JP7364532B2 - 車両用通信装置および車両、並びに車両用通信装置の方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は車両用通信装置および車両、並びに車両用通信装置の方法およびプログラムに関する。

車両に備えられた通信装置のアンテナの指向性に応じて、路車間通信および車車間通信の通信相手を切り替える技術がある（特許文献１）。

特開２００９－１２８９７６号公報

ここで、車両に備えられた通信装置は、車体形状の変化などの様々な要因によって通信装置が有するアンテナの指向性が変化する場合がある。このような場合、車両に通信装置が配置された初期のアンテナ指向性に基づいて通信装置が路車間通信および車車間通信の通信相手を切り替えると通信品質が劣化する場合がある。このため、車両用通信装置が備えるアンテナの指向性を特定することが課題であった。

本発明の目的は、車両用通信装置が備えるアンテナの感度の変化を特定する技術を提供することにある。

本発明によれば、車両に備えられた車両用通信装置は、
前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定する第一特定手段と、
前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得する取得手段と、
前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定する第二特定手段と、
前記第一特定手段で特定した前記距離、前記取得手段で取得した前記送信信号強度、および前記第二特定手段で特定した前記受信強度に基づいて、前記第一特定手段で特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定する感度特定手段と、
を備える。

本発明によれば、車両用通信装置が備えるアンテナの感度の変化を特定することが可能となる。

実施形態に係る車両および当該車両と通信可能な車外通信装置を示す図。 実施形態に係る車両用通信装置を備える車両のハードウェアブロック図。 実施形態に係る車両用通信装置のソフトウェアブロック図。 実施形態に係る車両と、他車両とが実行する処理の一例を示すシーケンス図。 実施形態に係る車両と他車両との間の距離および方向の計算例を示す図。 実施形態に係るアンテナ感度情報の一例を示す図。 実施形態に係る車両から他車両までの距離および方向ならびに車両のアンテナ感度の一例を示す図。 実施形態に係る車両から他車両までの距離および方向ならびにアンテナ感度に基づいて通信相手を選択する処理の一例を示すシーケンス図。 実施形態に係る車両と、他車両とが実行する処理の一例を示すシーケンス図。 実施形態に係る車両から他車両までの距離および方向ならびに車両と他車両のアンテナ感度の一例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、一実施形態に係る車両と、車外通信装置とを示す図である。車両１は、通信装置（車両用通信装置）１００を有し、他車両２ａ、２ｂ（他車両２と称する）に備えられた車外通信装置と無線通信が可能である。車両１は一例としてセダンタイプの四輪の乗用車である。本実施形態では、車外通信装置も、四輪の乗用車に配置されるものとして説明を行うが、自動二輪車を含む移動体に備えられてもよいし、車外通信装置は信号機、電柱、自動料金収受システム（ＥＴＣ）などの路側基地局に配置されてもよい。

本実施形態にかかる通信装置１００は、車両１の製造時に車両１に備え付けられる、または車両１と一体に製造されるものとして説明を行うが、車両１に後付けされるものであってもよい。また、車外通信装置についても、通信装置１００と同様の構成を有するものとして説明を行う。

また、本実施形態に係る通信装置１００は、無線通信を行うためのアンテナを備える。このアンテナは、通常、配置時に車両が位置する路面（ＸＹ平面）において無指向な指向性１０を有するように配置される。しかしながら、アンテナの配置後に、車両１に導体を含む部品が取りつけられたり、乗員や導体を含む荷物が車両１に搭載されたり、事故などによって通信装置１００および車両１の形状のいずれかが変化した場合、アンテナの指向性が変化する場合がある。このため、通信装置１００は、他車両２ａの車外通信装置から信号を受信する場合に車両１から他車両２ａへの方向におけるアンテナ感度１１を特定し、他車両２ｂの車外通信装置から信号を受信する場合には車両１から他車両２ｂへの方向におけるアンテナ感度１２を特定する。

以下、通信装置１００の構成およびアンテナ感度を特定する処理について説明する。

（ハードウェア構成）
図２は、一実施形態に係る車両１のハードウェア構成を示す図である。車両用の無線通信装置（通信装置）１００は、車両１に配置される。

図２の通信装置１００は、制御部１０１、送受信回路１０２、アンテナ１０３、および外部機器インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０４を備える。また、通信装置１００は、センサ１０５、撮像部１０６、および地図情報取得部１０７と通信可能に接続される。

制御部１０１は、プロセッサ１１１、メモリ１１２、記憶部１１３を備え、アンテナ１０３の感度を特定する処理を実行する通信制御部である。また、制御部１０１は、外部機器Ｉ／Ｆ１０４を介して車両１内部の他の機器（不図示）から受信した送信すべきデータを送受信回路１０２に入力したり、アンテナ１０３を介して受信した信号を送受信回路１０２から受け取り、データを他の機器（不図示）に提供することができる。また、制御部１０１は、後述する通信相手の切り替えや、送信タイミングの制御も行う。

