JP6518178B2 - 投受光器、光ビーコン制御機および光ビーコン装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信により車両との路車間通信を行う光ビーコン装置等に関する。

路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコンや電波ビーコン、ＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System）が実用化されている。このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光無線通信により、路側に設置される路上装置と車載機との間で双方向通信を行うものである。路上装置自体のことを「光ビーコン装置」或いは「光ビーコン」とも呼称される。以下では、この路上装置のことを「光ビーコン装置」という。光ビーコン装置は、主に、車載機との間で投光および受光を行う投受光器と、この投受光器を制御する光ビーコン制御機とで構成される。

従来の光ビーコン装置について図８および図９を参照して具体的に説明する。
投受光器３００から車両５に搭載された車載機５０への通信のことはダウンリンク（以下適宜「ＤＬ」と呼称する）、車載機５０から投受光器３００への通信のことはアップリンク（以下適宜「ＵＬ」と呼称する）と呼ばれる。投受光器３００と車載機５０との間で行われる光通信の領域は予め規定されており、ダウンリンクのための通信領域をダウンリンク領域、アップリンクのための通信領域をアップリンク領域として規定される。

図８は、従来のダウンリンク領域ＤＡおよびアップリンク領域ＵＡを説明するための概略側面図である。ダウンリンク領域ＤＡは投受光器３００から車載機５０への投光領域であり、アップリンク領域ＵＡは投受光器３００が車載機５０からの投光を受光する受光領域である。

ダウンリンク領域ＤＡおよびアップリンク領域ＵＡは、その範囲が所定の規格で定められており、投受光器３００の直下位置近傍から交通流上流側に広がる範囲に定められている。具体的には、ダウンリンク領域ＤＡは、投受光器３００を道路の上方頂点として道路上流側の始端ＤＡｓ〜道路下流側の終端ＤＡｅの範囲に定められ、アップリンク領域ＵＡは、投受光器３００を道路の上方頂点として道路上流側の始端ＵＡｓ〜道路下流側の終端ＵＡｅの範囲に定められている。

特徴的なのは、アップリンク領域ＵＡの始端ＵＡｓとダウンリンク領域の始端ＤＡｓとが共通位置に定められているのに対して、アップリンク領域ＵＡの終端ＵＡｅがダウンリンク領域ＤＡｅよりも上流側に定められていることである。アップリンクで搬送されるデータ量よりもダウンリンクで搬送されるデータ量の方が多いからである。

また、アップリンクの通信には、データ伝送速度が比較的に低速な通信である第１アップリンクと、比較的に高速な通信である第２アップリンクとがある。ダウンリンクの通信にも、第１ダウンリンクおよび第２ダウンリンクがあるが、何れもデータ伝送速度は同じである。これらを含めた光ビーコンの通信手順について図９を参照して説明する。

図９は、光ビーコンによる通信手順を説明するためのフローチャートである。左側が光ビーコン装置（路上装置）側の処理の流れ、右側が車載機側の処理の流れを示している。なお、光ビーコン装置側の処理は、光ビーコン制御機によって進行実行されるため、実行主体を光ビーコン制御機として説明する。
先ず、光ビーコン制御機は、第１ダウンリンク送信を繰り返し且つ継続的に行い、第１アップリンク送信の受信を待機する。すなわち通信領域内に車載機が現れるのを待機する（ステップＲ１０〜Ｒ２０：ＮＯ）。第１ダウンリンク送信では、車線通知情報、現在位置情報、メッセージ情報、簡易図形情報、渋滞リンク情報等が送信される。

一方、車載機側も、第１ダウンリンク送信を受信できるかを常時判断しており（ステップＢ１０：ＮＯ）、ダウンリンク領域ＤＡ内に進入することで第１ダウンリンク送信を受信できた場合には（ステップＢ１０：ＹＥＳ）、第１アップリンク送信を行う（ステップＢ２０）。第１アップリンク送信では、車載機が搭載された車両に係る旅行時間計測情報や車両計測情報、当該車載機が搭載された車両を識別するための車両ＩＤ等が送信される。

光ビーコン制御機は、第１アップリンク送信を受信できた場合には（ステップＲ２０：ＹＥＳ）、受信した第１アップリンク送信で搬送された情報を検出して上位装置へ送信し（ステップＲ３０）、第２ダウンリンク送信を開始する（ステップＲ４０）。第２ダウンリンク送信では、一部内容が第１ダウンリンク送信と重複する場合があるが、車線通知情報、渋滞・旅行時間リンク情報、旅行速度リンク情報、路線信号情報、第２アップリンク送信の受け入れ可否を示すフラグ情報等が送信される。第２ダウンリンク送信で送信される車線通知情報には、先の第１アップリンク送信で受信した車両ＩＤが含まれる。

一方、第１アップリンク送信を行った車載機は、第２ダウンリンク送信の受信を待機し（ステップＢ３０）、待機時間がタイムアウトを示す所定時間に達していなければ（ステップＢ３４：ＮＯ）、第２ダウンリンク送信による送信情報に含まれる車線通知情報に自車両の車両ＩＤが含まれているか否か、すなわち、自車両宛の情報であるか否かを判定する（ステップＢ４０）。自車両宛の情報でなければ（ステップＢ４０：ＮＯ）、ステップＢ２０に戻り再度第１アップリンク送信を行う。自車両宛ての情報であれば（ステップＢ４０：ＹＥＳ）、次に、第２ダウンリンク送信による送信情報に第２アップリンク送信の受け入れが可能である旨を示すフラグ情報が含まれているか否かを判定する（ステップＢ５０）。

