JP7462858B2 - 車載通信装置、路側機通信装置および路車間通信システム - Google Patents

車載通信装置、路側機通信装置および路車間通信システム Download PDF

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Description

本願は、車載通信装置、路側機通信装置および路車間通信システムに関するものである。
交通量の多い大都市の交差点など、車両数が多いエリアの場合、車載装置からの車車間通信(V2V:Vehicle to Vehicle)が増大することで車と車以外との通信(V2X:Vehicle to X)の通信帯域を圧迫する問題が生ずる。これにより、路側機通信装置から車に対して送信される緊急度および信頼度の高いメッセージを適切なタイミングで受信できず、車両内の運転者または同乗者が必要とするタイミングで交通情報あるいは道路周辺情報などを入手できないことがある。
これに対し、V2Vと、V2I(Vehicle to Infrastructure)を組合せた通信システムにおいて、路側機通信装置に接続されたオペレーションセンターを介して電波管理手段が車両からの情報を取得することで、交差点など交通量が多い状況下でV2Vの通信頻度を下げたり、送信電力を下げるなどの交通状況に応じた電波管理通知の送受信を行うことで、電波の混雑を抑制できることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011-87174号公報
しかし、上述のような従来の通信システムにおいては、V2Vの通信抑制を行う結果、V2Vで得られる交通情報または道路周辺情報などの伝達が損なわれる問題がある。
本願は、上述のような問題を解決するためになされたもので、車両数の多いエリアにおけるV2Xの通信帯域の圧迫を抑制しても、各車両が緊急度および信頼度の高いメッセージを受信できる車載通信装置、路側機通信装置およびこれらを使用した路車間通信システムを提供することを目的とする。
本願に開示される車載通信装置は、車両に搭載され、路上周囲に設置された路側機通信装置および他の車両と送受信を行うものであって、車両の車両情報を路側機通信装置および他の車両に送信する送信部、路側機通信装置から受信した車両送信制御情報を受信する受信部、受信された車両送信制御情報に基づいて他の車両への送信を停止する送信制御部、を備え、送信が停止されている期間、路側機通信装置から送信された車両と他の車両の情報を受信部で受信することを特徴とする。
本願に開示される路側機通信装置は、道路周囲に設置された路側機に取り付けられ、道路を走行する車両に搭載された車載通信装置と送受信を行うものであって、車両から車両情報を受信する受信部、車両の存在を検出するセンサ、センサの検出情報を取得し、車両を識別できる車両固有情報を推測する周辺情報取得部、推測された推測車両固有情報と前記車載通信装置から受信した車両固有情報の一致を判定する車両特定部、車両特定部で一致と判定された結果に応じて車載通信装置の他の車両への送信の停止を指示する車両送信制御情報を送信する車両送信制御部、送信が停止されている期間、車両と他の車両の情報を車両に送信する代理情報通知部、を備えたことを特徴とする。
本願に開示される車載通信装置および路側機通信装置によれば、車両数の多いエリアにおけるV2Xの通信帯域の圧迫を抑制しても、各車両が緊急度および信頼度の高いメッセージを受信できる。
実施の形態1に係る路車間通信システムの一例を示すシステム構成の概略図である。 実施の形態1に係る交通量の多いエリアでの通信状態を説明する図である。 実施の形態1に係る路車間通信システムの一例を示すシステム構成の概略図である。 実施の形態1に係る路車間通信システムを説明する図である。 実施の形態1に係る車載通信装置の機能ブロック図である。 実施の形態1に係る車載通信装置のハードウエア構成図である。 実施の形態1に係る路側機通信装置の機能ブロック図である。 実施の形態1に係る路側機通信装置のハードウエア構成図である。 実施の形態1に係る車載通信装置の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態1に係る路側機通信装置の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態2に係る車載通信装置の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態2に係る路側機通信装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、本願に係る路車間通信システムの好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。
実施の形態1.
