JP6784338B2 - 車載装置、通信経路情報の生成方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
自車両が多数の他車両との間で車車間通信を行うために、自車両と直接無線通信が可能な他車両を経由して、自車両と直接無線通信ができない他車両との間で車車間通信を行う技術が既に提案されている(例えば特許文献1参照)。
第1通信経路情報:自車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第2通信経路情報:他車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第1通信経路情報:自車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第2通信経路情報:他車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第1通信経路情報:自車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第2通信経路情報:他車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
特許文献1では、車両同士の間で情報の送信及び受信の両方が可能な場合の車車間通信のみが用いられ、例えば電波の送信強度に差がある車両同士の間で情報の送信及び受信のいずれか一方のみしかできない車車間通信を用いることが想定されていない。このため、情報の送受信に用いられる車車間通信が限定され、車車間通信のネットワーク(車両群)を拡大することができないという問題があった。
そこで、かかる従来の問題点に鑑み、車車間通信のネットワークを拡大して交通流を円滑化することができる車載装置等を提供することを目的とする。
本発明によれば、車車間通信のネットワークを拡大して交通流を円滑化することができる。
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る車載装置は、車車間通信が可能な車載装置であって、下記に定義する第1通信経路情報を生成する生成部と、車車間通信により、前記第1通信経路情報を送信するとともに、下記に定義する第2通信経路情報を受信する通信部と、前記第1通信経路情報に前記第2通信経路情報を合成する合成部と、を備える。
第1通信経路情報:自車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第2通信経路情報:他車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
この場合、自車両は、前記車両群に含まれる一の他車両との間の有向リンクで情報の送信及び受信のいずれか一方のみしかできない場合であっても、異なる他車両との間の有向リンクを経由することで、情報の送信及び受信の両方が可能になる。これにより、互いに情報の送信及び受信の両方が可能な車両同士による車車間通信のネットワーク(車両群)を拡大することができる。
この場合、車載装置は、自車両及び他車両の各有向リンクの生成時刻を把握することができる。
この場合、更新部により、時々刻々と変化する自車両の周辺の状況に応じて、合成後の第1通信経路情報を動的に更新することができる。
この場合、更新部により、生成時刻が古くなった有向リンクが、合成後の第1通信経路情報から削除されるので、合成後の第1通信経路情報が陳腐化するのを防止することができる。
この場合、設定部により、自車両の状況に応じて、合成後の第1通信経路情報から有向リンクを削除するタイミングを適切に設定することができる。
この場合、設定部により、自車両の速度に応じて、合成後の第1通信経路情報から有向リンクを削除するタイミングをさらに適切に設定することができる。例えば、自車両の速度が高速になるほど、所定時間を連続的に又は段階的に短くすることが好ましい。その理由は、自車両の速度が高速になるほど、自車両の周辺の状況が変化し易くなり、有向リンクが短時間で陳腐化するためである。
この場合、設定部により、自車両の位置に応じて、合成後の第1通信経路情報から有向リンクを削除するタイミングをさらに適切に設定することができる。例えば、自車両が交差点又はその近傍に位置する場合は、所定時間を通常よりも短くすることが好ましい。その理由は、自車両が交差点又はその近傍に位置すると、自車両の周辺の状況が変化し易くなり、有向リンクが短時間で陳腐化するためである。また、自車両の位置が渋滞区間に含まれる場合は、所定時間を長くすることが好ましい。その理由は、自車両の位置が渋滞区間に含まれると、自車両の周辺の状況が変化し難くなり、有向リンクが陳腐化し難いためである。
