WO2018020544A1 - 固定無線通信装置および移動無線通信装置 - Google Patents

固定無線通信装置および移動無線通信装置 Download PDF

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WO2018020544A1
WO2018020544A1 PCT/JP2016/071702 JP2016071702W WO2018020544A1 WO 2018020544 A1 WO2018020544 A1 WO 2018020544A1 JP 2016071702 W JP2016071702 W JP 2016071702W WO 2018020544 A1 WO2018020544 A1 WO 2018020544A1
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wireless communication
mobile
leader
message
transmission
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PCT/JP2016/071702
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靖貴 山下
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三菱電機株式会社
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    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/04—Scheduled or contention-free access
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/08—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H04W84/20—Master-slave selection or change arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device used in a system for selecting a device as a leader from a plurality of devices by wireless communication.
  • a smooth cooperative operation is possible by selecting a leader from the devices in the group. For example, when one of a plurality of vehicles that automatically travel attempts to change the relative position in the group, a collision can be achieved by selecting a vehicle to be a leader and changing the position under the management of the leader. Can reduce the risk.
  • Patent Document 1 discloses a voting system that performs a test transmission in advance and sets a different transmission timing for each terminal device so that radio signals transmitted by the terminal devices do not collide, and then performs voting. Yes.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and determines the transmission timing of a response to a transmission request with a small overhead to reduce the collision establishment of responses transmitted from each device.
  • An object of the present invention is to obtain a leader selection system capable of improving the leader selection success probability.
  • a fixed wireless communication apparatus for receiving a periodic message transmitted from a mobile wireless communication apparatus, a reception timing recording section for recording the reception timing of the periodic message, and reception of the periodic message Based on the timing, a transmission timing determination unit that assigns a transmission timing to each mobile radio communication device, and a mobile that carries the mobile radio communication device that is the transmission source of the received periodic message, as a leader candidate Leader candidate determination unit for determining the body, start of leader selection processing and leader And a message transmission unit to create a voting request message indicating a transmission timing allocations and mobile complement to the mobile radio communication apparatus, in which as comprising a.
  • CSMA / CA Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance
  • a reader operation determination unit that determines whether or not the device operates as a leader candidate based on the voting request message, and a cycle with a predetermined period Create and send a message, and if your device operates as a leader candidate
  • a leader proposal message for notifying that the own apparatus is a leader candidate is created and a leader proposal message is received from another mobile radio communication apparatus when the own apparatus does not operate as a leader candidate, at most one movement
  • the fixed wireless communication device determines the transmission timing of each mobile wireless communication device based on the reception timing of the periodic message transmitted from the mobile wireless communication device, and the reader The mobile wireless communication device is notified of the transmission timing determined to be the start of selection, and when the mobile wireless communication device is notified of the start of leader selection, it transmits a message for reader selection at the specified transmission timing. Therefore, when performing CSMA / CA wireless communication, the probability of message loss due to the hidden terminal problem can be reduced and the communication success rate can be improved with a small overhead. Can be done.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the fixed wireless communication apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the fixed wireless communication apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a mobile radio communication apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of a mobile radio communication apparatus according to Embodiment 1.
  • 3 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the fixed wireless communication apparatus according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the mobile radio communication apparatus according to the first embodiment.
  • 6 is a timing diagram illustrating a specific example of transmission timing determination performed by the fixed wireless communication apparatus according to the first embodiment.
  • 6 is a timing diagram illustrating a specific example of transmission timing determination performed by the fixed wireless communication apparatus according to the first embodiment. It is a schematic diagram which shows the operation example of the confluence
  • 6 is a timing diagram illustrating an example of transmission timing determination performed by the fixed wireless communication apparatus according to the second embodiment.
  • 10 is a timing diagram illustrating an example of transmission timing determination performed by the fixed wireless communication apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a reader selection system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the reader selection system shown in FIG. 1 includes a fixed wireless communication device 100 and six mobile wireless communication devices 200 1 -2006 6 which are communication devices mounted on a mobile body.
