JPWO2018088194A1 - 車車間通信装置 - Google Patents

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Abstract

単位時間中に少ない通信量で相対位置精度の低下を抑止することを目的とする衛星信号受信手段と、通信手段と、車両運動取得手段と、測位手段と、自車両情報記憶手段と、他車両の衛星情報および速度ベクトルを時間ごとに記録する他車両情報記憶手段と、自車両の速度ベクトル、他車両の速度ベクトル、および衛星情報から相対位置を計算する相対位置計算手段と、自車両にて観測される衛星番号を他車両へ知らせる要求衛星番号を生成する要求衛星番号生成手段と、他車両から要求された衛星番号を持つ衛星情報から、通信手段から得られる通信量の余裕に収まる分だけを生成し、優先順位順に他車両へ順次送信する情報を生成する送信衛星情報生成手段と、を有する車車間通信装置。

Description

本発明は、車車間通信装置に関する。
従来、複数の車両の相対位置を知るためにはミリ波レーダなど直接空いて車両までの距離を計測できる装置を用いたり、車両位置を制御情報や、その車両の位置などを無線等により通信する車車間通信により、隊列走行や衝突警報などの機能を実現している。これらの機能では、相対位置が重要な情報であり、距離をミリ波レーダなどで直接計測できない場合は、車車間通信などでお互いの位置を交換することで相対位置を算出することができる。しかし、それぞれの位置にまちまちの誤差が生じている場合、この誤差が全て相対位置の誤差として生じることになる。
そこで、車車間通信を用いて、他車両との相対位置を求める場合に、特許文献1では、3台以上の車両において、各車両にて観測した擬似距離等の衛星情報を、基準となる一台に集約し、相対位置の測位計算をすることで高精度に位置を算出する方法を開示している。また、特許文献2では、複数の衛星情報と共に、車両の運動情報も送信することで、少ない衛星数でも相対位置を算出できる技術を開示している。これらの方法を用いれば、各車両間の相対位置を高精度に計算することができる。
特開2009−264977号公報 特許5884170号公報
上記で開示されている手法では、相対位置の算出は高精度に算出することが可能であるが、観測可能もしくは共通に観測される全ての衛星の情報を通信する。車車間通信は、1対1の通信であり、通信する相手が複数の場合、非常に速いサンプリングで通信先の切り替えを行うことになる。通信時の相手が一つでは問題ないが、車車間通信を行う車両の多くは、近くに複数台の通信すべき車両が存在することが多い。例えば、交差点での衝突警報などでは、大きな交差点になるほど近接する車両が多くなる。
また、隊列走行では、近接した車両が必ず複数台存在しており、通信すべき車両が多くなっていくことにより、通信量過多が生じ、通信時のとりこぼし、失敗、遅延などが発生する。
本発明は、単位時間中に少ない通信量で相対位置精度の低下を抑止することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
衛星からの信号を解読し、衛星情報を受信する衛星信号受信手段と、他車両もしくは固定施設と衛星情報および他車両の運動を表わす速度ベクトルを自車両で受信、自車両の速度ベクトルを他車両へ送信する通信手段と、車両の速度ベクトルを計測もしくは計算する車両運動取得手段と、衛星からの信号から自車両の位置を計算する測位手段と、自車両の衛星情報および速度ベクトルを時間ごとに記録する自車両情報記憶手段と、他車両の衛星情報および速度ベクトルを時間ごとに記録する他車両情報記憶手段と、自車両の速度ベクトル、他車両の速度ベクトル、および衛星情報から相対位置を計算する相対位置計算手段と、自車両にて観測される衛星番号を他車両へ知らせる要求衛星番号を生成する要求衛星番号生成手段と、他車両から要求された衛星番号を持つ衛星情報から、通信手段から得られる通信量の余裕に収まる分だけを生成し、優先順位順に他車両へ順次送信する情報を生成する送信衛星情報生成手段と、を有する車車間通信装置。
本発明により、単位時間中に少ない通信量で相対位置精度の低下を抑止することが可能となる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