送受信回路１０２は、制御部１０１からのデータを変調して無線信号（搬送波）を生成し、アンテナ１０３から受信した無線信号を復調してデータを抽出する変復調回路である。アンテナ１０３は、送受信回路１０２からの無線信号を電磁波に変換するアンテナであり、例えば、シャークフィンアンテナ、モノポールアンテナ、トランクリッドアンテナ、ループアンテナ、フィルムアンテナ、インターナルアンテナなどを含む。なお、本実施形態に係るアンテナ１０３は、上述したように車両の出荷時に、車両１を基準として水平面（ＸＹ平面）において垂直偏波または垂直偏波の指向性が無指向となるように調整される。無指向とは、水平面のある方向への電波の放出強度と、水平面の別の方向への電波の放出強度の差が３ｄＢ以下となる、すなわち水平面においてアンテナの半値角がないことを指すものとして説明を行う。図２ではアンテナ１０３は１つであるものとして図示されているが、複数のアンテナが配置されてもよい。この場合、複数のアンテナのそれぞれに送受信回路１０２が配置され、制御部１０１は複数の送受信回路１０２からのデータを集約してデータのやり取りを行う機能を有してもよい。

外部機器Ｉ／Ｆ１０４は、センサ１０５、撮像部１０６、および地図情報取得部１０７、並びに車両１内部の外部機器（不図示）と制御部１０１とが通信するためのインタフェースであり、例えば車内ネットワークに接続するネットワークＩ／Ｆであってもよい。

センサ１０５は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を含む車両１の現在地を取得するための測位センサや、車両１の姿勢を取得する地磁気センサを含むセンサである。一例では、センサ１０５は、レーダ（ＲＡＤＡＲ）、ライダ（ＬＩＤＡＲ）を含んでもよい。撮像部１０６は、車両１が備えるフロントカメラ、リアカメラ、および車内カメラの少なくともいずれかを含む撮像装置である。地図情報取得部１０７は、カーナビゲーションシステムを含む、車両１の周辺の地図情報を取得する。地図情報取得部１０７は、地図情報を記憶していてもよいし、通信装置１００または車両１に備えられた他の通信装置を介して地図情報を取得してもよい。

（ソフトウェア構成）
続いて、図３を参照して本実施形態に係る通信装置１００のソフトウェア構成について説明する。図３に示す機能は、制御部１０１が備えるプロセッサ１１１が、記憶部１１３に格納されたプログラムをメモリ１１２に展開して実行し、送受信回路１０２、アンテナ１０３、および外部機器Ｉ／Ｆを制御することで実現されるものとして説明を行う。

通信装置１００は、自車両位置取得部３０１、他車両位置取得部３０２、距離特定部３０３、方向特定部３０４、送信強度取得部３０５、受信強度特定部３０６、感度特定部３０７、感度情報管理部３０８を備える。

自車両位置取得部３０１は、センサ１０５から取得した位置情報、姿勢情報をもとに、車両１の現在の位置と向き（姿勢）を特定する。例えば、位置情報とはＧＰＳセンサの出力に対応し、姿勢情報は地磁気センサの出力に対応してもよい。一例では、自車両位置取得部３０１は、地図情報取得部１０７から取得した地図情報に基づいて位置情報および姿勢情報を補正してもよい。

他車両位置取得部３０２は、他車両２に、他車両２の位置情報を要求し、その応答として他車両２の位置情報を受信する。処理の詳細については図３を参照して後述する。

距離特定部３０３は、自車両位置取得部３０１および他車両位置取得部３０２で取得した車両１の位置および姿勢、並びに他車両の位置に基づいて車両１と他車両２との距離を特定する。方向特定部３０４は、自車両位置取得部３０１および他車両位置取得部３０２で取得した車両１の位置および姿勢、並びに他車両２の位置に基づいて車両１から他車両２への方向を特定する。距離特定部３０３はおよび方向特定部３０４の特定方法は、車両１のセンサ１０５、撮像部１０６により特定してもよく、後述するような他車両２との通信により取得した情報に基づき特定してもよい。

送信強度取得部３０５は、車外通信装置が送信する信号の送信強度に関する情報、例えば、他車両２から送信電力を示す情報を受信してもよいし、車両１が、他車両２に送信する信号の強度を指定してもよい。なお、規格や通信装置のタイプなどで送信電力が決まっている場合には、記憶部１１３に当該規格または通信装置の種類ごとに送信電力に関する情報を格納し、記憶部１１３に格納された情報から他車両２の送信電力に関する情報を取得してもよい。

受信強度特定部３０６は、他車両２からの信号の受信強度を特定する。受信強度は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）の出力ビット、送受信回路１０２が有する増幅器の増幅率に基づいて計算されてもよい。あるいは、送受信回路１０２に受信電力を測定するための測定回路を配置し、測定回路から電圧値、電流値、および電力値取得してもよい。このため、特定する受信強度は、ＲＳＳＩ（受信信号強度インジケータ）、ＳＮＲ（信号対雑音比）、送受信回路１０２における所定の位置における電圧値、電力値、および電流値の少なくともいずれかを含む。

