JPWO2018020544A1

JPWO2018020544A1 - 固定無線通信装置および移動無線通信装置

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Publication number: JPWO2018020544A1
Application number: JP2018530209A
Authority: JP
Inventors: 靖貴山下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2036-07-25
Also published as: WO2018020544A1; JP6512371B2

Abstract

固定無線通信装置と複数の移動体にそれぞれ搭載された複数の移動無線通信装置とを備え、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線通信により複数の移動体からリーダを選出するシステムにおける固定無線通信装置であって、移動無線通信装置から周期的に送信された周期メッセージを受信するメッセージ受信部２０２と、周期メッセージの受信タイミングを記録する受信タイミング記録部２０３と、周期メッセージの受信タイミングに基づいて、それぞれの移動無線通信装置に対して送信タイミングを割り当てる送信タイミング決定部１０６と、受信した周期メッセージの送信元である移動無線通信装置を搭載する移動体のなかからリーダ候補にする移動体を判定するリーダ候補判定部１０５と、リーダ選出の投票開始とリーダ候補の移動体と割当てした送信タイミングとを移動無線通信装置に通知する投票要求メッセージを作成するメッセージ送信部１０７と、を備える。

Description

この発明は、無線通信によって複数の装置のなかからリーダとなる装置を選出するシステムに用いる無線通信装置に関する。

グループに属する複数の装置が協調して動作を行う場合、グループ内の装置からリーダを選出することで円滑な協調動作が可能になる。例えば、自動で走行する複数の車両のうちの一台がグループ内における相対的な位置を変更しようとする場合、リーダとなる車両を選出し、リーダの管理下で位置を変更することにより衝突等の危険性を軽減することができる。

リーダ選出を自律的に行う手法として、リーダ候補の装置からの投票要求（送信要求）への応答としてグループ内の装置が投票を行い、過半数の装置から支持を得た装置をリーダに選出する手法がある。ここで、グループ内の各装置が互いに離れている場合には、投票に無線通信を用いることが有効である。例えば特許文献１には、それぞれの端末装置が送信する無線信号が衝突しないように、あらかじめテスト送信を実施してそれぞれの端末装置に異なる送信タイミングを設定した後に投票を行う投票システムが開示されている。

特開２０１１−１９７０６５号公報

上述の従来の無線通信を用いた投票方式を適用してリーダ選出を行う場合には、リーダ選出の前にあらかじめテスト送信を行ってそれぞれの端末装置の送信タイミングを設定する必要がある。しかし、上述の車両によって構成されるグループのようにグループの構成が動的に変化する場合には、テスト送信のオーバヘッドをできるだけ小さくして、リーダ選出を実施できることが望ましい。無線通信における衝突回避の公知技術としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式があるが、単にＣＳＭＡ／ＣＡ方式を適用するのみでは、リーダ候補からの投票要求を受信した装置間の隠れ端末問題によって、応答が衝突する可能性がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、少ないオーバヘッドで送信要求に対する応答の送信タイミングを決定して、それぞれの装置から送信される応答の衝突確立を低減し、リーダ選出成功確率を向上することが可能なリーダ選出システムを得ることを目的とする。

固定無線通信装置と複数の移動体にそれぞれ搭載された複数の移動無線通信装置とを備え、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式の無線通信により前記複数の移動体からリーダを選出するシステムにおける固定無線通信装置であって、移動無線通信装置から周期的に送信された周期メッセージを受信するメッセージ受信部と、周期メッセージの受信タイミングを記録する受信タイミング記録部と、周期メッセージの受信タイミングに基づいて、それぞれの移動無線通信装置に対して送信タイミングを割り当てる送信タイミング決定部と、受信した周期メッセージの送信元である移動無線通信装置を搭載する移動体のなかからリーダ候補にする移動体を判定するリーダ候補判定部と、リーダ選出処理の開始とリーダ候補の移動体と割当てした送信タイミングとを移動無線通信装置に通知する投票要求メッセージを作成するメッセージ送信部と、を備えるようにしたものである。

固定無線通信装置と複数の移動体にそれぞれ搭載された複数の移動無線通信装置とを備え、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式の無線通信により前記複数の移動体からリーダを選出するシステムにおける移動無線通信装置であって、固定無線通信装置と他の移動無線通信装置からのメッセージを受信するメッセージ受信部と、リーダ選出の開始とリーダ候補の移動体と割当てされた送信タイミングとを示す投票要求メッセージを固定無線通信装置から受信した場合に、当該投票要求メッセージに基づいて、自装置がリーダ候補として動作するか否かを判定するリーダ動作判定部と、定められた周期で周期メッセージを作成して送信するとともに、自装置がリーダ候補として動作する場合に、他の移動無線通信装置に自装置がリーダ候補であることを通知するリーダ提案メッセージを作成し、自装置がリーダ候補として動作しない場合に、他の移動無線通信装置からのリーダ提案メッセージを受信すると、多くとも１つの移動無線通信装置あてに当該移動無線通信装置をリーダとして受け入れることを通知する受け入れ応答メッセージを作成して、投票要求メッセージに示された送信タイミングに作成したメッセージを送信するメッセージ送信部と、を備えるようにしたものである。

