JP6850065B2 - 車車間通信装置および走行支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載され他の車車間通信装置および路側機と無線通信する車車間通信装置に関するものである。

特許文献１には、車車間通信装置を搭載した車両が、他車両の位置算出ロジックと地図情報を受信して、自車の位置算出ロジックと地図情報と比較し、類似度が大きいほど協調度の大きい運転支援を行う技術が記載されている。

特開２０１５−１１８５００号公報

特許文献１に記載の技術では、カーナビゲーションシステムの地図データ装置（ハードディスクドライブ、またはソリッドステートドライブ等の大容量記憶装置）が必要であり、高コストであった。

本発明の目的は、地図データが不要な車車間通信装置およびその車車間通信装置を用いた走行支援装置を安価に実現する技術を提供することにある。

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明の一態様に係る車車間通信装置は、車両に搭載され、無線により他の車両と通信する車車間通信装置であって、受信レベル検出部を含む車車間通信部と、位置情報受信部と、演算処理部と、を有し、上記演算処理部は、上記車車間通信部が受信した第一の他の車両の緯度経度情報と、上記位置情報受信部の自車の緯度経度情報と、を用いて、上記第一の他の車両との第一の車間距離を算出すると共に、上記第一の他の車両から上記第一の他の車両に係る第一の位置誤差半径を受信して、上記受信レベル検出部が検出した上記第一の他の車両からの第一の受信レベルを取得し、上記演算処理部は、上記車車間通信部が受信した第二の他の車両の緯度経度情報と、前記位置情報受信部の自車の緯度経度情報と、を用いて、上記第二の他の車両との第二の車間距離を算出すると共に、上記第二の他の車両から上記第二の他の車両に係る第二の位置誤差半径を受信して、上記受信レベル検出部が検出した上記第二の他の車両からの第二の受信レベルを取得し、上記演算処理部は、上記第一の車間距離と上記第二の車間距離との差が、上記第一の位置誤差半径と上記第二の位置誤差半径のいずれかより小さければ、上記第一の受信レベルと上記第二の受信レベルを比較して大きい受信レベルの車両を、より自車に近い車両と判定し、上記第一の車間距離と上記第二の車間距離との差が、上記第一の位置誤差半径および上記第二の位置誤差半径の両方より大きければ、前記第一の車間距離と、前記第二の車間距離と、の小さい車両を、より自車に近い車両と判定し、上記演算処理部は、上記自車と、上記より自車に近い車両と、の車間距離である先行車車間距離を、上記第一の車間距離または上記第二の車間距離のいずれかを用いて算出する、ことを特徴とする。

本発明によれば、地図データが不要な車車間通信装置およびその車車間通信装置を用いた走行支援装置を安価に実現できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第一の実施の形態に係る車車間通信装置を示す図である。 第一の実施形態に係る車車間通信装置を搭載する車両の位置関係の例を示す図である。 第一の実施形態に係る演算処理部における演算処理を説明する図である。 第一の実施形態に係るＲＳＳＩテーブルのデータ構造例を示す図である。 第一の実施形態に係るＧＰＳ受信部の測位誤差の基準を示すデータの例を示す図である。 第一の実施形態に係る自車の受信電波レベルと復調された受信データのタイミングの例を示す図である。 位置を正しく補正された車両の位置関係の例を示す図である。 先行車判定処理のフローチャート例を示す図である。 先行する他車両間距離算出処理のフローチャート例を示す図である。 第二の実施形態に係る受信電波レベルとＲＳＳＩデータのタイミングの例を示す図である。 第三の実施形態に係るベースバンド受信部の構成例を示す図である。 第四の実施形態に係る車車間通信部の構成例を示す図である。 第六の実施形態に係る大地で反射した先行車からの電波を受信する例を示す模式図である。 第六の実施形態に係る車車間通信装置の構成例を示す図である。 第六の実施形態に係るＲＳＳＩテーブルに格納されるデータ例を示す図である。

［第一の実施の形態］ 以下、本発明に係る第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。

一般に、電波の受信強度はＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と呼ばれる指標により示すことができる。基本的には、５．９ＧＨｚ（ギガヘルツ）帯の無線電波を用いた車車間通信の場合には、他の車両が近い距離にあるほど強いＲＳＳＩで電波を受信することができる。一方で、車車間通信においては、各車は他の車両へ、自車位置の座標（緯度経度）、進行方向、速度、加速度等の情報を送信する。しかし、ここで送信される自車位置の座標はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）情報に基づくものであるが、ＧＰＳ精度にばらつきがあり、それぞれの車ごとに異なる誤差を含む可能性がある。

このように、車車間通信環境において他車を含む複数車の先行後続関係を特定する際には、受信した他車の位置情報だけでは先行後続関係を誤らせる可能性のある誤差を含んでいるためその精度は低く留まる可能性がある。そこで、ＲＳＳＩから推定される距離情報を補助的に利用することで、その精度を高めることができると考えられる。

図１は、本発明の第一の実施の形態に係る車車間通信装置を示す図である。車車間通信装置１００は、車車間通信部１と、ＧＰＳ受信部２（位置情報受信部２）と、演算処理部３と、車車間通信アンテナ４と、ＧＰＳアンテナ５と、走行支援制御部６と、記憶部７と、を備える。車車間通信部１は、高周波部１１と、変復調部１２と、符号復号部１３と、を備える。すなわち、車車間通信装置１００は、走行支援部６を備えることにより、単なる車車間通信装置ではなく、走行支援装置であるともいえる。