感度特定部３０７は、送信強度取得部３０５が取得した他車両２が送信する送信信号の送信強度、受信強度特定部３０６が特定した他車両２から受信した信号の受信強度から、他車両２から車両１までの信号強度の損失を計算する。そして、距離特定部３０３が特定した車両１と他車両２との距離と、当該損失とから、方向特定部３０４が特定した車両１から他車両２への方向におけるアンテナ感度を特定する。感度特定部３０７の処理例については図５を参照して後述する。感度情報管理部３０８は、感度特定部３０７で特定したアンテナ感度に基づいて、後述する感度情報を更新する。

接続先選択部３０９は、感度情報管理部３０８で管理する感度情報と、車両１から他車両２への距離および方向に基づいて接続先を選択する。

次に、図４を参照して、通信装置１００が車外通信装置と実行する処理の一例を説明する。車両１は、１０秒ごとなどの所定の時間間隔で図４に示す処理を実行してもよい。あるいは、車両１は車外通信装置から所定の時間間隔で送信されるビーコンを検出すると、図４に示す処理を実行してもよい。

まず、通信装置１００は、車外通信装置に位置情報および送信強度情報を要求する信号（要求信号）を送信する（４０１）。要求信号を受信した他車両２は、他車両２が有する位置センサから位置情報を取得し（４１１）、応答として、他車両２の位置情報を送信し（４１２）、車外通信装置が送信する信号の送信強度に関する情報を送信し（４１３）、当該送信強度で所定の信号を送信する（４１４）。例えば、所定の信号は、参照信号などの通信装置１００が既知の信号であってもよいし、データを搬送する信号であってもよい。車両１は、位置情報の受信（４０２）、車外通信装置から送信される所定の信号の送信強度情報の受信（４０３）、車外通信装置から受信した所定の信号の受信強度を特定する（４０４）。上述したように、所定の信号の受信強度は、受信電力またはＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）であってもよい。本実施形態では、車外通信装置が送信する信号の送信強度は、送信電力Ｐｔｘ［ｄＢｍ］であり、車外通信装置から車両１が受信した信号の受信強度は受信電力Ｐｒｘ［ｄＢｍ］であるものとする。なお、図４では、異なるタイミングで他車両２の位置情報、所定の信号の送信強度情報、および所定の信号の送信を行うものとして説明を行うが、一例では、他車両２の位置情報、所定の信号の送信強度情報、および所定の信号のうちの２つ以上が同時に送信されてもよい。例えば、車外通信装置がＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を送信する場合は、位置情報、送信強度情報、および所定の信号がサブキャリアごとに割り当てられたＯＦＤＭ信号を送信してもよい。

続いて、通信装置１００は、センサ１０５から車両１の位置および姿勢を取得する（４０５）。例えば、姿勢は三軸地磁気センサからの出力に基づいて決定された、車両１の正面方向が、車両１から磁北までの方向に対して何度ずれているかを示す情報であってもよい。なお、４０５の処理は、４０１～４０４の少なくともいずれかの前に実行されてもよい。車両１の位置および姿勢を取得した通信装置１００は、処理を４０６に進め、車両１の位置および姿勢と、他車両２の位置から車両１から他車両２までの距離および方向を特定する。

ここで、図５を参照して、車両１から他車両２までの距離および方向の特定の例について説明する。

点５０１は、車両１がＧＰＳセンサで取得した位置（緯度、経度の組み合わせ）は（Ｘ０、Ｙ０）と表し、姿勢は、θ０とする。点５０２は、４０２で車両１が受信した他車両２の位置（緯度、経度の組み合わせ）を示し、（Ｘ１、Ｙ１）と表す。この場合、車両１と他車両２との距離ｄ１（ｄ１は実数）は、ｄ１＾２＝（Ｘ１－Ｘ０）＾２＋（Ｙ１－Ｙ０）＾２と表すことができる。また、磁北を基準にした車両１から他車両２までの方向θ１として、θ１＝ｔａｎ^-1｛（Ｘ１－Ｘ０）／（Ｙ１－Ｙ０）｝として求めることができる。ここから、車両１から他車両２までの方向θをθ＝θ０＋θ１として求めることができる。なお、方向θは、０～３５９［°］までの整数であってもよいし、０～３５５［°］までの５［°］刻みで丸め込まれてもよい。

続いて、通信装置１００は処理を４０７に進め、車両１と他車両２との距離ｄ１、他車両２の送信信号の送信強度Ｐｔｘ、および他車両２からの送信信号の受信強度Ｐｒｘから、車両１のアンテナ感度を計算する。