<本実施の形態の路車間通信システムの概要>
図1は、実施の形態1に係る路車間通信システムの一例を示すシステム構成の概略図である。図において、車両には、車載通信装置1が搭載され、信号機または踏切などのインフラ装置に、路側機通信装置2が取付けられている。車載通信装置1は、車車間通信(V2V)を行うためのV2V信号を出力する。さらに路側機通信装置2と路車間通信(V2I)を行うためのV2I信号を出力する。一方、路側機通信装置2は、車載通信装置1にI2V信号(Infrastructure to Vehicle)を送信する。
図2に示すような大都市の交差点の場合、車両数の増加によるV2V通信の増大により、V2Vの通信帯域を圧迫することに加え、信号機に取り付けられた路側機通信装置2のV2I、I2Vの通信帯域を圧迫する。このため、他車両から、あるいは路側機通信装置2から、情報を得ることに遅延が生じたり、取得できないなどの問題が生じる恐れがある。このため、図3に示すように、路側機通信装置2に備え付けられたカメラなどのセンサ21が、周辺車両をセンシングできるセンシング範囲P1~P4(図4参照)において、センシングされた周辺車両の車載通信装置1のV2Vの送信を停止する制御信号を路側機通信装置2から車載通信装置1に送信するとともに、センシングされた車両がセンシング範囲内に存在する間、送信停止により取得できない他車両の情報を代理情報として、送信するシステム構成とする。代理情報を送信すべき各車両の特定は、各車両から取得した車両固有情報と、センサ21の出力に基づいて推定した車両固有情報に基づいて行う。このような路車間システムの構成と動作を以下に順次説明する。
<車載通信装置1の機能>
図5は、車載通信装置1の機能ブロック図である。車載通信装置1は、送信部100、送信制御部101、車両情報提供部102、受信部103、および車外情報処理部104を備える。以下各機能を詳細に説明する。
送信部100は、車車間通信(V2V)、路車間通信(V2I)、基地局通信(V2N)などを介して、路側機通信装置2、他車両の車載通信装置あるいは外部ネットワークXのサーバなどに、V2X(V2I、V2VまたはV2N(Vehicle to Network)など)のメッセージを送信する。メッセージは、例えば、車両位置、走行方向、走行速度、車外周辺情報、車両故障の有無などの情報、および車幅、車長、ナンバープレートなどの車両固有情報を含む車両情報である。
送信制御部101は、路側機通信装置2から路車間通信(I2V)を介して受信した送信停止の車両送信制御情報に基づいて送信部100の動作を停止する。また、後述する受信部103が受信した、代理情報内の路側機通信装置2のセンサ情報に基づいて送信再開する位置を決定し、車両が決定された位置に到達すると、送信部100の動作を再開する。あるいは路側機通信装置2の車両送信情報(再開)を受信したことにより送信部100の動作を再開してもよい。
車両情報提供部102は、メッセージで送信するための、上述した自車両の車両情報を送信部100、および後述する車外情報処理部104に提供する。
受信部103は、V2V、I2Vなどを介して、他車両の車載通信装置1、路側機通信装置2、あるいは外部ネットワークX(基地局通信による車載通信装置と路側通信装置の通信)などから、V2X(V2I、V2VまたはV2Nなど)のメッセージを受信し、送信制御部101および車外情報処理部104に提供する。メッセージには例として以下の(1)から(5)の情報を含む。
(1)他車両情報(位置情報、走行方向、走行速度、車両センサ情報、危険車両情報、緊急車情報など)
(2)代理情報(周辺車両情報(位置、走行方向、速度など)、路側機通信装置2のセンサ情報、危険車両情報、緊急車情報など)
(3)送信部100の送信または停止を制御するための情報である車両送信制御情報
(4)路側機通信装置2がセンシングした自車両固有情報(車幅、車長、ナンバープレート等)
(5)路側機通信装置2のセンサ情報(センシング範囲P1~P4、およびセンシング範囲内の自車両の有無の情報)
車外情報処理部104は、受信部103が受信した他車両情報または代理情報と、車両情報提供部102が提供する自車両の車両情報とから、他車両位置および道路周辺状況を推測するアプリケーションを実行する。これにより、車外の危険情報の運転手または同乗者への通知、自動運転であれば、車外状況の認知を行う。
<車載通信装置1のハードウエア構成>
図6は、車載通信装置のハードウエア構成図である。メモリ110、プロセッサ111、無線通信インターフェース(I/F)112、車内ネットワークI/F113を備える。