第２アップリンク送信の受け入れが可能である旨を示すフラグ情報が含まれていれば（ステップＢ５０：ＹＥＳ）、第２アップリンク送信を行い（ステップＢ６０）、含まれていなければ（ステップＢ５０：ＮＯ）第２アップリンク送信は行わない。第２アップリンク送信では、プローブ情報と呼ばれる情報、例えば第１アップリンク送信で送信される車両計測情報よりも詳細な車両計測情報等が送信される。

光ビーコン制御機は、第２アップリンク送信を受信できた場合には（ステップＲ５０：ＹＥＳ）、第２アップリンク送信で搬送された情報を検出して上位装置へ送信する（ステップＲ６０）。また、第２アップリンク送信の受信成否に関わらず、所定時間の間（或いは所定回数送信するまで）、第２ダウンリンク送信を行い（ステップＲ５０〜Ｒ７０）、その後、最初のステップＲ１０へ処理を戻す。

一方、第２アップリンク送信を行った車載機は、第２ダウンリンク送信に係る情報の受信が完了するまで、或いは、所定時間が経過してタイムアウトするまで、第２ダウンリンク送信の受信を行う（ステップＢ７０〜Ｂ８０）。第２ダウンリンク送信を受信できない場合も同様に、所定時間が経過するまで受信を試みる（ステップＢ５０）。その後、最初のステップＢ１０へ処理を戻す。

以上が従来の光ビーコンの通信手順であるが、特徴的なのは、限られた通信領域内で、高速移動し得る車載機５０と投受光器３００との間でより確実に通信を実現するための手順となっていることである。例えば、第１アップリンク送信は、未達の場合に再送をする仕組みが定められている上、送信フレームが少なく、再送の仕組みもあるために受信確率が高いが、第２アップリンク送信は、未達か否かに関わらず１回の送信で終了となり、車載機側は第２アップリンク送信が送達できたかどうか（正常に受信されたかどうか）を知るすべをもたない。他方、ダウンリンク送信は複数回の送信が行われる。

特開２０１３−１２５５３８号公報 特開２０１４−７１８５６号公報

上述した通り、光ビーコンによる通信を行うための通信領域が規定されていた。しかし、車載機５０が通信領域に進入する前の通信領域外の地点で通信が実現してしまう場合があることが分かった。

その場合も、光ビーコン装置としては図９のステップＲ１０〜Ｒ７０までの一連の処理を実行し、車載機５０としては図９のステップＢ１０〜Ｂ８０までの一連の処理を実行することになるが、問題となるのは、車載機５０は、第２アップリンク送信を規定回数（従来では１回のみ）しか送信しないことである。車載機５０がアップリンク領域ＵＡに未だ進入していないにも関わらず、図９のステップＢ６０まで通信手順が進んだ場合、投受光器３００は第２アップリンク送信を受信できない、或いは、受信できたとしても第２アップリンク送信に係る搬送情報の一部が欠落してしまう場合が生じることがあった。光通信の最適領域として設計されたアップリンク領域ＵＡ外での通信となるからである。

本発明は上述した課題を解決するために考案されたものであり、その目的とするところは、車載機が従来規定されていた通信領域に進入する前に光ビーコンの通信手順が進行実行された場合、車載機が行う第２アップリンク送信を光ビーコン装置側が受信できない或いは受信できたとしても搬送情報の一部が欠落してしまう事態を無くすための技術を提案すること、である。

上記課題を解決するための第１の発明は、車載機（例えば図１，２の車載機５０）へのダウンリンク（以下「ＤＬ」という。）送信（第１ＤＬ送信および第２ＤＬ送信の総称。以下同じ。）に係る送信機能部（例えば図４の送信機能部３２）と、前記車載機からのアップリンク（以下「ＵＬ」という。）送信（第１ＵＬ送信および第２ＵＬ送信の総称。以下同じ）の受信に係る受信機能部とを備えた光ビーコン用の投受光器（例えば図１〜４の投受光器３０）であり、光ビーコン制御機（例えば図４の光ビーコン制御機）の制御に従って、継続的な第１ＤＬ送信を行っている際に、当該第１ＤＬ送信を受信した前記車載機からの第１ＵＬ送信を受信した場合に、当該第１ＵＬ送信の受信に応じて当該車載機へ第２ＤＬ送信を開始し、当該第２ＤＬ送信を受信した当該車載機からの第２ＵＬ送信を受信する投受光器であって、
前記受信機能部は、
前記第１ＵＬ送信および前記第２ＵＬ送信の対象領域である標準ＵＬ領域（例えば図２，３の標準アップリンク領域ＳＵＡ）からのＵＬ送信を受信するための標準受信機能部（例えば図４，５の標準受信機能部３４）と、
前記標準ＵＬ領域と一部が重なる或いは隣接するように前記標準ＵＬ領域の交通流上流側に設定された拡張ＵＬ領域（例えば図２，３の拡張アップリンク領域ＥＵＡ）からの前記第２ＵＬ送信を受信するための拡張受信機能部（例えば図４の拡張受信機能部３７）と、
を有し、
前記標準受信機能部による標準受信信号と、前記拡張受信機能部による拡張受信信号とを別々に前記光ビーコン制御機に出力する、
投受光器である。