高周波部１１は、車車間通信アンテナ４を介して所定の周波数の電波（例えば、５．９ＧＨｚの電波）を送受信する。そのため、車車間のみならず、路側機との通信も可能である。変復調部１２は、高周波部１１が受信した電波を復調し、復調データ１４として符号復号部１３へ受け渡すとともに、ＲＳＳＩデータを算出して演算処理部３へ受け渡す。具体的には、変復調部１２には、受信レベルを検出する受信レベル検出部１９を含む。受信レベル検出部１９は受信した電波の強度を所定の基準に従ってＲＳＳＩデータへと変換し、演算処理部３へ受け渡す。また、変復調部１２は、符号復号部１３から変調データ１５を受け取ると、電波に変調し、高周波部１１へ受け渡す。

符号復号部１３は、送信データを演算処理部３から受け取ると符号化して変復調部１２へ受け渡す。また、符号復号部１３は、復調データ１４を変復調部１２から受け取ると、復号して演算処理部３へ受け渡す。なお、本実施形態では、演算処理部３との間で送受信するデータをまとめて送受信データ１６と表現している。また、符号復号部１３は、変復調部１２に対して同期をとるための信号であるＦｒａｍｅ Ｓｙｎｃ１８を送信する。

演算処理部３は、各種の演算処理を行う。本実施形態においては、演算処理部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサやマイコン等のプログラミング可能な演算装置であればよい。また、演算処理部３には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やキャッシュ、レジスタ等の各種の書き換え可能な記憶素子が利用可能に併設されており、後述するＲＳＳＩテーブル４１は当該記憶素子により構成される記憶部７に記憶される。

図２は、第一の実施形態に係る車車間通信装置を搭載する車両の位置関係の例を示す図である。なお、図２に示す車両の位置関係は、実際の道路上の車両の位置関係ではなく、車車間通信装置１００が受信した電波に基づいて推定される位置関係である。図２では、本発明に係る車車間通信装置１００を搭載した自車３１と、座標情報において自車３１の直前を同一方向に走行する車両である先行車３２と、座標情報において先行車３２のさらに直前を同一方向に走行する車両である先々行車３３と、が示されている。

図３は、第一の実施形態に係る演算処理部における演算処理を説明する図である。図３では、後述する車両の先行後続関係を特定する演算処理を説明するために、自車３１が先行車３２および先々行車３３から受信したデータを図２に追加して示している。図３における先行車３２は、車両ＩＤが０ｘ１ｄとされ、その緯度経度は「Ｌａｔ−Ｆ，Ｌｏｎ−Ｆ」、先行車３２が発する電波の自車３１における受信強度はＲＳＳＩ３４、ＧＰＳ受信部２の緯度経度の誤差半径Ｒ_１３６は５０ｍ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＣｏｎｆｉｄｅｎｃｅ＝０１００）であるとする。なお、以降は、車両ＩＤが０ｘ１ｄである車両自体を示す場合には、（０ｘ１ｄ）車両１３２と表記する。

同様に、先々行車３３は、車両ＩＤが０ｘ２ｂとされ、その緯度経度は「Ｌａｔ−ＦＦ，Ｌｏｎ−ＦＦ」、先々行車３３が発する電波の自車３１における受信強度はＲＳＳＩ３５、ＧＰＳ受信部の緯度経度の図示しない誤差半径は５０ｍ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＣｏｎｆｉｄｅｎｃｅ＝０１００）であるとする。なお、以降は、車両ＩＤが０ｘ２ｂである車両自体を示す場合には、（０ｘ２ｂ）車両１３３と表記する。

図４は、第一の実施形態に係るＲＳＳＩテーブルのデータ構造例を示す図である。ＲＳＳＩテーブル４１には、車両ＩＤ４１ａごとに、緯度経度４１ｂと、信頼度４１ｃと、ＲＳＳＩ４１ｄと、方位４１ｅと、速度４１ｆと、が対応付けられて格納される。ここで、信頼度４１ｃは、図５に示すＧＰＳ受信部２の測位誤差（ＰｏｓｉｔｉｏｎＣｏｎｆｉｄｅｎｃｅ）を示す所定の値である。

図５は、第一の実施形態に係るＧＰＳ受信部２の測位誤差の基準を示すデータの例を示す図である。ここで、ＧＰＳの信頼度とは、車車間通信の標準技術規格に基づく値である。例えばＧＰＳ信頼度が「０１００」である場合は、そのＧＰＳ受信部２が持つ測位誤差半径は、５０ｍであるといえる。その他の測位誤差半径として、ＰｏｓｉｔｉｏｎＣｏｎｆｉｄｅｎｃｅの値ごとに、予め測位精度が対応付けられている。

ここで、図１から図４を用いて、第一の実施形態を説明する。自車３１の車車間通信部１は、周辺車両から報知されるデータを受信する。一般に、車車間通信システムでは、運転者のプライバシー保護のため、送信データは車両の個体情報とは無関係に匿名化されており、一時的に生成された車両ＩＤと共に報知される。