車車間通信装置の構成。 車車間通信装置の処理フロー。 記憶手段のデータ構造。 通信データの構造。 初期値を持った相対位置の計算処理のフロー。 初期値となる相対位置の計算処理のフロー。
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
測位衛星を用いた相対位置の測位においては、使用する測位衛星に起因した誤差、例えば衛星軌道の算出誤差や、衛星クロック誤差、電離層遅延等が主な原因となる。これらを全ての衛星で送信することには無駄が生じる。
本発明では、相対位置を算出する自車両から要求衛星番号生成手段を備え、他車両に自車両で観測可能な衛星を特定する番号を優先順位をつけて送付し、他車両では自車両から要求された衛星番号の中から、優先順位に従って、少なくとも2つの衛星情報と他車両の運動情報を自車両へ送信し、自車両にてそれらの情報を元に相対位置を計算することで、上述の通信量過多を抑制することができるようになる。このように、従来の衛星測位結果を用いた相対位置算出方法において、測位に使用する衛星を優先順位付けし、通信することで、単位時間中に少ない通信量で相対位置精度の低下を抑止できる。
本実施例は、走行する複数の車両のみで構成されており、相対位置を計算する前にお互いの情報が無い場合の例である。図1に第一の実施例の構成例を示す。図1は、車車間通信装置の構成である。
本実施例では、車両には車車間通信装置と、衛星120の信号を受信する衛星信号受信手段と、車両の速度、加速度、角速度といった車両の運動を計測する車両運動取得手段が搭載されている。また、これらの車両の管理する時刻は共通の時刻で合わせられており、全ての車両は衛星までの距離に比べ十分に近くに存在するものと仮定できるとする。図1では、例として第一の車両101と第二の車両111から構成されている場合を示す。第一の車両101(以降、自車両と呼ぶ)および第二の車両111(以降、他車両と呼ぶ)は、それぞれ車車間通信装置102を持ち、それぞれの車車間通信装置102は、他車両と通信することが可能な通信手段105と、衛星信号受信手段103の受信した衛星信号から他車両に要求する衛星番号に優先順位をつけて信号を生成する要求衛星番号生成手段106と、他車両から要求衛星番号の通信があった場合に、その優先順位に従い、送信する衛星情報を生成する送信衛星情報生成手段107と、衛星信号受信手段103および車両運動取得手段104から取得できる第一の車両101の衛星情報および運動情報を一定時間記憶する自車両情報記憶手段108と、他車両から通信された衛星情報および運動情報を一定時間記憶する他車両情報記憶手段109と、自車両、他車両の衛星情報および運動情報から相対位置を計算する相対位置計算手段110で構成される。図1中の矢印の向きはデータの流れを示している。
第一の実施例においては、10Hzで相対位置を計算すると、車両運動情報は100Hzで取得できるものとする。また、車車間通信は相対位置の計算頻度よりも高く通信できるものとする。
以下に車車間通信装置102の処理を示す。図2に車車間通信装置の処理フローを示す。ステップ201では車車間通信装置102を起動しステップ202へ移行する。車車間通信装置102の起動は第一の車両101の起動と同期して行い、車車間通信装置102の処理フローは車両運動取得手段104と同じタイミングで回るものとする。
車両運動取得手段104では、自車両の速度ベクトルを計測もしくは算出する。速度ベクトルとは、衛星信号受信手段103を始点とし、速度が出力される方向と速度の大きさをもつベクトルであり、(δx,δy,δz)で表される。
ステップ202では、第一の車両101の衛星信号受信手段103と車両運動取得手段104から得られる情報を自車両情報記憶手段108へ記憶する。また、同様に他車両から送られてくる衛星情報及び運動情報を他車両情報記憶手段109へ記憶する。衛星情報は衛星信号受信手段103にて衛星からの航法メッセージを受信し、衛星情報に変換する。航法メッセージには、少なくとも衛星番号、衛星自身の位置を示す情報、衛星信号が出力された時刻、衛星信号の電波強度が含まれる。