  • the mobile radio communication devices 200 1 to 200 6 are devices having the same configuration, and are referred to as the mobile radio communication device 200 when it is not necessary to distinguish individual devices in the following description.
  • the number of mobile radio communication devices 200 shown in FIG. 1 is six, but the present invention does not limit the number of mobile radio communication devices 200, and may be more or less than six.
  • the reader selection system shown in FIG. 1 is a system in which mobile bodies corresponding to each of the six mobile wireless communication devices 200 form a group, and one leader is selected from the mobile bodies in the group. Since the mobile body and the mobile wireless communication device 200 mounted on the mobile body have a one-to-one correspondence, selecting a specific mobile body as a reader selects the corresponding mobile wireless communication device 200 as a reader. It is equivalent.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the fixed wireless communication apparatus 100 according to this embodiment.
  • the fixed wireless communication apparatus 100 includes a wireless transmission / reception unit 101, a message reception unit 102, a message recording unit 103, a reception timing recording unit 104, a reader candidate determination unit 105, a transmission timing determination unit 106, a message transmission unit 107, and an antenna 109. Yes.
  • the wireless transmission / reception unit 101 transmits / receives a wireless signal including a periodic message exchanged with the surrounding mobile wireless communication device 200 via the antenna 109.
  • the wireless transmission / reception unit 101 performs CSMA / CA wireless communication.
  • CSMA / CA method there is a communication technique of the IEEE 802.11 standard.
  • the message reception unit 102 performs reception processing of a periodic message included in the wireless signal received by the wireless transmission / reception unit 101.
  • the message recording unit 103 records information included in the received periodic message.
  • the reception timing recording unit 104 records the timing (reception timing) at which each periodic message is received.
  • the leader candidate determination unit 105 determines the mobile wireless communication device 200 mounted on the mobile body to be a leader candidate based on the received periodic message. Since selecting a reader from a mobile object as described above is equivalent to selecting a reader from mobile radio communication apparatus 200, in the following description, a mobile radio communication apparatus mounted on a mobile object that is a candidate for a leader 200 may be referred to as a leader candidate. The same applies to devices that are not leader candidates.
  • the transmission timing determination unit 106 determines the transmission timing at which each mobile radio communication apparatus 200 transmits a message.
  • the message transmission unit 107 notifies the transmission timing to each of the leader candidate device and the non-leader candidate device in response to the notification of the occurrence of an event (trigger event) serving as a trigger for selecting the reader input from the event detection unit 110. Create a message and output the created message. Note that the message created by the message transmission unit 107 is converted into a radio signal and transmitted via the radio transmission / reception unit 101 and the antenna 108.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the fixed wireless communication device 100.
  • a fixed wireless communication apparatus 100 shown in FIG. 3 includes a processor 120, a storage 121, a memory 122, a wireless transceiver (transceiver) 123, and an antenna 108.
  • the message receiving unit 102, message recording unit 103, reception timing recording unit 104, reader candidate determination unit 105, transmission timing determination unit 106, and message transmission unit 107 are software, firmware, Alternatively, it is realized by a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are described as programs and stored in the memory 122. Each function is realized by the processor 220 reading and executing the program stored in the memory 122.
  • the data may be stored using the memory 122 or the data may be stored using the storage 121. May be.
  • the wireless transmission / reception unit 101 can be realized by the transceiver 123 corresponding to the CSMA / CA system.
  • the event detection unit 110 can use various sensors according to the actual application of the present invention.
  • the fixed wireless communication device 100 is a device installed on the road side that communicates with the mobile wireless communication device 200 mounted on the vehicle, and detects a trigger event according to the state of the vehicle on the road.
