JP7232109B2

JP7232109B2 - 投受光器

Info

Publication number: JP7232109B2
Application number: JP2019070559A
Authority: JP
Inventors: 哲英菅沼
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2039-04-02
Also published as: JP2020170292A

Description

本発明は、光通信により車両との間で路車間通信を行うための投受光器に関する。

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、路側に設置される光ビーコン装置と車載機との間で双方向通信を行うものである。

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。投受光器から車載機への通信はダウンリンク（以下適宜「ＤＬ」と呼称する）と呼ばれ、車載機から投受光器への通信はアップリンク（以下適宜「ＵＬ」と呼称する）と呼ばれる。そして、投受光器において、アップリンクの受信部は、受光部と、受光部の受光信号からアップリンク信号を増幅・抽出するための受信回路部とで構成され、受信回路部は、増幅部やローパスフィルタ、ＡＤ変換部等を有して構成される。この受信回路部で増幅・抽出されたアップリンク信号は光ビーコン制御機にて信号処理され、車載機からの送信情報が検出される。

ところで、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（例えば６４ｋｂｐｓ）である第１アップリンクと、比較的に高速な通信（例えば２５６ｋｂｐｓ）である第２アップリンクとがある。そして、第２アップリンクで送信される第２アップリンク信号は、第１アップリンクで送信される第１アップリンク信号と比べて電文長が長い。また、路車間通信可能な道路上の領域は一定範囲に定められており、第２アップリンクは第１アップリンクの後に実施されるため、第１アップリンクの通信に要した領域が広いと、狭い領域を通過する間に第２アップリンクを通信する必要がある。また、第１アップリンクは再送する場合があるが、第２アップリンクは受信できたか否かに関わらず１回のみの送信である。これらの事情から、より確実に第２アップリンク信号を受信するために、第２アップリンク信号の受信感度を第１アップリンク信号の受信感度よりも高く設定することがある。例えば特許文献１には、低速用受信系の増幅器や高速用受信系の増幅器における増幅率の設定を、設置現場等において必要に応じて手動で変更できるようにした技術が開示されている。

２０１７－５５３７５号公報

しかし、投受光器が第２アップリンク信号を受信しようとする際に受信回路が受信している信号には、ダウンリンクの通信で送信されたダウンリンク信号がノイズとして混入し得る。第２アップリンク信号の周波数帯が、第１アップリンク信号の周波数帯と比べてダウンリンク信号の周波数帯と近いためである。例えば、第２アップリンク信号を受信しようとしているときに受信回路が受信している信号に、道路等に反射したダウンリンク信号の成分が混入した場合には、ダウンリンク信号の成分をフィルタで完全に取り除くことができず、ノイズとして残ってしまうためである。そのため、第２アップリンク信号についての受信感度（増幅率）を高くする調整は、後段の信号処理負荷の増大を招く問題があった。すなわち、受信感度を高くするとノイズも増幅され、光ビーコン制御機における信号処理負荷（ノイズ除去処理に要する演算量）が増大する問題が生じ得た。

本発明の解決課題は、第２アップリンク信号を受信する際の受信感度を適切に調整し、後段の信号処理負荷の軽減を図ることができる技術を提供すること、である。

上記課題を解決するための第１の発明は、
ダウンリンク信号を送信するための送信部と、前記ダウンリンク信号に応答して車両から送信されたアップリンク信号を受信するための受信部と、を備えた投受光器であって、
前記アップリンク信号には、第１の周波数帯の第１アップリンク信号と、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の第２アップリンク信号とがあり、
前記第２アップリンク信号は、前記車両から送信される場合には、前記第１アップリンク信号の送信後に送信される信号であり、
前記受信部は、
受光部と、
前記受光部の受光信号を増幅する第１増幅部、当該第１増幅部の増幅信号のうち前記第１の周波数帯以下の信号を通過させる第１ローパスフィルタ、当該第１ローパスフィルタの通過信号をデジタル信号に変換する第１ＡＤ変換部、および、当該第１ＡＤ変換部の変換信号に基づいて前記第１アップリンク信号が受信され始めたことを検知する第１検知部、を有する第１受信回路部と、
前記受光部の受光信号を所与の増幅率で増幅する第２増幅部、当該第２増幅部の増幅信号のうち前記第２の周波数帯以下の信号を通過させる第２ローパスフィルタ、および、当該第２ローパスフィルタの通過信号をデジタル信号に変換する第２ＡＤ変換部、を有する第２受信回路部と、
を有し、
前記増幅率には、所定の高増幅率と所定の低増幅率とがあり、
前記第２増幅部は、前記第１検知部の検知がなされない場合には前記低増幅率で前記受光信号を増幅し、前記第１検知部の検知に応じて一時的に前記高増幅率で前記受光信号を増幅する、
投受光器である。