この第１の発明によれば、第１ＵＬ送信および第２ＵＬ送信の対象領域である標準ＵＬ領域の他に、標準ＵＬ領域の交通流上流側に拡張ＵＬ領域を定め、この拡張ＵＬ領域からの第２ＵＬ送信を拡張受信機能部が受信する。標準ＵＬ領域は従来のＵＬ領域に対応する領域である。車載機が標準ＵＬ領域に進入する前に光ビーコンの通信手順が進行実行されて第２ＵＬ送信が行われたとしても、車載機にとって標準ＵＬ領域の手前側に拡張ＵＬ領域が存在するため、第２ＵＬ送信は確実に投受光器で受信される。
なお、車載機については、従来通りであり、何ら変更の必要がない。

また、第２の発明は、第１の発明の投受光器において、
前記標準受信機能部は、前記標準ＵＬ領域からのＵＬ送信に係る投光を受光するための標準受光素子部（例えば図４の標準受光素子部３５）を有して構成され、
前記拡張受信機能部は、前記拡張ＵＬ領域からの前記第２ＵＬ送信に係る投光を受光するための拡張受光素子部（例えば図４の拡張受光素子部３８）を有して構成される、
投受光器である。

この第２の発明によれば、投受光器に、標準ＵＬ領域からのＵＬ送信（第１ＵＬ送信および第２ＵＬ送信）の投光を受光するための標準受光素子部とは別に、拡張ＵＬ領域からの第２ＵＬ送信に係る投光を受光するための拡張受光素子部を具備することができる。拡張ＵＬ領域からの第２ＵＬ送信に係る投光をより確実に受光する構成とすることができる。

また、第３の発明は、
第１又は第２の発明の投受光器を制御する光ビーコン制御機（例えば図４の光ビーコン制御機２０）であって、
前記第１ＵＬ送信の搬送情報の検出を前記標準受信信号に基づいて行うことと（例えば図６）、
前記第１ＵＬ送信を受信した場合に、前記投受光器に前記第２ＤＬ送信を行わせることと、
前記第２ＤＬ送信に応じて前記車載機から送信される前記第２ＵＬ送信の搬送情報の検出を、前記標準受信信号および前記拡張受信信号に基づいて行うことと（例えば図６）、
を実行する光ビーコン制御機である。

この第３の発明によれば、第１ＵＬ送信の受信については、標準受信機能部によって受信された標準受信信号に基づいて処理され、第２ＵＬ送信の受信については、標準受信信号、および、拡張受信機能部によって受信された拡張受信信号に基づいて処理される。これにより、拡張ＵＬ領域で第１ＵＬ送信がなされたとしても、拡張受信信号が第１ＵＬ送信の受信に用いられることがない。他方、第２ＵＬ送信を受信する際は、標準受信信号および拡張受信信号が用いられるため、標準ＵＬ領域と拡張ＵＬ領域の何れの領域で第２ＵＬ送信がなされても確実に受信することができる。

また、第４の発明は、
Ｎ車線（Ｎ≧２）に対応するＮ台の第１又は第２の発明の投受光器の光通信を制御する光ビーコン制御機（例えば図４の光ビーコン制御機２０）であって、
前記Ｎ台の投受光器の何れかが前記第１ＵＬ送信を受信したか否かを、当該投受光器の前記標準受信信号に基づいて判定することと、
前記第１ＵＬ送信を受信したと判定した場合に、前記Ｎ台の投受光器に前記第２ＤＬ送信を行わせることと、
前記第２ＤＬ送信に応じて前記車載機から送信される前記第２ＵＬ送信の搬送情報の検出を、前記第１ＵＬ送信を受信したと判定した投受光器の前記標準受信信号および前記拡張受信信号に基づいて行うことと（例えば図７のステップＲ３５）、
を実行する光ビーコン制御機である。

この第４の発明によれば、第１ＵＬ送信の受信については標準受信信号に基づいて処理されるが、第２ＵＬ送信の受信については第１ＵＬ送信を受信した投受光器の標準受信信号および拡張受信信号に基づいて処理される。これにより、どの車線においても、拡張ＵＬ領域で第１ＵＬ送信がなされたとしても、拡張受信信号が第１ＵＬ送信の受信に用いられることがない。一方、第２ＵＬ送信を受信する際には、第１ＵＬ送信を受信した投受光器の標準受信信号および拡張受信信号が用いられるため、無関係な車線の信号を用いることがない。すなわち、光ビーコンの通信手順を進行実行している車載機が存在する車線を絞り込み、的確に拡張受信信号を利用して、第２ＵＬ送信を確実に受信することができる。

また、第５の発明は、
第１又は第２の発明の投受光器と、
第３又は第４の発明の光ビーコン制御機と、
を具備した光ビーコン装置（例えば図４の光ビーコン装置１０）である。