この発明の固定無線通信装置と移動無線通信装置によれば、固定無線通信装置が移動無線通信装置から送信される周期メッセージの受信タイミングに基づいてそれぞれの移動無線通信装置の送信タイミングを定め、リーダ選出の開始と定めた送信タイミングをそれぞれの移動無線通信装置に通知し、移動無線通信装置はリーダ選出の開始を通知されると、指定された送信タイミングでリーダ選出のためのメッセージ送信をするようにしたので、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線通信を行う場合に、少ないオーバヘッドで隠れ端末問題によるメッセージの消失の確率を低減して、通信の成功率を向上することができるので、高い確率でリーダ選出を行うことが可能である。

この発明の実施の形態１に係る固定無線通信装置と移動無線通信装置を備えるリーダ選出システムの一構成例を示すブロック図である。実施の形態１の固定無線通信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の固定無線通信装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の移動無線通信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の移動無線通信装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の固定無線通信装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。実施の形態１の移動無線通信装置の処理フローの一例を示すフローチャートである。実施の形態１の固定無線通信装置が行った送信タイミング決定の具体例を説明するタイミングダイアグラムである。実施の形態１の固定無線通信装置が行った送信タイミング決定の具体例を説明するタイミングダイアグラムである。実施の形態１に係るリーダ選出システムを適用した合流支援システムの動作例を示す模式図である。実施の形態２の固定無線通信装置が行った送信タイミング決定の一例を示すタイミングダイアグラムである。実施の形態３の固定無線通信装置が行った送信タイミング決定の一例を示すタイミングダイアグラムである。

以下、この発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面においては同一もしくは相当する部分に同一の符号を付している。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るリーダ選出システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示されたリーダ選出システムは固定無線通信装置１００と移動体に搭載された通信装置である６台の移動無線通信装置２００_１−２００_６を備えている。なお、移動無線通信装置２００_１−２００_６は同じ構成の装置であり、以下の説明において個々の装置を区別する必要が無い場合には移動無線通信装置２００と表記する。また、図１に示す移動無線通信装置２００は６台であるが、この発明は移動無線通信装置２００の台数を限定するものではなく、６台よりも多くてもよいし、少なくてもよい。

図１に示すリーダ選出システムは、６台の移動無線通信装置２００のそれぞれに対応する移動体がグループを構成し、グループ内の移動体から１台のリーダを選出するシステムである。なお、移動体と移動体に搭載された移動無線通信装置２００は１対１に対応することから、特定の移動体をリーダとして選出することは、対応する移動無線通信装置２００をリーダに選出すること同等である。

図２はこの実施の形態に係る固定無線通信装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。固定無線通信装置１００は、無線送受信部１０１、メッセージ受信部１０２、メッセージ記録部１０３、受信タイミング記録部１０４、リーダ候補判定部１０５、送信タイミング決定部１０６、メッセージ送信部１０７、アンテナ１０９を備えている。

無線送受信部１０１は、アンテナ１０９を介して、周囲の移動無線通信装置２００との間で交換する周期メッセージを含む無線信号を送受信する。ここで、無線送受信部１０１はＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線通信を行うものとする。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の公知の通信技術としてＩＥＥＥ８０２．１１規格の通信技術がある。メッセージ受信部１０２は無線送受信部１０１が受信した無線信号に含まれている周期メッセージの受信処理を行う。メッセージ記録部１０３は受信した周期メッセージに含まれる情報の記録を行う。また、受信タイミング記録部１０４は、それぞれの周期メッセージを受信したタイミング（受信タイミング）を記録する。

リーダ候補判定部１０５は、受信した周期メッセージに基づいてリーダ候補にする移動体に搭載された移動無線通信装置２００を判定する。なお、上述のように移動体からリーダを選出することは移動無線通信装置２００からリーダを選出することと同等であるので、以降の説明ではリーダ候補となる移動体に搭載された移動無線通信装置２００をリーダ候補と称することもある。リーダ候補でない装置についても同様である。送信タイミング決定部１０６は、それぞれの移動無線通信装置２００がメッセージを送信する送信タイミングを決定する。メッセージ送信部１０７は、イベント検出部１１０から入力されるリーダ選出のトリガとなるイベント（トリガイベント）の発生の通知に応じて、リーダ候補の装置とリーダ候補でない装置のそれぞれに送信タイミングを通知するメッセージを作成し、作成したメッセージを出力する。なお、メッセージ送信部１０７が作成したメッセージは無線送受信部１０１、アンテナ１０８を介して無線信号に変換されて送信される。