第１の発明によれば、第１アップリンク信号が受信され始めたことの検知に応じて増幅率を一時的に高増幅率として、受光部の受光信号を増幅することができる。第１アップリンク信号が受信され始めたことの検知がなされなければ、低増幅率で受光信号を増幅することができる。言い換えると、第１アップリンク信号が受信され始めたことの検知がされた場合に、後続する第２アップリンク信号の受信に備えて増幅率を一時的に高増幅率に切り替えることができる。したがって、第２アップリンク信号の受信時に限定して増幅率を高くすることができる。これによれば、第２アップリンク信号の受信感度を適切に調整でき、後段の信号処理負荷の軽減が図れる。

また、第２の発明は、
前記ダウンリンク信号の送信および前記アップリンク信号の受信は、所定の路車間通信プロトコルに従った光ビーコン制御機の制御に基づいて実行され、
前記路車間通信プロトコルは、第１ダウンリンク信号を繰り返し送信し、当該第１ダウンリンク信号を受信した車両からの第１アップリンク信号を受信した場合に、ａ）当該第１アップリンク信号に前記第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータが含まれないときには、当該第１アップリンク信号を受信し、第２ダウンリンク信号の送信を開始した後に前記第１ダウンリンク信号の繰り返し送信に処理が戻され、ｂ）当該第１アップリンク信号に前記データが含まれるときには、当該第１アップリンク信号の受信後に前記第２ダウンリンク信号の送信を開始し、当該第２ダウンリンク信号を受信した車両からの前記第２アップリンク信号の受信の後に、前記第１ダウンリンク信号の繰り返し送信に処理が戻される通信手順として定められ、
前記第１受信回路部は、前記第１ＡＤ変換部の変換信号に基づいて、前記第１アップリンク信号に前記データが含まれているか否かを判定するデータ有無判定部、を有し、
前記第２増幅部は、前記第１検知部の検知がなされた場合、イ）前記データ有無判定部により否定判定されたときには前記低増幅率で前記受光信号を増幅し、ロ）前記データ有無判定部により肯定判定されたときには一時的に前記高増幅率で前記受光信号を増幅する、
第１の発明の投受光器である。

第２の発明によれば、第１アップリンク信号が受信され始めたことを検知し、当該第１アップリンク信号に第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータが含まれていると判定した場合に、増幅率を一時的に高増幅率として受光信号を増幅することができる。一方、第１アップリンク信号が受信され始めたことを検知した場合であっても、当該第１アップリンク信号に第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータが含まれていないと判定した場合には、低増幅率で受光信号を増幅することができる。

また、第３の発明は、
前記第２増幅部は、前記第２アップリンク信号の受信に応じて一時的に前記高増幅率で前記受光信号を増幅する、
第１又は第２の発明の投受光器である。

第３の発明によれば、実際に第２アップリンク信号を受信した場合に、増幅率を一時的に高増幅率として、受光部の受光信号を増幅することができる。

路車間通信システムの全体構成例を示す図。路車間通信用の通信領域と車両感知用の車両感知領域とを説明するための概略側面図。路車間通信用の通信領域と車両感知用の車両感知領域とを説明するための概略俯瞰図。路車間通信の手順を説明するためのフローチャート。投受光器および光ビーコン制御機の機能構成例を示すブロック図。受信部の内部構成例を示すブロック図。第１ローパスフィルタのフィルタ特性図。第２ローパスフィルタのフィルタ特性図。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。

［全体構成］
図１は、本実施形態における路車間通信システム１の全体構成例を示す図である。図１に示すように、路車間通信システム１は、路側に設置された光ビーコン装置１０と、道路Ｒを走行する車両９に搭載された車載機９０との間で、路車間通信を行うよう構成されている。路車間通信は、光通信による双方向通信で実現される。

光ビーコン装置１０は、道路Ｒの車線Ｌ毎に設置されて対応する車線（以下適宜「対象車線」と呼称する）Ｌ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の脇に立設された支柱６０の下部に設置される。この光ビーコン制御機２０は、ネットワークを介して交通管制システム等の中央装置（以下「上位装置」と呼称する）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９０からのＵＬ情報を上位装置に送信する。路車間通信の手順（投受光器３０による光信号の送受信）は、所定の路車間通信プロトコルに従った光ビーコン制御機２０の制御に基づいて、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に対し、対象車線Ｌの直上となる位置に固定されて設置される。この投受光器３０は、図２に示すように、路車間通信を行うための光通信部４０と、車両を感知するための車両感知部５０と、を備える。