ここで、フリスの伝達公式を用いて車両１のアンテナ感度を計算する例について説明する。

フリスの伝達公式では、伝搬損失Ｌｐは、Ｌｐ≒２２＋２０＊ｌｏｇ１０（ｄ１／λ）と近似することができる。なお、λは信号の波長である。送信アンテナの等方性アンテナと比較した利得Ｇｔｘおよび受信アンテナの等方性アンテナと比較した方向θにおけるアンテナ感度（利得）Ｇｒｘとすると、送信回路から受信回路までの損失ＬｅｓｔはＬｅｓｔ＝Ｌｐ－Ｇｔｘ－Ｇｒｘと表すことができる。一方、実際に観測された送信回路から受信回路までの損失Ｌａｃｔは、Ｌａｃｔ＝Ｐｔｘ－Ｐｒｘとして表すことができる。このため、Ｌａｃｔ－Ｌｐは、送受信アンテナの利得と近似することができる。

４０７では、通信装置１００は、車外通信装置が有するアンテナの利得を所定の値であると仮定してもよい。例えば、他車両２のアンテナが等方性アンテナと同じ利得、すなわち０ｄＢｉであると仮定し、Ｌａｃｔ－Ｌｐがアンテナ１０３の方向θにおけるアンテナ感度Ｇｒｘであると判断してもよい。あるいは、他車両２のアンテナが、水平面（ＸＹ平面）に対して垂直に配置されたダイポールアンテナと同じ利得、すなわち２．１４ｄＢｉであると仮定してＬａｃｔ－Ｌｐ－２．１４がアンテナ１０３の方向θにおけるアンテナ感度（利得）Ｇｒｘであると判断してもよい。他車両２のアンテナの指向性に関する情報に基づいてアンテナ１０３の指向性を更新する処理については、第２実施形態において説明する。

続いて、通信装置１００は処理を４０８に進め、アンテナ１０３の指向性に関する情報を更新する。

ここで、図６を参照して、感度情報管理部３０８が管理する車両１のアンテナ１０３の感度情報に関する情報の一例を示す。

感度情報管理部３０８は、図６に示すように、車両１の正面に対する方向θと、方向θにおけるアンテナ感度と、これまでに他車両２から送信された信号を用いてアンテナ感度を特定した回数とを対応付けてテーブルとして管理する。例えば、方位θが０［°］に対するアンテナの感度の平均値は２．５ｄＢｉであり、これまでに１０回アンテナ感度を特定したことを示している。

ここで、４０８では、通信装置１００は、特定した方向θにおけるアンテナ感度Ｇｒｘを用いて、方向θにおけるアンテナ感度の平均値６０２を更新する。例えば、加重平均によって、θが０［°］である場合、４０８において通信装置１００はアンテナの感度の平均値６０２を（２．５＊１０＋Ｇｒｘ）／１１、特定した回数６０３を１１回に更新してもよい。このように、様々な他車両２から送信された信号を用いて複数回のアンテナ感度の特定を行うことによって、ノイズ、車両１と他車両２との距離または方向の誤差、ならびに送信信号強度および受信信号強度の誤差の影響を抑えることができる。

なお、感度情報管理部３０８は、一定期間ごとに、または初期化命令を外部機器から受け付けることで感度情報を初期化してもよい。これによって、例えば事故によって車体形状が変化した場合に、事故の前に特定したアンテナ感度が事故の後に特定したアンテナ感度に不必要に影響を与えることを防ぐことができる。なお、通信装置１００がユーザ操作を受け付ける入出力部を有する場合には、受け付けたユーザ操作に依って初期化を行ってもよい。例えば、初期化を行うと、図６の方向θごとに、感度が所定の値に設定され、特定回数が０回に設定される。あるいは、感度が記憶部１１３に保存された初期値に設定され、特定回数が０回に設定される。

（通信相手の切替）
続いて、図７および図８を参照して、本実施形態に係る車両１の通信装置１００が通信相手を切り替える処理について説明する。なお、本実施形態では通信装置１００は車車間通信または路車間通信を行うものとして説明を行うが、本実施形態に係る処理が別の通信に適用されてもよい。

図７の例では、車両１の位置は（Ｘ０、Ｙ０）であり、車両１に配置された通信装置１００と通信可能な車外通信装置、すなわち接続先の候補が配置された他車両７０２、７０３が存在する。他車両７０２の位置は（Ｘ１、Ｙ１）であり、他車両７０３の位置は（Ｘ２、Ｙ２）である。通信装置１００は、図８の４０１～４０６の処理を実行することで、他車両７０２までの距離ｄ１および方向θ１、ならびに他車両７０３までの距離ｄ２および方向θ２を特定することができる。

続いて、通信装置１００は、方向θ１およびθ２のそれぞれにおけるアンテナ１０３のアンテナ感度、図７ではアンテナ感度７１１および７１２を感度情報管理部３０８から取得する（８０１）。