また、この衛星信号が出力された時刻(t)と受信機で受信した時刻(t)から衛星までの距離rが以下のようにして求まる。ただし、光速をcとした。
Figure 2018088194
ここで、図3に自車両情報記憶手段108および他車両情報記憶手段109のデータ構造の例を示す。どちらの記憶手段も同じ構造を持っており、情報を取得する時間に従って順次記録されていく。
自車両情報記憶手段108では、ある時刻において記憶されている全ての記憶数が総情報数301として記憶されている。これは、ある時刻における情報が302以降に記載されており、他の時刻でも同様に記憶されていることを意味している。次いで、総衛星数302は、受信した衛星の総数が記憶され、総数分の衛星番号303、衛星までの距離304、衛星までの距離誤差305、衛星位置306が記憶されている。303から306が受信した衛星分が記憶される。また、受信した時刻307も時刻として記憶される。また、車両運動取得手段104から得られる速度ベクトル308が記憶される。衛星までの距離誤差306の初期値は0であり、相対位置計算後に計算される距離誤差をもって順次書き換える。
他車両情報記憶手段109では、通信手段105から得られる他車からの情報が上記構造に従い記憶される。
ステップ203では、最後に相対位置を観測した時間からの相対位置の移動ベクトルを算出する。移動ベクトルは自車両情報記憶手段108および他車両情報記憶手段109に記憶されている速度ベクトル308を足し合わせることで求めることができる。未だ相対位置を一度も算出していない場合は、両記憶手段の最も古い時間からの足し合わせで良い。移動ベクトルの算出が終われば、ステップ204へ移行する。
ステップ204では、第二の車両111から要求衛星番号を受信しているかどうかを判断する。要求衛星番号が受信されている場合はステップ205へ移行し、受信していない場合はステップ205をスキップし、ステップ207へ移行する。要求衛星番号は他車両にて相対位置を計算するために衛星番号に優先順位をつけて、優先順位の高いもしくは低い順に並べた信号である。その先頭には、通信している車両と一度でも相対位置を算出したことがあるかを表わす初期化フラグの値が記述されている。具体的な生成方法については後述する。
ステップ205ではステップ204で取得した要求衛星番号順に衛星情報を生成する。衛星情報は、衛星番号303、衛星までの距離304、その距離誤差305、衛星位置306が少なくとも含まれている。これらの情報は自車両情報記憶手段108に含まれている。
ただし、衛星情報を生成する際には、通信手段105の許容値を事前に決定しておき、許容値以下となる最大数mの衛星情報を送付するものとする。許容値は、通信速度の理論値から、現在通信している車両台数と1台あたりに最低限必要なデータ数をかけた値を引くことで決定できる。図4に通信データの構造を示す。通信データには、通信した時刻401と、データを発信した車両ID402とデータを発信した車両の速度ベクトル403と、データに含まれる衛星の観測時刻404と、以降に連なる衛星情報データの総数405と、優先順位順に並ぶ衛星情報406がある。衛星情報406は、その衛星番号407と衛星までの距離408とその距離誤差409が含まれている。図4では衛星情報をm番目まで含めている例である。
ただし、要求衛星番号信号の先頭に表わされた初期化フラグによっては、上記の制限を一時的に廃してもよい。つまり、初期化フラグにて通信している車両との間で一度も相対位置を算出していない場合は、最低3つの衛星の情報は必ず生成するようにする。これにより、車車間通信が正常に作動した際に、相対位置が精度よく算出され、それを初期値として順次相対位置を算出することが可能となる。この仕組みについて詳しくは後述する。
次にステップ206では、自車両情報記憶手段108にて計測されている衛星情報から優先順位を生成する。優先順位の決め方は種々あるが、第一の実施例では仰角および電波強度から決定する。仰角0度から90度までを複数段階に分ける。例えば9段階に分け、仰角番号として1から9までの数を各衛星番号に振り与える。そして、優先順位としては、仰角の数字が高い順に一つずつ選ぶ。もし、同じ仰角番号を持つ衛星番号があった場合は電波強度の強い順に優先順位を割り当てる。この方法で、優先順位が一意に決定する。優先順位が決定すれば、要求衛星番号を優先順位順に並べた信号を生成し、ステップ207へ移行する。