光通信部４０は、対象車線Ｌを走行する車両９の車載機９０との間でダウンリンク信号の送信およびアップリンク信号の受信を行って、路車間通信を行う。ダウンリンク信号は、ＤＬ情報を搬送する近赤外域の光信号であり、アップリンク信号は、ＵＬ情報を搬送する近赤外域の光信号である。

車両感知部５０は、近赤外域の車両感知光の発光および反射光の受光を行って、対象車線Ｌを走行する車両９を感知する。この車両感知部５０は光センサを用いて構成され、その投受光器３０の直下位置付近を通過した車両９を感知するように、当該投受光器３０に内蔵される。

［通信領域］
図２および図３は、路車間通信用の通信領域と、車両感知用の車両感知領域と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。

投受光器３０と車載機９０との間で行われる路車間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がダウンリンク領域ＤＡ、アップリンクのための通信領域がアップリンク領域ＵＡとして規定される。ダウンリンク領域ＤＡは、光通信部４０から車載機９０への投光領域であり、アップリンク領域ＵＡは、投受光器３０が車載機９０からの投光を受光する受光領域である。

そして、ダウンリンク領域ＤＡおよびアップリンク領域ＵＡは、投受光器３０の直下位置近傍から交通流上流側に広がる範囲において所定の規格で定められている。具体的には、ダウンリンク領域ＤＡは、投受光器３０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ＤＡの終端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。

一方、車両感知領域ＳＡは、投受光器３０の直下位置近傍において、路車間通信の領域より下流側（より詳細には、ダウンリンク領域ＤＡの終端ＤＡｅよりも下流側）の領域とされる。この車両感知領域ＳＡは、車両感知部５０からの車両感知光の投光領域であって、車両感知部５０が当該車両感知光の反射光を受光する受光領域である。

［通信手順について］
アップリンクの通信には、データの伝送速度が比較的に低速な通信（例えば６４ｋｂｐｓ）である第１アップリンクの後、比較的に高速な通信（例えば２５６ｋｂｐｓ）である第２アップリンクを行う仕様（以下適宜「新仕様」という）と、第１アップリンクのみを行う仕様（以下適宜「旧仕様」という）とがある。第１アップリンクでは、第１の周波数帯（例えば６４ｋＨｚ付近）の第１アップリンク信号を送信し、第２アップリンクでは、第２の周波数帯（例えば２５６ｋＨｚ付近）の第２アップリンク信号を送信する。新仕様による路車間通信の方が、第２アップリンクの通信を行い、且つ第１アップリンクより速い速度で通信を行う分、旧仕様よりも多くの情報を車載機９０から光ビーコン装置１０へと送信することができる。一方、ダウンリンクの通信では、新仕様および旧仕様共に第１ダウンリンク（第１ダウンリンク信号の送信）の後、第２ダウンリンク（第２ダウンリンク信号の送信）を行う。第１ダウンリンクと第２ダウンリンクのデータ伝送速度は同じ（例えば１０２４ｋｂｐｓ）である。

そして、各車線Ｌを走行する車両９に搭載されて光ビーコン装置１０の通信相手となる車載機９０には、新仕様に対応したものや、新仕様には非対応（旧仕様）のものが混在して含まれる。そのため、本実施形態の路車間通信プロトコルは、光ビーコン制御機２０において、通信相手の車載機９０が新仕様に対応しているか否かに応じた制御を行うための通信手順として定められる。具体的には、図４に示す通信手順として定められる。図４は、路車間通信の手順を説明するためのフローチャートであり、左側が光ビーコン制御機２０側の処理の流れを示し、右側が車載機９０側の処理の流れを示している。車載機９０側の処理の流れは、新仕様に対応している場合の処理の流れとして示している。

先ず、光ビーコン制御機２０は、第１ダウンリンク信号の送信（第１ＤＬ送信）を繰り返し且つ継続的に行い、第１アップリンク信号の受信を待機する（ステップＲ１０→Ｒ２０：ＮＯ）。すなわち、通信領域（ダウンリンク領域ＤＡ）内に車載機９０が現れるのを待機する。第１ＤＬ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、渋滞リンク情報等のＤＬ情報が送信される。

一方、車載機９０側も、第１ダウンリンク信号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ダウンリンク信号を受信できた場合には（ステップＢ１０：ＹＥＳ）、第１アップリンク信号の送信を行う（ステップＢ２０：第１ＵＬ送信）。第１ＵＬ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２０は、第１ダウンリンク信号の繰り返し送信の間に第１アップリンク信号を受信できた場合には第１ダウンリンク信号の送信を停止し（ステップＲ２０：ＹＥＳ）、当該第１ＵＬ送信に係る送信情報（ＵＬ情報等）を検出して、上位装置へ送信する（ステップＲ３０）。続いて、第２ダウンリンク信号の送信を開始する（ステップＲ４０：第２ＤＬ送信）。第２ＤＬ送信では、一部内容が第１ＤＬ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アップリンク信号の受け入れ可否を示すフラグ情報等が送信される。第２ＤＬ送信で送信される車線通知情報には、先の第１ＵＬ送信で受信した車両ＩＤが含まれる。

