレームによって構成されている。

詳しくは、各フレームでは、図５（ａ）に示すように、ヘッダ部（ダウンリンクヘッダ）には、情報種別、提供時刻、最終フレームフラグ、フレーム番号、有効データ長さなどのデータが格納されている。このうち、最終フレームフラグは、情報種別で分割された複数のフレームのうちの最後のフレームであることを示し、フレーム番号は、情報種別で分割された複数のフレームの順序番号を示すものである。

尚、最終フレームフラグは、最終フレームである場合にはオン（例えば１）に設定され、そうでないときはオフ（例えば０）に設定される。また、実データ部（ダウンリンク実データ）には、前記各種の情報として、従来と同様な、現在位置情報、渋滞リンク情報、旅行時間リンク情報などが格納されている。この第１ダウンリンク情報ＤＬ１の送信は、連続して送信され、後述する第１アップリンク情報ＵＬ１が（光ビーコン５側にて）受信されるまで実施される。

図４の（２）次に、車載機３側にて第１ダウンリンク情報ＤＬ１が受信されると、そのデータの内容（実データ）に関わりなく、車載機３側から光ビーコン５側に、低速アップリンク通信によって、第１アップリンク情報ＵＬ１を送信する。この第１アップリンク情報ＵＬ１とは、低速（６４ｋｂｐｓ）で伝送される低速アップリンク情報であり、１つ又は複数のフレームによって構成されている。

詳しくは、図５（ｂ）に示すように、ヘッダ部（アップリンクヘッダ）には、車両識別情報、車両ＩＤ、車種、車載機種別、情報種別、最終フレームフラグ、フレーム番号、有効データ長などのデータが格納されている。このうち、車両識別情報は、車両２が対応するサービスを示し、車両ＩＤは、各車両２の固有番号を示し、車載機種別は、高速アップリンク通信が可能な新車載機か否か等を示し、情報種別は、第１アップリンク情報ＵＬ１（アップリンク１）か後述する第２アップリンク情報ＵＬ２（アップリンク２）かの区別を示し、最終フレームフラグは、同一情報種別内の最終フレームを示し、フレーム番号は、同一情報種別内のフレーム番号を示し、有効データ長は、実データ部の有効データ長を示している。

尚、例えば車載機種別のデータがオン（例えば１に設定）されている場合には、車載機３が高速アップリンク通信が可能な新車載機であることを示し、オフ（例えば０に設定されて）されている場合には、低速アップリンク通信しかできない旧車載機を示している。また、実データ部（アップンリンク実データ）には、従来と同様な車両計測情報などの実データが格納されている。

図４の（３）次に、光ビーコン５側にて車載機３からの第１アップリンク情報ＵＬ１が受信されると、そのヘッダ部に格納されている車載機種別のデータに基づいて、車載機３が高速アップリンク通信の可能な新車載機であるか否かを判定する。例えば車載機種別のデータがオン（例えば１に設定）されていた場合には、新車載機であると判断する。

そして、新車載機であると判断された場合には、光ビーコン５側では、車載機３からの第１アップリンク情報ＵＬ１の受信レベル（レベル検出部２４の出力）が予め決められた基準値Ｃ１以上であるか否かを判断する。この場合、図６（ａ）に示すように、アップリンク情報の受信レベルが基準値Ｃ１（判定閾値）以上であると、アップリンク情報の入力光量が十分であり、図６（ｂ）に示すように、アップリンク情報が高速アップリンクであっても、誤り率(受信感度）が基準値ｄ１（受信感度規格）よりも小さくなることから、高速アップリンク情報を誤りなく受信することができる。上記基準値Ｃ１は、高速アップリンクの受信感度を満足できるようなレベルの値としている。尚、低速アップリンクの場合は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、アップリンク情報の受信レベルが上記基準値Ｃ１よりも低くても、誤り率(受信感度）が基準値ｄ１よりも小さくなることから、低速アップリンク情報を誤りなく受信することができる。