ステップ207では、優先順位順に並んだ衛星番号を通信手段105を通じて第二の車両111へ送信し、ステップ208へ移行する。ただし、要求衛星番号を並べた信号の優先順位が高い順の一部もしくは全部が同じ場合、第二の車両111への送信をしなくてもよい。自車両から積極的に要求衛星番号信号を通信しないことで、更に通信量削減の効果が期待できる。この場合、第二の車両111における送信衛星情報生成手段107は最後に受信した要求衛星番号信号から、送信する衛星情報を生成し、通信する。
ステップ208では、相対位置算出周期であるかを判断し、相対位置算出周期であれば、相対位置計算手段110へメッセージを送信し、ステップ209へ移行する。相対位置算出周期で無ければステップ214へ移行する。相対位置算出周期は、ある一定時間の経過で判断する他、通信手段105からのメッセージ受信など他のトリガでも良い。
ステップ209からステップ213では相対位置計算手段110における処理を実行する。
ステップ209では初期化フラグが「1」か「0」か、を判断する。初期化フラグは、一度でも相対位置を算出した場合には「1」が設定され、未だ一度も相対位置が算出されていない場合には「0」が設定されている。初期化フラグが「1」の場合は、ステップ210へ移行し、「0」の場合はステップ211へ移行する。
ステップ210では、相対位置が一度でも算出されているため、その位置を初期値として用いることが可能である。図5にステップ210における相対位置算出の処理フローを示す。
まず、ステップ501にて、他車両情報記憶手段109から共通衛星数302をカウントし、ステップ502に移行する。
ステップ502では共通衛星数の数を判断する。共通衛星数が無い場合はステップ503へ移行する。共通衛星数が1つの場合はステップ504へ移行する。共通衛星数が2つ以上の場合は、ステップ512へ移行する。
ステップ503では、共通衛星が無いため相対位置の新たな測位は不可能となる。そのため、前回の相対位置を移動ベクトルから更新する手法を採る。相対位置の更新は以下の流れで行う。相対位置は自車両を原点とした座標として(Lx、Ly、Lz)と表わす。自車両の移動ベクトルが(デルタx、デルタy、デルタz)で与えられ、他車両の移動ベクトルが(デルタx、デルタy、デルタz)で与えられたとすると、相対位置の移動ベクトル(デルタLx、デルタLy、デルタLz)は、以下のように求まる。
Figure 2018088194
よって、前回の相対位置(Lx、Ly、Lz)から、予測される相対位置(Lx、Ly、Lz)は、以下となる。
Figure 2018088194
このようにして更新した相対位置を仮の相対位置として出力し、ステップ210を終了し、ステップ214へ移行する。
共通衛星数が1つの場合、ステップ504にて、nサンプル時間前の過去データを参照するためのカウンタであるnを1に設定し、ステップ505へ移行する。
ステップ505ではnが閾値以下であるかを判断し、閾値よりも小さい場合はステップ506へ、閾値以上である場合はステップ511へ移行する。nサンプル時間前の過去データを参照するための閾値は、衛星情報に含まれる誤差がどれほどの時間同一とみなせるかによって決定される。ここで衛星情報に含まれる誤差は、自車両と他車両に搭載された衛星信号受信手段103の内部時計の誤差デルタtと、衛星信号受信手段103に外から与えられるノイズ「エプシロン」である。
ステップ506では、現在からnサンプル前に取得した共通衛星を自車両情報記憶手段108と他車両情報記憶手段109から選択し、ステップ507へ移行する。
ステップ507では、ステップ506で取得した共通衛星から方程式を導出する。方程式は以下のように求める。
各車両の衛星受信アンテナ(以下アンテナ)から、衛星までの距離をpiAと表わすとする。添え字の一番目は衛星iを表わし、2番目のAはアンテナA(自車両)、アンテナB(他車両)とし、piAは自車両のアンテナAから衛星iまでの距離を意味する。このとき、方程式は以下のように表わされる。
Figure 2018088194