自車３１の車車間通信装置１００は、周辺にいる（０ｘ１ｄ）車両１３２から車車間通信のデータを受信する。例えば、車車間通信部１は、図４のように緯度経度データが「Ｌａｔ−Ｆ（Ｌａｔｉｔｕｄｅ−Ｆｏｒｗａｒｄ），Ｌｏｎ−Ｆ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ−Ｆｏｒｗａｒｄ）」、ＧＰＳ信頼度（＝ＰｏｓｉｔｉｏｎＣｏｎｆｉｄｅｎｃｅ）が「０１００」、方位が「Ｅａｓｔ」、車速が「５０ｋｍ／Ｈ」となる車車間通信情報を図３に示すＲＳＳＩ３４の強度で受信して、演算処理部３へ受け渡し、演算処理部３は当該データをＲＳＳＩテーブル４１に格納する。

次に、車車間通信部１は、同じく周辺にいる（０ｘ２ｂ）車両１３３から緯度経度データ「Ｌａｔ−ＦＦ，Ｌｏｎ−ＦＦ」と、ＧＰＳ信頼度「０１００」と、方位「Ｅａｓｔ」と、車速「５０ｋｍ／Ｈ」となる車車間通信情報を図３に示すＲＳＳＩ３５の強度で受信し、ＲＳＳＩテーブル４１に格納する。

図６は、第一の実施形態に係る自車の受信電波レベルと復調された受信データのタイミングの例を示す図である。電波レベル５１、５４は各々（０ｘ１ｄ）車両１３２、（０ｘ２ｂ）車両１３３から受信した電波レベルを示し、ＲＳＳＩデータ５２、５５は各々（０ｘ１ｄ）車両１３２、（０ｘ２ｂ）車両１３３から受信したＲＳＳＩデータを示す。受信データ５３、５６は各々（０ｘ１ｄ）車両１３２、（０ｘ２ｂ）車両１３３から復調復号した受信データである。

この例を用いて、ＲＳＳＩテーブル４１を作成する過程を説明する。車車間通信装置１００の符号復号部１３は、（０ｘ１ｄ）車両１３２のデータを受信したタイミングで、Ｆｒａｍｅ Ｓｙｎｃ１８を出力する。受信レベル検出部１９は、Ｆｒａｍｅ Ｓｙｎｃ１８が入力されると、その時の受信信号をＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換し、ＲＳＳＩデータ１７として演算処理部３へ出力する。このようにして、車両ＩＤ、緯度経度、信頼度、ＲＳＳＩが対応付けられたデータがＲＳＳＩテーブル４１に格納される。なお、この例では説明の簡略化のため、ＲＳＳＩテーブル４１には先行車と先々行車との情報を格納しているが、他にも周囲に車車間通信可能な車両がある場合には、同様に周囲の車両の情報も格納することはいうまでもない。

車車間通信装置１００の演算処理部３は、ＲＳＳＩテーブル４１を読み出し、（０ｘ１ｄ）車両１３２の緯度経度である「Ｌａｔ−Ｆ，Ｌｏｎ−Ｆ」と、自車３１の緯度経度である「Ｌａｔ−Ｍ，Ｌｏｎ−Ｍ」と、の差を用いて自車３１と（０ｘ１ｄ）車両１３２との車間距離Ｄ１を計算する。ここでは例えば、図３に示したように計算結果は、Ｄ１＝６０ｍとする。

次に、演算処理部３は、（０ｘ２ｂ）車両１３３の緯度経度である「Ｌａｔ−ＦＦ，Ｌｏｎ−ＦＦ」と、自車３１の緯度経度である「Ｌａｔ−Ｍ，Ｌｏｎ−Ｍ」と、の差を用いて自車３１と（０ｘ２ｂ）車両１３３との車間距離Ｄ２を計算する。ここでは例えば、図３に示したように計算結果は、Ｄ２＝８０ｍとする。

そして、演算処理部３は、（０ｘ１ｄ）車両１３２の測位誤差半径Ｒ_１＝５０ｍおよび（０ｘ２ｂ）車両１３３の測位誤差半径Ｒ_２＝５０ｍと、（０ｘ１ｄ）車両１３２と（０ｘ２ｂ）車両１３３との車間距離ΔＤ（下式（１）にて算出）と、を下式（２）を用いて比較する。

ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１＝２０ｍ・・・式（１）

Ｒ_１，Ｒ_２ ＞ ΔＤ・・・・・・・・・式（２）

上式（２）が成立する場合、演算処理部３は、（０ｘ１ｄ）車両１３２のＲＳＳＩデータである「０ｘ７ａ（１６進数）」と、（０ｘ２ｂ）車両１３３のＲＳＳＩデータである「０ｘｅ５（１６進数）」とを比較し、大きいＲＳＳＩデータを有する車両を特定する。この例では、車間距離ΔＤは測位誤差半径Ｒ_１、Ｒ_２のいずれよりも小さいから、２台の車両が報知している緯度経度により推定される先行後続関係は正しくない可能性がある。さらには、ＲＳＳＩは２台の車両が報知している緯度経度上、遠い位置にある（０ｘ２ｂ）車両１３３の方が大きい。従って、この例では、（０ｘ２ｂ）車両１３３の方が、（０ｘ１ｄ）車両１３２よりも自車３１に近い蓋然性が高く、演算処理部３は（０ｘ２ｂ）車両１３３が自車３１の直前を走行する先行車であると判定する。この状態を図７に示す。なお、図７に示す車両の位置関係は、実際の道路上の車両の位置関係ではなく、車車間通信装置１００が受信した電波に基づいて推定される位置関係である。