この場合、自車両で合成した第1通信経路情報を他車両と共有することができるので、他車両との間で情報の送受信をさらに円滑に行うことができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[通信システムの全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係る通信システムの全体構成図である。
図1に示すように、本実施形態の通信システムは、複数の車両1にそれぞれ搭載された車載通信機19を備える。
本実施形態では、車載通信機19は、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance)方式によるマルチアクセス方式を採用している。
この方式によれば、車載通信機19は、車車間通信の通信フレームを所定時間(例えば0.1秒)ごとにブロードキャスト送信する。従って、車車間通信を実行中の車両1は、無線信号の送受信範囲に含まれる他車両から受信した通信フレームにより、自車両の周囲の他車両の車両情報をほぼリアルタイムで察知することができる。
図2は、車内システムの構成を示すブロック図である。
図2に示すように、各車両1は、車内システム10を備える。車内システム10は、中継装置20と、通信ネットワーク12と、通信ネットワーク12に属するECUにより電子制御される各種の車載機器とを含む。
通信ネットワーク12は、ECU16相互間の通信が可能であり、中継装置20を終端ノード(親機)とするマスター/スレーブ型の通信ネットワーク(例えば、LIN(Local Interconnect Network))よりなる。中継装置20は、複数の通信ネットワーク12を制御する。
また、通信ネットワーク12のネットワーク構成としては、中継装置20と少なくとも1つのECU16が含まれておればよい。
例えば、通信ネットワーク12Aには、車両1の駆動機器を制御対象とするパワー系ECUが接続されている。通信ネットワーク12Bには、車両1の情報機器を制御対象とするマルチメディア系ECUが接続されている。通信ネットワーク12Cには、車両1の運転操作を支援する先進運転支援システム(ADAS:Advanced Driver-Assistance Systems)を制御対象とするADAS系ECUが接続されている。
エンジンECU16A1には、エンジンの燃料噴射装置31が接続されており、燃料噴射装置31は、エンジンECU16A1によって制御される。
ABS−ECU16A4には、ABS(Antilock Brake System)アクチュエータ34が接続されており、ABSアクチュエータ34は、ABS−ECU16A4によって制御される。
ナビゲーションECU16B1には、HDD(Hard Disk Drive)41、ディスプレイ42、GPS(Global Positioning System)受信機43、車速センサ44、ジャイロセンサ45、スピーカ46、及び入力デバイス47が接続されている。
入力デバイス47は、搭乗者が目的地等の各種入力を行うためのものであり、操作スイッチ、ジョイスティック、或いはディスプレイ42に設けたタッチパネル等の各種入力手段により構成される。
ナビゲーションECU16B1は、求めた現在位置に応じてHDD41に格納された地図情報を読み出し、地図情報に自車両の現在位置を重ねた地図画像を生成する。そして、ナビゲーションECU16B1は、ディスプレイ42に地図画像を表示させ、その地図画像に現在位置から目的地までの経路情報などを表示する。
環境認識ECU16C2には、第1センサ51及び第2センサ52が接続されており、第1及び第2センサ51,52は、環境認識ECU16C2によって制御される。
前側に設けられた第1センサ51は、主として自車両の前方に存在する物体を検出するためのセンサであり、後側に設けられた第1センサ51は、主として自車両の後方に存在する物体を検出するためのセンサである。
第1及び第2センサ51,52のセンシング結果は、環境認識ECU16C2によって通信パケットに格納されてADAS−ECU16C1に送信される。
「官民ITS構想・ロードマップ2017」も当該定義を採用している。このロードマップでは、レベル3以上の自動運転を「高度自動運転」と呼び、レベル4及び5の自動運転を「完全自動運転」と呼ぶ。本実施形態における「自動運転」は、レベル2以上の自動運転を意味する。
このように、本実施形態の車両1は、レベル4の自律運転モードの実行が可能であるとともに、ダウングレードした動作モードとして、レベル1〜3の支援運転モード又は手動運転モード(レベル0)のいずれかを実行することができる。動作モードの切り替えは、搭乗者による手動の操作入力などによって行われる。
車両1に搭載される車載通信機19は、ユーザが所有する携帯電話機、スマートフォン、タブレット型端末、ノートPC(Personal Computer)等の装置であってもよい。
図3は、中継装置20の内部構成を示すブロック図である。
図3に示すように、車両1の中継装置20は、制御部21、記憶部22、及び車内通信部23などを備える。
