JPWO2008093891A1 - 車載受信装置 - Google Patents

Abstract

路側装置の送信状況や車載受信装置の受信状況によらず高精度な位置標定を行うことができる車載受信装置を提供することを課題とする。路側装置１０からの送信データを受信する車載受信装置２０であって、所定の受信条件を満たした位置を基準位置として設定する基準位置設定手段と、基準位置設定手段で設定した基準位置から所定位置までの区間における送信データの受信状況を取得する実受信状況取得手段と、設計位置で所定の受信条件を満たした場合の当該設計位置から所定位置までの区間における送信データの受信状況を推定する設計受信状況推定手段と、実受信状況取得手段で取得した受信状況と設計受信状況推定手段で推定した受信状況に基づいて基準位置の設計位置に対する距離誤差を演算する誤差演算手段とを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、路車間通信における車両側の車載受信装置に関する。

カーナビゲーション装置の普及とともにＶＩＣＳ［Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ］も利用されるようになってきており、ＶＩＣＳ情報として渋滞情報などの道路交通情報が車両側に提供されている。ＶＩＣＳ情報を車両側に提供するために、路車間通信やＦＭ多重通信が行われている。路車間通信の場合、路側には光ビーコンなどが設けられ、車両には光ビーコンなどに対応した受信装置が搭載されている。光ビーコンの場合、車線毎にデータを送受信するためのヘッドがそれぞれ設けられ、各ヘッドから各車線に対して全車線共通のＶＩＣＳ情報を同時にダウンリンクしている。
さらに、インフラ協調サービスによる運転支援を行うために、光ビーコンを利用することが検討されている。この光ビーコンを利用したインフラ協調サービスとしては、例えば、車両では、光ビーコンからのデータ受信に基づいて位置標定を行い、この位置標定によって車両から停止線までの距離を演算する。そして、車両では、信号情報を取得し、停止線までの距離情報と信号情報に基づいて各種運転支援を行う。信号情報は、各色の信号や右折指示信号のサイクル情報であり、直進車線や右折車線などの車線毎に情報が異なる。そのため、インフラ協調サービスを行う場合、車線毎に情報を設定し、光ビーコンでは各ヘッドから車線毎に異なる情報をダウンリンクし、車線毎に異なるサービスを提供する必要がある。
しかし、光ビーコンの各車線に対応したヘッドのダウンリンクエリアの一部は、隣接車線内に入っている。そのため、各ヘッドから車線毎に異なるデータを送信した場合、隣接車線からの漏れによってデータの干渉が生じ、受信エラーが発生し、必要なデータを全て受信することができない。そこで、特許文献１（日本国特開２０００−１８２１９０号公報）に記載の通信装置では、全車線において共通する共通データを全ての車線に送信した後、任意の車線に車線毎のデータを送信している間はその車線の隣接車線にはデータ送信を停止し（つまり、車線間での時分割送信）、車線間のデータの干渉を回避している。

衝突防止を目的として交差点での運転支援を行う場合、車両から停止線までの距離を高精度に求める必要があり、位置標定を高精度に行う必要がある。しかし、上記した通信装置では、車線間での時分割送信を行っているので、車両が光ビーコンのダウンリンクエリアに進入したときにデータ送信している場合とデータ送信を停止している場合がある。そのため、ダウンリンクエリアにおいて車両側で光ビーコンからのデータを最初に受信できた位置が、ダウンリンクエリアの入口エッジの位置の場合もあればあるいは入口エッジから停止線寄りの任意の位置の場合もあり、位置標定リセットの０点が変動する。その結果、位置標定の精度が低下し、車両から停止線までの距離の精度も低下する。また、受信環境や車載受信装置の動作状況によっても同様の課題が生じるおそれがある。
そこで、本発明は、路側装置の送信状況や車載受信装置の受信状況によらず高精度な位置標定を行うことができる車載受信装置を提供することを課題とする。
本発明に係る車載受信装置は、路側装置からの送信データを受信する車載受信装置であって、所定の受信条件を満たした位置を基準位置として設定する基準位置設定手段と、基準位置設定手段で設定した基準位置から所定位置までの区間における送信データの受信状況を取得する実受信状況取得手段と、設計位置で所定の受信条件を満たした場合の当該設計位置から所定位置までの区間における送信データの受信状況を推定する設計受信状況推定手段と、実受信状況取得手段で取得した受信状況と設計受信状況推定手段で推定した受信状況に基づいて基準位置の設計位置に対する距離誤差を演算する誤差演算手段とを備えることを特徴とする。