図３は、固定無線通信装置１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３に示す固定無線通信装置１００は、プロセッサ１２０、ストレッジ１２１、メモリ１２２、無線送受信器（トランシーバ）１２３、アンテナ１０８を備えている。図２に示したそれぞれの機能ブロックのうち、メッセージ受信部１０２、メッセージ記録部１０３、受信タイミング記録部１０４、リーダ候補判定部１０５、送信タイミング決定部１０６、メッセージ送信部１０７は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１２２に記憶される。メモリ１２２が記憶するプログラムをプロセッサ２２０が読みだして実行することにより各機能が実現される。また、プログラムが実行される中でメッセージ記録部１０３、受信タイミング記録部１０４が情報を記録する際には、メモリ１２２を用いてデータを保持してもよいし、ストレージ１２１を用いてデータを保持してもよい。また、無線送受信部１０１はＣＳＭＡ／ＣＡ方式に対応するトランシーバ１２３により実現可能である。

イベント検出部１１０はこの発明の実際のアプリケーションに応じて種々のセンサを用いることができる。例えば、固定無線通信装置１００が車両に搭載された移動無線通信装置２００と通信を行う路側に設置された装置であり、道路上の車両の状況に応じてトリガイベントを検出する場合であれば、図４に示すように画像センサ２２４をイベント検出部１１０として用いることが可能であるし、超音波センサを用いることも考えられる。

図４は、この発明の実施の形態１に係る移動無線通信装置２００の機能構成の一例を示すブロック図である。移動無線通信装置２００は、無線送受信部２０１、メッセージ受信部２０２、モード切替部２０３、リーダ動作判定部２０４、メッセージ送信部２０５、アンテナ２０９を備えている。

無線送受信部２０１は、アンテナ２０９を介して固定無線通信装置１００および周囲の他の移動無線通信装置２００との間で交換するメッセージを含む無線信号を送受信する。ここで、無線送受信部２０１は固定無線通信装置１００と同様にＣＳＭＡ／ＣＡ方式で無線通信を行うものとする。メッセージ受信部２０２は固定無線通信装置１００と他の移動無線通信装置２００からのメッセージを受信し、解析処理を行う。モード切替部２０３はメッセージ受信部２０２の解析結果に基づいて自装置のモードの切り替えを行う。

リーダ動作判定部２０４は、移動体制御部２１０とのインタフェースを有し、自装置がリーダ候補の移動体の通信装置として動作するか否かを判定する。メッセージ送信部２０５は、自装置を搭載する移動体がリーダ候補である場合に投票開始を移動通信装置２００に通知する投票要求メッセージであるリーダ提案メッセージを作成し、また、リーダ候補でない場合には投票メッセージである受入応答メッセージを生成し、指定された送信タイミングで作成したメッセージを送信する。

図５は、移動無線通信装置２００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図５に示す移動無線通信装置２００は、プロセッサ２２０、ストレッジ２２１、メモリ２２２、トランシーバ２２３、アンテナ２０８を備えている。図４に示した各機能ブロックのうち、メッセージ受信部２０２、モード切替部２０３、リーダ動作判定部２０４、メッセージ送信部２０５は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ２２２に記憶される。メモリ２２２が記憶するプログラムをプロセッサ２２０が読み出して実行することにより各機能が実現される。各機能のプログラムの実行において必要なデータの保持は、メモリ２２２あるいはストレッジ２２１を用いて行われる。また、無線送受信部２０１はトランシーバ２２３により実現可能である。

なお、移動体制御部２１０は移動無線通信装置２００を搭載する移動体の制御を行うブロックであり、例えば移動体が自動走行車両である場合には、図５に示すように車両の走行を制御する車両制御器２２４が対応する。車両制御器２２４はプロセッサとプロセッサ周辺回路とプロセッサ上で実行されるプログラムで実現可能である。車両制御器２２４と移動無線通信装置２００の間の接続は既存のデバイス間インタフェースを適用して接続すればよい。なお、車両制御器２２４がプロセッサを用いて実現されている場合、移動無線通信装置２００のプロセッサ２２０と共通化することも考えられる。なお、移動体制御部２１０はプロセッサを用いて構成されるのではなく、論理回路等のハードウェアで実現されたものであってもよい。

次に、実施の形態１に係るリーダ選出システムの動作について説明する。まず、固定無線通信装置１００の動作を説明する。図６はこの実施の形態の固定無線通信装置１００の処理フローの一例を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは例であり、必要であれば処理の順序の入れ替え、並列化をしてもよい。また、無線送受信部１０１とアンテナ１０９は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式による無線インタフェース機能を提供するものであり、その動作は公知の無線送受信器が行う動作と同様であるので、簡単化のため図６のフローチャートでは省略している。また、通信相手の識別はデータリンク層、ネットワーク層、あるいはその他の層で用いられる公知のアドレスを用いて行うことが考えらえる。