  • the image sensor 224 can be used as the event detection unit 110, and an ultrasonic sensor can also be used.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a functional configuration of mobile radio communication apparatus 200 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the mobile radio communication apparatus 200 includes a radio transmission / reception unit 201, a message reception unit 202, a mode switching unit 203, a reader operation determination unit 204, a message transmission unit 205, and an antenna 209.
  • the wireless transmission / reception unit 201 transmits / receives a wireless signal including a message exchanged between the fixed wireless communication device 100 and other mobile wireless communication devices 200 in the vicinity via the antenna 209.
  • the wireless transmission / reception unit 201 performs wireless communication using the CSMA / CA method.
  • the message receiving unit 202 receives messages from the fixed wireless communication device 100 and other mobile wireless communication devices 200 and performs analysis processing.
  • the mode switching unit 203 switches the mode of the own device based on the analysis result of the message receiving unit 202.
  • the reader operation determination unit 204 has an interface with the mobile control unit 210 and determines whether or not the own device operates as a communication device for a mobile candidate that is a leader candidate.
  • the message transmission unit 205 creates a leader proposal message, which is a vote request message for notifying the mobile communication device 200 of the start of voting when the mobile body on which the device is mounted is a leader candidate.
  • An acceptance response message that is a voting message is generated, and a message created at a specified transmission timing is transmitted.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the mobile radio communication apparatus 200.
  • a mobile radio communication apparatus 200 shown in FIG. 5 includes a processor 220, a storage 221, a memory 222, a transceiver 223, and an antenna 208.
  • the message reception unit 202, the mode switching unit 203, the reader operation determination unit 204, and the message transmission unit 205 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are described as programs and stored in the memory 222.
  • Each function is realized by the processor 220 reading and executing the program stored in the memory 222. Data necessary for executing the program of each function is retained using the memory 222 or the storage 221.
  • the wireless transmission / reception unit 201 can be realized by the transceiver 223.
  • the mobile body control unit 210 is a block that controls a mobile body on which the mobile wireless communication device 200 is mounted.
  • the mobile body is an automatic traveling vehicle
  • the traveling of the vehicle is controlled as shown in FIG.
  • the vehicle controller 224 can be realized by a processor, a processor peripheral circuit, and a program executed on the processor.
  • the connection between the vehicle controller 224 and the mobile radio communication apparatus 200 may be established by applying an existing inter-device interface.
  • the vehicle controller 224 is implemented using a processor, it may be shared with the processor 220 of the mobile radio communication apparatus 200.
  • the mobile control unit 210 is not configured using a processor, but may be realized by hardware such as a logic circuit.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a processing flow of the fixed wireless communication apparatus 100 of this embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 6 is an example, and if necessary, the processing order may be changed and parallelized.
  • the radio transceiver 101 and the antenna 109 provide a radio interface function based on the CSMA / CA method, and the operation is the same as that performed by a known radio transceiver. It is omitted in the flowchart. Further, it is conceivable that the communication partner is identified using a known address used in the data link layer, the network layer, or other layers.
  • the wireless transmission / reception unit 101 delivers a message received from the mobile wireless communication device 200 to the message reception unit 102.
  • the message receiving unit 102 of the fixed wireless communication apparatus 100 checks whether or not the mobile wireless communication apparatus 200 has received a periodic message that is periodically transmitted to the fixed wireless communication apparatus 100 or broadcast (S100).
  • the periodic message is a message including device information such as an identifier capable of identifying the mobile wireless communication device 200, the position of the mobile wireless communication device 200, the moving speed, and the moving direction.
  • the device information included in the message received by the message recording unit 103 is recorded for each mobile radio communication device 200 (S110).
  • the mobile object corresponding to the mobile radio communication apparatus 200 in which the fixed radio communication apparatus 100 records apparatus information constitutes a group to be selected as a leader.
  • the device information from the message recording unit 103 may be deleted by aging.
  • the reader candidate determination unit 105 refers to the device information of each mobile radio communication device 200 held by the message recording unit 103, and uses the mobile radio communication device 200 from the information such as the position and speed of the mobile radio communication device 200.