この車載受信装置では、路側装置との間で路車間通信を行い、路側装置の送信エリア内でデータを受信する。車載受信装置では、基準位置設定手段により、所定の受信条件を満たした位置を位置標定の基準位置として設定する。そして、車載受信装置では、実受信状況取得手段により、基準位置から所定位置（例えば、送信エリアの終点）までの区間において実際に受信できた送信データの受信状況を取得する。また、車載受信装置では、設計受信状況推定手段により、設計位置で所定の条件を満たした場合の設計位置から所定位置までの区間において設計上理想的に受信できる送信データの受信状況を推定する。設計位置は、設計上の位置標定の基準位置であり、予め決まった位置（固定位置）である。基準位置は、路側装置の時分割の送信状況あるいは車載受信装置での受信状況と車両の位置との関係により、設計位置になる場合と設計位置からずれる場合があり、変動位置である。そして、車載受信装置では、誤差演算手段により、実際に受信できた受信データの受信状況と設計上で受信可能な受信データの受信状況に基づいて基準位置の設計位置に対する距離誤差を演算する。実際の受信状況と設計上の受信状況とが一致する場合、基準位置が設計位置に一致していると推測でき、位置標定リセットの０点の距離誤差が０となる。実際の受信状況と設計上の受信状況とが一致しない場合、基準位置が設計位置からずれていると推測でき、受信状況の差に応じた距離誤差となる。このように距離誤差が生じるのは、路側装置からデータが連続的に送信されていないからである（つまり、時分割によってデータを送信する期間とデータの送信を停止する期間があるからである）。あるいは、遮蔽等の受信環境による影響や車載機側の原因により車載受信機側でデータを連続的に受信できないからである。このように、車載受信装置では、基準位置が設計位置からずれた場合でも、基準位置の距離誤差を求めることができ、位置標定を高精度に行うことができる。基準位置が設計位置からずれているときでも、この距離誤差によって基準位置を補正することによって、車両の位置を高精度に求めることができる。
本発明の上記車載受信装置では、路側装置はデータを送信する期間とデータの送信を停止する期間とを有すると好適である。路側装置では、時分割送信を行っており、データを送信する期間と送信停止する期間を有している。車載受信装置では、車線間で時分割送信を行っているときに、基準位置が設計位置からずれた場合でも、基準位置の距離誤差を求めることができ、位置標定を高精度に行うことができる。
本発明の上記車載受信装置では、所定の受信条件を満たした位置は路側装置から送信されたデータを最初に受信した位置であり、設計位置は路側装置の送信エリアの始点であると好適である。車載受信装置では、基準位置設定手段により、路側装置から送信されたデータを最初に受信した位置を基準位置として設定する。そして、車載受信装置では、実受信状況取得手段によりデータを最初に受信した位置から所定位置までの区間における実際の受信状況を取得するとともに、設計受信状況推定手段により送信エリアの始点から所定位置までの区間における設計上の受信状況を推定する。実際の受信状況と設計上の受信状況とが一致する場合にはデータを最初に受信した位置が送信エリアの始点であり、実際の受信状況と設計上の受信状況とが一致しない場合にはデータを最初に受信した位置が送信エリアの始点からずれている。
本発明の上記車載受信装置では、受信状況を所定の送信単位（例えば、光ビーコンのダウンリンクのフレーム単位）の送信データを受信できた個数としてもよい。車載受信装置では、実受信状況取得手段により基準位置から所定位置までの区間において実際に受信できた送信データの個数をカウントし、設計受信状況推定手段により設計位置から所定位置までの区間において設計上理想的に受信できる送信データの個数を推定する。そして、車載受信装置では、誤差演算手段により実際に受信できた送信データの個数と設計上受信可能な送信データの個数に基づいて基準位置の設計位置からの距離誤差を演算する。
本発明の上記車載受信装置では、受信状況を受信データを受信できた総受信時間としてもよい。車載受信装置では、実受信状況取得手段により基準位置から所定位置までの区間において実際に送信データを受信できている時間をカウントし、設計受信状況推定手段により設計位置から所定位置までの区間において設計上送信データを受信できる時間を推定する。そして、車載受信装置では、誤差演算手段により実際の総受信時間と設計上の総受信時間に基づいて基準位置の設計位置からの距離誤差を演算する。

図１は、本実施の形態に係る光ビーコンによる路車間通信システムの構成図である。
図２は、片側２車線の場合の光ビーコンの平面図である。
図３は、片側２車線の場合の光ビーコンの正面図である。
図４は、２車線の各光ビーコンヘッドで同時送信した場合の車線毎のダウンリンクデータの一例である。
図５は、２車線の各光ビーコンヘッドで時分割送信した場合の車線毎のダウンリンクデータの一例である。
図６は、車両が光ビーコンのダウンリンクエリアに進入したときの受信状況であり、（ａ）が時分割データの先頭から受信開始した場合であり、（ｂ）が時分割データの途中から受信開始した場合である。
図７は、図１のＥＣＵにおける停止線距離演算処理の説明図である。
図８は、ダウンリンクエリアでのダウンリンクデータの受信パターンの一例である。
図９は、図１のＥＣＵにおける停止線距離演算処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る車載受信装置の実施の形態を説明する。
