JP7229066B2 - 車両の車外通信システム - Google Patents
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Description
このため、車両に設けられる通信装置とサーバ装置との間で送受する通信データは、車両の移動により、通信中に欠落したり、通信が遮断されたりする可能性がある。
そして、車両では、ADASなどのより高度な交通システムに対応することが求められ、将来的には車両の走行を制御するために通信データを直接的にまたは間接的に利用することが求められるようになると予想される。
移動する車両において、このように重要な通信データが受信できなくなることは、その通信データに基づく制御ができなくなることを意味する。
このように、本発明では、移動中の通信データの遮断や欠落などにより、通信データが受信できなくなり難くできる。
図1には、双方向通行可能な道路を走行する複数の自動車1、自動車1と通信データを送受する情報・制御サーバ装置2、第一セルラ通信網システム3、第二セルラ通信網システム6、ADAS(Advanced Driver Assistance System)通信システム9、インターネット12、が示されている。自動車1は、車両の一例である。第一セルラ通信網システム3、第二セルラ通信網システム6、およびADAS通信システム9は、複数の交通システムである。
複数の自動車1は、後述するように、第一セルラ通信網システム3または第二セルラ通信網システム6と通信可能なセルラ通信装置33、ADAS通信システム9と通信するADAS通信装置34などの複数の通信装置を有する。
第二セルラ通信網システム6は、第二キャリアにより管理される通信設備として、道路を含む地域に分散して設けられる複数の第二セルラ基地局7、第二通信網制御装置8、を有する。第二通信網制御装置8は、複数の第二セルラ基地局7と接続される。第二通信網制御装置8は、複数の第二セルラ基地局7から、第二キャリアと契約している自動車1を収容する通信セルの第二セルラ基地局7を選択し、該自動車1と第二セルラ基地局7との間で無線通信路を確立する。
ADAS通信システム9は、道路に沿って配列される複数のADAS通信装置10、ADAS配信装置11、を有する。ADAS配信装置11は、複数のADAS通信装置10と接続される。ADAS配信装置11は、複数のADAS通信装置10から、たとえは地域の交通情報、ダイナミックマップなどの地図情報といった通信データを無線送信する。また、ADAS配信装置11は、複数のADAS通信装置10を通じて、道路を走行する複数の自動車1から通信データを受信してもよい。
インターネット12は、第一通信網制御装置5、第二通信網制御装置8、ADAS配信装置11、情報・制御サーバ装置2、に接続される。インターネット12は、接続されている装置に対して、他の装置との間で通信データを送受するための通信路を提供する。
たとえば、情報・制御サーバ装置2は、自動車1を送信先とする通信データを、インターネット12へ出力する。インターネット12へ出力された通信データは、第一通信網制御装置5、第一セルラ基地局4を通じて、自動車1へ送信される。第一通信網制御装置5は、自動車1が移動すると、第一セルラ基地局4を切替えて、自動車1への送信を継続できる。また、インターネット12へ出力された通信データは、ADAS配信装置11、ADAS通信装置10を通じて、自動車1へ送信されてもよい。
情報・制御サーバ装置2が自動車1へ送信する通信データには、たとえば自動車1が走行する地域の地図情報、渋滞、歩行者や自動車1の交通情報、自動車1の制御情報がある。
また、自動車1が情報・制御サーバ装置2へ送信する通信データには、たとえば自動車1の移動方向や移動速度といった走行情報、今後の制御状態の情報がある。
図2の自動車1の制御系20は、セントラルゲートウェイ(CGW)21、駆動制御装置22、操舵制御装置23、制動制御装置24、運転操作制御装置25、自動運転/運転支援制御装置26、検出制御装置27、空調制御装置28、UI(User Interface)制御装置29、車通信制御装置30、GPS(Global Positioning System)受信装置31、車車間通信装置としてのV2V(Vehicle To Vehicle)通信装置32、セルラ通信装置33、ADAS通信装置34、およびこれらを接続するネットワーク35、を有する。また、ネットワーク35には、ナビゲーション装置36が接続されている。
セントラルゲートウェイ21は、ネットワーク35の通信を管理する。セントラルゲートウェイ21は、CANパケットとOBD(On-Board Diagnostics)2でのDIAGパケットとのトラフィック制御機能、セキュリティ機能、などを有する。