この第５の発明によれば、第１又は第２の発明の作用効果と、第３又は第４の発明の作用効果とを奏する光ビーコン装置を実現することができる。

路車間通信システムの構成図。 通信領域を説明するための概略側面図。 通信領域を説明するための概略俯瞰図。 光ビーコン装置の構成図。 標準受信機能部の構成例を示す図。 受信信号処理部の構成例を示す図。 光ビーコンの通信手順を示す図。 従来の通信領域を説明するための概略側面図。 従来の光ビーコンの通信手順を示す図。

以下、本発明を適用した実施形態の一例を説明する。ダウンリンクのことを適宜「ＤＬ」、アップリンクのことを適宜「ＵＬ」と略称する。

［全体構成］
図１は、本実施形態の路車間通信システム１の全体構成図である。図１に示すように、路車間通信システム１は、投受光器３０および光ビーコン制御機２０を備えた光ビーコン装置１０と、道路Ｒを走行する車両５に搭載された車載機５０との間で光通信による双方向通信を行うよう構成されている。

光ビーコン装置１０は、道路Ｒの各車線を通信対象エリアとする複数の投受光器３０と、各投受光器３０を制御する光ビーコン制御機２０とを備える。光ビーコン制御機２０と各投受光器３０とは、有線或いは無線通信によって通信接続されている。

光ビーコン制御機２０は、道路Ｒ脇に立設された支柱６０の下部に設置される。また、光ビーコン制御機２０は、電話回線等の通信回線を介して交通管制システム等の中央装置（以下「上位装置」という）と接続されており、上位装置からＤＬ情報を取得して各投受光器３０から送信させるとともに、各投受光器３０が受信した車載機５０からのＵＬ情報を上位装置に送信する。光ビーコン装置側の光ビーコンの通信手順（投受光器３０による投光および受光）は、光ビーコン制御機２０の制御によって進行実行される。

投受光器３０は、支柱６０の上部から道路Ｒを横切るように水平方向に架設されたバー６２に固定されて、通信対象の車線の直上に設置されている。また、投受光器３０は、光通信用の投光部を有する送信機能部３２と、受光部を有する標準受信機能部３４および拡張受信機能部３７とを備える。

送信機能部３２は、ＤＬ情報を搬送する近赤外線の光信号であるＤＬ光を通信対象エリアの車線に向けて発光し、標準受信機能部３４および拡張受信機能部３７は、車載機５０から送信されるＵＬ情報を搬送する近赤外線の光信号であるＵＬ光を受光する。

なお、本実施形態において、車載機５０は図８，９を参照して説明した従来の車載機と同様である。

［通信領域］
図２，３は、本実施形態のダウンリンク用の通信領域（ダウンリンク領域）およびアップリンク用の通信領域（アップリンク領域）を説明するための概略図であり、図２が側面図、図３が俯瞰図である。

本実施形態のダウンリンク領域ＤＡは、図８を参照して説明した従来のダウンリンク領域ＤＡに対応する領域である。また、本実施形態のアップリンク領域には、標準アップリンク領域ＳＵＡと、拡張アップリンク領域ＥＵＡとがあるが、このうち、標準アップリンク領域ＳＵＡは、図８を参照して説明した従来のアップリンク領域ＵＡに対応する領域である。

本実施形態は、標準アップリンク領域ＳＵＡの交通流上流側に、拡張アップリンク領域ＥＵＡを設けたことを特徴の１つとしている。拡張アップリンク領域ＥＵＡは、投受光器３０を道路Ｒの上方頂点として道路上流側の始端ＥＵＡｓ〜道路下流側の終端ＥＵＡｅの範囲に定められる。終端ＥＵＡｅは、標準アップリンク領域ＳＵＡの始端ＳＵＡｓと同じ位置として説明するが、始端ＳＵＡｓよりも下流側に終端ＥＵＡｅを設定することとしてもよい。要は、拡張アップリンク領域ＥＵＡと標準アップリンク領域ＳＵＡとの間にアップリンク用の通信領域の隙間がなく、拡張アップリンク領域ＥＵＡと標準アップリンク領域ＳＵＡとが隣接あるいは連続していればよい。そのため、拡張アップリンク領域ＥＵＡの下流側の一部領域が、標準アップリンク領域ＳＵＡの上流側の一部領域と重複することとしてもよい。

また、図３に示すように、道路Ｒの各車線それぞれに対応する投受光器３０について、対応する車線に通信領域（拡張アップリンク領域ＥＵＡ、標準アップリンク領域ＳＵＡ、ダウンリンク領域ＤＡ）が設定される。

標準アップリンク領域ＳＵＡは、第１アップリンクおよび第２アップリンクの両方のための通信領域であるが、拡張アップリンク領域ＥＵＡは、第２アップリンクのための通信領域として設定される。

［光ビーコン装置の詳細構成］
図４は、光ビーコン装置１０を構成する複数の投受光器３０と、光ビーコン制御機２０との機能ブロックを示す図である。投受光器３０の符号は、対応する車線毎にＡ，Ｂ，・・・を付記し、投受光器３０Ａ，３０Ｂ，・・・と記すが、何れの投受光器３０も同様の構成である。

投受光器３０は、送信機能部３２と、標準受信機能部３４と、拡張受信機能部３７とを備える。
送信機能部３２は、光ビーコン制御機２０からの送信指示に従って、ダウンリンク領域ＤＬに向けた第１ダウンリンクおよび第２ダウンリンクの送信（投光）を実行する機能部であり、発光素子部や電圧印加部等を有して構成される。