図７は、位置を正しく補正された車両の例を示す図である。演算処理部３により位置が正しく補正された（０ｘ２ｂ）車両１３３は、自車３１の直前距離Ｄ´の位置に示されている。なお、距離Ｄ´については、後述する算出方法により演算処理部３が算出する。

このように処理する事で、ＧＰＳ誤差が大きい状況においても、先行車を正しく把握して車速、加速度、車両サイズ等を、安全走行支援に活用できる。

次に、上述の動作を図８のフローチャートにより説明する。

図８は、先行車判定処理のフローチャート例を示す図である。まず、自車３１の演算処理部３は、同一方向前方の車両絞り込みを行う（ステップ６１）。具体的には、演算処理部３は、周辺車両から受信したデータの内、方位が自車と同じで、かつ受信した緯度経度から計算して自車より前方を走行しているデータを残す。周辺車両からの車車間通信による報知メッセージに含まれる方位データは、一般的に、０．０１２５°の単位である。そのため、演算処理部３は、当該処理において、自車との方位の差が±５．０°内の車両データを自車の方位と同じ方位であるとみなして処理する。

次に、演算処理部３は、ＲＳＳＩテーブル４１に情報を格納する（ステップ６２）。具体的には、演算処理部３は、ステップ６１において残した受信データをＲＳＳＩテーブル４１に格納する。

次に、演算処理部３は、先行車両間距離計算を行う（ステップ６３）。具体的には、演算処理部３は、自車と（０ｘ１ｄ）車両１３２との距離Ｄ１と、自車と（０ｘ２ｄ）車両１３３との距離Ｄ２と、を算出する。そして、演算処理部３は、距離Ｄ１と距離Ｄ２との差分距離ΔＤを算出する。当該距離Ｄ１、Ｄ２、ΔＤを算出する処理については、図９を用いて説明する。

図９は、先行する他車両間距離算出処理のフローチャート例を示す図である。まず、演算処理部３は、（０ｘ１ｄ）車両１３２の緯度経度の情報である「Ｌａｔ−Ｆ，Ｌｏｎ−Ｆ」と、自車３１の緯度経度である「Ｌａｔ−Ｍ，Ｌｏｎ−Ｍ」とを用いて自車３１と（０ｘ１ｄ）車両１３２との車間距離Ｄ１を計算する（ステップ８１）。

次に、演算処理部３は、（０ｘ２ｂ）車両１３３の緯度経度の情報である「Ｌａｔ−ＦＦ，Ｌｏｎ−ＦＦ」と、自車３１の緯度経度である「Ｌａｔ−Ｍ，Ｌｏｎ−Ｍ」とを用いて自車３１と（０ｘ２ｂ）車両１３３との車間距離Ｄ２を計算する（ステップ８２）。

そして、演算処理部３は、距離Ｄ１とＤ２とを比較し、自車３１に近い方をＮｅａｒ車両、遠い方をＦａｒ車両と判定する（ステップ８３）。具体的には、演算処理部３は、自車３１と（０ｘ１ｄ）車両１３２との距離Ｄ１と、自車３１と（０ｘ２ｂ）車両１３３との距離Ｄ２と、を比較し、小さい方（本例では（０ｘ１ｄ）車両１３２）をＮｅａｒ車両、大きい方（本例では（０ｘ２ｂ）車両１３３）をＦａｒ車両とする。

そして、演算処理部３は、（０ｘ１ｄ）車両１３２と（０ｘ２ｂ）車両１３３との車間距離であるΔＤを、下式（３）により、Ｄ１とＤ２の差として算出する（ステップ８４）。

車両間距離ΔＤ＝｜Ｄ１−Ｄ２｜・・・・・・式（３）

以上が、他車両間距離算出処理の流れである。他車両間距離算出処理によれば、先行車と先々行車との間の車間距離を算出することができる。

図８に戻ると、演算処理部３は、計算結果である車両間距離ΔＤと、各車両から車車間通信を介して受信した誤差半径Ｒとを比較する（ステップ６４）。なお、誤差半径Ｒについては、（０ｘ１ｄ）車両１３２の誤差半径はＲ_１であり、（０ｘ２ｂ）車両１３３の誤差半径はＲ_２であるから、演算処理部３は、ΔＤとＲ_１，Ｒ_２を比較する。

車間距離ΔＤが測位誤差半径Ｒ_１、Ｒ_２のいずれかよりも小さい場合（ステップ６４において「Ｙｅｓ」の場合）には、演算処理部３は、Ｎｅａｒ車両（（０ｘ１ｄ）車両１３２）のＲＳＳＩと、Ｆａｒ車両（（０ｘ２ｂ）車両１３３）のＲＳＳＩを比較する（ステップ６５）。

車間距離ΔＤが測位誤差半径Ｒ_１、Ｒ_２のいずれよりも大きいか同じ場合（ステップ６４において「Ｎｏ」の場合）には、演算処理部３は、Ｎｅａｒ車両が自車３１に近い先行車と判定する（ステップ６６）。

Ｆａｒ車両のＲＳＳＩの方が、Ｎｅａｒ車両のＲＳＳＩより大きければ（ステップ６５で「Ｙｅｓ」の場合）、演算処理部３は、Ｆａｒ車両の方が自車３１に近い、すなわちＦａｒ車両が先行車であると判定する（ステップ６７）。