無線送受信部１０１は移動無線通信装置２００から受信したメッセージをメッセージ受信部１０２に引き渡すものとする。固定無線通信装置１００のメッセージ受信部１０２は、移動無線通信装置２００が周期的に固定無線通信装置１００あてに、あるいはブロードキャストにより送信する周期メッセージを受信しているか否かを確認する（Ｓ１００）。ここで周期メッセージは、移動無線通信装置２００を識別可能な識別子、移動無線通信装置２００の位置、移動速度、移動方向などの装置情報を含むメッセージである。受信した周期メッセージがある場合、メッセージ記録部１０３が受信したメッセージに含まれる装置情報を移動無線通信装置２００ごとに記録する（Ｓ１１０）。この実施の形態では、固定無線通信装置１００が装置情報を記録している移動無線通信装置２００に対応する移動体がリーダ選出の対象のグループを構成する。なお、メッセージ記録部１０３からの装置情報の削除はエイジングによって行うなどすればよい。

次に、リーダ候補判定部１０５が、メッセージ記録部１０３が保持しているそれぞれの移動無線通信装置２００の装置情報を参照して、移動無線通信装置２００の位置、速度等の情報から当該移動無線通信装置２００を搭載した移動体をリーダ候補にすることが可能かどうかのモード判定を行う（Ｓ１２０）。なお、リーダ候補にする移動体は１台以上であれば良い。このモード判定の具体的な判定方法の例としては、周期メッセージから移動無線通信装置２００の位置を取得し、リーダとして動作がしやすい位置に存在する移動無線通信装置２００であるか、リーダとして動作するのが困難な位置に存在する移動無線通信装置２００かを区別することで判別する方法がある。例えば、後述する図１０に示す高速道路等における合流車線から本線（走行車線と追越車線）への車両合流時の車両の協調動作であれば、最初に合流車両が合流する走行車線を走行する車両はリーダ装置として動作しやすく、追越車線を走行する車両はリーダとして動作しにくいというように位置に応じて判別することが考えられる。またさらに、他の車両よりも高速である場合には、リーダとして不適切と判断するようにすることも考えられる。

次に、受信タイミング記録部１０４が周期メッセージの受信タイミングを移動無線通信装置２００ごとに記録する（Ｓ１０３）。そして、送信タイミング決定部１０６が、受信タイミング記録部１０４が保持している周期メッセージの受信タイミングから得られる受信間隔（一台の移動無線通信装置２００からの周期メッセージを前回受信してから次に受信するまでの時間）に基づいて、それぞれの移動無線通信装置２００に割り当てる送信タイミングを決定する（Ｓ１４０）。送信タイミングの決定方法の具体例としては、例えば、一定時間内における移動無線通信装置２００からの周期メッセージの受信間隔の最大値を送信に使用できる時間長（送信時間長）として、それぞれの移動無線通信装置２００に定めた送信時間長を有するタイムスロットを１タイムスロットずつ重複しないように割り当てる方法がある。あるいは、タイムスロット長をあらかじめ定めておき、それぞれの移動無線通信装置２００からの周期メッセージの受信間隔の最大値以上となる送信時間長が与えられるように、移動無線通信装置２００に必要な個数のタイムスロットを割り当てる方法が考えられる。割当てした送信タイミングの移動無線通信装置２００への指定方法として、機器内で共有された絶対時刻を用いて指定する方法や、受信したタイミングからの経過時刻を用いて指定する方法などが考えられる。

次に、メッセージ送信部１０７がイベント検出部１１０からリーダ選出開始のトリガとなるイベントの検出が通知されているか否かを判定する（Ｓ１６０）。なお、Ｓ１００の処理で周期メッセージを受信していなかった場合は、Ｓ１００の処理の次にＳ１６０の処理を実施する。Ｓ１６０の処理でイベントの発生が通知されている場合、メッセージ作成部１０８がリーダ選出開始メッセージを作成する（Ｓ１７０）。ここで、リーダ選出開始メッセージは、各々の移動無線通信装置２００がリーダ候補となるかどうかというモード情報と、各々の移動無線通信装置２００に割り当てられた送信タイミングを含む。そして、メッセージ作成部１０８は作成したリーダ選出開始メッセージをブロードキャストで送信する（Ｓ１８０）。なおブロードキャストを用いずに、それぞれの移動無線通信装置２００あてにユニキャストメッセージを作成して送信するようにしてもよい。

次に、移動無線通信装置２００の動作を説明する。図７はこの実施の形態の移動無線通信装置２００の処理フローの一例を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは例であり、必要であれば処理の順序の入れ替え、並列化をしてもよい。また、無線送受信部２０１とアンテナ２０９は、固定無線通信装置１００の無線送受信部１０１とアンテナ１０９と同様にＣＳＭＡ／ＣＡ方式による無線インタフェース機能を提供するものであるので、図７のフローチャートでは省略している。