続いて、通信装置１００は、他車両７０２および７０３までの距離および方向、並びに感度情報に基づいて通信相手を選択する（８０２）。例えば、アンテナ１０３の方向θ１におけるアンテナ感度をＧ（θ１）［ｄＢｉ］であり、方向θ２におけるアンテナ感度をＧ（θ２）［ｄＢｉ］と表し、距離ｄ１の伝搬損失をＬｐ（ｄ１）［ｄＢ］、距離ｄ２の伝搬損失をＬｐ（ｄ２）として表すと、Ｇ（θ１）＋Ｌｐ（ｄ１）とＧ（θ２）＋Ｌｐ（ｄ２）との大小を比較して決定してもよい。例えば、伝搬損失をフリスの伝達公式に基づいて計算する場合は、Ｇ（θ１）＋２２＋２０＊ｌｏｇ１０（ｄ１／λ）とＧ（θ２）＋２２＋２０＊ｌｏｇ１０（ｄ２／λ）との大小を比較して接続先を選択してもよい。これによって、他車両７０２および７０３までの距離に加えて、アンテナ感度に基づいて接続先を選択することができる。なお、通信装置１００と通信可能な車外通信装置が１つの場合には、図８に示す通信相手の選択処理は省略されてもよい。また、通信装置１００と通信可能な車外通信装置が３つ以上の場合にも同様に、すべての車外通信装置について、距離および方向を計算することで良好な通信品質が期待できる通信相手を選択することができる。

なお、車両１は、車両１および他車両２の移動速度が所定の値より低いことを条件にアンテナ感度の特定を行ってもよい。これによって、移動速度が所定の閾値を上回り、車両１および他車両２の移動によって車両１の位置または他車両２の位置情報の誤差が大きくなり、アンテナ感度の特定精度が低下することを抑えることができる。また、車両１と他車両２との間で相対速度が大きくなり、ドップラーシフトに起因した受信強度の測定誤差が生じることを防ぐことができる。

また、通信装置１００は、地図情報取得部１０７から取得した車両１の地図上の位置に関する条件に基づいてアンテナ感度の特定を行うか否かを判定してもよい。例えば、車両１の現在位置が、トンネル内や、地下、屋内などの、電磁波の反射が大きい場所では、フリスの伝達公式に基づいて計算した伝搬損失と、実際の伝搬損失との差異が大きくなる。このため、車両１の現在位置がトンネル内、地下、または屋内の場合には、車両１はアンテナ１０３の感度の特定を行わないと判定してもよい。これによって、実際の伝搬損失の値と伝搬損失の推定値との差異が大きくなりうる状況においてアンテナ感度の特定を行うことを防ぐことができ、推定精度が低い状況において特定したアンテナ感度に基づいて通信相手を選択することを防ぐことができる。

また、通信装置１００は、他車両２の車外通信装置のアンテナ利得に関する情報を取得して、アンテナ利得が所定の値より大きい場合にはアンテナ１０３のアンテナ感度の特定を行わなくてもよい。アンテナ利得とは、最も高いアンテナ感度を指し、アンテナ利得が大きい場合には、ある方向ではアンテナ感度が高くなるが、別方向ではアンテナ感度が低くなり得ることを示す。アンテナ利得が大きい場合にアンテナ１０３のアンテナ感度を特定しないようにすることによって、特定した車両１から他車両２までの方向が、実際の方向と異なる場合に、車外通信装置のアンテナ感度が大きく異なり、アンテナ１０３のアンテナ感度の推定誤差が大きくなることを防ぐことができる。

また、通信装置１００は、センサ１０５からの車両周辺の環境に関するセンサデータおよび撮像部１０６からの車両周辺の環境に関する撮像データに基づいてアンテナ１０３のアンテナ感度の特定を行うか否かを判定してもよい。例えば、赤外線センサなどの物体検出ユニットからのデータおよび撮像部１０６の撮像データに基づいて、車両１と他車両２との間に樹木などの障害物が存在する場合にはアンテナ感度の特定を行わないと判断してもよい。これによって、伝搬損失の推定精度が落ちる場合にアンテナ感度の特定を行わないようにすることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、他車両２の車外通信装置の指向性は無指向性であるものとして、アンテナ１０３のアンテナ感度を特定する通信装置１００について説明を行った。第２実施形態では、他車両の車外通信装置の指向性に関する情報を取得し、車外通信装置の指向性に関する情報に基づいて車両のアンテナのアンテナ感度を特定する通信装置について説明する。なお、第１実施形態と同様の構造、処理、機能については同一の参照符号を使用し、説明を省略する。

図９に、本実施形態に係る通信装置１００と車外通信装置とが実行する処理の一例を示すフローチャートを示す。

まず、通信装置１００は、図４の４０５と同様に、車両１の位置情報を取得する。続いて、通信装置１００は車外通信装置に送信強度情報を要求する信号（要求信号）を送信する（９０１）。ここで、要求信号は、車両１の位置に関する情報を含む。