その後、光ビーコン制御機２０は、ステップＲ３０で検出した送信情報に「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれているか否かによって、通信相手の車載機９０が新仕様に対応しているか否かを判定する（ステップＲ４５）。本実施形態では、後述する機種フラグ領域において、機種フラグの値として新仕様に対応している場合に所定の値が設定され、「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれていることを示す。その場合は、第２アップリンク信号の受信を待機する判定をして（ステップＲ４５：ＹＥＳ）、ステップＲ５０に移行する。一方、当該データが含まれていなければ車載機９０が新仕様に対応していないと判定して第２アップリンク信号の受信を待機せずに（ステップＲ４５：ＮＯ）、第２ダウンリンク信号を所定の時間が経過するまで繰り返し送信する（ステップＲ７０）。

一方、第１アップリンク信号を送信した車載機９０は、第２ダウンリンク信号の受信を待機する（ステップＢ３０）。続いて、受信時の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）、信号を受信して当該第２ＤＬ送信に係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、自車両宛ての第２ダウンリンク信号であるか否かを判定する（ステップＢ４０）。自車両宛てでない場合および信号を何も受信しなければ（ステップＢ４０：ＮＯ）、ステップＢ２０に戻って再度第１ＵＬ送信を行い、受信時の待機時間がタイムアウトを示す所定時間に達するまで第１ＵＬ送信および第２ダウンリンク信号の受信の待機を繰り返す。そして、受信時の待機時間がタイムアウトを示す所定時間に達すると（ステップＢ３４：ＹＥＳ）、最初のステップＢ１０に処理が戻される。そして、自車両宛ての場合には（ステップＢ４０：ＹＥＳ）、第２ＤＬ送信に係る送信情報に第２アップリンク信号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アップリンク信号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２ＵＬ送信を行い（ステップＢ６０）、含まれていなければ新仕様に対応していない光ビーコン装置１０と判定して（ステップＢ５０：ＮＯ）、第２ＵＬ送信は行わない。第２ＵＬ送信では、プローブ情報と呼ばれる情報、例えば第１ＵＬ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２０は、第２アップリンク信号を受信できた場合には（ステップＲ５０：ＹＥＳ）、当該第２ＵＬ送信に係る送信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アップリンク信号の受信成否に関わらず、すなわち、車載機９０が新仕様および旧仕様の何れの場合も、所定時間の間（或いは所定回数送信するまで）第２ＤＬ送信を繰り返し行い（ステップＲ４５～Ｒ７０）、その後、最初のステップＲ１０に処理が戻される。

一方、第２アップリンク信号を送信した車載機９０は、第２ＤＬ送信に係る送信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ダウンリンク信号の受信を行う（ステップＢ７０～Ｂ８０）。その後、最初のステップＢ１０に処理が戻される。

なお、新仕様に対応していない車載機９０の処理手順は、当該車載機９０宛ての第２ダウンリンク信号を受信した後（ステップＢ４０：ＹＥＳ）、第２ＤＬ送信に係る送信情報に第２アップリンク信号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の判定（ステップＢ５０）および第２ＵＬ送信（ステップＢ６０）を行わずに、第２ダウンリンク信号の受信処理（ステップＢ７０～Ｂ８０）を行い、最初のステップＢ１０に処理が戻される手順となる。

以上が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、投受光器３０と、高速移動し得る車載機９０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アップリンク信号は、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。対して、第２アップリンク信号は、未達か否かに関わらず１回の送信で終了となり、車載機９０は、光ビーコン装置１０において第２アップリンク信号が正常に受信されてＵＬ情報を正しく検出できたかどうかを知るすべをもたない。他方、ダウンリンク信号については、複数回の送信が行われる。

［アップリンク信号のフォーマットについて］
アップリンク信号のフレームには、フレームの開始を示す同期用の符号が格納される同期部と、ヘッダ情報が格納されるヘッダ部と、ＵＬ情報が格納される実データ部と、誤り検出符号が格納される誤り符号検出部とが含まれ、光ビーコンの規約に従ってそれぞれに規定のバイト数が割り当てられる。