標準受信機能部３４は、車載機５０からの第１アップリンクおよび第２アップリンクの送信（投光）を受信（受光）するための機能部であり、標準受光素子部３５と、増幅・抽出回路部３６とを有して構成される。

標準受光素子部３５は、標準アップリンク領域ＳＵＡからの投光を受光するための複数の受光素子を有して構成され、受光光の強度変化に応じた電気信号を増幅・抽出回路部３６へ出力する。

増幅・抽出回路部３６は、増幅器、フィルタ回路、ＡＤ変換回路等を有して構成され、標準受光素子部３５が受光した信号をデジタル信号に変換し、受信信号として光ビーコン制御機２０へ出力する。

標準受信機能部３４は、第１アップリンクおよび第２アップリンクの投光を受光するため、より具体的な構成としては図５に示すような構成を採用することができる。すなわち、第１アップリンクはデータ伝送速度（変調速度ともいえる）が比較的低速な通信であるが、第２アップリンクはデータ伝送速度が比較的高速な通信である。そのため、図５（ａ）に示すように、標準受光素子部３５が受光した信号を、第１アップリンク用の増幅・抽出に特化した回路部（第１ＵＬ用増幅・抽出回路部３６１）と、第２アップリンク用の増幅・抽出に特化した回路部（第２ＵＬ用増幅・抽出回路部３６２）とに並列に入力する。第１ＵＬ用増幅・抽出回路部３６１からは、第１アップリンクに係る受信信号（第１ＵＬ標準受信信号）のみが出力され、第２ＵＬ用増幅・抽出回路部３６２からは、第２アップリンクに係る受信信号（第２ＵＬ標準受信信号）のみが出力される。

また、第１アップリンクの変調周波数と第２アップリンクの変調周波数の両方に対応したフィルタ特性を有するフィルタを用いるなど、第１アップリンクと第２アップリンクの両方の増幅・抽出を兼用的に行う回路部（増幅・抽出回路部３６３）を用いた図５（ｂ）のような構成を採用することもできる。この場合、標準受信機能部３４から出力される受信信号は、第１アップリンクおよび第２アップリンクの両者に共用された受信信号（共用標準受信信号）となる。なお、第１アップリンクと第２アップリンクとが同時に送信されることはないため、共用標準受信信号に、第１アップリンクの受信信号と第２アップリンクの受信信号とが混合することはない。

図４に戻り、光ビーコン制御機２０は、操作部２０２と、表示部２０４と、通信部２０６と、処理部２１０と、記憶部２４０とを備えて構成される。

操作部２０２は、例えばボタンスイッチやタッチパネル等の入力装置で実現され、路車間通信システム１の管理者の操作に応じた操作信号を処理部２１０に出力する。表示部２０４は、例えばＬＥＤや７セグメント表示器、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置で実現され、処理部２１０からの表示信号に従った各種表示を行う。なお、処理部２１０や記憶部２４０とともに操作部２０２および表示部２０４も、光ビーコン制御機２０の筐体内に収められており、歩行者等の一般人が操作・視認することはできない。

通信部２０６は、有線或いは無線の通信装置で実現され、所与の通信回線を介して外部装置（主に、交通管制システム等の中央装置；上位装置）との通信を行う。

処理部２１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路等を有して構成され、記憶部２４０に記憶されたプログラムやデータ、上位装置から送信されるデータ等に基づいて、光ビーコン制御機２０の全体制御を行う。また、処理部２１０は、各投受光器３０（３０Ａ，３０Ｂ，・・・）に対応する信号処理部として、投受光器用信号処理部２２０（２２０Ａ，２２０Ｂ，・・・）を有する。

投受光器用信号処理部２２０は、送信信号処理部２２２と、受信信号処理部２２４とを有する。

送信信号処理部２２２は、第１ダウンリンク情報２４４を送信するための第１ダウンリンク送信と、第２ダウンリンク情報２４６を送信するための第２ダウンリンク送信とを投受光器３０に行わせる制御を担う。第１ダウンリンク情報２４４および第２ダウンリンク情報２４６は、各投受光器３０Ａ，３０Ｂ，・・・で共通のデータである。そのため、第１ダウンリンク送信および第２ダウンリンク送信では、各投受光器３０Ａ，３０Ｂ，・・・が共通のデータを発信（発光）する。また、第１ダウンリンク情報２４４および第２ダウンリンク情報２４６は、上位装置から送信されて記憶部２４０に記憶される情報であり、随時最新のデータに更新される。また、第１ダウンリンク情報２４４および第２ダウンリンク情報２４６を投受光器３０に送信させる際、送信信号処理部２２２が、当該情報を適宜変更・更新する場合もある。

受信信号処理部２２４は、投受光器３０から入力される受信信号に搬送されている情報を検出し、アップリンク情報２４７として記憶部２４０に記憶するとともに上位装置に伝送する。アップリンク情報２４７には、第１アップリンク情報２４８と第２アップリンク情報２４９とがあり、投受光器３０別に記憶部２４０に記憶される。