続いて、車外通信装置は、他車両に配置されたＧＰＳセンサ、地磁気センサなどから位置および姿勢に関する情報を取得し、車両１の位置に関する情報に基づいて他車両から車両１までの方向を特定する（９１１）。続いて、車外通信装置は、車外通信装置が備える感度情報管理部から、車外通信装置のアンテナの指向性に関する情報を取得する（９１２）。本実施形態では、他車両２から車両１までの方向における車外通信装置のアンテナ感度に関する情報を取得するものとして説明を行う。しかしながら、図６に示すような、方向と感度と特定回数とが対応付けられたすべての感度情報を取得してもよい。

続いて、車外通信装置は、４１３～４１５で他車両２の位置情報、車外通信装置からの送信信号の送信強度、および送信信号を送るとともに、９１３で他車両２から車両１への方向における車外通信装置のアンテナのアンテナ感度に関する情報を送信する。

ここで、図１０を参照して、車外通信装置のアンテナ感度に関する情報を送信する一例を説明する。

図１０では、点１００１は、車外通信装置が受信した、車両１がＧＰＳセンサで取得した位置（緯度、経度の組み合わせ）を示し、（Ｘ０、Ｙ０）と表す。点１０１０は、他車両２がＧＰＳセンサで取得した位置（Ｘ１、Ｙ１）を示し、他車両２の姿勢は、磁北に対してφ０［°］であることを示している。９０１で車両１の位置情報を取得した車外通信装置は、４０６と同様に、他車両２から車両１への距離がｄ１であり、磁北に対する方向がφ１［°］であることが特定できる。この場合、磁北を基準とした他車両２から車両１への方向φ１および姿勢φ０から、他車両２を基準とした他車両２の正面から車両１はφ１－φ０の方向に位置することが特定できる。この場合、他車両２は、他車両の感度情報１０１１のうち、φ１－φ０のアンテナ感度１０１２を取得し、通信装置１００に送信する（９１３）。通信装置１００は、９０２で感度情報を取得し、９０３のアンテナ感度の特定処理において使用する。

例えば、第一実施形態と同様に車両１から他車両２までの距離ｄ１、方向θ１であることを特定し、車外通信装置からの信号送信強度をＰｔｘ、受信強度をＰｒｘ、伝搬損失Ｌｐ、送信側アンテナ感度Ｇｔｘ、受信側アンテナ感度Ｇｒｘを用いて送信回路から受信回路までの損失Ｌ＝Ｐｔｘ－Ｐｒｘ＝Ｌｐ－Ｇｔｘ－Ｇｒｘと表すことができる。上述したように、伝搬損失ＬｐをＬｐ≒２２＋２０＊ｌｏｇ１０（ｄ１／λ）とし、Ｇｔｘを９０２で受信した感度情報を使用することで、受信側アンテナ感度Ｇｒｘ（図１０の例で１００２）を特定することができる。

これによって、車外通信装置のアンテナのアンテナ感度にさらに基づいて通信装置１００のアンテナ１０３の備えるアンテナのアンテナ感度を特定することができる。

＜その他の実施形態＞
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

本実施形態では、車両用通信装置および車外通信装置のアンテナの本数は１本であるものとして説明を行った。しかしながら、車両用通信装置および車外通信装置は２本以上のアンテナを備えてもよい。例えば、送信側ダイバーシチによって２本以上のアンテナから信号が送信される場合や受信側ダイバーシチによって２本以上のアンテナから信号が受信されるであっても、複数のアンテナを仮想的な１本のアンテナであると仮定して送信強度およびアンテナ感度情報を特定することで、第２実施形態と同様に車両用通信装置のアンテナ感度を推定することができる。この場合、２本以上のアンテナの指向性を合成して得られるビーム角がアンテナ感度情報として扱われてもよい。

＜実施形態のまとめ＞
１．上記実施形態の車両（例えば車両１）に備えられた車両用通信装置（例えば通信装置１００）は、
前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定する第一特定手段（例えば距離特定部３０３、方向特定部３０４）と、
前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得する取得手段（例えば送信強度取得部３０５）と、
前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定する第二特定手段（例えば受信強度特定部３０６）と、
前記第一特定手段で特定した前記距離、前記取得手段で取得した前記送信信号強度、および前記第二特定手段で特定した前記受信強度に基づいて、前記第一特定手段で特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定する感度特定手段（例えば感度特定部３０７）と、
を備える。

これによって、車両用通信装置のアンテナ感度を特定することが可能となる。

２．上記実施形態の車両用通信装置において、前記第一特定手段は、前記車両に備えられたセンサから取得した前記車両の第１位置情報および第１姿勢情報と、前記車外通信装置から受信した当該車外通信装置の第２位置情報と、から前記距離および前記方向を特定する（例えば４０２、４０５、４０６）。

これによって、ＧＰＳセンサや地磁気センサから取得したセンサデータに基づいて車両用通信装置のアンテナ感度を特定することが可能となる。

３．上記実施形態の車両用通信装置は、前記感度特定手段が特定した前記アンテナ感度に基づいて、前記車両用通信装置からの方向ごとのアンテナ感度を示す感度情報を更新する更新手段（例えば感度情報管理部）をさらに有する。