本実施の形態では、本発明に係る車載受信装置を、少なくとも光ビーコンによる路車間通信を行う路車間通信システムで利用される車載通信装置に適用する。本実施の形態に係る路車間通信システムでは、ＶＩＣＳ情報を提供するシステムとして機能するとともに、インフラ協調システムとして機能する。本実施の形態に係る車載通信装置は、光ビーコンとの間でデータを送受信するとともにデータ受信に基づいて位置標定を行い、各種情報を他の装置に提供する。
図１〜図３を参照して、路車間通信システム１について説明する。図１は、本実施の形態に係る光ビーコンによる路車間通信システムの構成図である。図２は、片側２車線の場合の光ビーコンの平面図である。図３は、片側２車線の場合の光ビーコンの正面図である。
路車間通信システム１は、路側に設置される光ビーコン１０と各車両に搭載される車載通信装置２０からなる。光ビーコン１０は、一般道路において交差点から所定距離手前の位置などに設置される。路車間通信システム１では、光ビーコン１０と車載通信装置２０との間で近赤外線によりデータを送受信でき、ＶＩＣＳ情報とインフラ協調情報を光ビーコン１０から車載通信装置２０にダウンリンクし、車両ＩＤ情報を車載通信装置２０から光ビーコン１０にアップリンクする。
ＶＩＣＳ情報は、全車線で共通の道路交通情報である。道路交通情報は、渋滞情報、交通規制情報、駐車場情報などがある。インフラ協調情報は、車線毎の信号サイクル情報、道路線形情報、停止線情報、制限速度情報などがある。信号サイクル情報は、青信号、黄信号、赤信号の各点灯時間、右折指示信号の点灯時間、現在点灯している信号とその信号が点灯してからの経過時間などである。この信号サイクル情報により、例えば、何秒後に赤信号になるか、右折車線の場合には右折指示に何秒後になり、何秒後に終了するかが判る。道路線形情報は、ノード（道路の変化点）情報とノード間を連結するリンク情報からなる。ノード情報は、ノードの位置情報などである。リンク情報は、リンクの距離情報、勾配情報などである。停止線情報は、停止線の位置情報などである。この道路線形情報と停止線情報により、光ビーコン１０（ダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジ）から停止線ＳＬまでの距離が得られる。
光ビーコン１０のダウンリンクエリア（送信エリア）ＤＬＡは、光ビーコン１０のＫ（ｍ）（例えば、０．５ｍ）手前に設定され、車線進行方向がエリアサイズＬ（ｍ）（例えば、６．３ｍ）の範囲であり、車線幅方向が車線幅より少し広い範囲である（図７参照）。したがって、隣接車線間のダウンリンクエリアＤＬＡ，ＤＬＡは重なり、重複エリアＩＡが存在する。車載通信装置２０のアップリンクエリア（送信エリア）ＵＬＡは、光ビーコン１０の手前に設定され、車線進行方向がＭ（ｍ）（例えば、４．０ｍ）の範囲である（図７参照）。アップリンクエリアＵＬＡは、ダウンリンクエリアＤＬＡと入口エッジ（始点）ＩＥが同じ位置であり、ダウンリンクエリアＤＬＡより狭い（Ｌ＞Ｍ）。このＫ（ｍ）、Ｌ（ｍ）、Ｍ（ｍ）は、規格で予め設定された値である。したがって、光ビーコン１０からダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥまでの距離は決まっている。
なお、重複エリアＩＡが存在するので、隣接車線間で異なるデータを同時にダウンリンクする場合（図４参照）、隣接車線にデータが漏れ、データの干渉が発生する。しかし、隣接車線への干渉があるのはダウンリンクの場合だけと考えられる。というのは、車載通信装置２０の送信する際の指向性によって、アップリンクでは狭いエリアに送信するので、隣接車線に漏れることは殆どない。
図１〜図５を参照して、光ビーコン１０について説明する。図４は、２車線の各光ビーコンヘッドで同時送信した場合の車線毎のダウンリンクデータの一例である。図５は、２車線の各光ビーコンヘッドで時分割送信した場合の車線毎のダウンリンクデータの一例である。
光ビーコン１０は、全車線共通のＶＩＣＳデータと車線毎に異なるインフラ協調データをダウンリンクエリアＤＬＡにダウンリンクするとともに、アップリンクエリアＵＬＡを走行中の車両から車両ＩＤデータがアップリンクされる。特に、光ビーコン１０では、隣接車線間でのデータの干渉を防止するために、車線間で時分割でのダウンリンクを行う。そのために、光ビーコン１０は、光ビーコン制御装置１１と車線毎の光ビーコンヘッド１２，・・・を備えている。
光ビーコン制御装置１１は、ＣＰＵ［Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ］、ＲＯＭ［Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ］、ＲＡＭ［Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ］などからなる電子制御ユニットであり、光ビーコン１０を統括制御する。光ビーコン制御装置１１では、ＶＩＣＳセンターで編集、処理されたＶＩＣＳ情報を取得するとともに、前方に存在する信号機３０の制御器３１から信号サイクル情報を取得する（図７参照）。また、光ビーコン制御装置１１では、光ビーコン１０周辺の道路線形情報、停止線情報、制限速度情報などを予め保持している。また、光ビーコン制御装置１１では、光ビーコンヘッド１２からアップリンクデータを入力する。