そして、本実施形態では、第１アップリンク信号のフレームにおいて、例えばヘッダ部に、予め機種フラグの格納領域（機種フラグ領域）を定義しておく。この機種フラグ領域には、その車載機９０が新仕様の対応機種か否かに応じた値が格納される。例えば、新仕様に対応している場合の値を「１」、非対応（旧仕様）の場合の値を「０」等とすることで、旧仕様の車載機９０では未設定の箇所を機種フラグ領域に設定することができる。機種フラグ領域は、その第１アップリンク信号に「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれるか否かを判定する際に参照され、「１」の場合に当該データが含まれていると判定する。本実施形態では、データ有無判定部４７６が当該判定を行う際に参照される他、光ビーコン制御機２０が図４に示したステップＲ４５の判定を行う際にも参照される。

［光ビーコン装置の詳細構成］
図５は、光ビーコン装置１０を構成する投受光器３０および光ビーコン制御機２０の機能構成例を示すブロック図である。投受光器３０の符号には、対応する車線Ｌ毎にＡ，Ｂ，・・・を付記して投受光器（Ａ）３０Ａ，投受光器（Ｂ）３０Ｂ，・・・と記すが、何れの投受光器３０も同様に構成される。

１．投受光器
先ず、投受光器３０において光通信部４０は、送信部４１と、受信部４３とを備える。

送信部４１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ＤＡに向けた第１ダウンリンク信号の送信（第１ＤＬ送信）および第２ダウンリンク信号の送信（第２ＤＬ送信）を実行する機能部である。この送信部４１は、発光部や電圧印加部等を備える。

受信部４３は、車載機９０からの第１アップリンク信号および第２アップリンク信号を受信するための機能部である。図６は、受信部４３の内部構成例を示すブロック図である。図６に示すように、受信部４３は、受光部４５と、第１ＵＬ用受信回路部４７と、第２ＵＬ用受信回路部４９とを備える。

受光部４５は、車載機９０からアップリンク領域ＵＡに向けて第１アップリンク信号や第２アップリンク信号として送信された光信号を受光するため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（受光信号）を第１ＵＬ用受信回路部４７および第２ＵＬ用受信回路部４９へ出力する。

第１ＵＬ用受信回路部４７および第２ＵＬ用受信回路部４９は、受光部４５の受光信号をデジタル信号に変換する。本実施形態では、第１ＵＬ用受信回路部４７は、第１の周波数帯の第１アップリンク信号の増幅・抽出に特化した回路部として構成され、第２ＵＬ用受信回路部４９は、第２の周波数帯の第２アップリンク信号の増幅・抽出に特化した回路部として構成される。そして、これら第１ＵＬ用受信回路部４７と第２ＵＬ用受信回路部４９とに受光部４５の受光信号が並列に入力され、第１ＵＬ用受信回路部４７からはビットデータであるデジタル信号とされた第１アップリンク信号のみが、第２ＵＬ用受信回路部４９からはビットデータであるデジタル信号とされた第２アップリンク信号のみがそれぞれ出力される構成となっている。出力された第１アップリンク信号および第２アップリンク信号は、光ビーコン制御機２０へ送信される。

具体的には、第１ＵＬ用受信回路部４７は、６４ｋｂｐｓ用の第１増幅部４７１、第１ローパスフィルタ（第１ＬＰＦ）４７２、および第１ＡＤ変換部４７３と、第１検知部４７４と、タイマ４７５と、データ有無判定部４７６と、を有して構成される。

第１増幅部４７１は、受光部４５の受光信号を増幅し、第１ローパスフィルタ４７２へ出力する。第１ローパスフィルタ４７２は、第１増幅部４７１の増幅信号のうち、第１の周波数帯に基づく遮断周波数より低い信号成分を抽出して第１ＡＤ変換部４７３へ出力する。第１ＡＤ変換部４７３は、第１ローパスフィルタ４７２の通過信号をＡＤ変換し、デジタル信号（ビットデータ）を得る。

一方、第２ＵＬ用受信回路部４９は、２５６ｋｂｐｓ用の第２増幅部４９１、第２ローパスフィルタ（第２ＬＰＦ）４９３、および第２ＡＤ変換部４９５を有して構成される。

第２増幅部４９１は、受光部４５の受光信号を増幅し、第２ローパスフィルタ４９３へ出力する。第２ローパスフィルタ４９３は、第２増幅部４９１の増幅信号のうち、第２の周波数帯に基づく遮断周波数より低い信号成分を抽出して第２ＡＤ変換部４９５へ出力する。第２ＡＤ変換部４９５は、第２ローパスフィルタ４９３の通過信号をＡＤ変換し、デジタル信号を得る。

図７は、第１ローパスフィルタ４７２のフィルタ特性図であり、図８は、第２ローパスフィルタ４９３のフィルタ特性図である。本実施形態では、第１ローパスフィルタ４７２のフィルタ特性は、第１の周波数帯（６４ｋＨｚ付近）以下の信号を通過させるように定められる。一方、第２ローパスフィルタ４９３のフィルタ特性は、第２の周波数帯（２５６ｋＨｚ付近）以下の信号を通過させるように定められる。