これによって、車両用通信装置の過去のアンテナ感度の情報に基づいて車両用通信装置のアンテナ感度を特定することが可能となる。

４．上記実施形態の車両用通信装置において、前記感度情報は、所定の期間内に前記感度特定手段によって特定された前記アンテナ感度の平均値を含む。

これによって、車両用通信装置の過去のアンテナ感度の情報に基づくことにより、精度の高い車両用通信装置のアンテナ感度を特定することが可能となる。

５．上記実施形態の車両用通信装置において、前記感度情報は、前記アンテナ感度の前記平均値（例えば感度６０２）と、前記所定の期間内に前記感度特定手段が前記アンテナ感度を特定した回数（例えば特定回数６０３）と、前記方向（例えば方向６０１）とを対応付けられた情報である。

これによって、加重平均を使用することによりアンテナ感度の情報を精度を高めて更新することができる。

６．上記実施形態の車両用通信装置は、通信の接続先の候補である複数の車外通信装置の中から、通信の接続先を選択する選択手段（例えば接続先選択部３０９）をさらに有する。

これによって、アンテナ感度に関する情報に基づいて良好な通信品質が期待できる接続先と通信を行うことができる。

７．上記実施形態の車両用通信装置において、前記選択手段は、前記感度情報と、前記複数の車外通信装置のそれぞれについて前記第一特定手段が特定した前記距離および前記方向に基づいて前記通信の接続先を選択する（例えば８０２）。

これによって、車両用通信装置がアンテナ感度と伝搬損失を考慮して通信先を選択することができる。

８．上記実施形態の車両用通信装置において、前記感度特定手段は、前記車両用通信装置および前記車外通信装置の移動速度を取得し、
取得した前記車両用通信装置および前記車外通信装置の少なくともいずれかの移動速度が閾値を上回る場合には前記アンテナ感度を特定しない。

これによって、アンテナ感度の特定精度が低下する可能性がある場合にはアンテナ感度を特定しないことでアンテナ感度を正確に特定することができる。

９．上記実施形態の車両用通信装置において、前記送信信号強度に関する情報は、前記車外通信装置が備える送受信回路から出力される送信信号の電力に関する情報と、前記車外通信装置から前記車両用通信装置への方向における前記車外通信装置が備えるアンテナのアンテナ感度に関する情報とを含む。

これによって、車外通信装置のアンテナ感度にさらに基づいて車両用通信装置のアンテナ感度を正確に特定することができる。

１０．上記実施形態の車両用通信装置において、前記感度特定手段は、
前記車外通信装置のアンテナ利得に関する情報を取得し、
取得した前記アンテナ利得が閾値より大きい場合には前記車両用通信装置の前記アンテナ感度を特定しない。

これによって、アンテナ感度の特定精度が低下する可能性がある場合にはアンテナ感度を特定しないことでアンテナ感度を正確に特定することができる。

１１．上記実施形態の車両用通信装置において、前記感度特定手段は、前記車両に備えられたセンサが検出した車両周辺の物体の検出結果に基づいて、前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定するか否かを判定する。

これによって、周辺の環境がアンテナ感度の特定精度が低下する可能性がある場合にはアンテナ感度を特定しないことでアンテナ感度を正確に特定することができる。

１２．上記実施形態の車両用通信装置において、前記感度特定手段は、地図上の前記車両の位置に基づいて、前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定するか否かを判定する。

これによって、車両が地下、屋内、トンネル内など、アンテナ感度の特定精度が低下する場所にいる可能性がある場合にはアンテナ感度を特定しないことでアンテナ感度を正確に特定することができる。

１３．上記実施形態の車両用通信装置において、前記第一特定手段は、前記車両に備えられた撮像手段から取得した撮像データに基づいて、前記距離および前記方向を特定する。

これによって、正確に車外通信装置の距離および方向を特定することができる。

１４．上記実施形態の車両用通信装置において、前記受信強度は、受信電力または受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）である。

これによって、受信電力またはＲＳＳＩに基づいてアンテナ感度を特定することができる。

１５．上記実施形態の車両は、
車両用通信装置を備える車両であって、前記車両用通信装置は、
前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定する第一特定手段と、
前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得する取得手段と、
前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定する第二特定手段と、
前記第一特定手段で特定した前記距離、前記取得手段で取得した前記送信信号強度、および前記第二特定手段で特定した前記受信強度に基づいて、前記第一特定手段で特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定する感度特定手段と、
を備える。

これによって、車両に備えられた車両用通信装置のアンテナ感度の変化を特定することが可能となる。

１６．上記実施形態の車両用通信装置に備えられたアンテナの感度を特定する方法は、
前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定することと、
前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得することと、
前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定することと、
特定した前記距離、取得した前記送信信号強度、および特定した前記受信強度に基づいて、特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定することと、
を含む。