移動無線通信装置２００のメッセージ送信部２０６は、規定された周期が満了するごとに周期メッセージを送信する（Ｓ２１０）。周期メッセージは前述の通り、移動無線通信装置２００を識別可能な識別子、移動無線通信装置２００の位置、移動速度、移動方向などの装置情報を含むメッセージである。移動無線通信装置２００を識別可能な識別子としては、個体識別のために移動体に割り当てられた識別子を用いたり、移動無線通信装置２００に割り当てられた識別子を用いたりすることが考えられる。

周期メッセージを送信した後、あるいは規定された周期が満了していない場合には、メッセージ受信部２０２が固定無線通信装置１００からのリーダ選出開始メッセージを受信しているか否かを確認し、リーダ選出開始メッセージを受信している場合にはリーダ選出処理の開始を判断する（Ｓ２２０）。リーダ選出処理を開始しない場合にはＳ２１０の処理にもどる。Ｓ２２０の処理でリーダ選出処理の開始を判断した場合、メッセージ受信部２０２は受信したリーダ選出開始メッセージの内容を解析し、自装置（あるいは自装置を搭載する移動体）がリーダ候補に指定されているか否かを示すモード情報と、固定無線通信装置１００によって割り当てられた送信タイミングを抽出し、モード情報をモード切替部２０３に、送信タイミングをメッセージ送信部２０５に通知する（Ｓ２３０）。

次に、モード切替部２０３が、抽出されたモード情報に基づいて、自装置がリーダ候補に指定されているか否かを判定する（Ｓ２４０）。以降では、リーダ候補に指定された移動無線通信装置２００をリーダ候補装置、リーダ候補に指定されていない移動無線通信装置２００を受入装置とも称する。

リーダ候補装置の移動無線通信装置２００では、Ｓ２４０の処理の次に、リーダ動作判定部２０４が移動体制御部２１０に対してリーダとして動作可能であるか否かの確認を行い、リーダ候補として動作するか否かを決定する（Ｓ２５０）。なお、移動体制御部２１０は前述のように例えば移動体が自動走行車両であれば自動走行を制御する装置であり、移動体が協調動作のリーダとして動作可能であるかは移動体制御部２１０が、それぞれの適応形態に応じて判断すべきものである。この発明は移動体のリーダ動作可否の判断を特定の判断方法に限定するものではなく、移動体制御部２１０の判断に応じて動作をすればよい。

Ｓ２５０でリーダ候補として動作しないことが決定された場合、リーダ動作判定部２０４は自装置を非リーダに決定する（Ｓ２５１）。一方、Ｓ２５０でリーダ候補として動作することを決定した場合には、メッセージ送信部２０５がリーダ提案メッセージを作成し、（Ｓ２５２）、無線送受信部２０１を介して作成したリーダ提案メッセージをブロードキャスト送信する（Ｓ２５３）。リーダ提案メッセージは、当該メッセージを送信するリーダ候補装置の識別子とリーダ提案を示す提案識別子を含み、当該装置（もしくは当該装置を搭載する移動体）がリーダ候補であることを他の移動無線通信装置に通知するメッセージである。

次に、メッセージ受信部２０２はタイマを起動して（Ｓ２５４）、受入装置である移動無線通信装置２００からの受入応答メッセージを待ち受けする。受入応答メッセージには、リーダ提案メッセージを送信したリーダ候補装置の識別子と提案に同意する旨を示す提案識別子を含み、当該受入応答メッセージを送信した受入装置がリーダ提案メッセージを送信したリーダ候補装置がリーダになることに同意したことを示す。タイマ起動後、メッセージ受信部２０２は、起動したタイマが満了したか否かを判定する（Ｓ２５５）。タイマが満了していない場合、次に、メッセージ受信部２０２は他の移動無線通信装置２００から受入応答メッセージを受信したか否かを確認する（Ｓ２５６）。

Ｓ２５６の処理で受入応答メッセージを受信していた場合、次に、モード切替部２０３が受信した受入応答メッセージの個数が規定値以上になったかどうかを判定する（Ｓ２５７）。ここでは、規定値の一例としてグループ内の受入装置の移動無線通信装置２００の台数の過半数を規定値とする。なお、グループ内の受入装置の移動無線通信装置２００の台数はリーダ選出開始メッセージから取得することができる。Ｓ２５７の処理で受信した受入応答メッセージ数が規定値以上と判定された場合、リーダ動作判定部２０４は自装置をリーダに決定する（Ｓ２５８）。

Ｓ２５５の処理でタイマの満了を判定した場合には、Ｓ２５１の処理が実施される。また、Ｓ２５６の処理で受入応答メッセージを受信していない場合、Ｓ２５７の処理で受信数が規定値以上でない場合は、Ｓ２５５の処理が実施される。