Ｎｅａｒ車両のＲＳＳＩの方が、Ｆａｒ車両より大きければ（ステップ６５で「Ｎｏ」の場合）、演算処理部３は、Ｎｅａｒ車両の方が自車３１に近い、すなわちＮｅａｒ車両が先行車であると判定する（ステップ６８）。

Ｆａｒ車両が自車３１に近いと判定された場合（ステップ６７で「Ｙｅｓ」の場合）、演算処理部３は、先行車との車間距離補正処理を行う（ステップ６９）。

この処理は、測位誤差半径Ｒ、補正後の先行車との車間距離をＤ´、Ｆａｒ車両と自車３１との距離をＤ２とすると、
Ｄ´= Ｄ２−Ｒ×ｋ・・・・・・式（４）
ここで、ｋ ： ＧＰＳ誤差に関する補正係数、０．５＜ｋ＜１．０ とする。例えば、図３に示したように、当初計算した自車から先々行車までの距離Ｄ２＝８０ｍ、ｋ＝０．８とする場合、Ｄ´= ８０−５０×０．８＝４０ｍとなり、（０ｘ１ｄ）車両１３２との距離Ｄ１＝６０ｍよりも自車に近い正しい位置を得ることができる。

なお、上記車間距離補正処理については、上式（４）に限られるものではない。他の車間距離補正処理方法の例を述べる。自車３１から（０ｘ１ｄ）車両１３２、（０ｘ２ｂ）車両１３３までのそれぞれの距離が各々Ｄ１、Ｄ２であり、ＲＳＳＩの差をΔＲｓ［ｄＢ］とすると、フリスの電波伝搬損失公式より、下式（５）が成り立つ。

ΔＲｓ＝２０ｌｏｇ（λ／Ｄ１）−２０ｌｏｇ（λ／Ｄ２）・・・式（５）

従って、２０ｌｏｇ（Ｄ１／Ｄ２）＝ΔＲｓとなり、Ｄ１とＤ２の距離の比は下式（６）により求められる。

Ｄ１／Ｄ２＝１０^(ΔRs／20)・・・式（６）

（０ｘ１ｄ）車両１３２と（０ｘ２ｂ）車両１３３は、実際は（０ｘ２ｂ）車両１３３の方が自車３１に、ΔＲｓ分だけ近い。従って、上式（６）を用いて、Ｄ２を補正した距離Ｄ´は、下式（７）であらわされる。

補正距離Ｄ´＝Ｄ２×（１０^{（ΔRs／20）}）・・・・式（７）

例えば、ΔＲｓ＝ −６．０ｄＢ、自車３１から（０ｘ２ｂ）車両１３３までの距離Ｄ２＝８０ｍの場合、補正距離Ｄ´＝８０×（１０^{（−６／２０）}）＝１００×０．５０１＝５０ｍとなる。

そして、走行支援制御部６は、補正された車間距離Ｄ´に応じて、運転者に対し音声により先行車両への接近を注意喚起する、等の安全走行支援処理を行う（ステップ７０）。

なお、走行支援制御部６は、これに限らず、例えば運転者に対してディスプレイ等の視覚表示により先行車両への接近を注意喚起するようにしてもよいし、あるいは自車３１の制動装置を制御して減速させるようにしてもよい。さらには、走行支援制御部６は、補正された車間距離Ｄ´に先行車３２と先々行車３３との間の車間距離を足して算出される自車３１と先々行車３３との間の車間距離を用いて、運転者に対して音声またはディスプレイ等の視覚表示により先々行車３３への接近を注意喚起するようにしてもよいし、あるいは自車３１の制動装置を制御して減速させるようにしてもよい。このようにすることで、先々行車３３との車間距離を用いて走行を支援することができるため、より安全なタイミングで予防操作を行うことが可能となる。

以上が、第一の実施形態に係る車車間通信装置１００である。本実施形態に係る車車間通信装置を用いることで、前方を同方向に走行する車両の先行後続関係を精度高く特定し、地図データが不要な車車間通信装置、およびその車車間通信装置を用いた走行支援装置を安価に実現できる。

［第二の実施形態］第二の実施形態においては、一部を除き基本的に第一の実施形態と略同様であり、差異について以下に説明する。

図１０に、本発明の第二の実施形態に係る車車間通信装置の、自車３１の受信電波レベルと、ＲＳＳＩデータの取得タイミングを示す。

図１０は、第二の実施形態に係る受信電波レベルとＲＳＳＩデータの取得タイミングの例を示す図である。自車３１は移動しながら他車両から電波を受信しており、その受信強度は同一受信スロット内でもリップル変動する。このリップル変動の影響を除去して、他車両からの受信レベルを正確に測定する。第二の実施形態に係る変復調部１２の受信レベル検出部１９は、１受信スロット内をサンプリング周期Ｔｓ５７で複数回サンプリングしてその平均値をＲＳＳＩデータ１７とする。

図１０においては、１１２μｓｅｃの受信スロットを、Ｔｓ＝１３μｓｅｃで８回サンプリングして平均値を求めている例が記載されている。このような第二の実施形態に係る車車間通信装置によれば、他車から受信する電波の受信レベルにリップル変動が発生しても、先行車との車間距離を測定可能である。