ここで、上記したように、第２アップリンク信号は、第１アップリンク信号に後続して送信されるものである。しかし、受信部４３は、常時第１アップリンク信号および第２アップリンク信号の両方を受信できるよう待機している状態が望ましい。隣接する他の車線Ｌを走行する車両９の車載機９０から送信された第１アップリンク信号や、第２アップリンク信号を受信する場合もあるからである。受信した場合はこれを光ビーコン制御機２０に送信することで、隣接車線Ｌの投受光器３０がそれらの受信に失敗した場合のデータの補完等に用いることができる。一方で、第２アップリンク信号は第１アップリンク信号よりも電文長が長い等、［背景技術］欄で上述した通り各種の事情があるため、第２アップリンク信号の受信感度を、第１アップリンク信号の受信感度よりも高く設定したい要望がある。

ところで、第２アップリンク信号を受信しようとする際に第２ＵＬ用受信回路部４９が受信している信号には、ダウンリンク信号がノイズとして混入し得る。ダウンリンクの通信で送信部４１が送信（投光）したダウンリンク信号が道路Ｒや車両９の車体等で反射し、これを受光部４５が受信（受光）してしまうことと、第２アップリンク信号の周波数帯が第１アップリンク信号の周波数帯に比べてダウンリンク信号の周波数帯（例えば１ＭＨｚ付近）と近いために、第２ローパスフィルタ４９３によってダウンリンク信号を完全に遮断できないことと、が原因である（図８を参照）。

そのため、第２増幅部４９１の増幅率を高くして第２ダウンリンク信号の受信感度を高くする場合には、後段の信号処理負荷の増大を招く問題があった。すなわち、受信感度を高くするとノイズも増幅され、しかも、常時第２アップリンク信号の受信を待機するため、光ビーコン制御機２０において、投受光器３０の受信信号を信号処理して送信情報を検出する際の信号処理負荷（具体的には、ノイズ除去処理に要する演算量）が増大する問題が生じ得た。

そこで、受信部４３は、「第１アップリンク信号が受信され始めたこと」を検知し、当該検知がなされない場合は受光部４５の受光信号を低増幅率で増幅する一方、当該検知に応じて一時的に、高増幅率で受光信号を増幅する。

そのために、本実施形態では、第１ＵＬ用受信回路部４７において第１検知部４７４が、第１ＡＤ変換部４７３の変換信号に基づいて、第１アップリンク信号が受信され始めたことを検知する。具体的には、第１検知部４７４は、アップリンク信号のフレームの頭に付される符号列から、第１アップリンク信号のフレームなのか第２アップリンク信号のフレームなのかの判別を行う。そして、第１アップリンク信号のフレームと判別した場合に、第１アップリンク信号が受信され始めたとして、その旨の通知信号（第１の通知信号）を第２増幅部４９１へ出力する。またその際、タイマ４７５を起動して、当該検知時からの経過時間の計時を開始する。そして、タイマ４７５は、当該経過時間が予め設定される所定時間に達した場合に、その旨の通知信号（第２の通知信号）を第２増幅部４９１へ出力する。第１の通知信号は、例えば、次のような信号とすることができる。第１検知部４７４が、第１アップリンク信号が受信され始めたときに信号レベルをＬレベルからＨレベルに変化させ、タイマ４７５が所定時間に達して第２の通知信号を出力したとき、或いは、第１アップリンク信号に係るフレームの受信が終わったときに、信号レベルをＨレベルからＬレベルに変化させる信号を生成するならば、ＬレベルからＨレベルへの立ち上がりを第１の通知信号ということもできるし、Ｈレベルとなったことを第１の通知信号ということもできる。

また、第１検知部４７４において第１アップリンク信号が受信され始めたことが検知されると、データ有無判定部４７６が、当該第１アップリンク信号に係る送信情報に「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれているか否かを判定する。本実施形態では、第１アップリンク信号を構成する所定フレームの所定の機種フラグ領域に機種フラグの値として新仕様に対応している場合の値が設定されている場合に、「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれていると判定する。そして、当該データが含まれている場合に、その旨の通知信号（第３の通知信号）を第２増幅部４９１へ出力する。