本実施形態では、光ビーコン５は、第１アップリンク情報ＵＬ１の受信レベルが上記基準値Ｃ１以上でなかったときには、ダウンリンクの切り替えを実行せず、第１ダウンリンク情報ＤＬ１を送信し続ける（図４の（３）参照）。この場合、上記受信レベルが上記基準値Ｃ１以上でなかったときでも、光ビーコン５は受信したデータを有効として扱う。尚、光ビーコン５は、車載機３が旧車載機であると判断した場合は、ダウンリンクの切り替えを実行してもよいし、ダウンリンクの切り替えを実行せず、第１ダウンリンク情報ＤＬ１を送信し続けてもよい。

図４の（４）そして、車載機３側にて上記第１ダウンリンク情報ＤＬ１が受信されると、そのデータの内容（実データ）に関わりなく、車載機３側から光ビーコン５側に、低速アップリンク通信によって、第１アップリンク情報ＵＬ１を送信する。

図４の（５）この後、光ビーコン５側にて車載機３からの第１アップリンク情報ＵＬ１を受信し、その受信レベルが上記基準値Ｃ１以上になったときには、ダウンリンクの切り替えを実行して、光ビーコン５側から車載機３側に、高速ダウンリンク通信によって、高速アップリンク通信が可能なことを示す識別情報を含む第２ダウンリンク情報ＤＬ２を送信する。尚、例えば車載機種別のデータがオフ（例えば０に設定）されていた場合には、旧車載機であると判断し、この場合には、高速アップリンク通信が可能なことを示す識別情報を含まない第２ダウンリンク情報ＤＬ２を送信する。

ここで、第２ダウンリンク情報ＤＬ２とは、高速ダウンリンク情報であり、複数のフレームによって構成されている。詳しくは、図５（ｃ）に示すように、ヘッダ部（ダウンリンクヘッダ）には、情報種別、提供時刻、最終フレームフラグ、フレーム番号、有効データ長さなどのデータが格納されている。本実施形態では、光ビーコン５が高速アップリンク通信が可能な新光ビーコンを示す識別情報は、特定の情報種別の実データ部に格納されている。

尚、例えば識別情報のデータがオン（例えば１に設定）されている場合には、光ビーコン５が高速アップリンク通信が可能な新光ビーコンであることを示し、オフ（例えば０に設定されて）いる場合には、低速アップリンク通信しかできない旧光ビーコンを示している。また、実データ部（ダウンリンク実データ）には、各種の情報として、従来と同様な、現在位置情報、渋滞リンク情報、旅行時間リンク情報などが格納されている。上記第２ダウンリンク情報ＤＬ２の送信は、連続的に送信され、後述する一定時間が経過するまで実施される。

図４の（６）次に、車載機３側にて上記第２ダウンリンク情報ＤＬ２が受信されると、特定の情報種別の実データ部に格納されている識別情報に基づいて、光ビーコン５が高速アップリンク通信が可能な新光ビーコンであるか否かを判定する。例えば識別情報がオン（例えば１に設定）されていた場合には、新光ビーコンであると判断する。そして、新光ビーコンであると判断された場合には、車載機３側から光ビーコン５側に、高速アップリンク通信によって、送信すべき自車両３に関する各種の情報等（実データ）を含む第２アップリンク情報ＵＬ２を送信する。

この第２アップリンク情報ＵＬ２とは、高速アップリンク情報であり、１つ又は複数のフレームによって構成されている。詳しくは、図５（ｄ）に示すように、ヘッダ部（アップリンクヘッダ）には、車両識別情報、車両ＩＤ、車種、車載機種別、情報種別、最終フレームフラグ、フレーム番号、有効データ長などのデータが格納されている。尚、最終フレームフラグは、上述のように、最終フレームである場合にはオン（例えば１）に設定され、そうでないときはオフ（例えば０）に設定される。また、実データ部（アップンリンク実データ）には、従来と同様な車両２の挙動履歴などの実データが格納されている。