［第三の実施形態］第三の実施形態においては、一部を除き基本的に第一の実施形態と略同様であり、差異について以下に説明する。

図１１に、本発明の第三の実施形態に係る車車間通信装置の、ベースバンド受信部（図１の変復調部１２の受信系と符号復号部１３の受信系を合わせた回路）を示す。

図１１は、第三の実施形態に係るベースバンド受信部の構成例を示す図である。ベースバンド受信部には、波形等化器９１と、遅延分散検出器９２と、スイッチ９３と、アナログフィルタ９４と、Ａ／Ｄ変換器９５と、デジタルフィルタ９６と、シンボルタイミング再生部９７と、振幅位相復調部９８と、ビタビ復号部９９と、が含まれる。

車車間通信に用いられる変調多重方式が、振幅位相変調の場合、その受信回路はＡ／Ｄ変換後、波形等化処理、振幅位相復調およびビタビ復調されて受信データ１６´に変換される。この復調においてシンボル速度で変調された信号からシンボルタイミングが再生され、波形等化器９１へシンボルＣＬＫ１０１として入力される。

ここで、自動車のような移動受信ではマルチパスフェージングを受けた信号が受信されるため、第三の実施形態に係るベースバンド受信部では、波形等化器９１がフェージング影響を軽減するように、振幅及び位相を補正する。

遅延分散検出器９２は、受信信号がフェージングで受けた遅延分散を検出し、最も遅延分散が小さい成分、つまり他の車両の車車間通信装置の送信アンテナから自装置の受信アンテナへの直達波成分を分離する。そして、遅延分散検出器９２の受信レベル検出部１９は、直達波成分の信号レベルを、ＲＳＳＩ−Ｄ１０２としてスイッチ９３へ出力する。

これと並行して、遅延分散検出器９２は、遅延分散の強弱を検出して、直達波成分が他の遅延成分の合計より小さいと判断した場合にスイッチ９３を制御して、ＲＳＳＩ−Ｄ１０２をＲＳＳＩ１７として、演算処理部３へ出力する。このような第三の実施形態に係る車車間通信装置によれば、マルチパスフェージングが発生している受信環境においても、他の車両から直接受信する信号強度を測定でき、精度の高い車間距離測定が可能である。

［第四の実施形態］第四の実施形態においては、一部を除き基本的に第一の実施形態と略同様であり、差異について以下に説明する。

図１２に、本発明の第四の実施形態に係る車車間通信装置の、車車間通信装置を示す。

図１２は、第４実施形態に係る車車間通信部の構成例を示す図である。車車間通信部１´は、高周波部１１と車車間通信アンテナ４との間にＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、低雑音増幅器）２０と、ＨＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、高出力増幅器）２３と、アンテナスイッチ２１と、を含む。また、変復調部１２には、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路２２が含まれ、ＡＧＣ回路２２からはＲＦＡＧＣ２４信号が出力される。

無線送受信回路には、復調部入力レベルを一定範囲内に維持するために、初段受信増幅器の利得調整を行う回路があり、この調整信号をＲＦＡＧＣ（高周波自動利得制御）信号と言う。既に述べたように自動車のような移動受信では、アンテナから入力される受信信号レベルは変動し、受信レベルが低いとＡＧＣ回路２２は大きなＲＦＡＧＣ２４信号によりＬＮＡ２０の利得を上げ、受信レベルが高いとＡＧＣ回路２２は小さなＲＦＡＧＣ２４信号によりＬＮＡ２０の利得を下げる。つまり、受信レベルの振幅変動は、ＲＦＡＧＣ２４信号の反転信号と等しいといえる。

本実施形態における変復調部１２の受信レベル検出部１９は、Ａ／Ｄ変換した受信レベルに、ＲＦＡＧＣ２４信号の反転信号成分を加算して、ＲＳＳＩデータ１７として演算処理部３へ出力する。このような第四の実施形態に係る車車間通信装置によれば、ＡＧＣ回路２２が高速に補正した受信レベル変動も測定でき、補正の影響を除外して受信強度を適切に把握できるため、精度の高い車間距離測定が可能である。

［第五の実施形態］第五の実施形態においては、一部を除き基本的に第一の実施形態と略同様であり、差異について以下に説明する。

第一の実施形態におけるＧＰＳ信頼度となる測位誤差半径が誤差半径ではなく、誤差楕円の長半径と短半径とで示される場合がある。その場合、演算処理部３は、長半径を誤差半径とする。

あるいは同様に、第一の実施形態におけるＧＰＳ信頼度となる測位誤差半径が誤差半径では無く、ＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）で示された場合、演算処理部３は、一般的なアルゴリズムによりＰＤＯＰを誤差半径へ変換する。

このような第五の実施形態に係る車車間通信装置によれば、さまざまな方式や車種に対応した車車間通信を行い、精度高く車両間の先行後続関係を特定することができる。

［第六の実施形態］第六の実施形態においては、一部を除き基本的に第一の実施形態と略同様であり、差異について以下に説明する。

図１３、図１４、図１５を用いて、本発明に係る車車間通信装置の第六の実施形態を説明する。図１３は、大地で反射した先行車からの電波を受信する例を示す模式図である。自車３１には、受信用アンテナ１２１が搭載されており、先行車３２には送信用アンテナ１２２が搭載されている。送信用アンテナ１２２から発せられた電波は、アンテナ間で直接送受信される直達波１２３だけでなく、大地１２５で反射した大地反射波１２４としても受信用アンテナ１２１に到達する。