運転操作制御装置25は、図示外のハンドルなどのユーザの操作に応じた手動操作データを生成してネットワーク35へ出力する。駆動制御装置22、操舵制御装置23、制動制御装置24は、ネットワーク35から手動操作データを取得し、自動車1の走行を制御する。
検出制御装置27は、図示外のカメラにより自動車1の内部および周辺を撮像した画像などに基づいて検出データを生成してネットワーク35へ出力する。
GPS受信装置31は、図示外のGPS衛星などからの電波を受信して、自動車1の現在位置を示す位置データを生成する。
自動運転/運転支援制御装置26は、ネットワーク35から検出データ、位置データなどを取得し、自動車1の走行を制御または支援する自動操作データを生成してネットワーク35へ出力する。駆動制御装置22、操舵制御装置23、制動制御装置24は、ネットワーク35から自動操作データを取得し、自動車1の走行を制御する。
UI制御装置29は、図示外の表示デバイス、操作デバイスを有し、表示デバイスの表示に応じた操作デバイスへのユーザ操作に基づいて、UI操作データを生成してネットワーク35へ出力する。
空調制御装置28は、ネットワーク35からUI操作データを取得し、自動車1の空調を制御する。また、自動運転/運転支援制御装置26は、ネットワーク35からUI操作データを取得し、自動車1の運転支援のオンオフ、自動運転のオンオフなどの設定を切り替えてよい。
車通信制御装置30は、V2V通信装置32、セルラ通信装置33、およびADAS通信装置34といった自動車1に設けられる複数の通信装置による通信を制御する。車通信制御装置30は、V2V通信装置32、セルラ通信装置33、またはADAS通信装置34を選択して、たとえば情報・制御サーバ装置2との間で通信データを送受させる。図1に示すように、セルラ通信網システムによる複数の通信セルは、基本的に隙間なく地域に設定される。これに対し、ADAS通信装置10の通信可能範囲は、基本的に離散的になる。このため、セルラ通信装置33による通信は、基本的にADAS通信装置34による通信よりも、自動車1の移動中において途切れ難い安定した通信が可能である。この場合、車通信制御装置30は、基本的に、セルラ通信装置33を第一の通信装置として、セルラ通信装置33による通信をその他の通信装置による通信より優先するとよい。
図3の車外通信システム40は、車通信制御装置30、セルラ通信装置33、ADAS通信装置34、V2V通信装置32、およびこれらを接続するネットワーク35、を有する。
図4には、情報・制御サーバ装置2、第一セルラ基地局4、ADAS通信装置10、第二自動車72、第一自動車71、が図示されている。第一自動車71と第二自動車72とは、図3の装置を共通に有する。図において処理は、上から下へ流れる。
たとえば、第一自動車71が通信データとしてのアクセル開度、ブレーキ圧、操舵トルクなどの制御データを含んでおり、第一自動車71の駆動制御装置22、操舵制御装置23、制動制御装置24、運転操作制御装置25、自動運転/運転支援制御装置26といった制御装置が継続して受信する複数の制御データにより走行などを制御している場合、通信データを適切に取得できなくなると、走行に影響が生じる可能性がある。このような制御データには、大量となる可能性があり、しかも高いリアルタイム性が要求される可能性がある。
このように、自動車1では、1つの通信装置の通信に頼ることなく、移動中の通信データの遮断や欠落などにより通信データが送受できなくなることを、可能な限り生じ難くすることが求められている。
たとえば図中のパターン1に示すように、第一自動車71は、通信データの欠落やタイムアウトを検出した場合には、それまで使用していたセルラ通信装置33とは異なるADAS通信装置34を用いて切替要求を送信する。これにより、情報・制御サーバ装置2は、ADAS通信装置10を通じて、通信データを第一自動車71へ送信することができる。
この他にもたとえば図中のパターン2に示すように、第一自動車71は、通信データの欠落やタイムアウトを検出した場合には、それまで使用していたセルラ通信装置33とは異なるV2V通信装置32を用いて切替要求を送信する。これにより、情報・制御サーバ装置2は、第二自動車72を通じて、通信データを第一自動車71へ送信することができる。
情報・制御サーバ装置2と通信しようとする第一自動車71の車通信制御装置30の車通信制御部は、第一自動車71が走行などのために起動されると、図5の処理を実行する。そして、使用中の通信に不具合が生じると、複数の通信装置の間で使用する通信装置を切り替えて代行通信を実行する。ここで、通信中の通信装置をメイン通信装置といい、代行通信により切り替えて使用されることになる通信装置をバックアップ通信装置という。