尚、車載機３では、第２ダウンリンク情報ＤＬ２のフレーム内の実データ部に含まれる車両ＩＤと、自身の車両ＩＤとが一致した場合に、前記第１アップリンク情報ＵＬ１の送信を停止する。

図４の（７）次に、光ビーコン５側にて上記第２アップリンク情報ＵＬ２が受信すると、その第２アップリンク情報ＵＬ２の実データ部（ダウンリンク実データ）に格納されている各フレーム（最大１６個のフレーム）のデータを取得し、取得したデータを、ビーコン制御部７内の記憶部に記憶すると共に、通信部６を介して中央制御装置４へ送信する。その後は、同様にして、所定の時間が経過するまで、光ビーコン５は、上記第２ダウンリンク情報ＤＬ２を送信し続ける。

次に、上述した路車間通信システムの送受信における処理を、光ビーコン５側と車載機３側とに分けて説明する。まず、光ビーコン５側のビーコン制御部７にて行われる処理について、図７を参照して説明する。

図７に示すように、光ビーコン５側では、まず、ステップＳ１０にて、第１ダウンリンク情報ＤＬ１を送信する（ダウンリンク１送信）。続いて、ステップＳ２０へ進み、車載機３から送信されてくる第１アップリンク情報ＵＬ１を受信できるように待機する（アップリンク１受信待機）。

そして、ステップＳ３０へ進み、ダウンリンク停止要求が無いか否かを判定する。即ち、第１ダウンリンク情報ＤＬ１の送信を停止する要求が無いか否かを判断する。具体的には、中央制御装置４からの停止命令を受信した場合に、ダウンリンク停止要求があると判断（否定判断）する。ここで、否定判断されると、ステップ３２へ進み、ダウンリンク停止処理を行って、即ち、第１ダウンリンク情報ＤＬ１の送信を停止し、本処理を終了する。

一方、上記ステップＳ３０において、肯定判断（ダウンリンク停止要求が無いと判断）されると、ステップＳ４０へ進み、車載機３からの第１アップリンク情報ＵＬ１を受信（アップリンク１受信）したか否かを判断する。ここで、否定判断されると、ステップＳ１０へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

上記ステップＳ４０において、肯定判断されると、ステップ５０へ進み、車載機３からの第１アップリンク情報ＵＬ１の受信レベルが基準値Ｃ１以上であるか否かを判断する。ここで、否定判断されると、ステップＳ１０へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

一方、上記ステップＳ５０において、肯定判断されると、ステップ６０へ進み、第１アップリンク情報ＵＬ１の受信レベルが基準値Ｃ１以上であることから、第１ダウンリンク情報ＤＬ１から第２ダウンリンク情報ＤＬ２への切り替えを実行する（ダウンリンク２切替）。続いて、ステップＳ７０へ進み、光ビーコン５側から車載機３側に、高速ダウンリンク通信によって、高速アップリンク通信が可能なことを示す識別情報を含む第２ダウンリンク情報ＤＬ２を送信する（ダウンリンク２送信）。

そして、ステップＳ８０へ進み、タイマ（Ｔ１）を起動する。このタイマ（Ｔ１）は、第２ダウンリンク情報ＤＬ２の送信が開始されてからの経過時間を計測するタイマである。続いて、ステップＳ９０へ進み、第２ダウンリンク情報ＤＬ２（ダウンリンク２）の送信時間Ｔ１ｍａｘを設定する。この第２ダウンリンク情報ＤＬ２の送信時間Ｔ１ｍａｘは、第２ダウンリンク情報ＤＬ２の送信を開始してから終了するまでの設定期間を示している。第２ダウンリンク情報ＤＬ２の送信時間Ｔ１ｍａｘとしては、固定値が設定される。