また、投受光器３０から受信信号処理部２２４に入力される受信信号には、標準受信信号と拡張受信信号とがあり、標準受信信号には更に第１ＵＬ標準受信信号と第２ＵＬ標準受信信号とがある。これらの信号を処理する具体的な回路構成の例を図６に示す。

図６は、受信信号処理部２２４の回路構成例を示す図である。図６（ａ）によれば、受信信号処理部２２４は、信号合成部２２６と、切替部２２８と、ＵＬ情報検出部２３０とを有して構成される。

ＵＬ情報検出部２３０は、第１アップリンクで送信された情報を検出するための第１ＵＬ情報検出部２３１と、第２アップリンクで送信された情報を検出するための第２ＵＬ情報検出部２３２とを有する。
第１ＵＬ情報検出部２３１には、第１ＵＬ標準受信信号が入力される。このため、標準アップリンク領域ＳＵＡ（図２，３参照）からの第１アップリンク送信を受信した信号から、第１アップリンク情報２４８が検出される。

一方、第２ＵＬ情報検出部２３２に入力される信号は複雑である。
まず、信号合成部２２６が、第２ＵＬ標準受信信号と拡張受信信号とを合成して切替部２２８に出力する。例えば、受信信号処理部２２４に入力される受信信号はデジタル信号であるため、第２ＵＬ標準受信信号と拡張受信信号との論理和回路として信号合成部２２６を構成することができる。

切替部２２８は、第２ＵＬ標準受信信号と、信号合成部２２６から入力された合成信号との何れかを選択して切り替えて、第２ＵＬ情報検出部２３２に出力する。

従って、第２ＵＬ情報検出部２３２に入力される信号は、第２ＵＬ標準受信信号か、第２ＵＬ標準受信信号と拡張受信信号との合成信号かに切り替えられる。この切り替えは、第１ＵＬ情報検出部２３１によって第１アップリンク情報が検出されたこと、すなわち、対応する投受光器３０が第１アップリンク送信を受信した場合に、第２ＵＬ標準受信信号と拡張受信信号との合成信号に切り替えられ、それ以外は第２ＵＬ標準受信信号に切り替えられる。この切り替えによって、車載機５０が標準アップリンク領域ＳＵＡに到達する前に、拡張アップリンク領域ＥＵＡ内で光ビーコンの通信手順が進行実行されて第２アップリンク送信が行われた場合であっても、第２アップリンク送信が確実に投受光器３０で受信され、第２アップリンク情報が検出されることとなる。

また、受信信号処理部２２４の回路構成は、図６（ｂ）のような構成でもよい。すなわち、切替部２２９が拡張受信信号か無信号かを切り替えて選択し、信号合成部２２７が第２ＵＬ標準受信信号と切替部２２９により選択された信号とを合成して、第２ＵＬ情報検出部２３２に出力する。切替部２２９の切り替えは、第１ＵＬ情報検出部２３１によって第１アップリンク情報が検出されたこと、すなわち、対応する投受光器３０が第１アップリンク送信を受信した場合に、拡張受信信号に切り替えられ、それ以外は無信号に切り替えられる。図６（ｂ）の構成の場合も、図６（ａ）と同様の作用効果を奏する。

また、図５を参照して説明した通り、標準受信機能部３４には、第１アップリンク用の信号処理系統と第２アップリンク用の信号処理系統とを別々に備え、第１ＵＬ標準受信信号と第２ＵＬ標準受信信号とを別々に出力する回路構成（図５（ａ））の他に、信号処理系統を第１アップリンク用と第２アップリンク用との兼用として、第１アップリンクと第２アップリンクとの共用標準受信信号を出力する回路構成（図５（ｂ））を採用することができる旨を述べた。

そのため、標準受信機能部３４として図５（ａ）の回路構成を採用する場合には、受信信号処理部２２４は、図６（ａ）や図６（ｂ）の回路構成で対応できるが、図５（ｂ）の回路構成を採用する場合には、受信信号処理部２２４は、図６（ａ）や図６（ｂ）の回路構成そのままでは対応できない。その場合には、図６（ｃ）に示す信号分離部２３６を、受信信号処理部２２４の入力段に設けて、共用標準受信信号から第１ＵＬ標準受信信号と第２ＵＬ標準受信信号とを分離すればよい。第１アップリンクと第２アップリンクとは変調周波数等が異なるため、第１アップリンクの信号を通過させる周波数特性のフィルタと、第２アップリンクの信号を通過させる周波数特性のフィルタとによって、信号分離部２３６を構成することができる。

図４に戻り、記憶部２４０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等の記憶装置で実現され、処理部２１０が光ビーコン制御機２０を統合的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２１０の作業領域として用いられ、処理部２１０が各種プログラムに従って実行した演算結果が一時的に格納される。本実施形態では、記憶部２４０には、制御プログラム２４２と、ダウンリンク情報である第１ダウンリンク情報２４４および第２ダウンリンク情報２４６と、各投受光器３０からのアップリンク情報である第１アップリンク情報２４８および第２アップリンク情報２４９とを格納する。

［光ビーコンの通信手順］
次に、本実施形態の光ビーコンの通信手順の例を図７を参照して説明する。
図７は、本実施形態の光ビーコンの通信手順の例を示す図であり、図９に示した従来の通信手順に対して、ステップＲ３５，Ｒ７５を追加した手順となっている。車載機５０側の手順は従来通りである。