光ビーコン制御装置１１では、ＶＩＣＳ情報からＶＩＣＳデータを生成するとともに、車線毎の信号サイクル情報、道路線形情報、停止線情報、制限速度情報などからインフラ協調データを生成する。そして、光ビーコン制御装置１１では、車線毎に、ＶＩＣＳデータとインフラ協調データからフレーム単位のダウンリンクデータを生成する。特に、車載通信装置２０からのアップリンクデータを正常に受信できた場合、光ビーコン制御装置１１では、ダウンリンクデータにアップリンクされた車両ＩＤに車線番号（車線識別情報）を加味した制御チャネルを加える。
例えば、片側２車線の場合、図４に示すように、左車線のダウンリンクデータＬＤと右車線のダウンリンクデータＲＤとを同時に連続的にダウンリンクすると、重複エリアＩＡが存在するために、左車線と右車線で異なるデータが干渉する。そこで、車線間で時分割でダウンリンクするために、光ビーコン制御装置１１では、車線毎に、ダウンリンクデータを所定の個数のフレーム毎に分割し、時分割データＤＤを生成する。所定の個数は、光ビーコンの規格上のフレーム時間Ｆ（例えば、１ｍｓ）と性能上の時分割時間Ｔ（例えば、８０ｍｓ）によって決まる。そして、光ビーコン制御装置１１では、ダウンリンクする車線に対して時分割データＤＤをダウンリンクするようにその車線の光ビーコンヘッド１２を指令制御するとともに、その車線の隣接車線に対してダウンリンクを停止するようにその隣接車線の光ビーコンヘッド１２を指令制御する。例えば、片側２車線の場合には左車線と右車線との間で時分割を行い（図５参照）、片側３車線の場合には中央車線と左車線及び右車線との間で時分割を行い、片側４車線の場合には第１車線及び第３車線と第２車線及び第４車線との間で時分割を行う。
なお、全てのデータを時分割するのでなく、全車線共通のＶＩＣＳデータについては同時にダウンリンクし、ＶＩＣＳデータをダウンリンクした後に車線毎に異なるインフラ協調データを時分割でダウンリンクするようにしてもよい。
光ビーコンヘッド１２は、車線毎に設けられ、近赤外線を送受信可能なヘッドである。光ビーコンヘッド１２は、車線の中心線の上方に配置され、下側の斜め後方に向けて設置される。光ビーコンヘッド１２では、光ビーコン制御装置１１による指令に応じて、時分割時間Ｔ毎に、時分割データＤＤのダウンリンクエリアＤＬＡ内へのダウンリンクとダウンリンクの停止とを繰り返し行う。また、光ビーコンヘッド１２では、アップリンクエリアＵＬＡ内からのアップリンクデータ（車両ＩＤ情報）を受信し、そのアップリンクデータを光ビーコン制御装置１１に出力する。
図１〜図８を参照して、車載通信装置２０について説明する。図６は、車両が光ビーコンのダウンリンクエリアに進入したときの受信状況であり、（ａ）が時分割データの先頭から受信開始した場合であり、（ｂ）が時分割データの途中から受信開始した場合である。図７は、図１のＥＣＵにおける停止線距離演算処理の説明図である。図８は、ダウンリンクエリアでのダウンリンクデータの受信パターンの一例である。
車載通信装置２０は、ダウンリンクエリアＤＬＡに進入すると全車線共通のＶＩＣＳデータと車線毎に異なるインフラ協調データをダウンリンクされるとともに、アップリンクエリアＵＬＡに進入すると車両ＩＤデータをアップリンクする。車載通信装置２０では、ダウンリンクエリアＤＬＡでのデータ受信に基づいて位置標定を行い、車両から停止線までの距離を演算する。車載通信装置２０では、ＶＩＣＳ情報をナビゲーション装置に提供するとともに、停止線までの距離や信号情報などからなるインフラ協調情報を運転支援装置に提供する。そのために、車載通信装置２０は、送受信装置２１、車輪速センサ２２及びＥＣＵ［Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ］２３を備えている。
なお、本実施の形態では、ＥＣＵ２３における各処理が特許請求の範囲に記載する基準位置設定手段、実受信状況取得手段、設計受信状況推定手段、誤差演算手段に相当する。
車載通信装置２０の各部を具体的に説明する前に、時分割でのダウンリンクにおける位置標定方法について説明する。位置標定では、ダウンリンクデータを最初に受信できた位置で位置標定リセットし、その位置を０点（基準位置に相当）とする。この０点がダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジ（設計位置に相当）ＩＥであることが設計上理想であり、この場合には０点の距離誤差がない。
しかし、ダウンリンクデータが時分割でダウンリンクされるので、ダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥに車両が到達したときに、図５の矢印で示すように、時分割データＤＤが無い場合、時分割データＤＤの先頭の場合、時分割データＤＤの途中の場合がある。つまり、ダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥに車両が到達したときに、時分割データＤＤのどの位置で受信できるのかあるいは受信できないのかが未確定である。そのため、位置標定リセットしたときに、０点がダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥからずれ、距離誤差が生じることがある。