メモリ110は、ランダムアクセスメモリ(RAM)等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ(ROM)を補助記憶装置として具備する。フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。ROMにはプロセッサで実行させるプログラムを記憶し、RAMには、実行ブログラムの一部および実行に必要なデータを一時的に記憶する。
プロセッサ111は、メモリ110から入力した複数または単一のプログラムを実行することにより、上述した各機能を動作させる。
無線通信I/F112は、車車間、路車間、または外部ネットワークXと通信を行う無線通信インターフェースであり、車内ネットワークI/F113は、車両に搭載されているECU(Electronic Control Unit)あるいはカメラ、LiDAR(Light Detection And Ranging)、GPS(Global Positioning System)などのセンサと通信するための有線通信インターフェースである。
<路側機通信装置2の機能>
図7は、路側機通信装置2の機能ブロック図である。路側機通信装置2は、送信部200、受信部201、周辺情報提供部202、車両特定部203、車両送信制御部204、代理情報通知部205を備える。以下各機能を詳細に説明する。
送信部200は、路車間通信(I2V)などを介して、路側機通信装置2の周辺の車両に、V2Iメッセージを送信する。受信部201は、V2V、I2Vなどを介して路側機通信装置2の周辺車両からV2X(V2I、V2V、V2Nなど)メッセージを受信する。メッセージには、各車両から送信される車両固有情報(車幅、車長、ナンバープレート等)が含まれる。
周辺情報提供部202は、路側機通信装置2が備えたセンサ21(カメラ、LiDAR、ミリ波など)が取得した道路周辺センシング情報、道路周辺車両の車両固有情報を、後述する車両特定部203,車両送信制御部204、代理情報通知部205に提供する。
車両特定部203は、受信部201から受信した車両固有情報と周辺情報提供部202が提供する道路周辺車両の車両固有情報とを比較し、一致するか否かを判定する。判定結果を車両送信制御部204に提供する。
車両送信制御部204は、車両特定部203で比較した車両固有情報が一致するとの判定結果を受信した場合、送信部200から車両送信制御情報(停止)を送信する。これと共に、代理情報通知部205に通知する。
代理情報通知部205は、周辺情報提供部202が提供した道路周辺センシング情報から車両へ通知する代理情報を選択し、選択された代理情報を送信部200から送信する。送信タイミングは、車両送信制御部204から車両送信制御情報(停止)の送信通知を取得したタイミングとしてもよい。なお、送信周期は任意に変更してもよい。代理情報の送信停止タイミングは、道路周辺センシング情報に車両特定部203が特定した車両が存在しなくなったタイミングとしてもよい。また、特定した車両が存在しなくなったタイミングで、車両送信制御情報(再開)の送信を車両送信制御情報(停止)の送信と同様な方法で、選択した車両に送信してもよい。
<路側機通信装置2のハードウエア構成>
図8は、路側機通信装置2のハードウエア構成図である。メモリ210、プロセッサ211、無線通信I/F212、センサ21から構成される。
メモリ210は、RAM等の揮発性メモリと、フラッシュメモリ等のROMを補助記憶装置として具備する。フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。ROMにはプロセッサで実行させるプログラムを記憶し、RAMには、実行ブログラムの一部および実行に必要なデータを一時的に記憶する。
プロセッサ211は、メモリ210から入力した複数または単一のプログラムを実行することにより、上述した各機能を動作させる。
無線通信I/F212は、車車間、路車間、または外部ネットワークXと通信を行う無線通信インターフェースであり、センサ21は、上述した通り、カメラ、LiDAR、ミリ波などで道路周辺を検知するためのものである。
<路車間通信システムにおける車載通信装置1の動作>
次に、上述した車載通信装置1と路側機通信装置2を使用した路車間通信システムの動作を説明する。図9は、センシング範囲P1~P4内にある車両のV2Vメッセージの送信を停止する場合の車載通信装置1の基本的な動作を表すフローチャートである。
車載通信装置1の送信部100が、例えば100ms間隔など、周期的に車車間通信(V2V)、路車間通信(V2I)を行うことを介して、周囲の車両または路側機通信装置2に対し、自車の車両固有情報を含む車両情報を送信する。そして、受信部103で他車両情報を受信する。受信した他車両情報を用いて、車外情報処理部104が自車両と他車両との位置関係および相対速度などに基づいて、自車両が危険な状況か否かを判断する。危険な状況と判断した場合、運転者に警告を発し、または運転に介入することで、安全な運転を管理している(ステップS1)。