制御部21のCPUは、例えば時分割で複数のプログラムを切り替えて実行することにより、複数のプログラムを並列的に実行可能である。
記憶部22は、制御部21のCPUが実行するプログラム及び実行に必要なデータなどを記憶する記憶領域を有する。
車内通信部23は、制御部21のCPUから与えられた情報を所定のECU16宛てに送信し、ECU16が送信元の情報を制御部21のCPUに与える。
車載通信機19は、制御部21から与えられた情報を他車両に送信するとともに、他車両から受信した情報を制御部21に与える。
図4は、車載通信機19の内部構成を示すブロック図である。
図4に示すように、車載通信機19は、制御部191、記憶部192、及び無線通信部193などを備える。
制御部191のCPUは、例えば時分割で複数のプログラムを切り替えて実行することにより、複数のプログラムを並列的に実行可能である。
記憶部192は、制御部191のCPUが実行するプログラム及び実行に必要なデータなどを記憶する記憶領域を有する。
制御部191のCPUは、無線通信部193から与えられた情報を中継装置20に送信し、中継装置20から受信した情報を無線通信部193に与える。
図5は、車載通信機19が車車間通信により他車両に送信する「予測走行挙動データD」の内容及び生成方法を示す説明図である。予測走行挙動データDは、現時点から比較的短い所定時間(例えば10秒)だけ将来の予測期間Tc内における車両1の予測走行挙動を示すデータである。
なお、予測期間Tc内の時刻と車両1の絶対位置及び方位は、ADAS−ECU16C1で算出し、算出した時刻、離散位置及び方位を車載通信機19に送信してもよい。
「時刻」には、現時点の時刻の値や上記方法で算出された予測期間Tc内の各時刻の値が格納される。現時点の時刻の値は、上記の時刻同期機能を有するナビゲーションECU16B1(図2参照)から中継装置20を介して取得することができる。
「絶対位置」は、上記方法で算出された予測期間Tc内の各時刻に対応する自車両の絶対位置を示す緯度、経度及び高度の各値が格納される。図5の「絶対位置」では、緯度及び経度の値のみを示している。
「方位」には、上記方法で算出された予測期間Tc内の各時刻に対応する自車両の方位の値が格納される。図5の「方位」では、具体的な数値の記載を省略している。
図4において、本実施形態の車載通信機19は、車車間通信により、予測走行挙動データD等の情報(以下、単に「情報」ともいう)を送受信可能な車載装置として機能する。
車載通信機19の制御部191は、生成部195、合成部196、更新部197、設定部198、及び決定部199を備える。
生成部195は、生成した第1通信経路情報S1を無線通信部193に送信させるとともに、当該第1通信経路情報S1を合成部196に渡す。
図6は、合成部196等が実行する処理の一例を説明するための道路平面図である。
図6の例では、図中の上から下へ向かって走行中の車両1B及び車両1Cに、図中の左から右へ向かって走行する車両1Aが接近してきた状態を示している。
車両1Aは、車両1Cの通信エリアAc内に位置していないが、車両1Cは、車両1Aの通信エリアAa内に位置している。このため、車両1Aは、車両1Cから情報を受信できないが、車両1Cは、車両1Aから情報を受信できる。
このような通信状況下において、各車両1A〜1Cの車載通信機19が実行する処理について説明する。なお、以下の説明において、車両1A,1B,1Cの各車載通信機19を、それぞれ車載通信機19A,19B,19Cという。
図7の表において、2〜4列目それぞれの2行目以降は、第1及び第2通信経路情報S1,S2を模式的に示したものである。説明の便宜上、図7の表の3〜4列目それぞれの2行目は、車両1B,1Cの合成部196で既に合成された第1通信経路情報S1を示している。この合成後の第1通信経路情報S1は、車両1B,1Cともに同じ情報である。
従って、「1B↑↓1C」は、ノード群を構成する車両1Bと車両1Cとが、車両1Cから車両1Bに向かう送信方向を表す有向リンクと、車両1Bから車両1Cに向かう送信方向を表す有向リンクとで接続されていることを意味している。つまり、「1B↑↓1C」は、車両1Bと車両1Cとの間で、車車間通信により互いに情報の送信及び受信の両方が可能であることを意味している。
後述する図7の2〜4列目それぞれの3行目以降の第1及び第2通信経路情報S1,S2も、同様の意味であるため、詳細な説明は省略する。
図7の4列目の6行目が、車載通信機19Cの合成部196で合成された自車両1Cの第1通信経路情報S1を示している。合成部196は、合成後の第1通信経路情報S1を、無線通信部193に送信させる。
図7の3列目の8行目が、車載通信機19Bの合成部196で合成された自車両1Bの第1通信経路情報S1を示している。車両1Bの第1通信経路情報S1は、車両1Cの第1通信経路情報S1と同じ内容である。合成部196は、合成後の第1通信経路情報S1を、無線通信部193に送信させる。