図６の例では、片側２車線で、３個のフレームからなる時分割データＤＤでダウンリンクを行った場合に、車両がダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥに到達したときに受信できた位置を矢印で示している。図６（ａ）の場合、ダウンリンクエリアＤＬＡのエリアサイズＬ、フレーム時間Ｆ、車速Ｖを用いて式（１）で表されるダウンリンクエリアＤＬＡで受信できるフレーム数Ｎ１は、設計上理想的に受信可能な最大のフレーム数であり、車両が入口エッジＩＥに到達したときに時分割データＤＤの先頭から受信できた場合である。図６（ｂ）の場合、式（２）で表されるダウンリンクエリアＤＬＡで受信できるフレーム数Ｎ２は、理想のフレーム数Ｎ１より２個少なく、車両が入口エッジＩＥに到達したときに時分割データＤＤの先頭から３番目のフレームから受信できた場合である。

このように、位置標定リセットする点は、車両の走行状況と時分割のタイミングによって異なり、時分割データの先頭から受信できたときが理想系である。２車線の場合、理想系である最小位置標定時間＝０であり、最もずれる最大位置標定時間＝２×（Ｔ／Ｆ）である。したがって、最大距離誤差＝Ｖ×２×（Ｔ／Ｆ）となる。例えば、インフラ協調における一般道路でのサービス対象車速を７０ｋｍ／ｈとし、光ビーコンの規格上からＦ＝１ｍとし、性能上からＴ＝８０ｍｓとした場合、距離誤差は約３．１ｍとなる。このような距離誤差が車両から停止線までの距離に加味されると、高精度なインフラ協調サービスを提供できない。
そこで、距離誤差を推定し、この距離誤差を考慮して車両から停止線までの距離を演算する必要がある。インフラ協調サービスでは、光ビーコンヘッド１２からＫ（ｍ）手前のエリアサイズＬ（ｍ）のダウンリンクエリアＤＬＡ内でインフラ協調データを取得し、光ビーコンヘッド１２から停止線ＳＬまでのＪ（ｍ）（１０７ｍ以上）のサービスエリア内でサービスを提供する（図７参照）。車両から停止線ＳＬまでの距離の演算については、ダウンリンクエリアＤＬＡ外で演算されても問題無い。車載通信装置２０では、ダウンリンクエリアＤＬＡでダウンリンクデータを受信し、その中のインフラ協調データからサービスの内容と道路線形情報を解析する。この際、データ受信に基づいて位置標定を行い、その位置標定に要した時間をカウントし、自車位置をその位置標定に要した時間分進めて解析する。そして、自車が実際にどの位置にいるのかを逐次演算し、自車から停止線までの距離を逐次演算する。そして、これらの情報が運転支援装置に提供されて、運転支援装置において、自車が直進の場合には赤信号のときに停止線で止まれるか否かや右折の場合には右折指示信号でないときに停止線で止まれるか否かが判断され、止まれないと判断されたときには注意喚起、警報、介入ブレーキ制御などが行われる。
車両が入口エッジＩＥに到達したときに時分割データＤＤの先頭から受信できた場合、エリアサイズＬ、車速Ｖ、時分割時間Ｔ、フレーム時間Ｆから、式（３）により、ダウンリンクエリアＤＬＡ内で受信可能な最大のフレーム数Ｎ_ｍａｘが得られる。この最大受信フレーム数Ｎ_ｍａｘは、設計上受信可能な理想のフレーム数である。実際にダウンリンクエリアＤＬＡ内で受信できるフレーム数Ｎ_ｒｅａｌは、式（４）で示され、ロス個数Ｎが０以上の整数である。

図８には、車両がダウンリンクエリアＤＬＡに進入したときに想定される３つの受信パターンを示している。エリアサイズＬ、車速Ｖとすると、受信可能な最大時間Ｔ_ｍａｘ＝Ｌ／Ｖである。理想パターンは、ダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥで時分割データＤＤの先頭から受信した場合であり、図８の例では９個のフレームを受信できる。パターン１は、入口エッジＩＥで時分割データＤＤの途中から受信した場合であり、車両が出口エッジＯＥに到達したときには時分割データＤＤがダウンリンクされておらず、図８の例ではＴ_ｍａｘ内で８個のフレームを受信できる。この場合、データ受信開始してからＴ_ｍａｘ経過前にダウンリンクが終了し、最後にダウンリンクされてからＴ_ｍａｘ経過するまでにｔ１（ｓ）ある。パターン２は、入口エッジＩＥで時分割データＤＤがダウンリンクされておらず、所定時間経過後に時分割データＤＤを受信した場合であり、車両が出口エッジＯＥに到達したときには時分割データＤＤの途中がダウンリンクされており、図８の例では８個のフレームを受信できる。この場合、データ受信開始してからＴ_ｍａｘ経過するまでに、車両がダウンリンクエリアＤＬＡから出る（近赤外線が届かなくなる）。このように、受信できた個数と受信開始してからＴ_ｍａｘ経過したときの状況から、受信パターンを判定することができる。