受信部103が路側機通信装置2からの車両送信制御情報(送信停止)を受信した場合(ステップS2)、送信部100を停止する(ステップS3)。送信停止の判断は、例えば、送信制御部101で過去一定期間の送信メッセージの車両IDと送信時刻を記憶しておき、路側機通信装置2から受信したメッセージに含まれる車両送信制御対象の車両IDと受信時刻が、記憶した車両IDと送信時刻と一致するかを判定し、一致した受信メッセージを受信した場合に、その受信メッセージ内の車両送信制御情報(送信停止)により送信停止と判断してもよい。なお、時刻の一致には、数秒の誤差を含んでもよい。ここで、車両IDとは、V2X通信時に各車に割り振られる通信IDである。
路側機通信装置2が配設された交差点など交通量の多いエリアでは、他車両もV2X送信が停止しているため、路側機通信装置2から代理情報を取得する。この場合、代理情報を受信部103が受信し、車外情報処理部104に提供する(ステップS5)。車外情報処理部104は、代理情報を用いてステップS1と同様の動作を行う(ステップS6)。送信制御部101は、受信部103が受信した、代理情報内の路側機通信装置2のセンサ情報に基づいて、路側機通信装置のセンシング範囲から外れる位置をV2X送信再開位置とする。車載通信装置1が送信再開位置まで移動したか否かを送信制御部101が判断する(ステップS7)。この際の車載通信装置1の位置情報は、車両情報提供部102から提供される自車両の車両情報に基づく。送信再開位置まで移動したと判断した場合、送信部の再開を行う。車両が路側機通信装置2のあるセンシング範囲内のエリアを走行中は、ステップS4からステップS7の処理を繰り返し行う。また、車載通信装置1が送信再開位置まで移動したか否かを送信制御部101が判断する代わりに、路側機通信装置から送信された車両送信制御情報(再開)を受信することで送信再開と判断してもよい。車両送信制御情報(再開)を自車両の情報と判断する方法は、車両送信制御情報(停止)の受信と同様な方法で判断してもよい。
<路車間通信システムにおける路側機通信装置2の動作>
次に路側機通信装置2の基本的な動作を、図10のフローチャートを用いて説明する。路側機通信装置2の周辺情報提供部202が、例えば交差点エリアのセンシング範囲にある各車両の車両固有情報を推測する。推測方法の一例としては、車両固有情報のうち、車幅、車長、車両位置情報、およびナンバープレートは、カメラまたはLiDARなど、センサ21で取得した画像から認識し、推測する(ステップS11)。
また、車載通信装置1がV2Iを介して送信する車両固有情報を受信部201が取得する(ステップS12)。ステップS11で推測した車両固有情報とステップS12の車両固有情報が一致するか否かを判定する(ステップS13)。判定方法の一例を以下に示す。
(1)車両情報にナンバープレートの情報が含まれている場合、ナンバープレートの番号が一致するかを判定する。
(2)車両情報にナンバープレートの情報が含まれない場合、車幅、車長、位置情報が一致するかを判定する。車両固有情報にナンバープレートが含まれない場合とは、天候不良で路側機通信装置2のカメラセンサでナンバープレートが認識できない場合、セキュリティなどの関係から車両がナンバープレートの情報を送信できない場合などが考えられる。
車両固有情報が一致する場合、車両固有情報を含むV2V(またはV2I)メッセージ内にある車両IDを選択し、路側機通信装置2がI2Vを介して、車両送信制御情報(送信停止)に、上記で選択した車両IDと車両IDの受信時刻情報を加え、ブロードキャストする(ステップS14)。これは、車両IDがV2X通信プロトコル上の通信IDであるため、通信状況(接続数およびIDの使用状況)によって変化してしまう恐れがあるためである。従って、車載通信装置1の動作において説明したように、送信停止の車両送信制御情報が、自車向けに送信された情報であるか否かを車両側が判定できるように、路側機通信装置が送信する車両送信制御情報に、選択した車両IDと受信時刻を加えている。
周辺情報提供部202が提供した道路周辺センシング情報から、車両へ通知する代理情報を選択し(ステップS15)、選択した情報を、送信部200を介して車載通信装置1に送信する(ステップS16)。車両がセンシングエリア外に移動したかを検出し(ステップS17)、移動するまでは、ステップS15からステップS17の処理を繰り返す。
以上のように、本実施の形態の路車間通信システムによれば、車両数の多いエリアにおけるV2Xの通信帯域の圧迫を抑制しても、代理情報により各車両が緊急度および信頼度の高いメッセージを受信できる
実施の形態2.