一方、Ｓ２４０の処理で自装置がリーダ候補に指定されていないと判定した場合には、メッセージ受信部２０２がタイマを起動して（Ｓ２６０）、リーダ候補装置の移動無線通信装置２００からのリーダ提案メッセージを待ち受けする。タイマ起動後、メッセージ受信部２０２は起動したタイマが満了したか否かを判定する（Ｓ２６１）。タイマが満了していない場合、次に、メッセージ受信部２０２はリーダ候補装置の移動無線通信装置２００から送信されたリーダ提案メッセージを受信しているか否か判定する（Ｓ２６２）。

そして、リーダ提案メッセージを受信していた場合、次に、メッセージ受信部２０２は受信したリーダ提案メッセージが最初のリーダ提案メッセージであるか否かを判定する（Ｓ２６３）。受信したリーダ提案メッセージが最初のリーダ提案メッセージである場合、次に、メッセージ送信部２０５が受入応答メッセージを生成する。受入応答メッセージは前述の通り、受信したリーダ提案メッセージを送信したリーダ候補装置がリーダになることに同意したことを示すメッセージである。ここでは、最初に受信したリーダ提案メッセージに対して受入応答メッセージを作成することとしたが、受入応答メッセージを返すリーダ候補装置を決定する方法はこれに限らず、別の基準で決定してもよい。そして、メッセージ送信部２０５はＳ２３０の処理で通知されている送信タイミングを待ち（Ｓ２６５）、作成したメッセージを送信する（Ｓ２６６）。

Ｓ２６６の処理の後、Ｓ２６１の処理が再度行われる。Ｓ２６２でリーダ提案メッセージを受信していないと判断された場合、Ｓ２６３で受信したリーダ提案メッセージが最初のリーダ提案メッセージでないと判断された場合も、Ｓ２６１の処理が再度行われる。Ｓ２６１の処理でタイマの満了が判断された場合、リーダ動作判定部２０４は自装置を非リーダに決定する（Ｓ２６７）。

移動無線通信装置２００が上述のように動作することにより、グループ内の受入装置である移動無線通信装置２００のうち、過半数の移動無線通信装置２００から受入応答メッセージを受信するリーダ候補装置の移動無線通信装置２００は一台のみであるので、グループ内のリーダは１台であることが保証される。

図８は、固定無線通信装置１００がＳ１４０の処理で実施する送信タイミング決定の具体例を示すタイミングダイアグラムである。ここでは、図１に示す移動無線通信装置２００_１と移動無線通信装置２００_２がリーダ候補装置に選ばれたものとする。図８においてそれぞれのタイムスロットに示した番号は個々の移動無線通信装置２００の符号に対応するものであり、それぞれのタイムスロットがどの移動無線通信装置２００に割り当てられたかを示している。この例では、リーダ候補装置である移動無線通信装置２００_１にスロットを割り当てた後に、受入装置である移動無線通信装置２００_３―２００_６にそれぞれ異なるスロットを割り当て、さらにリーダ候補装置である移動無線通信装置２００_２にタイムスロットを割り当てた後に、受入装置である移動無線通信装置２００_３―２００_６にそれぞれ異なるタイムスロットを割り当てて、それぞれの移動無線通信装置２００の送信タイミングを指定している。これにより、それぞれの移動無線通信装置２００に対して重複しない送信タイミングを指定することができる。

図９は、送信タイミング決定の別の具体例を示すタイミングダイアグラムである。図９と同様に移動無線通信装置２００_１と移動無線通信装置２００_２がリーダ候補装置に選ばれたものとする。この例では、初めにリーダ候補装置の移動無線通信装置２００_１と移動無線通信装置２００_２に連続するタイムスロットを割り当てて送信タイミングを指定し、その後に受け入れ装置の移動無線通信装置２００_３―２００_６にタイムスロットを割り当てて送信タイミングを指定している。

以上のように、固定無線通信装置１００がグループを構成する移動体に搭載された移動無線通信装置２００から送信される周期メッセージに基づいて、それぞれの移動無線通信装置２００の送信タイミングを指定し、移動無線通信装置２００は固定無線通信装置１００によって指定された送信タイミングでメッセージを送信するようにしたので、送信要求に対する応答の送信タイミングの決定を少ないオーバヘッドですることができ、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線通信を用いたリーダ選出システムにおいて、隠れ端末問題によるパケットの衝突によりメッセージが失われる確率を低減することができ、これにより高い確率でリーダを選出することができる。

さらに、固定無線通信装置１００がグループ内の移動無線通信装置２００のなかから１台以上のリーダ候補装置を選定し、グループ内の他の移動無線通信装置２００からの投票によりリーダを決定する際の基準を、グループ内のリーダ候補装置でない移動無線通信装置２００の過半数から投票を得たリーダ候補装置とすることにより、リーダを一台にのみ決定することが可能となる。