理想パターンとパターン１の場合、ダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥでデータ受信を開始しているので、位置標定リセットの０点が入口エッジＩＥとなり、距離誤差がない。この場合、式（５）により、車両から停止線までの距離Ｄを演算できる。Ｓ（ｍ）は道路線形情報から得られる入口エッジＩＥから停止線ＳＬまでの距離であり、Ｘ（ｓ）がデータ受信開始してから位置標定が終了するまで（距離Ｄを求めるまで）の時間である。

一方、パターン２の場合、ダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥでデータ受信を開始していないので、位置標定リセットの０点が入口エッジＩＥからずれ、距離誤差が発生する。この場合、ロス個数Ｎ、車速Ｖとフレーム時間Ｆから、式（６）により、距離誤差Ｅを演算できる。ロス個数Ｎは、最大受信個数Ｎ_ｍａｘと実際の受信個数Ｎ_ｒｅａｌの差から求めることができる。距離誤差Ｅは、ロス個数Ｎが多くなるほど長くなる。この距離誤差Ｅを用いて、式（７）により、車両から停止線までの距離Ｄを演算できる。

以上のように、理想的な最大受信個数Ｎ_ｍａｘ、実際の受信個数Ｎ_ｒｅａｌ、受信開始してからＴ_ｍａｘ経過したときの状況によって受信パターンを特定でき、受信パターンに応じて車両から停止線までの距離Ｄを演算できる。以下に、車載通信装置２０の各部について具体的に説明する。
送受信装置２１は、近赤外線を送受信可能な装置である。送受信装置２１は、車両の所定の位置に配置され、上側の斜め前方に向けて設置される。送受信装置２１では、ダウンリンクエリアＤＬＡ内でダウンリンクデータ（時分割データ）を受信し、そのダウンリンクデータをＥＣＵ２３に出力する。また、送受信装置２１では、ＥＣＵ２３による指令に応じて、アップリンクエリアＵＬＡ内でアップリンクデータを送信する。
車輪速センサ２２は、各車輪に設けられ、車輪速パルスを検出するセンサである。車輪速センサ２２では、車輪速パルスを検出し、検出した車輪速パルスをＥＣＵ２３に出力する。
ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる電子制御ユニットであり、車載通信装置２０を統括制御する。ＥＣＵ２３では、送受信装置２１からのダウンリンクデータを入力するとともに、各輪の車輪速センサ２２からの車輪速パルスを入力する。そして、ＥＣＵ２３では、各輪の車輪速パルスに基づいて車速Ｖを演算する。また、ＥＣＵ２３では、アップリンクエリアＵＬＡに進入すると、車両ＩＤからなるアップリンクデータを生成し、そのアップリンクデータをアップリンクするように送受信装置２１を指令制御する。
ＥＣＵ２３では、ダウンリンクデータからＶＩＣＳデータを抽出し、ＶＩＣＳ情報を生成する。そして、ＥＣＵ２３では、ＶＩＣＳ情報をカーナビゲーション装置に送信する。
ＥＣＵ２３では、車速ＶとエリアサイズＬからダウンリンクエリアＤＬＡ内で受信可能な最大時間Ｔ_ｍａｘを演算する。そして、ＥＣＵ２３では、式（３）により、最大時間Ｔ_ｍａｘで受信可能なフレームの最大受信個数Ｎ_ｍａｘを演算する。
送受信装置２１でダウンリンクデータの受信を開始すると（位置標定リセットすると）、ＥＣＵ２３では、送受信装置２１でのダウンリンクデータの受信に基づいて、データ受信開始してから最大時間Ｔ_ｍａｘ経過するまでに受信したフレームの実受信個数Ｎ_ｒｅａｌをカウントする。また、ＥＣＵ２３では、データ受信開始してから位置標定による停止線までの距離Ｄの演算が終わるまでの時間Ｘをカウントする。また、ＥＣＵ２３では、ダウンリンクデータからインフラ協調データの道路線形情報を抽出し、道路線形情報に基づいてダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥから停止線までの距離Ｓを演算する。なお、ダウンリンクデータに制御チャネルが加味されている場合、ＥＣＵ２３では、その制御チャネルに自車の車両ＩＤが示されていないときにはそのダウンリンクデータを無視するようにする。
ＥＣＵ２３では、データ受信開始してから最大時間Ｔ_ｍａｘが経過した時点でダウンリンクエリアＤＬＡ外の場合（近赤外線が届かない場合）にはパターン２と判断する。パターン２の場合、ＥＣＵ２３では、演算によって求めた最大受信個数Ｎ_ｍａｘからカウントした実受信個数Ｎ_ｒｅａｌを減算してロス個数Ｎを求める。ＥＣＵ２３では、演算によって求めた距離Ｓ、車速Ｖ及びロス個数Ｎ、カウントした時間Ｘ、予め保持している時分割時間Ｔ及びフレーム時間Ｆを用いて、式（７）により、現時点の車両位置から停止線ＳＬまでの距離Ｄを演算する。この際、ロス個数Ｎ、時分割時間Ｔとフレーム時間Ｆから、式（６）により距離誤差Ｅを演算してから、距離誤差Ｅを用いて停止線ＳＬまでの距離Ｄを演算してもよい。
ＥＣＵ２３では、データ受信開始してから最大時間Ｔ_ｍａｘが経過した時点でダウンリンクエリアＤＬＡ内の場合（近赤外線が届く場合）、実際に受信できた実フレーム数Ｎ_ｒｅａｌが理想的に受信したときの最大受信フレーム数Ｎ_ｍａｘのときには理想パターンと判定し、それ以外のときにはパターン１と判断する。理想パターン又はパターン１の場合、ＥＣＵ２３では、演算によって求めた距離Ｓ及び車速Ｖ、カウントした時間Ｘを用いて、式（５）により、現時点の車両位置から停止線ＳＬまでの距離Ｄを演算する。