次いで、ステップＳ１００へ進み、光ビーコン５が新光ビーコンであることを示す識別情報を含む第２ダウンリンク情報ＤＬ２（ダウンリンク２）を送信する。そして、ステップＳ１１０へ進み、車載機３から送信されてくる第２アップリンク情報ＵＬ２を受信できるように待機する（アップリンク２受信待機）。

続いて、ステップＳ１２０へ進み、タイマの計時時間Ｔ１が、第２ダウンリンク情報ＤＬ２の送信時間Ｔ１ｍａｘを下回るか否かを判定する。ここで、否定判断されると、ステップＳ１５０へ進み、計時時間Ｔ１が送信時間Ｔ１ｍａｘ以上であることから、第２ダウンリンク情報ＤＬ２から第１ダウンリンク情報ＤＬ１への切り替えを実行する（ダウンリンク１切替）。この後、前記ステップＳ１０へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

一方、上記ステップＳ１２０において、肯定判断されると、ステップＳ１３０へ進み、第２アップリンク情報ＵＬ２（アップリンク２）が受信されたか否かを判断する。ここで、否定判断されると、前記ステップＳ１００へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。。

上記ステップＳ１３０において、肯定判断されると、ステップＳ１４０へ進み、第２アップリンク情報ＵＬ２の実データ部（ダウンリンク実データ）に格納されている各フレーム（最大１６個のフレーム）のデータを取得し、取得したデータを中央制御装置４へ送信するなどのデータ処理を実行する（受信データ処理）。その後は、前記ステップＳ１００へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

次に、車載機３側の車載制御部９にて行われる処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。図８のステップＳ２１０では、第１ダウンリンク情報ＤＬ１（ダウンリンク１）の受信を待機する。そして、ステップＳ２２０へ進み、第２ダウンリンク情報ＤＬ２（ダウンリンク２）の受信を待機する。

続いて、ステップＳ２３０へ進み、車載機停止要求が無いか否かを判断する。即ち、第１ダウンリンク情報ＤＬ１及び第２ダウンリンク情報ＤＬ２の受信を停止する要求が無いか否かを判定する。具体的には、電源ＯＦＦ要求信号を受信した場合に、車載機停止要求があると判断（否定判断）する。ここで、否定判断されると、本処理を終了する。

一方、上記ステップＳ２３０において、肯定判断されると、ステップＳ２４０へ進む。ステップＳ２４０では、車載機停止要求が無いので、第１ダウンリンク情報ＤＬ１を受信（ダウンリンク１受信）したか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、ステップＳ２５０に進み、第１アップリンク情報ＵＬ１（アップリンク１）を送信する。この後は、前記ステップＳ２１０へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

また、上記ステップＳ２４０において、否定判断されると、ステップＳ２６０へ進み、第２ダウンリンク情報ＤＬ２を受信（ダウンリンク２受信）したか否かを判断する。ここで、肯定判断されると、ステップＳ２７０に進み、第２アップリンク情報ＵＬ２（高速アップリンク２）を送信する。この後は、前記ステップＳ２１０へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。一方、上記ステップＳ２６０において、否定判断されると、前記ステップＳ２１０へ戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

上記した構成の本実施形態によれば、光ビーコン５においては、車載機３から送信された低速アップリンク通信の受信レベルを検出し、受信レベルが基準値Ｃ１以上になったときに、高速アップリンク通信が可能なことを示す識別情報（即ち、第２ダウンリンク情報ＤＬ２）を車載機３へ送信するように構成した。そして、車載機３においては、前記識別情報（即ち、第２ダウンリンク情報ＤＬ２）を受信したときに、前記光ビーコン５に対して、前記高速アップリンク通信にてアップリンク情報（即ち、第２アップリンク情報ＵＬ２）を送信するように構成した。この構成によれば、光ビーコン５は、車載機３から高速アップリンク通信によって送信された第２アップリンク情報ＵＬ２を、確実に受信することができる。