ただし、cは光速であり、(デルタLx、デルタLy、デルタLz)は相対位置の移動ベクトル、内部時計の誤差をデルタt、衛星信号受信手段103に外から与えられるノイズをエプシロン、それぞれ自車両のアンテナから衛星iへの視線ベクトルのx、y、z成分をexiA、eyiA、eziAとした。
視線ベクトルとは、衛星信号受信手段103から各衛星120方向へ伸びるベクトルであり、長さ1の単位ベクトルで表す。衛星信号受信手段103の位置は測位手段を用いて計算する。
ただし、測位手段が無い場合や、測位手段にて衛星信号受信手段103の位置が算出できない場合には代替手段により位置を算出・推測してよい。例えば、特開2016-142624のように、カメラなどの映像と地図などに記録された特徴点を合わせることで位置を算出する方法などをあげることができる。
この方程式を選択した共通衛星の数だけ求め、この回以前に求めた方程式と合わせ、ステップ508へ移行する。
ステップ508では、ステップ507で求めた方程式が合計で5つ以上あるかどうかを判断し、求めた方程式が合計で5つより少ない場合は、ステップ509へ移行し、nを一つ足して、ステップ505からステップ508の処理を繰り返す。求めた方程式が5つ以上の場合は、未知数5に対して5つの方程式が成り立つので、ステップ510へ移行し、相対位置を計算する。
ステップ510にて相対位置は以下のように求まる。数4から、数5としてL=(GG)−1Pなる最小二乗法をLについて解けばよい。
Figure 2018088194
また、自車両情報記憶手段108と他車両情報記憶手段109に記憶されている距離誤差305から重み行列Wを作成し、L=(GWG)−1WPなる重み付き最小二乗法を解いてよい。このようにして相対位置を計算し、ステップ210を終了し、ステップ214へ移行する。
また、ステップ505で閾値がn以上となった場合は、ステップ511にて移動ベクトルによる相対位置の更新を行う。この処理は前述のステップ503と同じ処理である。
次にステップ502にて共通衛星が二つ以上となった場合について述べる。
ステップ512では、ステップ504と同様にnの値を設定する。ただし、共通衛星が2つ以上ある場合はnの値の始まりを0に設定する。
次にステップ513にて、nが閾値以下であるかを判断する。閾値以下の場合はステップ514へ移行し、閾値より大きい場合は、ステップ504へ移行し、共通衛星数が1つの時と同じ処理を行う。
ステップ514では、現在からnサンプル前に取得した共通衛星の組み合わせを自車両情報記憶手段108と他車両情報記憶手段109から選択し、ステップ515へ移行する。共通衛星が2つ以上の場合と1つの場合との違いは、共通衛星の組み合わせを考えるか、共通衛星の数を考えるかの差である。
次にステップ515では、ステップ514で取得した共通衛星の組み合わせから方程式を導出する。方程式は以下のように求める。
各車両の衛星受信アンテナ(以下アンテナ)から、衛星までの距離をpiAと表わすとする。添え字の一番目は衛星iを表わし、2番目のAはアンテナA(自車両)、アンテナB(他車両)とし、piAは自車両のアンテナAから衛星iまでの距離を意味する。このとき、方程式は以下のように表わされる。
Figure 2018088194
ただし、exiA、eyiA、eziAは、それぞれ自車両のアンテナから衛星iへの視線ベクトルのx、y、z成分である。
この方程式を選択した共通衛星の組み合わせだけ求め、この回以前に求めた方程式と合わせ、ステップ516へ移行する。
ステップ516では、ステップ515で求めた方程式が合計で3つ以上あるかどうかを判断し、求めた方程式が合計で3つより少ない場合は、ステップ517へ移行し、nを一つ足して、ステップ513からステップ516の処理を繰り返す。求めた方程式が3つ以上の場合は、未知数3に対して3つの方程式が成り立つので、ステップ518へ移行し、相対位置を計算する。
ステップ518にて相対位置は以下のように求まる。数6から、数7としてL=(GG)−1Pなる最小二乗法をLについて解けばよい。
Figure 2018088194
また、自車両情報記憶手段108と他車両情報記憶手段109に記憶されている距離誤差305から重み行列Wを作成し、L=(GWG)−1WPなる重み付き最小二乗法を解いてよい。このようにして相対位置を計算し、ステップ210を終了し、ステップ214へ移行する。