図7の2列目の10行目が、車載通信機19Aの合成部196で合成された自車両1Aの第1通信経路情報S1を示している。車両1Aの第1通信経路情報S1は、車両1B,1Cの第1通信経路情報S1と同じ内容である。合成部196は、合成後の第1通信経路情報S1を、無線通信部193に送信させる。これにより、無線通信部193は、合成後の第1通信経路情報S1を他車両に送信する。
また、設定部198は、自車両が交差点又はその近傍に位置する場合、所定時間Tを通常よりも短く設定する。その理由は、自車両が交差点又はその近傍に位置すると、自車両の周辺の状況が変化し易くなり、有向リンクが短時間で陳腐化するためである。
なお、本実施形態の設定部198は、自車両の速度及び位置に応じて、前記所定時間Tを設定しているが、自車両のその他の状況に応じて、前記所定時間Tを設定してもよい。
本実施形態の決定部199は、合成後の第1通信経路情報S1に基づいて、例えば図9に示すように、複数台(図例では9台)の車両1A〜1Iからなるノード群を有向リンクにより接続した有向グラフを作成し、その有向グラフから強連結成分を取り出す処理を、前記決定処理として実行する。
車両1Bと車両1C、車両1Cと車両1D、車両1Eと車両1F、車両1Fと車両1G、車両1Gと車両1Hは、それぞれ互いに情報を送信及び受信の両方が可能
車両1Aは、車両1Bが送信した情報を受信可能
車両1Dは、車両1Aが送信した情報、及び車両1Eが送信した情報を受信可能
車両1Eは、車両1Iが送信した情報を受信可能
車両1Fは、車両1Dが送信した情報、及び車両1Iが送信した情報を受信可能
なお、図9の2点鎖線で示す枠は、従来の車両群200,201を示している。従来の車両群200,201は、2車両間で情報を送信及び受信の両方が可能な一対の有向リンクで接続されている車両1B〜1D、及び車両1E〜1Hから構成されている。従って、本実施形態の車両群100は、従来の車両群200,201に比べて、車車間通信のネットワークが拡大しているのが分かる。
図10は、車載通信機19が実行する処理手順を示すフローチャートである。図10に示すように、車載通信機19は、他車両から情報を受信すると(ステップST11で「Yes」の場合)、当該情報の受信時に用いた有向リンクが、自車両の第1通信経路情報S1に含まれているか否かを判定する(ステップST12)。車載通信機19は、判定結果が肯定的であればステップST14に移行し、判定結果が否定的であればステップST13に移行する。ここでは、第1通信経路情報S1を初めて生成する場合、つまり判定結果が否定的である場合について説明する。
次に、車載通信機19は、他車両から第2通信経路情報S2を受信したか否かを判定する(ステップST14)。この判定方法としては、前記ステップST11で受信した情報に第2通信経路情報S2が含まれているか否かを判定してもよいし、当該受信した情報とは別に第2通信経路情報S2を受信したか否かを判定してもよい。
車載通信機19は、ステップST14の判定結果が肯定的であれば(ステップST14で「Yes」の場合、通信ステップ)、第1通信経路情報S1に、受信した第2通信経路情報S2を合成する(ステップST16、通信ステップ)。
車載通信機19は、所定時間Tを設定すると、合成後の第1通信経路情報S1に含まれる各有向リンクについて、その生成時刻から所定時間Tが経過したか否かを判定する(ステップST18)。
車載通信機19は、車両群100を決定すると、合成後の第1通信経路情報S1を、自車両の周辺を走行する他車両に送信する(ステップST21)。その後、車載通信機19は、ステップST11〜ST21の処理を繰り返し実行する。
本実施形態によれば、車載通信機19は、合成後の第1通信経路情報S1に含まれる有向リンクにより、自車両及び他車両の車車間通信による送信方向を把握することができるので、情報の送信及び受信の両方が可能な車車間通信だけでなく、情報の送信及び受信のいずれか一方のみしかできない車車間通信を用いて、他車両から情報を受信したり、他車両に情報を送信したりすることができる。これにより、車車間通信のネットワークが拡大されるので、従来よりも多くの他車両との間で互いの走行挙動を調整することができ、交通流を円滑化することができる。
また、車載通信機19は、有向リンクの生成時刻に基づいて、合成後の第1通信経路情報S1を更新するので、時々刻々と変化する自車両の周辺の状況に応じて、合成後の第1通信経路情報S1を動的に更新することができる。
また、車載通信機19は、自車両の速度及び位置に応じて所定時間Tを設定するので、合成後の第1通信経路情報から有向リンクを削除するタイミングをさらに適切に設定することができる。
本実施形態の車載通信機19は、第1通信経路情報S1を生成して第2通信経路情報S2を合成する合成処理と、合成後の第1通信経路情報S1から車群を決定する決定処理とを実行しているが、決定処理は実行しなくてもよい。