  • a mode determination is made as to whether or not a mobile object equipped with the communication device 200 can be a leader candidate (S120). It should be noted that one or more moving objects may be used as leader candidates.
  • the position of the mobile radio communication apparatus 200 is obtained from a periodic message, and the mobile radio communication apparatus 200 exists in a position where it can easily operate as a reader, or operates as a reader. There is a method of discriminating by identifying the mobile radio communication apparatus 200 present at a position where it is difficult to do.
  • the reception timing recording unit 104 records the reception timing of the periodic message for each mobile radio communication apparatus 200 (S103). Then, the transmission timing determination unit 106 receives the reception interval obtained from the reception timing of the periodic message held by the reception timing recording unit 104 (from the previous reception of the periodic message from one mobile radio communication device 200) The transmission timing assigned to each mobile radio communication apparatus 200 is determined based on the time until reception) (S140). As a specific example of the transmission timing determination method, for example, the maximum value of the periodic message reception interval from the mobile radio communication apparatus 200 within a certain time is used as a time length (transmission time length) that can be used for transmission. There is a method of assigning time slots having a transmission time length determined in the communication apparatus 200 so as not to overlap each time slot.
  • the number of times required for the mobile radio communication apparatus 200 is determined so that the time slot length is determined in advance and a transmission time length that is equal to or larger than the maximum value of the reception interval of the periodic message from each mobile radio communication apparatus 200 is given.
  • a method of assigning time slots is conceivable.
  • a method of specifying the assigned transmission timing to the mobile radio communication apparatus 200 a method of specifying using the absolute time shared in the device, a method of specifying using the elapsed time from the received timing, and the like can be considered.
  • the message transmission unit 107 determines whether or not the event detection unit 110 has notified the detection of an event that triggers reader selection start (S160). If no periodic message has been received in the process of S100, the process of S160 is performed after the process of S100. If an event has been notified in the process of S160, the message creation unit 108 creates a leader selection start message (S170).
  • the leader selection start message includes mode information indicating whether or not each mobile radio communication apparatus 200 is a leader candidate, and the transmission timing assigned to each mobile radio communication apparatus 200. Then, the message creation unit 108 broadcasts the created leader selection start message (S180). Note that a unicast message may be created and transmitted to each mobile radio communication apparatus 200 without using broadcast.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a processing flow of the mobile radio communication apparatus 200 of this embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 7 is an example, and if necessary, the processing order may be changed and parallelized.
  • the wireless transmission / reception unit 201 and the antenna 209 provide a wireless interface function based on the CSMA / CA method in the same manner as the wireless transmission / reception unit 101 and the antenna 109 of the fixed wireless communication apparatus 100, and are therefore omitted in the flowchart of FIG. ing.
  • the message transmission unit 206 of the mobile radio communication apparatus 200 transmits a periodic message every time the specified period expires (S210).
  • the periodic message is a message including device information such as an identifier capable of identifying the mobile wireless communication device 200, the position of the mobile wireless communication device 200, the moving speed, and the moving direction.
  • an identifier capable of identifying the mobile radio communication apparatus 200 it is conceivable to use an identifier assigned to a mobile object for individual identification or to use an identifier assigned to the mobile radio communication apparatus 200.
  • the message receiving unit 202 After transmitting the periodic message, or when the prescribed period has not expired, the message receiving unit 202 confirms whether or not the leader selection start message from the fixed wireless communication apparatus 100 has been received, and the leader selection If the start message has been received, the start of the leader selection process is determined (S220). If the leader selection process is not started, the process returns to S210.
  • the message receiving unit 202 analyzes the content of the received leader selection start message, and the own device (or a mobile unit equipped with the own device) is designated as a leader candidate.
  • the mode information indicating whether or not transmission and the transmission timing assigned by the fixed wireless communication apparatus 100 are extracted, and the mode information is notified to the mode switching unit 203 and the transmission timing is notified to the message transmission unit 205 (S230).