ステップST12の切替処理については後で詳しく説明する。ただし、車通信制御部は、セルラ通信装置33、V2V通信装置32およびADAS通信装置34について、その順番で通信可能なものを新たなメイン通信装置として選択し、新たなメイン通信装置に情報・制御サーバ装置2との通信を開始させる。それ以外の通信装置については、情報・制御サーバ装置2と通信しないバックアップ通信装置として選択し、車通信制御部は、バックアップ通信装置による情報・制御サーバ装置2との通信を停止する。そして、たとえば、情報・制御サーバ装置2と通信する通信装置が、メイン通信装置として選択されていたセルラ通信装置33から、バックアップ通信装置として選択されていたV2V通信装置32へ切り替えられた場合、車外通信システム40は、新たにメイン通信装置として選択されるV2V通信装置32により、バックアップ通信を開始することになる。
また、第一自動車71の車通信制御部は、メイン通信装置とサーバ装置との間での通信が切断または悪化して、サーバ装置と自動車1との間での通信データを送受する通信装置をメイン通信装置からバックアップ通信装置へ切替える場合、サーバ装置との通信を一時停止した上で切替え、切替え後にサーバ装置との通信を再開することができる。
図6には、第一自動車71、第二自動車72、第二自動車72が通信する第二セルラ基地局7、情報・制御サーバ装置2、が図示されている。図において処理は、上から下へ流れる。
第二自動車72などの他車の車通信制御部は、V2V探索信号を受信すると、自車の自車情報を、V2V通信装置32から第一自動車71へ応答送信する。これにより、第一自動車71の車通信制御部は、自車の周囲にV2V通信に対応する他車が存在することを確認できる。
第二自動車72の車通信制御部は、バックアップ通信が可能である場合、バックアップのための自車の通信リソースを予約して確保し、バックアップ可能であることを示す肯定応答を、V2V通信装置32から第一自動車71へ送信する。これにより、第一自動車71の車通信制御部は、第二自動車72がバックアップ通信を予約準備できたことを知ることができる。
以上の前処理が完了すると、第二自動車72は、自らのセルラ通信装置33と第二セルラ基地局7との通信路を用いて、第一自動車71と情報・制御サーバ装置2との通信データを代理通信を開始することが可能な状態となる。
これにより、第一自動車71と情報・制御サーバ装置2とは、それらの間で送受する通信データを、第二自動車72、第二セルラ基地局7、第二通信網制御装置8、インターネット12を通じて、送受することができる。
第一自動車71の車通信制御部は、自動車1が起動されている期間において、図7の処理を繰り返し実行する。これにより、第一自動車71のV2V通信先の候補は、第一自動車71の走行により通信環境が変化したとしても、その変化後の通信環境に応じたものへ更新され得る。
なお、図7の処理では、他の自動車1ごとに優先度を個別に判断している。この場合、各優先度に、複数の他の自動車1が登録される可能性がある。同一の優先度に複数の他の自動車1が登録されている場合、車通信制御部は、各他の自動車1が送信したV2V通信の電波強度が強いもの、または応答時間が短いものを1つ選択し、その1つ以外の優先度を削除または格下げしてもよい。受信するV2V通信の電波強度が強い場合、または応答時間が短い場合、それを送信した他の自動車1は、それ以外の他の自動車1よりも第一自動車71に近接していると考えられ、通信が安定する可能性が高い。
第一自動車71の車通信制御部は、図5のステップST12などにおいて第一自動車71と情報・制御サーバ装置2との通信に利用する通信装置を切り替えることを試みる場合、図9の処理を実行する。図5では、たとえばメイン通信が遮断された場合、メイン通信において通信データの重度の欠落が生じた場合、一定期間が経過した場合、図8(B)のバックアップ通信先リスト63に基づいて図9の通信先の切替処理により、通信装置を切り替えることを試みることになる。
また、車通信制御部は、セルラ通信装置33を、V2V通信装置32および高度交通システム用のADAS通信装置34より優先して、メイン通信装置として選択する。また、V2V通信装置32を、高度交通システム用のADAS通信装置34より優先して、バックアップ通信装置として選択することになる。車通信制御部は、複数の通信装置の中のV2V通信装置32以外の通信装置よりも優先して、V2V通信装置32をバックアップ通信装置とすることになる。したがって、車通信制御部は、メイン通信装置とサーバ装置との間での通信が切断または悪化した場合、サーバ装置と自動車1との間での通信データを送受する通信装置を、メイン通信装置からバックアップ通信装置としてのV2V通信装置32へ切替えることができる。車通信制御部は、メイン通信装置としてのセルラ通信装置33による通信ができない場合には、予め通信可能の確認をしているV2V通信装置32によるバックアップ通信に直ちに切り替えて、通信データを途切れないように受信することが可能になる。