ＥＣＵ２３では、ダウンリンクデータからインフラ協調データの信号サイクル情報、停止線情報、制限速度情報などを抽出し、これらの情報に停止線までの距離Ｄの情報を加味してインフラ協調情報を生成する。そして、ＥＣＵ２３では、インフラ協調情報を運転支援装置に送信する。
図１〜図８を参照して、路車間通信システム１における動作について説明する。特に、車載通信装置２０のＥＣＵ２３における停止線距離演算処理について図９のフローチャートに沿って説明する。図９は、図１のＥＣＵにおける停止線距離演算処理の流れを示すフローチャートである。
光ビーコン制御装置１１では、ＶＩＣＳセンターからのＶＩＣＳ情報により共通のＶＩＣＳデータを生成するとともに、信号機３０の制御器３１から信号サイクル情報や保持している道路線形情報、停止線情報、制限速度情報などにより車線毎のインフラ協調データを生成する。さらに、光ビーコン制御装置１１では、車線毎に、ＶＩＣＳデータとインフラ協調データからフレーム単位のダウンリンクデータを生成し、ダウンリンクデータから時分割データを生成する。そして、光ビーコン制御装置１１では、ダウンリンクする車線の光ビーコンヘッド１２に対して時分割データをダウンリンクするように指令制御するとともに、その車線の隣接車線の光ビーコンヘッド１２に対してダウンリンク停止するように指令制御する。
ダウンリンクするように指令された光ビーコンヘッド１２では、時分割時間Ｔの間、時分割データＤＤをダウンリンクエリアＤＬＡ内へダウンリンクする。一方、ダウンリンク停止するように指令された光ビーコンヘッド１２では、時分割時間Ｔの間、ダウンリンクを停止する。これによって、ある車線では時分割データＤＤがダウンリンクされ、その車線の隣接車線ではダウンリンクが停止され、ダウンリンクデータが車線間での時分割でダウンリンクされる。
各輪の車輪速センサ２２では、車輪速パルスを検出し、車輪速パルス情報をＥＣＵ２３に送信している。ＥＣＵ２３では、各輪の車輪速パルスに基づいて車速Ｖを演算する。
車載通信装置２０を搭載した車両がダウンリンクエリアＤＬＡ及びアップリンクエリアＵＬＡに進入すると、送受信装置２１では、時分割データＤＤを受信してその時分割データＤＤをＥＣＵ２３に出力するとともに、ＥＣＵ２３からの指令に応じて車両ＩＤデータをアップリンクする。
ＥＣＵ２３では、データ受信を開始すると（位置標定リセット）、そのデータ受信開始時点からの経過時間をカウントするとともに、受信できたフレーム数をカウントする。また、ＥＣＵ２３では、ダウンリンクデータからＶＩＣＳ情報を抽出し、ＶＩＣＳ情報をカーナビゲーション装置に送信する。
ＥＣＵ２３では、車速ＶとエリアサイズＬからダウンリンクエリアＤＬＡ内で受信可能な最大時間Ｔ_ｍａｘを演算する（Ｓ１）。そして、ＥＣＵ２３では、式（３）により、データ受信開始してから最大時間Ｔ_ｍａｘで理想的に受信可能なフレーム数Ｎ_ｍａｘを演算する（Ｓ２）。
ＥＣＵ２３では、データ受信開始してから最大時間Ｔ_ｍａｘが経過したか否かを判定し、経過した場合にはカウントしていたフレーム数から最大時間Ｔ_ｍａｘ内で実際に受信できたフレーム数Ｎ_ｒｅａｌを把握する（Ｓ３）。
そして、ＥＣＵ２３では、近赤外線が受信できるか否かで、データ受信開始してから最大時間Ｔ_ｍａｘまでダウンリンクエリアＤＬＡ内であったか否かを判定する（Ｓ４）。Ｓ４にて最大時間Ｔ_ｍａｘ経過したときにはダウンリンクエリアＤＬＡ外であったと判定した場合、ＥＣＵ２３では、受信パターンがパターン２と判断する（Ｓ５）。
Ｓ４にてダウンリンクエリアＤＬＡ内と判定した場合、ＥＣＵ２３では、実際のフレーム数Ｎ_ｒｅａｌが理想の最大フレーム数Ｎ_ｍａｘか否かを判定する（Ｓ６）。Ｓ６にて実際のフレーム数Ｎ_ｒｅａｌが理想の最大フレーム数Ｎ_ｍａｘと判定した場合、ＥＣＵ２３では、受信パターンを理想パターンと判断する（Ｓ７）。Ｓ６にて実際のフレーム数Ｎ_ｒｅａｌが理想の最大フレーム数Ｎ_ｍａｘでないと判定した場合、ＥＣＵ２３では、受信パターンをパターン１と判断する（Ｓ８）。
ＥＣＵ２３では、ダウンリンクデータから道路線形情報を抽出し、道路線形情報に基づいてダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥから停止線ＳＬまでの距離Ｓを演算する。また、ＥＣＵ２３では、カウントしていた時間からデータ受信開始から位置標定終了（現時点）までの時間Ｘを把握する。
理想パターン又はパターン１の場合、位置標定リセットした位置はダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥの位置となっているので、距離誤差がない。そこで、ＥＣＵ２３では、入口エッジＩＥから停止線ＳＬまでの距離Ｓ、時間Ｘ、車速Ｖを用いて、式（５）により現時点での自車位置から停止線ＳＬまでの距離Ｄを演算する（Ｓ９）。
パターン２の場合、位置標定リセットした位置はダウンリンクエリアＤＬＡの入口エッジＩＥから停止線ＳＬ寄りの位置となっているので、距離誤差が生じている。そこで、ＥＣＵ２３では、理想の最大フレーム数Ｎ_ｍａｘから実際のフレーム数Ｎ_ｒｅａｌを減算してロス個数Ｎを演算する。そして、ＥＣＵ２３では、入口エッジＩＥから停止線ＳＬまでの距離Ｓ、時間Ｘ、車速Ｖの他にロス個数Ｎ、時分割時間Ｔ、フレーム時間Ｆを用いて、式（７）により現時点での自車位置から停止線ＳＬまでの距離Ｄを演算する（Ｓ９）。この距離Ｄは、位置標定の０点を距離誤差Ｅによって補正した距離となっている。