以下に、この実施の形態のリーダ選出システムの具体的な適用例を説明する。図１０は自動走行車両に必要な協調動作を実現するために、リーダとなる車両の選出にこの実施の形態に係るリーダ選出システムを適用した場合の動作例を示す模式図である。図１０は合流車線を走行する車両が本線に合流する箇所において、車両の協調動作により合流車両のためのスペースを確保する例を示している。なお、図１０で矢印は車両の進行方向を示す。固定無線通信装置１００は路側装置である。また、移動無線通信装置２００は車両に搭載されており、周期メッセージとして自車両の識別子や位置、速度を含んだ装置情報（車両情報）を送信する。路側装置（固定無線通信装置１００）は、車両（移動無線通信装置２００）から送信される周期メッセージを受信して、車両情報とその受信タイミングを記録する。

路側装置（固定無線通信装置１００）は、イベント検出部１１０（図１０では図示せず）より合流車両（移動無線通信装置２００_６を搭載する）が接近していることを検出する。イベント検出部１１０は、合流車線付近にセンサを設置して合流車両があることを検知すればよい。あるいは、合流車両と路側装置とのメッセージのやり取りによって検知してもよい。合流車両（移動無線通信装置２００_６）を検出した路側装置（固定無線通信装置１００）は、本線（走行車線および追越車線）を走行する車両（それぞれ移動無線通信装置２００₁−２００_５を搭載する）を対象に、それぞれの移動無線通信装置２００についてリーダ候補装置にするか否かを決定するとともに、送信タイミングの割り当てを行い、リーダ選出開始メッセージを送信する。複数の車両（移動無線通信装置２００）からリーダ候補を決定する方法の例としては、図１０に示すような合流スペース確保動作を協調して行う場合であれば、合流車両２００_６が流入する走行車線を走る車両をリーダにすることでスムーズな協調動作が可能になると考えられることから、走行車線の車両をリーダ候補にする方法が考えられる。リーダ候補を選択する基準は、この発明の適用先に応じて決定されればよい。

そして、リーダ選出開始メッセージを受信した移動無線通信装置２００は前述の移動無線通信装置２００の処理フローの処理を実施して、リーダの車両を選出する。リーダを定めることにより、例えばリーダとなった車両がスペースを確保するなどして、円滑なスペース確保が可能になる。なお、必ずしも合流車両をグループに含める必要はなく、本線を走行する車両のみをリーダ選出の対象にしてもよい。
実施の形態２．

実施の形態１に示した固定無線通信装置１００と移動無線通信装置２００では、無線インタフェースの機能をリーダ選出以外の用途に使用する必要がある場合、用途を変更している間は移動無線通信装置２００に割り当てる送信タイミングとして使用することができない。この実施の形態では、この問題に対処する固定無線通信装置１００を説明する。

この実施の形態の固定無線通信装置１００の構成は実施の形態１と同様である。この実施の形態の固定無線通信装置１００は、リーダ選出に使用できない時間があるとき、当該時間を考慮して送信タイミングをそれぞれの移動無線通信装置２００に割り当てる点が実施の形態１の固定無線通信装置１００と異なり、その他の点では同様の動作をする。なお、リーダ選出に使用できない時間はあらかじめ定められていても良いし、移動無線通信装置２００から通知をうけることにより取得してもよい。

図１１は、この実施の形態の固定無線通信装置１００が決定した送信タイミング割当ての一例を示すタイミングダイアグラムである。図１１に示すようにリーダ選出に使用できない時間が存在した場合、使用できない時間を除外した送信に使用できる時間が定められた送信時間長になるようにタイムスロット長を調整して送信タイミングが割り当てられるようにする。

この実施の形態によれば、リーダ選出に無線インタフェースの機能を使用することのできない時間が存在する場合にも、それぞれの移動無線通信装置２００に送信タイミングを割り当てることができるので、リーダ選出の成功確率を向上できる。

実施の形態３．
この実施の形態では固定無線通信装置１００が移動無線通信装置２００あての情報配信機能を備えている場合の例を説明する。この実施の形態の固定無線通信装置１００は、実施の形態２と同様に情報配信を実施する時間を除外して、それぞれの移動無線通信装置２００に送信タイミングを割り当てる。そして、送信タイミング割当てから除外した時間に固定無線通信装置１００は情報配信を行う。

図１２は、この実施の形態の固定無線通信装置１００が行った送信タイミング決定の一例を示すタイミングダイアグラムである。図１２に示すようにリーダ選出に使用できない情報配信時間が存在した場合、使用できない時間を除外した送信に使用できる時間が定められた送信時間長になるようにタイムスロット長を調整して送信タイミングが割り当てられるようにする。