先ず、光ビーコン制御機２０は、第１ダウンリンク送信を繰り返し且つ継続的に行い、第１アップリンク送信の受信を待機する（ステップＲ１０〜Ｒ２０：ＮＯ）。

一方、車載機５０側も、第１ダウンリンク送信を受信できるかを常時判断しており（ステップＢ１０：ＮＯ）、受信できた場合には（ステップＢ１０：ＹＥＳ）、第１アップリンク送信を行う（ステップＢ２０）。

光ビーコン制御機２０は、第１アップリンク送信を受信できた場合には（ステップＲ２０：ＹＥＳ）、受信した第１アップリンク送信で搬送された情報を検出して上位装置へ送信する（ステップＲ３０）。また、ステップＲ２０で第１アップリンク送信を受信した投受光器３０からの第２アップリンク送信の受信信号を、第２ＵＬ標準受信信号と拡張受信信号との合成信号となるように切替部２２８，２２９を切り替え（ステップＲ３５）、第２ダウンリンク送信を開始する（ステップＲ４０）。

一方、第１アップリンク送信を行った車載機５０は、第２ダウンリンク送信の受信を待機し（ステップＢ３０）、待機時間がタイムアウトを示す所定時間に達していなければ（ステップＢ３４：ＮＯ）、第２ダウンリンク送信による送信情報に含まれる車線通知情報に自車両の車両ＩＤが含まれているか否か、すなわち、自車両宛の情報であるか否かを判定する（ステップＢ４０）。自車両宛の情報でなければ（ステップＢ４０：ＮＯ）、ステップＢ２０に戻り再度第１アップリンク送信を行う。自車両宛ての情報であれば（ステップＢ４０：ＹＥＳ）、次に、第２ダウンリンク送信による送信情報に第２アップリンク送信の受け入れが可能である旨を示すフラグ情報が含まれているか否かを判定する（ステップＢ５０）。

第２アップリンク送信の受け入れが可能である旨を示すフラグ情報が含まれていれば（ステップＢ５０：ＹＥＳ）、第２アップリンク送信を行い（ステップＢ６０）、含まれていなければ（ステップＢ５０：ＮＯ）第２アップリンク送信は行わない。

光ビーコン制御機２０は、第２アップリンク送信を受信できた場合には（ステップＲ５０：ＹＥＳ）、第２アップリンク送信で搬送された情報を検出して上位装置へ送信する（ステップＲ６０）。また、第２アップリンク送信の受信成否に関わらず、所定時間の間（或いは所定回数送信するまで）、第２ダウンリンク送信を行い（ステップＲ５０〜Ｒ７０）、その後、投受光器３０からの第２アップリンク送信の受信信号を、第２ＵＬ標準受信信号のみとなるように切替部２２８，２２９を切り替えて（ステップＲ７５）、最初のステップＲ１０へ処理を戻す。

一方、第２アップリンク送信を行った車載機５０は、第２ダウンリンク送信に係る情報の受信が完了するまで、或いは、所定時間が経過してタイムアウトするまで、第２ダウンリンク送信の受信を行う（ステップＢ７０〜Ｂ８０）。第２ダウンリンク送信を受信できない場合も同様に、所定時間が経過するまで受信を試みる（ステップＢ５０）。その後、最初のステップＢ１０へ処理を戻す。

［作用効果］
以上の本実施形態によれば、第１アップリンク送信および第２アップリンク送信の対象領域である標準アップリンク領域ＳＵＡの他に、標準アップリンク領域の交通流上流側に拡張アップリンク領域ＥＵＡを定め、この拡張アップリンク領域ＥＵＡからの第２アップリンク送信を拡張受信機能部３７が受信する。標準アップリンク領域ＳＵＡは従来のアップリンク領域ＵＡに対応する領域である。車載機５０が標準アップリンク領域ＳＵＡに進入する前に光ビーコンの通信手順が進行実行されて第２アップリンク送信が行われたとしても、車載機５０にとって標準アップリンク領域ＳＵＡの手前側に拡張アップリンク領域ＥＵＡが存在するため、第２アップリンク送信は確実に投受光器３０で受信される。
なお、車載機５０については、従来通りであり、何ら変更の必要がない。

また、第１アップリンク送信の受信については、標準受信機能部３４によって受信された標準受信信号に基づいて処理され、第２アップリンク送信の受信については、標準受信信号、および、拡張受信機能部３７によって受信された拡張受信信号に基づいて処理される。これにより、拡張アップリンク領域ＥＵＡで第１アップリンク送信がなされたとしても、拡張受信信号が第１アップリンク送信の受信に用いられることがない。他方、第２アップリンク送信を受信する際は、標準受信信号および拡張受信信号が用いられるため、標準アップリンク領域ＳＵＡと拡張アップリンク領域ＥＵＡの何れの領域で第２アップリンク送信がなされても確実に受信することができる。