実施の形態1では、路側機通信装置2から代理情報を送信する車両の特定を路側機通信装置2が行っていたが、本実施の形態では、車載通信装置1で車両特定を行う。このためのフローチャートを図11に示す。
<路車間通信システムにおける車載通信装置1の動作>
路車間通信(I2V)を介して、車載通信装置1の受信部103が路側機通信装置2からの推測された車両固有情報を受信し、送信制御部101に提供する(ステップS21)。
送信制御部101が、路側機通信装置2から提供された推測された車両固有情報と、車両情報提供部102から提供された車両情報とが一致するかを判定する(ステップS22)。判定方法は、実施の形態1と同様、以下の通りである。
(1)車両情報にナンバープレートの情報が含まれている場合、ナンバープレートの番号が一致するかを判定する。
(2)車両情報にナンバープレートの情報が含まれない場合、車幅、車長、位置情報が一致するかを判定する。車両固有情報にナンバープレートが含まれない場合とは、天候不良で路側機通信装置2のカメラセンサでナンバープレートが認識できない場合が考えられる。
一致した場合は、送信制御部101が送信部100を介して路側機通信装置に、車両固有情報と一致していることを示す一致情報を送信する(ステップS23)。その際、V2Iメッセージの車両IDと送信時刻を記憶する。その後、ステップS2以後の手順を実行する。また、一致しない場合は、処理を終了する。
<路車間通信システムにおける路側機通信装置2の動作>
周辺情報提供部202が、例えば交差点エリアのセンシング範囲にある各車両の車両固有情報を推測する。推測方法の一例としては、車両固有情報のうち、車幅、車長、車両位置情報、およびナンバープレートは、カメラまたはLiDARなど、センサ21で取得した画像から認識し、推測する(ステップS11)。
車両送信制御部204が周辺情報提供部202から提供された、推測車両固有情報を送信部200を介して車載通信装置1に送信する(ステップS31)。
車載通信装置1が判定した一致情報を受信部201が受信し、車両送信制御部204に提供する(ステップS32)。その際、V2Iメッセージの車両IDと受信時刻を記憶する。その後、ステップS14以後の手順を実行する。
以上のような手順を実行することにより、セキュリティの事情などで、車両がナンバープレート情報を路側機通信装置2に送信できない場合でも、路側機通信装置2からナンバープレート情報を含む推測車両固有情報を車両側に送信することにより確実に車両を特定でき、信頼性の高い路車間通信を実行することが可能となる。また、車両特定処理を車両側に持たせることで、処理分散ができ、路側機通信装置の処理量を抑制することができる。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
1:車載通信装置、2:路側機通信装置、21:センサ、100:送信部、101:送信制御部、102:車両情報提供部、103:受信部、104:車外情報処理部、200:送信部、201:受信部、202:周辺情報提供部、203:車両特定部、204:車両送信制御部、205:代理情報通知部。

Claims (6)

  1. 車両に搭載され、路上周囲に設置された路側機通信装置および他の車両と送受信を行う車載通信装置において、
    前記車両の車両情報を前記路側機通信装置および前記他の車両に送信する送信部、
    前記路側機通信装置から受信した車両送信制御情報を受信する受信部、
    受信された前記車両送信制御情報に基づいて前記他の車両への送信を停止する送信制御部、
    を備え、
    送信が停止されている期間、前記路側機通信装置から送信された前記車両と前記他の車両の情報を前記受信部で受信することを特徴とする車載通信装置。
  2. 前記受信部は、前記路側機通信装置に備えられたセンサの検出情報に基づいて出力される前記車両の情報を受信し、前記検出情報に基づいて、前記車両が前記センサの検出範囲を外れる位置まで移動したことを前記送信制御部が判断し、前記他の車両への送信を再開することを特徴とする請求項1に記載の車載通信装置。
  3. 前記送信制御部は、前記路側機通信装置から受信した前記車両を識別できる車両固有情報と、自車が有する車両固有情報との一致を判定し、一致と判定した場合に、判定結果を前記路側機通信装置に送信することを特徴とする請求項1または2に記載の車載通信装置。
  4. 前記送信制御部は、前記車両送信制御情報とともに受信した前記路側機通信装置からのメッセージに含まれる、車両送信制御対象の通信IDと、前記送信部から前記路側機通信装置に過去に送信した通信IDとを比較し、一致した場合に、前記車両送信制御情報を自車両の車両送信制御情報であると判断することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の車載通信装置。
  5. 道路周囲に設置された路側機に取り付けられ、前記道路を走行する車両に搭載された車載通信装置と送受信を行う路側機通信装置において、
    前記車両から車両情報を受信する受信部、
    前記車両の存在を検出するセンサ、
    前記センサの検出情報を取得し、前記車両を識別できる車両固有情報を推測する周辺情報提供部、
    前記推測された推測車両固有情報と前記車載通信装置から受信した車両固有情報の一致を判定する車両特定部、
    前記車両特定部で一致と判定された結果に応じて前記車載通信装置の他の車両への送信の停止を指示する車両送信制御情報を送信する車両送信制御部、
    送信が停止されている期間、前記車両と前記他の車両の情報を前記車両に送信する代理情報通知部、を備えたことを特徴とする路側機通信装置。
  6. 請求項1から4のいずれか1項に記載の車載通信装置と、請求項5に記載の路側機通信装置とを備えた路車間通信システム。
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