本実施の形態においては、情報配信時間を考慮した送信機会の割り当てを実施することにより、リーダ選出の成功確率の向上できるとともに、固定無線通信装置１００からの情報配信に遅延が生じることを防止できる。

この発明の固定無線通信装置および移動無線通信装置によれば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の隠れ端末問題による無線信号の衝突の可能性を低減して、無線通信を用いた投票によりリーダ選出をする場合に、リーダの選出に失敗する可能性を低減することができるので、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いたリーダ選出システムに有用である。

１００固定無線通信装置、２００、２００_１、２００_２、２００_３、２００_４、２００_５、２００_６移動無線通信装置、１０１無線送受信部、１０２メッセージ受信部、１０３メッセージ記録部、１０４受信タイミング記録部、１０５リーダ候補判定部、１０６送信タイミング決定部、１０７メッセージ送信部、１０９アンテナ、１１０イベント検出部、１２０プロセッサ、１２１ストレッジ、１２２メモリ、１２３トランシーバ、２０１無線送受信部、２０２メッセージ受信部、２０３モード切替部、２０４リーダ動作判定部、２０５メッセージ送信部、２０９アンテナ、２１０移動体制御部、２２０プロセッサ、２２１ストレッジ、２２２メモリ、２２３トランシーバ。

Claims

固定無線通信装置と複数の移動体にそれぞれ搭載された複数の移動無線通信装置とを備え、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式の無線通信により前記複数の移動体からリーダを選出するシステムにおける前記固定無線通信装置であって、
前記移動無線通信装置から周期的に送信された周期メッセージを受信するメッセージ受信部と、
前記周期メッセージの受信タイミングを記録する受信タイミング記録部と、
前記周期メッセージの受信タイミングに基づいて、それぞれの前記移動無線通信装置に対して送信タイミングを割り当てる送信タイミング決定部と、
受信した前記周期メッセージの送信元である前記移動無線通信装置を搭載する前記移動体のなかからリーダ候補にする前記移動体を判定するリーダ候補判定部と、
リーダ選出の投票開始とリーダ候補の前記移動体と割当てした前記送信タイミングとを前記移動無線通信装置に通知する投票要求メッセージを作成するメッセージ送信部と、
を備えることを特徴とする固定無線通信装置。
前記送信タイミング決定部は、前記送信タイミングの割り当てにおいて、同一の前記移動無線通信装置からの連続する前記周期メッセージの受信間隔の最大値に基づいて送信に使用できる送信時間長を定め、当該送信時間長を有するタイムスロットをそれぞれの前記移動無線通信装置に割り当てることを特徴とする請求項１に記載の固定無線通信装置。
前記送信タイミング決定部は、前記送信タイミングの割り当てにおいて、リーダ選出の無線通信に使用できない時間がある場合に、当該使用できない時間を除外した送信に使用できる時間が前記送信時間長となるように前記タイムスロットの長さを調整することを特徴とする請求項２に記載の固定無線通信装置。
前記送信タイミング決定部は、リーダ候補の前記移動体が複数ある場合には、１つのリーダ候補の前記移動体の前記移動無線通信装置に送信タイミングを割り当てた次にリーダ候補でない前記移動体に送信タイミングを割り当て、さらに、別のリーダ候補の前記移動体の前記移動無線通信装置に送信タイミングを割り当てた次にリーダ候補でない前記移動体に送信タイミングを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の固定無線通信装置。
前記送信タイミング決定部は、リーダ候補の前記移動体が複数ある場合には、複数のリーダ候補の前記移動体の前記移動無線通信装置に送信タイミングを割り当てた次にリーダ候補でない前記移動体に送信タイミングを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の固定無線通信装置。
固定無線通信装置と複数の移動体にそれぞれ搭載された複数の移動無線通信装置とを備え、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）方式の無線通信により前記複数の移動体からリーダを選出するシステムにおける前記移動無線通信装置であって、
前記固定無線通信装置と他の前記移動無線通信装置からのメッセージを受信するメッセージ受信部と、
リーダ選出の投票開始とリーダ候補の移動体と割当てされた送信タイミングとを示す投票要求メッセージを前記固定無線通信装置から受信した場合に、当該投票要求メッセージに基づいて、自装置がリーダ候補として動作するか否かを判定するリーダ動作判定部と、
定められた周期で周期メッセージを作成して送信するとともに、自装置がリーダ候補として動作する場合に、他の前記移動無線通信装置に自装置がリーダ候補であることを通知するリーダ提案メッセージを作成し、自装置がリーダ候補として動作しない場合に、他の前記移動無線通信装置からのリーダ提案メッセージを受信すると、多くとも１つの前記移動無線通信装置あてに当該移動無線通信装置をリーダとして受け入れることを通知する受け入れ応答メッセージを作成して、前記投票要求メッセージに示された送信タイミングに作成したメッセージを送信するメッセージ送信部と、
を備えることを特徴とする移動無線通信装置。