また、ステップ209にて、初期化フラグが1で無い場合、つまり、一度も相対位置を計算できていない場合、ステップ211に移行し、初期値としての相対位置の算出を試みる。
ステップ211における初期値としての相対位置算出の処理フローを図6に示す。
まず、ステップ601にて、他車両情報記憶手段109から共通衛星数302をカウントし、ステップ602に移行する。
ステップ602では共通衛星数の数を判断する。共通衛星数が3つ以上の場合は、ステップ603へ移行し、3つ未満の場合はステップ606へ移行する。
共通衛星が3つ以上の場合、ステップ603では、ステップ601で得られる共通衛星全ての組み合わせから方程式を導出する。方程式は前述の数5と同様に求められる。この方程式を取得した全ての共通衛星の組み合わせだけ求め、ステップ604へ移行する。
ステップ604では、ステップ603で求めた方程式から、ステップ518で述べた方法と同じ方法で相対位置を求める。相対位置を計算し、ステップ605にて相対位置算出不可フラグを「0」、つまり相対位置の初期値算出済みに設定し、ステップ211を終了し、ステップ212へ移行する。
また、ステップ602にて共通衛星の数が3つ未満であった場合、ステップ606にて、相対位置算出不可フラグを「1」、つまり相対位置の初期値未算出に設定し、ステップ211を終了し、ステップ212へ移行する。
次にステップ212にて、ステップ211にて設定された相対位置算出不可フラグの値が「0」か「1」かを判断する。相対位置算出不可フラグの値が「0」の場合、ステップ213へ移行し、初期化フラグを「1」つまり初期値としての相対位置が算出されている状態として設定され、ステップ214へ移行する。
ステップ212にて、相対位置算出不可フラグの値が「1」の場合、そのままステップ214移行する。
上述のように、相対位置計算手段110によって相対位置が算出され、車車間通信装置より相対位置が出力されると、ステップ214にて、自車両のエンジンなどが停止しているかどうかを判断する。エンジンが切れている、即ちこれ以上の動作をしないと判断できる場合、車車間通信装置102の全ての処理が終了する。エンジンが切れていない、即ちまだ自車両が動作する可能性がある場合、ステップ202へ戻り、ステップ202から213もしくは214の処理を繰り返す。
以上のようにして、相対位置算出機能付きの車車間通信装置が動作する。本発明の相対位置算出機能付き車車間通信装置を用いると、背景技術で述べた手法と比べ、要求衛星番号生成手段106および送信衛星情報生成手段107での処理を加えることで、複数の衛星情報を効率よく限定して他車両と通信することが可能になり、通信量を大幅に削減される。
上記実施例は、車両間同士であったが、他方が固定された柱などに取り付けられた衛星測位手段と通信であっても同様の方法で、同様の効果が得られる。この場合、他車両111の車両運動取得手段104は不要であり、通信する速度ベクトルを(0、0、0)として送信されるようにする。
つまり、ステップ503の処理が上と異なり、他車両の移動ベクトルが(0、0、0)で与えられたとすると、相対位置の移動ベクトル(デルタLx、デルタLy、デルタLz)は、自車両の車両運動取得手段104から得られる値そのものとなる。
101 第一の車両
102 車車間通信装置
103 衛星信号受信手段
104 車両運動取得手段
105 通信手段
106 要求衛星番号生成手段
107 送信衛星情報生成手段
108 自車両情報記憶手段
109 他車両情報記憶手段
110 相対位置計算手段
111 第二の車両
120 衛星

Claims (4)

  1. 衛星からの信号を解読し、衛星情報を受信する衛星信号受信手段と、
    他車両もしくは固定施設と前記衛星情報および他車両の運動を表わす速度ベクトルを自車両で受信、自車両の速度ベクトルを他車両へ送信する通信手段と、
    車両の速度ベクトルを計測もしくは計算する車両運動取得手段と、
    前記衛星からの信号から自車両の位置を計算する測位手段と、
    前記自車両の衛星情報および速度ベクトルを時間ごとに記録する自車両情報記憶手段と、