尚、上記実施形態において、低速アップリンクレベル検出部２４によって低速アップリンクＵＬ１の受信レベルを検出するに際して、低速アップリンクＵＬ１で受信するマンチェスタ符号のピーク値を、受信レベルとして用いるように構成したが、これに代えて、低速アップリンクＵＬ１で受信するマンチェスタ符号の平均値を、受信レベルとして用いるように構成してもよい。また、低速アップリンクＵＬ１で受信するマンチェスタ符号の振幅値を、受信レベルとして用いるように構成してもよい。

更に、低速アップリンクレベル検出部２４においては、低速アップリンクＵＬ１のフレームに含まれるフレーム開始符号を起点として受信レベルの検出を開始するように構成してもよい。そして、低速アップリンクＵＬ１のフレームに含まれるフレーム終了符号を検出したときに、受信レベルの検出を終了するように構成してもよい。また、低速アップリンクＵＬ１のフレームの途中に含まれる同期符号を検出したときに受信レベルの検出を終了するように構成してもよい。

また、高速アップリンクＵＬ２の受信レベルを検出する高速アップリンクレベル検出部を設け、高速アップリンクＵＬ２の受信光量（受信レベル）が不足していた場合には、光ビーコン５から車載機３に対して、高速アップリンクＵＬ２を再送するように要求する情報を含ませたダウンリンク情報を送信するように構成してもよい。

尚、光ビーコン５側にて、上記第２アップリンク情報ＵＬ２が受信されると、そのヘッダ部に格納されている最終フレームフラグ及びフレーム番号に基づいて、全てのフレームが受信されたか否か（全てのフレームが到達したか否か）を判定することも可能である。この場合、全てのフレームが受信されなかった場合には、高速アップリンクＵＬ２を再送するように要求する情報を含ませたダウンリンク情報を送信するように構成することが好ましい。

上記したように、高速アップリンクＵＬ２を再送するように要求する構成の場合、第２アップリンク情報ＵＬ２の全フレームを再送信するように要求しても良いし、また、未到達のフレームのみを再送信するように要求しても良い。そして、未到達のフレームのみを再送信するように要求する場合には、到達した情報として例えば到達したフレームのフレーム番号等の情報と、未到達のフレームがあることを示す情報とを、車載機３へ送信することが好ましい。また、未到達のフレームがあることを示す情報と、未到達のフレームのフレーム番号等の情報とを送信するように構成しても良い。

また、光ビーコン５は、ダウンリンクを切り替えてから（即ち、ダウンリンク情報ＤＬ２を送信してから）、第２アップリンク情報ＵＬ２を受信可能な期間に、第２アップリンク情報ＵＬ２が得られない場合には、第２アップリンク情報ＵＬ２が未到達であることを示す情報を、車載機３へ送信するように構成してもよい。尚、第２アップリンク情報ＵＬ２を受信可能な期間とは、車両２がエリアＡ１に存在する期間である。

また、光ビーコン５は、第２アップリンク情報ＵＬ２の複数のフレームのうちの任意の１フレームの受信完了から、その後受信しうるフレーム数から算出した所定の時間経過後に、残りのフレームが受信されない場合に、第２アップリンク情報ＵＬ２が未到達であることを示す到達情報を、車載機３へ送信するように構成してもよい。

例えば送信するフレーム数が１６の場合に、最初のフレームを受信したときには、残りの１５のフレームを受信する時間を予想できるので（送信周期は定められているので）、予想される時間内に残りのフレームが受信されない場合には、（フレームが未到達であることを示す）到達情報を送信してもよい。