また、本実施形態では、車載通信機19を、前記合成処理等を実行する車載装置としているが、中継装置20を車載装置としてもよい。
1A〜1I 車両
10 車内システム
11 上位ネットワーク
12 下位ネットワーク
13 車内通信線
14 マネージャ装置
14A パワー系ECU
14B マルチメディア系ECU
14C ADAS系ECU
15 車内通信線
16 車載制御装置(ECU)
16A1 エンジンECU
16A2 EPS−ECU
16A3 ブレーキECU
16A4 ABS−ECU
16B1 ナビゲーションECU
16B2 メータECU
16B3 HUD−ECU
16C1 ADAS−ECU
16C2 環境認識ECU
19 車載通信機(車載装置)
20 中継装置
21 制御部
22 記憶部
23 車内通信部
31 燃料噴射装置
32 EPS
33 ブレーキアクチュエータ
34 ABSアクチュエータ
41 HDD
42 ディスプレイ
43 GPS受信機
44 車速センサ
45 ジャイロセンサ
46 スピーカ
47 入力デバイス
49 HUD
51 第1センサ
52 第2センサ
100 車両群
200 車両群
201 車両群
191 制御部
192 記憶部
193 無線通信部(通信部)
194 アンテナ
195 生成部
196 合成部
197 設定部
198 更新部
199 決定部
Aa 通信エリア
Ab 通信エリア
Ac 通信エリア
D 予測走行挙動データ
R1 車線
R2 車線
S1 第1通信経路情報
S2 第2通信経路情報
T 所定時間
Tc 予測期間
Claims (11)
- 車車間通信が可能な車載装置であって、
下記に定義する第1通信経路情報を生成する生成部と、
車車間通信により、前記第1通信経路情報を送信するとともに、下記に定義する第2通信経路情報を受信する通信部と、
前記第1通信経路情報に前記第2通信経路情報を合成する合成部と、を備える車載装置。
第1通信経路情報:自車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第2通信経路情報:他車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報 - 合成後の前記第1通信経路情報に含まれるいずれかの前記有向リンクを介して自車両との間で情報の送信及び受信の両方が可能な他車両と、自車両とを車両群として決定する決定部をさらに備える請求項1に記載の車載装置。
- 前記第1及び第2通信経路情報は、前記有向リンクの生成時刻を含む、請求項1又は請求項2に記載の車載装置。
- 前記生成時刻に基づいて、合成後の前記第1通信経路情報を更新する更新部をさらに備える請求項3に記載の車載装置。
- 前記更新部は、前記生成時刻から所定時間が経過すると、当該生成時刻に対応する前記有向リンクを、合成後の前記第1通信経路情報から削除する、請求項4に記載の車載装置。
- 自車両の状況に応じて前記所定時間を設定する設定部をさらに備える請求項5に記載の車載装置。
- 前記設定部は、自車両の速度に応じて前記所定時間を設定する、請求項6に記載の車載装置。
- 前記設定部は、自車両の位置に応じて前記所定時間を設定する、請求項6又は請求項7に記載の車載装置。
- 前記通信部は、合成後の前記第1通信経路情報を車車間通信により他車両に送信する、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の車載装置。
- 車車間通信が可能な車載装置が行う通信経路情報の生成方法であって、
下記に定義する第1通信経路情報を生成する生成ステップと、
車車間通信により、前記第1通信経路情報を送信するとともに、下記に定義する第2通信経路情報を受信する通信ステップと、
前記第1通信経路情報に前記第2通信経路情報を合成する合成ステップと、を含む通信経路情報の生成方法。
第1通信経路情報:自車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第2通信経路情報:他車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報 - 車車間通信が可能な車載装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
下記に定義する第1通信経路情報を生成し、生成した前記第1通信経路情報を車車間通信により通信部に送信させる生成部と、
前記第1通信経路情報に、通信部が車車間通信により受信した下記に定義する第2通信経路情報を合成する合成部として機能させるコンピュータプログラム。
第1通信経路情報:自車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
第2通信経路情報:他車両を含む複数の車両よりなるノード群を、車車間通信による送信方向を表す有向リンクにより接続した有向グラフ情報
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