第二自動車72の車通信制御部は、第二自動車72が起動されている場合、自車のV2V通信装置32を用いて、図10の代行通信処理を繰り返し実行する。
第二自動車72の車通信制御部は、自車のV2V通信装置32が他の自動車1である第一自動車71から探索信号を受信した場合、自車の情報を応答する。
また、車通信制御部は、V2V通信装置32以外の通信装置の通信路の情報として、セルラ通信装置33の情報を応答する。
第二自動車72の車通信制御部は、自車のV2V通信装置32が他の自動車1である第一自動車71からバックアップ開始を受信した場合、自車の状況に応じて肯定または否定の応答を送信する。
たとえば、バックアップ装置としての使用できない設定を第一判定条件とし、自車の通信リソースが不足しているまたは予測されることを第二判定条件とし、別の自動車1に対するバックアップをすでにしていることを第三判定条件とした場合、車通信制御部は第一判定条件から第三判定条件のすべてに該当しない場合に、バックアップ開始に対して肯定を応答し、それ以外の場合には否定を応答する。
このように、車通信制御部は、バックアップ開始に対して否定を応答した後に一定期間が経過するたびに、自車の状況を再判定し、第一判定条件から第三判定条件のすべてに該当しなくなっている場合には肯定を再応答することができる。
時間が経過して自車の状態や通信環境が変化した場合には、バックアップ開始の要求のあった第一自動車71に対して、その他の自動車1と比べて優先的に許可を与えることができる。また、自車の通信リソースが予約されていない期間を減らして、自車の通信リソースの効率的な開放が可能になる。
第二自動車72は、自身のV2V通信装置32が他の自動車1である第一自動車71から切替要求を受信した場合、代行通信により第一自動車71と情報・制御サーバ装置2との間の通信データの送受を開始する、
ステップST89において、第二自動車72の車通信制御部は、第一自動車71のバックアップ通信を終了するか否かを判断する。たとえば図5のステップST12の切替処理の結果として、第一自動車71と情報・制御サーバ装置2との通信に第一自動車71のV2V通信装置32が使用されなくなった場合での、第一自動車71のV2V通信装置32からの終了要求に基づいて、第二自動車72の車通信制御部は、代行通信としてのバックアップ通信を終了すると判断する。終了要求を受信していない場合、車通信制御部は、ステップST89の判断処理を繰り返す。バックアップ通信を終了すると判断した場合、車通信制御部は、図10の処理を終了する。
第二自動車72の車通信制御装置30は、図10の手順により代行通信のためのバックアップ通信を実行することにより、代行通信を高い確実性で実行することができる。
また、第二自動車72の車通信制御装置30は、バックアップを要求される請負側としてバックアップの可否を判定することにより、自車の制御への影響が生じ難くできる。そして、第二自動車72のユーザは、設定によりバックアップしないようにできる。バックアップの依頼側が図10に対応する手順に従わない場合、その要求を無視して実質的に拒否することができる。複数のバックアップを受け付けないようにすることで、自車の通信リソースがひっ迫して不足してしまうことが起き難くなる。また、複数のバックアップ選択が知らぬ間に多重ブッキングされないようにできる。
このように、本実施形態では、1つの通信装置の通信に頼ることなく、移動中の通信データの遮断や欠落などにより、通信データが受信できなくなり難くできる。
特に、本実施形態では、第一自動車71と第二自動車72との間の通信をV2V通信により実行する。第一自動車71と第二自動車72とは、たとえば同一の道路においてV2V通信が可能な、見通し可能な程度に近接して走行している可能性が高い。V2V通信は、道路の周囲の構造物などにより通信が遮蔽されることが起き難い。V2V通信は、セルラ通信などと比較した場合、移動中の通信環境の変化の仕方に違いがある。よって、V2V通信は、セルラ通信では通信を維持することが難しいような場所においても、セルラ通信よりも安定した通信が可能になることが期待できる。
このように、本実施形態では、第二自動車72とのV2V通信による代行通信により、第一自動車71が情報・制御サーバ装置2との間で送受する通信データの欠落や遮断などにより、通信データを利用できなくなることを効果的に抑制できる。
Claims (7)
- 車両に設けられ、サーバ装置と車両との間の通信データを、互いに異なる通信路を通じて送受するための車車間通信装置を含む複数の通信装置と、
複数の通信装置による通信を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