これによって、車両に備えられた車両用通信装置のアンテナ感度を特定することが可能となる。

１７．上記実施形態の車両用通信装置によって実行されるプログラムは、
前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定する第一特定工程と、
前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得する取得工程と、
前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定する第二特定工程と、
前記第一特定工程において特定した前記距離、前記取得工程において取得した前記送信信号強度、および前記第二特定工程において特定した前記受信強度に基づいて、前記第一特定工程において特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定する感度特定工程と、
を含む。

これによって、車両用通信装置が備えるアンテナの感度の変化を特定することが可能となる。

１：車両、１０：指向性、１１、１２：アンテナ感度、１００：車両用通信装置

Claims (17)

1. 車両に備えられた車両用通信装置であって、
   前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定する第一特定手段と、
   前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得する取得手段と、
   前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定する第二特定手段と、
   前記第一特定手段で特定した前記距離、前記取得手段で取得した前記送信信号強度、および前記第二特定手段で特定した前記受信強度に基づいて、前記第一特定手段で特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定する感度特定手段と、
   を備えることを特徴とする車両用通信装置。
2. 前記第一特定手段は、前記車両に備えられたセンサから取得した前記車両の第１位置情報および第１姿勢情報と、前記車外通信装置から受信した当該車外通信装置の第２位置情報と、から前記距離および前記方向を特定することを特徴とする請求項１に記載の車両用通信装置。
3. 前記感度特定手段が特定した前記アンテナ感度に基づいて、前記車両用通信装置からの方向ごとのアンテナ感度を示す感度情報を更新する更新手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用通信装置。
4. 前記感度情報は、所定の期間内に前記感度特定手段によって特定された前記アンテナ感度の平均値を含むことを特徴とする請求項３に記載の車両用通信装置。
5. 前記感度情報は、前記アンテナ感度の前記平均値と、前記所定の期間内に前記感度特定手段が前記アンテナ感度を特定した回数と、前記方向とを対応付けられた情報であることを特徴とする請求項４に記載の車両用通信装置。
6. 通信の接続先の候補である複数の車外通信装置の中から、通信の接続先を選択する選択手段をさらに有することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
7. 前記選択手段は、前記感度情報と、前記複数の車外通信装置のそれぞれについて前記第一特定手段が特定した前記距離および前記方向に基づいて前記通信の接続先を選択することを特徴とする請求項６に記載の車両用通信装置。
8. 前記感度特定手段は、前記車両用通信装置および前記車外通信装置の移動速度を取得し、
   取得した前記車両用通信装置および前記車外通信装置の少なくともいずれかの移動速度が閾値を上回る場合には前記アンテナ感度を特定しないことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
9. 前記送信信号強度に関する情報は、前記車外通信装置が備える送受信回路から出力される送信信号の電力に関する情報と、前記車外通信装置から前記車両用通信装置への方向における前記車外通信装置が備えるアンテナのアンテナ感度に関する情報とを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
10. 前記感度特定手段は、
    前記車外通信装置のアンテナ利得に関する情報を取得し、
    取得した前記アンテナ利得が閾値より大きい場合には前記車両用通信装置の前記アンテナ感度を特定しないことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
11. 前記感度特定手段は、前記車両に備えられたセンサが検出した車両周辺の物体の検出結果に基づいて、前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定するか否かを判定することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
12. 前記感度特定手段は、地図上の前記車両の位置に基づいて、前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定するか否かを判定することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
13. 前記第一特定手段は、前記車両に備えられた撮像手段から取得した撮像データに基づいて、前記距離および前記方向を特定することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
14. 前記受信強度は、受信電力または受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
15. 車両用通信装置を備える車両であって、前記車両用通信装置は、
    前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定する第一特定手段と、
    前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得する取得手段と、
    前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定する第二特定手段と、
    前記第一特定手段で特定した前記距離、前記取得手段で取得した前記送信信号強度、および前記第二特定手段で特定した前記受信強度に基づいて、前記第一特定手段で特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定する感度特定手段と、
    を備える
    ことを特徴とする車両。
16. 車両用通信装置に備えられたアンテナの感度を特定する方法であって、
    前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定することと、
    前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得することと、
    前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定することと、
    特定した前記距離、取得した前記送信信号強度、および特定した前記受信強度に基づいて、特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定することと、
    を含むことを特徴とする方法。
17. 車両用通信装置によって実行されるプログラムであって、
    前記車両用通信装置から当該車両用通信装置と無線通信可能な車外通信装置への距離および方向を特定する第一特定工程と、
    前記車外通信装置から送信される送信信号の送信信号強度に関する情報を取得する取得工程と、
    前記車外通信装置から送信される前記送信信号の受信強度を特定する第二特定工程と、
    前記第一特定工程において特定した前記距離、前記取得工程において取得した前記送信信号強度、および前記第二特定工程において特定した前記受信強度に基づいて、前記第一特定工程において特定した前記方向における前記車両用通信装置のアンテナ感度を特定する感度特定工程と、
    を含むことを特徴とするプログラム。

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