一方、第２増幅部４９１は、受光部４５の受光信号を所与の増幅率で増幅する。本実施形態では、増幅率は所定の高増幅率と所定の低増幅率の２種類とされ、第２増幅部４９１は、その増幅率を高増幅率および低増幅率の何れか一方とする切り替えが可能に構成されている。高増幅率および低増幅率の具体的な値は、適宜設定することができる。そして、第２増幅部４９１は、第１の通知信号が入力された場合に、さらに、データ有無判定部４７６から第３の通知信号が入力されたならば、増幅率を高増幅率に切り替える。より具体的には、第１の通知信号が入力されて、第２の通信信号が入力される前に、第３の通知信号が入力されたならば、増幅率を高増幅率に切り替える。第１の通知信号が入力された場合であっても、データ有無判定部４７６から第３の通知信号が入力されなければ、当該切り替えは行わない。また、第２増幅部４９１は、タイマ４７５からの第２の通知信号の入力を受けて、増幅率を低増幅率に切り替える。

図５に戻る。車両感知部５０は、車両感知光の発光部と、反射光の受光部とを備える。発光部は、近赤外光を発光するための発光素子を有して構成され、所定周期のパルス光を車両感知光として車両感知領域ＳＡに投光する。受光部は、車両感知光の反射光を受光するための受光素子を有して構成され、車両感知領域ＳＡに投光されて車両９や道路Ｒ等で反射した車両感知光の反射光を受光する。そして、車両感知部５０は、例えば、受光部が受光した反射光の受光強度（受光レベル）が所定の閾値範囲内か否かによって、車両９の有無を判定する。判定結果（車両９の感知結果）は、光ビーコン制御機２０へ送信される。

２．光ビーコン制御機
光ビーコン制御機２０は、操作部２０１と、表示部２０３と、通信部２０５と、処理部２１０と、記憶部２４０とを備える。

操作部２０１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２０３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、これら操作部２０１および表示部２０３は、処理部２１０や記憶部２４０とともに光ビーコン制御機２０の筐体内に収められており、歩行者等の一般人が操作したり視認することはできない。

通信部２０５は、有線或いは無線の通信装置で実現され、ネットワークを介して外部装置（例えば上位装置）との通信を行う。

処理部２１０は、例えばＣＰＵ等のプロセッサや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路、ＩＣメモリ等の電子部品によって実現され、記憶部２４０に記憶されたプログラムやデータ、上位装置から取得した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２２１と、受信信号処理部２２５とを有する。

送信信号処理部２２１は、第１ダウンリンク送信と、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（ＤＬ情報）を送信（投光）する。ＤＬ情報は、随時最新のデータが上位装置から取得される。

受信信号処理部２２５は、投受光器３０からの第１アップリンク信号や第２アップリンク信号からＵＬ情報等の送信情報を検出し、上位装置に送信する。

記憶部２４０は、ＩＣメモリやハードディスク等の記憶装置で実現される。この記憶部２４０には、光ビーコン制御機２０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が予め格納され、或いは処理の都度一時的に格納される。例えば、上位装置から取得したＤＬ情報や、受信信号処理部２２５が検出した送信情報、車両感知部５０から送信された車両９の感知結果等が投受光器３０別に格納される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１アップリンク信号の受信がされ始めた場合であって、当該第１アップリンク信号に「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれている場合に、後続する第２アップリンク信号の受信に備えて第２増幅率を一時的に高増幅率として、受光部４５の受光信号を増幅することができる。これによれば、第２アップリンク信号の受信感度を適切に調整でき、後段の信号処理負荷の軽減が図れる。

なお、上記実施形態では、第１検知部４７４において第１アップリンク信号が受信され始めたことの検知がなされ、且つ、データ有無判定部４７６において当該第１アップリンク信号に「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれていると判定された場合に、第２増幅部４９１の増幅率を高増幅率に切り替えることとした。これに対し、「第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータ」が含まれているか否かの判定はせずに、第２アップリンク信号が受信され始めたことの検知がなされた場合に、第２増幅部４９１の増幅率を高増幅率に切り替える構成としてもよい。より詳細には、第１検知部４７４において第１アップリンク信号が受信され始めたことの検知がなされ、且つ、実際に第２アップリンク信号が受信され始めたことの検知がなされた場合に、第２増幅部４９１の増幅率を高増幅率に切り替える構成としてもよい。その場合、第２アップリンク信号の受信の判定は、光ビーコン制御機２０が行ってもよいし、第２ＡＤ変換部４９５が行ってもよい。光ビーコン制御機２０又は第２ＡＤ変換部４９５により第２アップリンク信号の受信を検知すると、第２増幅部４９１の増幅率を高増幅率に切り替える。

或いは、第１検知部４７４において第１アップリンク信号が受信され始めたことの検知がなされたか否かに関わらず、第２アップリンク信号が受信され始めたことの検知がなされた場合に、第２増幅部４９１の増幅率を高増幅率に切り替える構成としてもよい。具体的には、光ビーコン制御機２０又は第２ＡＤ変換部４９５により第２アップリンク信号の受信を検知すると、第２増幅部４９１の増幅率を高増幅率に切り替える。