    前記他車両の衛星情報および速度ベクトルを時間ごとに記録する他車両情報記憶手段と、
    前記自車両の速度ベクトル、前記他車両の速度ベクトル、および前記衛星情報から相対位置を計算する相対位置計算手段と、
    前記自車両にて観測される衛星番号を前記他車両へ知らせる要求衛星番号を生成する要求衛星番号生成手段と、
    前記他車両から要求された衛星番号を持つ衛星情報から、前記通信手段から得られる通信量の余裕に収まる分だけを生成し、優先順位順に前記他車両へ順次送信する情報を生成する送信衛星情報生成手段と、を有する車車間通信装置。
  2. 請求項1の車車間通信装置において、
    前記送信衛星情報生成手段は、前記通信手段の最大許容値を通信する車両の台数から計算し、通信する衛星情報を制限する車車間通信装置。
  3. 請求項1の車車間通信装置において、
    前記要求衛星番号生成手段は、通信をしている車両間での相対位置の算出の有無を判断し、
    前記要求衛星番号生成手段によって相対位置の算出が無いと判断された場合に、前記送信衛星情報生成手段は、少なくとも3つの衛星情報を必ず送信する車車間通信装置。
  4. 請求項1の車車間通信装置において、
    前記要求衛星番号生成手段は、1サンプル前に生成した要求衛星番号信号と今回生成した要求衛星番号の優先順位が高い方から一部もしくは全部が同じ衛星番号の並びであれば、他車両に対して要求衛星番号信号を送信しない車車間通信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200118225A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-16 Toyota Motor North America, Inc. Using vehicle location to process orders received over wireless communication
JP7007313B2 (ja) * 2019-03-06 2022-02-10 日立建機株式会社 作業機械
DE102020213330A1 (de) * 2020-10-22 2022-04-28 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Bestimmung der Relevanz von zu übertragenden Datenobjekten zur kooperativen Positionsbestimmung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4853490B2 (ja) 2008-04-25 2012-01-11 トヨタ自動車株式会社 移動体間干渉測位システム、装置及び方法
JP4784669B2 (ja) 2009-03-11 2011-10-05 沖電気工業株式会社 車々間通信装置、車群管理方法、及び通信制御方法
JP2012211843A (ja) * 2011-03-31 2012-11-01 Daihatsu Motor Co Ltd 位置補正装置および車車間通信システム
KR20130065114A (ko) 2011-12-09 2013-06-19 현대자동차주식회사 Gps정보를 이용한 상대차량 위치파악방법
JP2013156721A (ja) 2012-01-27 2013-08-15 Advanced Telecommunication Research Institute International 端末装置
JP5884170B2 (ja) 2012-03-02 2016-03-15 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 相対測位装置、相対測位方法、およびプログラム
US9324233B2 (en) * 2014-03-04 2016-04-26 Nissan North America, Inc. Vehicle contact warning method and system

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