この時の受信用アンテナ１２１における受信信号レベルは直達波１２３と大地反射波１２４とを合成した信号レベルとなり、電波の波長と、送受信間の距離によって決まり、直達波１２３と大地反射波１２４の位相が反転しているときは受信レベルが低下する、所謂受信ヌル点となるのが知られている。

車車間通信で用いる５．９ＧＨｚ（ギガヘルツ）の波長で計算すると、このヌル点は、先行車３２との車間距離が４０ｍから１５０ｍまでとなる範囲では、５０ｍ付近（誤差を考慮すると、４５ｍ〜５５ｍの範囲）と、１０５ｍ付近（誤差を考慮すると、１００ｍ〜１１０ｍの範囲）の２か所に有り、この車間距離において受信したＲＳＳＩは著しく小さい値となる。そのため、このような車間距離で受信した電波のＲＳＳＩは実際の車間距離を表さない。

図１４は、第六の実施形態に係る車車間通信装置の構成例を示す図である。第六の実施形態に係る演算処理部３は、ヌル点検出補正部２３を有する。

図１５は、第六の実施形態に係るＲＳＳＩテーブルに格納されるデータ例を示す図である。ＲＳＳＩ［ｄＢｍ］４５ａは、受信したＲＳＳＩデータから演算処理部３がアンテナ受信レベルへ変換したＲＳＳＩレベル（例えばｄＢｍ表示）であり、メッセージカウンタ４５ｂは、受信メッセージを時系列にカウントするメッセージカウンタである。緯度経度から求めた自車との車間距離［ｍ］４５ｃは、受信した緯度経度を用いて計算した自車との距離を示す情報である。

演算処理部３は、受信した前方走行車両の緯度経度から自車との車間距離を計算して記録憶し、同一車両ＩＤのデータは受信した順にメッセージカウンタをインクリメントしてメッセージカウンタ４５ｂとして記憶する。

ヌル点検出補正部２３は、ＲＳＳＩテーブル４１´のメッセージカウンタ４５ｂが最新である車間距離４５ｃが、予め分かっているヌル点（例えば、４５ｍ〜５５ｍ、および１００ｍ〜１１０ｍ）に含まれる場合、最新（図１５の例ではメッセージカウンタ＝「３」）のＲＳＳＩ４５ａをそれより前の二つと比較する。

図１５の例では、前二つの（ＲＳＳＩ、車間距離）データは、（−４６、８０）、（−５０、１３０）であり、最新の車間距離は１０５ｍである。この場合には、ＲＳＳＩは、本来であれば−４６ｄＢｍと−５０ｄＢｍの間でなくてはならないのに対し、最新のＲＳＳＩは「−６１ｄＢｍ」である。そのため、ヌル点検出補正部２３は、大地反射波１２４による受信レベル低下が起きている（例えば閾値は１０ｄＢ以上）と判断し、車両ＩＤ「０ｘ１ｄ」のメッセージカウンタ＝「３」のＲＳＳＩ４５ａを補正する。

このようなＲＳＳＩの補正方法の一例としては、ヌル点検出補正部２３は、メッセージカウンタ＝「１」、＝「２」の中間の距離に相当する「ＲＳＳＩ＝−４６−２．４＝−４８．４ｄＢｍ」へと補正することが考えられる。しかし、これに限られず、ヌル点検出補正部２３は、メッセージカウンタ＝「１」、＝「２」の漸近線を算出し、漸近線上の最新のＲＳＳＩに相当する値へと補正することも考えられる。このよう第六の実施形態に係る車車間通信装置によれば、大地による反射波の影響を強く受ける状況であっても、先行車との車間距離を精度高く測定可能である。

以上が、第一〜第六の実施形態に係る車車間通信装置および走行支援装置である。なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態では、略同一方向へ向かって走行する車両であって位置情報から算出される位置が直近となる二台の先行後続関係を特定しているが、これに限られず、方向が逆となる車両を含めるようにしてもよい。このようにすることで、すれ違い走行している車両についても距離を特定できるため、運転者へ警告を示す等、走行支援を行うことが可能となる。または、車線を白線認識処理等により特定し、同一方向であっても別車線の車両は除外するようにしても良いし、あるいは車線毎に直近２台の先行後続関係を特定するようにしてもよい。これにより、車線が異なるために追突するおそれのない車両について追突を予測してしまう等の誤認識を減らし、精度高く走行支援を行うことができるようになる。

上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、実施形態の構成の一部について、削除をすることも可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

なお、上述した実施形態にかかる制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えても良い。以上、本発明について、実施形態を中心に説明した。

１・・・車車間通信部、２・・・ＧＰＳ受信部、３・・・演算処理部、４・・・車車間通信アンテナ、５・・・ＧＰＳアンテナ、６・・・走行支援制御部、１１・・・高周波部、１２・・・変復調部、１３・・・符号復号部、１４・・・復調データ、１５・・・変調データ、１６・・・送受信データ、１７・・・ＲＳＳＩデータ、１８・・・フレームシンク信号、１９・・・受信レベル検出部、１００・・・車車間通信装置

Claims (12)