また、第１アップリンク送信の受信については標準受信信号に基づいて処理されるが、第２アップリンク送信の受信については第１アップリンク送信を受信した投受光器３０の標準受信信号および拡張受信信号に基づいて処理される。これにより、どの車線においても、拡張アップリンク領域ＥＵＡで第１アップリンク送信がなされたとしても、拡張受信信号が第１アップリンク送信の受信に用いられることがない。一方、第２アップリンク送信を受信する際には、第１アップリンク送信を受信した投受光器３０の標準受信信号および拡張受信信号が用いられるため、無関係な車線の信号を用いることがない。すなわち、光ビーコンの通信手順を進行実行している車載機５０が存在する車線を絞り込み、的確に拡張受信信号を利用して、第２アップリンク送信を確実に受信して搬送情報を検出することができる。

［変形例］
以上、本発明を適用した実施形態の一例を説明したが、本発明の適用可能な形態が上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、投受光器３０が備える標準受光素子部３５と拡張受光素子部３８とは、一体の構成であっても別体の構成であっても何れでもよい。また、標準受光素子部３５用の光電変換素子群と拡張受光素子部３８用の光電変換素子群とが配設された基板を一体に構成し、当該基板の上方に、標準アップリンク領域ＳＵＡからの光を集光するためのレンズと、拡張アップリンク領域ＥＵＡからの光を集光するためのレンズとを配置して構成することとしてもよい。なお、この場合、部分的に集光特性を変えた一体のレンズを用いることとしてもよい。

１ 路車間通信システム
１０ 光ビーコン装置
２０ 光ビーコン制御機
２１０ 処理部
２２０ 信号処理部
２２２ 送信信号処理部
２２４ 受信信号処理部
２２６，２２７ 信号合成部
２２８，２２９ 切替部
２３０ アップリンク情報検出部
２３１ 第１ＵＬ情報検出部
２３２ 第２ＵＬ情報検出部
２３６ 信号分離部
３０ 投受光器
３２ 送信機能部
３４ 標準受信機能部
３５ 標準受光素子部
３７ 拡張受信機能部
３８ 拡張受光素子部
５０ 車載機
ＤＡ ダウンリンク領域
ＳＵＡ 標準アップリンク領域
ＥＵＡ 拡張アップリンク領域

Claims (5)

1. 車載機へのダウンリンク（以下「ＤＬ」という。）送信（第１ＤＬ送信および第２ＤＬ送信の総称。以下同じ。）に係る送信機能部と、前記車載機からのアップリンク（以下「ＵＬ」という。）送信（第１ＵＬ送信および第２ＵＬ送信の総称。以下同じ）の受信に係る受信機能部とを備えた光ビーコン用の投受光器であり、光ビーコン制御機の制御に従って、継続的な第１ＤＬ送信を行っている際に、当該第１ＤＬ送信を受信した前記車載機からの第１ＵＬ送信を受信した場合に、当該第１ＵＬ送信の受信に応じて当該車載機へ第２ＤＬ送信を開始し、当該第２ＤＬ送信を受信した当該車載機からの第２ＵＬ送信を受信する投受光器であって、
   前記受信機能部は、
   前記第１ＵＬ送信および前記第２ＵＬ送信の対象領域である標準ＵＬ領域からのＵＬ送信を受信するための標準受信機能部と、
   前記標準ＵＬ領域と一部が重なる或いは隣接するように前記標準ＵＬ領域の交通流上流側に設定された拡張ＵＬ領域からの前記第２ＵＬ送信を受信するための拡張受信機能部と、
   を有し、
   前記標準受信機能部による標準受信信号と、前記拡張受信機能部による拡張受信信号とを別々に前記光ビーコン制御機に出力する、
   投受光器。
2. 前記標準受信機能部は、前記標準ＵＬ領域からのＵＬ送信に係る投光を受光するための標準受光素子部を有して構成され、
   前記拡張受信機能部は、前記拡張ＵＬ領域からの前記第２ＵＬ送信に係る投光を受光するための拡張受光素子部を有して構成される、
   請求項１に記載の投受光器。
3. 請求項１又は２に記載の投受光器を制御する光ビーコン制御機であって、
   前記第１ＵＬ送信の搬送情報の検出を前記標準受信信号に基づいて行うことと、
   前記第１ＵＬ送信を受信した場合に、前記投受光器に前記第２ＤＬ送信を行わせることと、
   前記第２ＤＬ送信に応じて前記車載機から送信される前記第２ＵＬ送信の搬送情報の検出を、前記標準受信信号および前記拡張受信信号に基づいて行うことと、
   を実行する光ビーコン制御機。
4. Ｎ車線（Ｎ≧２）に対応するＮ台の請求項１又は２に記載の投受光器の光通信を制御する光ビーコン制御機であって、
   前記Ｎ台の投受光器の何れかが前記第１ＵＬ送信を受信したか否かを、当該投受光器の前記標準受信信号に基づいて判定することと、
   前記第１ＵＬ送信を受信したと判定した場合に、前記Ｎ台の投受光器に前記第２ＤＬ送信を行わせることと、
   前記第２ＤＬ送信に応じて前記車載機から送信される前記第２ＵＬ送信の搬送情報の検出を、前記第１ＵＬ送信を受信したと判定した投受光器の前記標準受信信号および前記拡張受信信号に基づいて行うことと、
   を実行する光ビーコン制御機。
5. 請求項１又は２に記載の投受光器と、
   請求項３又は４に記載の光ビーコン制御機と、
   を具備した光ビーコン装置。

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