複数の前記通信装置の少なくとも1つを、サーバ装置と車両との間での通信データを送受するメイン通信装置とし、複数の前記通信装置の残りの少なくとも1つを、サーバ装置と車両との間での通信データを送受するバックアップ通信装置とする際に、複数の前記通信装置の中の前記車車間通信装置以外の通信装置よりも優先して、前記車車間通信装置をバックアップ通信装置とするものであり、さらに、
前記車車間通信装置が通信可能な他の車両として複数が探索される場合、他の車両ごとの通信品質に基づいて優先度を判断し、高い品質の通信が可能な他の車両を、前記車車間通信装置とともにバックアップ通信装置として選択するために、
他の車両との通信路の状態および他の車両の応答の状態を第一判定条件とし、他の車両の通信リソースの状態を第二判定条件とし、他の車両との相対的な進行の合致度を第三判定条件とし、他の車両が使用する他の通信路の相違度を第四判定条件とした場合に、
第一判定条件から第四判定条件に該当する他の車両を第一優先と判定し、
第一判定条件から第三判定条件に該当する他の車両を第二優先と判定し、
第一判定条件から第二判定条件に該当する他の車両を第三優先と判定し、
前記バックアップ通信装置としての前記車車間通信装置への切替が実行される際には、第一優先、第二優先、第三優先の順番で、前記車車間通信装置の通信先を選択することにより、
前記バックアップ通信装置としての前記車車間通信装置への切替が実行される際には、優先度に基づいて、前記車車間通信装置の通信先を選択する、
車両の車外通信システム。
- 前記制御部は、
前記サーバ装置と前記車両との間の通信データの全部をバックアップ可能なものを、高い優先度と判定し、
前記サーバ装置と前記車両との間の通信データの一部をバックアップ可能なものを、縮退でのバックアップ可能な低い優先度と判定する、
請求項1記載の、車両の車外通信システム。
- 車両に設けられ、サーバ装置と車両との間の通信データを、互いに異なる通信路を通じて送受するための車車間通信装置を含む複数の通信装置と、
複数の通信装置による通信を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
複数の前記通信装置の少なくとも1つを、サーバ装置と車両との間での通信データを送受するメイン通信装置とし、複数の前記通信装置の残りの少なくとも1つを、サーバ装置と車両との間での通信データを送受するバックアップ通信装置とする際に、複数の前記通信装置の中の前記車車間通信装置以外の通信装置よりも優先して、前記車車間通信装置をバックアップ通信装置とするものであり、さらに、
前記車車間通信装置が通信可能な他の車両として複数が探索される場合、他の車両ごとの通信品質を判断し、高い品質の通信が可能な他の車両を、前記車車間通信装置とともにバックアップ通信装置として選択するために、
前記サーバ装置と前記車両との間の通信データの全部をバックアップ可能なものを、高い優先度と判定し、前記サーバ装置と前記車両との間の通信データの一部をバックアップ可能なものを、縮退でのバックアップ可能な低い優先度と判定することにより、
前記バックアップ通信装置としての前記車車間通信装置への切替が実行される際には、優先度に基づいて、前記車車間通信装置の通信先を選択する、
車両の車外通信システム。
- 前記制御部は、
前記車車間通信装置が通信可能な他の車両として複数が探索される場合、他の車両ごとの通信品質に応じた優先度を判定して、他の車両ごとの優先度を付した通信先リストを生成し、
前記通信先リストにおいて優先度が付されている他の車両へ、バックアップ通信の候補として選択したことを、通知し、
通知に対して他の車両から肯定応答がない場合には、前記通信先リストから、優先度の設定を削除する、
請求項1から3のいずれか一項記載の、車両の車外通信システム。
- 前記制御部は、
周期的に、複数の前記通信装置から、前記メイン通信装置および前記バックアップ通信装置を選択する、
請求項1から4のいずれか一項記載の、車両の車外通信システム。
- 前記制御部は、
前記メイン通信装置と前記サーバ装置との間での通信が切断または悪化して、前記サーバ装置と前記車両との間での通信データを送受する通信装置を前記メイン通信装置から前記バックアップ通信装置へ切替える場合、前記サーバ装置との通信を一時停止した上で切替え、切替え後に前記サーバ装置との通信を再開する、
請求項1から5のいずれか一項記載の、車両の車外通信システム。
- 複数の前記通信装置には、セルラ通信装置、車車間通信装置、高度交通システム用の通信装置、が含まれ、
前記制御部は、
前記セルラ通信装置を、前記車車間通信装置および前記高度交通システム用の通信装置より優先して、前記メイン通信装置とし、
前記車車間通信装置を、前記高度交通システム用の通信装置より優先して、前記バックアップ通信装置とする、
請求項1から6のいずれか一項記載の、車両の車外通信システム。
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