これによれば、送信主体を意識せずに第２アップリンク信号の受信時における第２増幅部４９１の増幅率を高増幅率とすることができる。したがって、隣接車線Ｌを走行する車両９の車載機９０から送信された第２アップリンク信号を受信した場合であっても、適切に増幅・抽出して光ビーコン制御機２０に送信することができる。よって、光ビーコン制御機２０における送信情報の検出時において、検出した送信情報を、対象車線Ｌとは異なる他の車線Ｌに係る送信情報のデータ補完等に適宜用いることができる。

１路車間通信システム、１０光ビーコン装置、３０（３０Ａ，３０Ｂ，・・・）投受光器、４０光通信部、４１送信部、４３受信部、４５受光部、４７第１ＵＬ用受信回路部、４７１第１増幅部、４７２第１ローパスフィルタ、４７３第１ＡＤ変換部、４７４第１検知部、４７５タイマ、４７６データ有無判定部、４９第２ＵＬ用受信回路部、４９１第２増幅部、４９３第２ローパスフィルタ、４９５第２ＡＤ変換部、５０車両感知部、２０光ビーコン制御機、２１０処理部、２２０（２２０Ａ，２２０Ｂ，・・・）投受光器用信号処理部、２２１送信信号処理部、２２５受信信号処理部、２４０記憶部、９０車載機、９車両、Ｌ車線

Claims

ダウンリンク信号を送信するための送信部と、前記ダウンリンク信号に応答して車両から送信されたアップリンク信号を受信するための受信部と、を備えた投受光器であって、
前記アップリンク信号には、第１の周波数帯の第１アップリンク信号と、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の第２アップリンク信号とがあり、
前記第２アップリンク信号は、前記車両から送信される場合には、前記第１アップリンク信号の送信後に送信される信号であり、
前記受信部は、
受光部と、
前記受光部の受光信号を増幅する第１増幅部、当該第１増幅部の増幅信号のうち前記第１の周波数帯以下の信号を通過させる第１ローパスフィルタ、当該第１ローパスフィルタの通過信号をデジタル信号に変換する第１ＡＤ変換部、および、当該第１ＡＤ変換部の変換信号に基づいて前記第１アップリンク信号が受信され始めたことを検知する第１検知部、を有する第１受信回路部と、
前記受光部の受光信号を所与の増幅率で増幅する第２増幅部、当該第２増幅部の増幅信号のうち前記第２の周波数帯以下の信号を通過させる第２ローパスフィルタ、および、当該第２ローパスフィルタの通過信号をデジタル信号に変換する第２ＡＤ変換部、を有する第２受信回路部と、
を有し、
前記増幅率には、所定の高増幅率と所定の低増幅率とがあり、
前記第２増幅部は、前記第１検知部の検知がなされない場合には前記低増幅率で前記受光信号を増幅し、前記第１検知部の検知に応じて一時的に前記高増幅率で前記受光信号を増幅する、
投受光器。
前記ダウンリンク信号の送信および前記アップリンク信号の受信は、所定の路車間通信プロトコルに従った光ビーコン制御機の制御に基づいて実行され、
前記路車間通信プロトコルは、第１ダウンリンク信号を繰り返し送信し、当該第１ダウンリンク信号を受信した車両からの第１アップリンク信号を受信した場合に、ａ）当該第１アップリンク信号に前記第２アップリンク信号の送信が後続することを示すデータが含まれないときには、当該第１アップリンク信号を受信し、第２ダウンリンク信号の送信を開始した後に前記第１ダウンリンク信号の繰り返し送信に処理が戻され、ｂ）当該第１アップリンク信号に前記データが含まれるときには、当該第１アップリンク信号の受信後に前記第２ダウンリンク信号の送信を開始し、当該第２ダウンリンク信号を受信した車両からの前記第２アップリンク信号の受信の後に、前記第１ダウンリンク信号の繰り返し送信に処理が戻される通信手順として定められ、
前記第１受信回路部は、前記第１ＡＤ変換部の変換信号に基づいて、前記第１アップリンク信号に前記データが含まれているか否かを判定するデータ有無判定部、を有し、
前記第２増幅部は、前記第１検知部の検知がなされた場合、イ）前記データ有無判定部により否定判定されたときには前記低増幅率で前記受光信号を増幅し、ロ）前記データ有無判定部により肯定判定されたときには一時的に前記高増幅率で前記受光信号を増幅する、
請求項１に記載の投受光器。
前記第２増幅部は、前記第２アップリンク信号の受信に応じて一時的に前記高増幅率で前記受光信号を増幅する、
請求項１又は２に記載の投受光器。