また、光ビーコン５は、第２アップリンク情報ＵＬ２の最終フレームを受信した後に、全てのフレームが到達したことを示す情報を、車載機３へ送信するように構成してもよい。

また、車載機３は、第２アップリンク情報ＵＬ２を再送信する場合には、第２アップリンク情報ＵＬ２の送信開始時からの経過時間を計算し、自車両２の高速アップリンク通信での通信可能なエリア（エリアＡ１）の残りの滞在可能時間を考慮して、その滞在時間に送信可能なフレーム数だけ再送信するように構成してもよい。なお、車両２がエリアＡ１に到達した時間は、第２ダウンリンク情報ＤＬ２を受信した時間としてもよい。更に、車載機３は、第２アップリンク情報ＵＬ２を再送信する場合には、自車両２の車速情報を加味し、再送するフレーム数を設定してもよい。つまり、自車両２の速度が高速の場合には、エリアＡ１に滞在する時間が短いので、自車両２の速度からエリアＡ１における残りの滞在時間を考慮し、残りの滞在時間に送信できるフレーム数のフレームを送信するように構成する事が好ましい。

また、車載機３は、第２アップリンク情報ＵＬ２を再送信する場合には、通信可能なエリア（エリアＡ１）における自車両２の走行距離情報を加味して、再送するフレーム数を設定してもよい。なお、走行距離は、自車両２の速度から求めることができる。更に、送信できなかった第２アップリンク情報ＵＬ２のフレームがある場合には、その未送信のフレームを、次に通信可能となった光ビーコン９へ送信するように構成してもよい。

尚、本発明は前記実施形態などになんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば前記各実施例において、例えば１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、実施例の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。更に、実施例の構成の少なくとも一部を、他の実施例の構成に対して付加、置換等してもよい。

尚、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として実施例に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図面中、１は交通管制システム、２は車両、３は車載機、４は中央制御装置、５は光ビーコン、６は通信部、７はビーコン制御部、８はビーコン側投受光器、９は車載制御部、１０は車載側投光器、１１は光送信部、１２は光受信部、１３は受光素子、１４は受信回路、２１は信号処理部、２２はＣＰＵ、２４は低速アップリンクレベル検出部、２５は光送信部、２６は光受信部である。

Claims (4)

1. 車両（２）の車載機（３）と路側の光ビーコン（５）との間で、光通信による無線通信を行うとともに、低速アップリンク通信とそれより高速の高速アップリンク通信とを切り替えて通信が可能な路車間通信システムにおいて、
   前記光ビーコン（５）は、前記車載機（３）から送信された低速アップリンク通信の受信レベルを検出する受信レベル検出部（２４）と、
   前記受信レベルが基準値以上になったときに、前記高速アップリンク通信が可能なことを示す識別情報を前記車載機（３）へ送信するビーコン側情報送信部とを備え、
   前記車載機（３）は、前記識別情報を受信していないときには、前記光ビーコン（５）に対して、前記低速アップリンク通信にてアップリンク情報を送信し、前記識別情報を受信したときに、前記光ビーコン（５）に対して、前記高速アップリンク通信にてアップリンク情報を送信する車載機側情報送信部を備えたことを特徴とする路車間通信システム。
2. 前記光ビーコン（５）は、前記高速アップリンク通信が可能なことを示す識別情報を送信開始してから設定時間が経過したときに、前記識別情報を送信することを止めることを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
3. 前記光ビーコン（５）は、前記車載機（３）から送信された高速アップリンク通信の受信レベルを検出し、前記高速アップリンク通信の受信レベルが第２の基準値未満であるときに、前記高速アップリンク通信にてアップリンク情報を再送信するように要請する情報を前記車載機（３）へ送信することを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。
4. 前記光ビーコン（５）は、前記車載機（３）から高速アップリンク通信にて送信されたアップリンク情報を受信したときに、全てのアップリンク情報を受信したか否かを判定し、全てのアップリンク情報を受信しなかったときには、前記高速アップリンク通信にてアップリンク情報を再送信するように要請する情報を前記車載機（３）へ送信することを特徴とする請求項１記載の路車間通信システム。

Images