ＥＣＵ２３では、ダウンリンクデータから信号サイクル情報、停止線情報、制限速度情報などを抽出し、これらの情報に停止線ＳＬまでの距離Ｄの情報を加味してインフラ協調情報を生成する。そして、ＥＣＵ２３では、インフラ協調情報を運転支援装置に送信する。運転支援装置では、このインフラ協調情報を利用してインフラ協調サービスを提供する。
この路車間通信システム１によれば、光ビーコン１０が車線間での時分割でダウンリンクを行っているので、車線間でのデータの干渉を防止できるとともに車間毎に異なるデータを車両側に提供することができる。
特に、車載通信装置２０によれば、車線間での時分割でダウンリンクを行っている場合に、位置標定の０点が入口エッジＩＥからずれているときでも、その距離誤差Ｅを求めることができ、位置標定を高精度に行うことができる。この距離誤差Ｅによって位置標定の０点を補正することによって、車両から停止線ＳＬまでの距離Ｄを高精度に求めることができ、高品質のインフレ協調サービスを行うことができる。
車載通信装置２０では、ダウンリンクエリアＤＬＡ内で理想的に受信可能なフレーム数Ｎ_ｍａｘと実際に受信したフレーム数Ｎ_ｒｅａｌとに基づいて位置標定の０点の距離誤差Ｅを簡単かつ高精度に求めることができる。また、車載通信装置２０では、ダウンリンクエリアＤＬＡで理想的に受信可能なフレーム数Ｎ_ｍａｘと実際に受信したフレーム数Ｎ_ｒｅａｌ及び最大時間Ｔ_ｍａｘ内での電波状況に基づいて受信パターンを簡単かつ高精度に判定することができる。
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
例えば、本実施の形態では光ビーコンによる路車間通信システムに適用したが、電波ビーコンなどの他の路車間通信システムにも適用可能である。
また、本実施の形態では車載通信装置単体で構成したが、カーナビゲーション装置に組み込まれる構成でもよいし、あるいは、衝突防止装置などの運転支援装置に組み込まれる構成としてもよい。また、送受信可能な車載通信装置でなく、受信のみ可能な車載受信装置にも適用可能である。
また、本実施の形態では所定の受信条件を満たした位置をデータを最初に受信した位置とする構成としたが、他の受信条件を満たした場合でもよい。
また、本実施の形態では設計位置をダウンリンクエリアの入口エッジとし、所定位置を出口エッジとする構成としたが、他の位置としてもよい。
また、本実施の形態では路側通信装置からの送信データの受信状況として受信したフレームの個数としたが、総受信時間などの他のパラメータとしてもよい。
また、本実施の形態では光ビーコンにおいてデータを時分割でダウンリンクする場合に適用したが、時分割しない場合にも適用できる。時分割しない場合でも、遮蔽等の受信環境による影響や車載機側の原因により車載受信装置側でデータを連続的に受信できず、設計位置と基準位置とが一致しない場合がある。

本発明に係る車載受信装置によれば、実際の受信状況と設計上の受信状況とに基づいて基準位置の設計位置からの距離誤差を求めることにより、路側装置の送信状況や車載受信装置の受信状況によらず高精度な位置標定を行うことができる。

Claims (5)

1. 路側装置からの送信データを受信する車載受信装置であって、
   所定の受信条件を満たした位置を基準位置として設定する基準位置設定手段と、
   前記基準位置設定手段で設定した基準位置から所定位置までの区間における送信データの受信状況を取得する実受信状況取得手段と、
   設計位置で所定の受信条件を満たした場合の当該設計位置から所定位置までの区間における送信データの受信状況を推定する設計受信状況推定手段と、
   前記実受信状況取得手段で取得した受信状況と前記設計受信状況推定手段で推定した受信状況に基づいて基準位置の設計位置に対する距離誤差を演算する誤差演算手段と
   を備えることを特徴とする車載受信装置。
2. 前記路側装置は、データを送信する期間とデータの送信を停止する期間とを有することを特徴とする請求項１に記載する車載受信装置。
3. 前記所定の受信条件を満たした位置は、前記路側装置から送信されたデータを最初に受信した位置であり、
   前記設計位置は、前記路側装置の送信エリアの始点であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する車載受信装置。
4. 前記受信状況は、所定の送信単位の送信データを受信できた個数であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいづれか一項に記載する車載受信装置。
5. 前記受信状況は、受信データを受信できた総受信時間であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいづれか１項に記載する車載受信装置。

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