1. 車両に搭載され、無線により他の車両と通信する車車間通信装置であって、
   受信レベル検出部を含む車車間通信部と、
   位置情報受信部と、
   演算処理部と、を有し、
   前記演算処理部は、前記車車間通信部が受信した第一の他の車両の緯度経度情報と、前記位置情報受信部の自車の緯度経度情報と、を用いて、前記第一の他の車両との第一の車間距離を算出すると共に、前記第一の他の車両から前記第一の他の車両に係る第一の位置誤差半径を受信して、前記受信レベル検出部が検出した前記第一の他の車両からの第一の受信レベルを取得し、
   前記演算処理部は、前記車車間通信部が受信した第二の他の車両の緯度経度情報と、前記位置情報受信部の自車の緯度経度情報と、を用いて、前記第二の他の車両との第二の車間距離を算出すると共に、前記第二の他の車両から前記第二の他の車両に係る第二の位置誤差半径を受信して、前記受信レベル検出部が検出した前記第二の他の車両からの第二の受信レベルを取得し、
   前記演算処理部は、前記第一の車間距離と前記第二の車間距離との差が、前記第一の位置誤差半径と前記第二の位置誤差半径のいずれかより小さければ、前記第一の受信レベルと前記第二の受信レベルを比較して大きい受信レベルの車両を、より自車に近い車両と判定し、
   前記第一の車間距離と前記第二の車間距離との差が、前記第一の位置誤差半径および前記第二の位置誤差半径の両方より大きければ、前記第一の車間距離と、前記第二の車間距離と、の小さい車両を、より自車に近い車両と判定し、
   前記演算処理部は、前記自車と、前記より自車に近い車両と、の車間距離である先行車車間距離を、前記第一の車間距離または前記第二の車間距離のいずれかを用いて算出する、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
2. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   前記演算処理部は、前記第一の他の車両および前記第二の他の車両を含む他の車両から受信したデータの内、自車の走行方位と略等しく、かつ前記緯度経度上自車の前方にある車両のデータを用いて前記第一の他の車両および前記第二の他の車両の情報を抽出する、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
3. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   前記演算処理部は、前記第一の受信レベルと前記第二の受信レベルとを比較して大きい方の車両と、自車と、の前記先行車車間距離を、前記第一の位置誤差半径または前記第二の位置誤差半径に１以下の係数を掛けた値を、それぞれ前記第一の車間距離または前記第二の車間距離から引いて算出する、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
4. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   前記演算処理部は、前記第一の受信レベルと前記第二の受信レベルとを比較して大きい方の車両と、自車と、の前記先行車車間距離を、前記第一の受信レベルと前記第二の受信レベルとの比を、前記第一の車間距離または前記第二の車間距離にかけて算出する、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
5. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   前記受信レベル検出部は、車車間通信の受信信号を複数回サンプリングした平均値を、前記第一の受信レベルおよび前記第二の受信レベルとする、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
6. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   車車間通信の受信信号のフェージング変動を補正する波形等化器と遅延分散検出器とを有し、
   前記遅延分散検出器は、前記受信信号の最も小さい遅延分散成分を分離してその当該遅延分散成分の信号レベルを検出して前記第一の受信レベルおよび前記第二の受信レベルとする、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
7. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   利得可変の高周波受信増幅器と、復調部入力レベルを一定範囲に制御する自動利得制御回路を有し、
   前記演算処理部は、前記受信レベル検出部が検出した値に、前記自動利得制御回路の出力信号を反転した信号を加算して前記第一の受信レベルおよび前記第二の受信レベルとする、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
8. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   前記演算処理部は、前記位置情報受信部から出力される前記第一の位置誤差半径および前記第二の位置誤差半径が誤差楕円で示される場合には、当該誤差楕円の長半径と短半径のうち、長半径を前記第一の位置誤差半径および前記第二の位置誤差半径とする、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
9. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
   前記演算処理部は、前記位置情報受信部から出力される前記第一の位置誤差半径および前記第二の位置誤差半径がＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）で示される場合には、当該ＰＤＯＰを前記第一の位置誤差半径および前記第二の位置誤差半径へ変換して用いる、
   ことを特徴とする車車間通信装置。
10. 請求項１に記載の車車間通信装置であって、
    受信ヌル点を検出し前記第一の受信レベルおよび前記第二の受信レベルを補正するヌル点検出補正部を有し、
    前記ヌル点検出補正部は、前記第一の受信レベルおよび前記第二の受信レベルに関して、受信したデータに含まれる前記第一の他の車両または前記第二の他の車両の緯度経度情報が、前記先行車車間距離の所定範囲内に含まれる場合には、受信レベルが所定の閾値より低ければ当該受信レベルを補正して当該車両の受信レベルとする、
    ことを特徴とする車車間通信装置。
11. 請求項１に記載の車車間通信装置を含み、
    さらに、走行支援を制御する所定の処理を行う走行支援制御部を有し、
    前記演算処理部は、前記先行車車間距離が予め定めた閾値を下回った場合に、前記走行支援制御部に処理を開始させる、
    ことを特徴とする走行支援装置。
12. 請求項１に記載の車車間通信装置を含み、
    さらに、走行支援を制御する所定の処理を行う走行支援制御部を有し、
    前記演算処理部は、前記先行車車間距離に前記第一の車間距離と第二の車間距離との差を足した先々行車車間距離が予め定めた閾値を下回った場合に、前記走行支援制御部に処理を開始させる、
    ことを特徴とする走行支援装置。

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