  • the mode switching unit 203 determines whether or not the own device is designated as a leader candidate based on the extracted mode information (S240).
  • the mobile radio communication device 200 designated as a leader candidate is also referred to as a leader candidate device
  • the mobile radio communication device 200 not designated as a leader candidate is also referred to as a receiving device.
  • the reader operation determination unit 204 confirms whether or not the mobile body control unit 210 can operate as a reader, and operates as a leader candidate. It is determined whether or not to perform (S250).
  • the mobile body control unit 210 is a device that controls automatic travel if the mobile body is an automatic travel vehicle, for example.
  • the mobile body control unit 210 determines whether the mobile body can operate as a cooperative operation leader. However, it should be judged according to each adaptation mode.
  • the present invention does not limit the determination of whether or not the mobile body can perform the reader operation to a specific determination method, and may operate according to the determination of the mobile body control unit 210.
  • the reader operation determination unit 204 determines that the device is a non-reader (S251). On the other hand, when it is determined to operate as a leader candidate in S250, the message transmission unit 205 creates a leader proposal message (S252), and broadcasts the leader proposal message created via the wireless transmission / reception unit 201 (S252). S253).
  • the leader proposal message includes an identifier of a leader candidate device that transmits the message and a proposal identifier that indicates the leader proposal, and indicates that the device (or a mobile unit that includes the device) is a leader candidate. It is a message to notify.
  • the message receiving unit 202 activates a timer (S254), and waits for an acceptance response message from the mobile wireless communication device 200 that is the accepting device.
  • the acceptance response message includes the identifier of the leader candidate device that has transmitted the leader proposal message and the proposal identifier indicating that the proposal is agreed, and the leader candidate device to which the receiving device that has transmitted the acceptance response message has transmitted the leader proposal message Indicates that you have agreed to become a leader.
  • the message receiving unit 202 determines whether the started timer has expired (S255). If the timer has not expired, next, the message receiving unit 202 confirms whether or not an acceptance response message has been received from another mobile radio communication apparatus 200 (S256).
  • the reader operation determination unit 204 determines that the device is the reader (S258).
  • the process of S251 is performed. If an acceptance response message has not been received in the process of S256, and if the number of receptions is not greater than or equal to the specified value in the process of S257, the process of S255 is performed.
  • the message receiving unit 202 starts a timer (S260), and the leader proposal from the mobile wireless communication apparatus 200 of the leader candidate apparatus is performed. Wait for a message. After starting the timer, the message receiving unit 202 determines whether the started timer has expired (S261). If the timer has not expired, the message receiving unit 202 next determines whether or not the leader proposal message transmitted from the mobile wireless communication device 200 of the leader candidate device has been received (S262).
  • the message receiving unit 202 next determines whether or not the received leader proposal message is the first leader proposal message (S263). If the received leader proposal message is the first leader proposal message, then the message transmission unit 205 generates an acceptance response message. As described above, the acceptance response message is a message indicating that the leader candidate device that has transmitted the received leader proposal message has agreed to become a leader. Here, the acceptance response message is created for the first received leader proposal message. However, the method for determining the leader candidate device that returns the acceptance response message is not limited to this, and it may be determined by another standard. Good. Then, the message transmission unit 205 waits for the transmission timing notified in the process of S230 (S265), and transmits the created message (S266).
  • the process of S261 is performed again. If it is determined in S262 that the leader proposal message has not been received, or if it is determined that the leader proposal message received in S263 is not the first leader proposal message, the process of S261 is performed again. When the expiration of the timer is determined in the process of S261, the reader operation determination unit 204 determines that the device is a non-reader (S267).
  • the mobile radio communication device 200 When the mobile radio communication device 200 operates as described above, among the mobile radio communication devices 200 that are reception devices in the group, the mobile radio of the leader candidate device that receives an acceptance response message from the majority of the mobile radio communication devices 200. Since there is only one communication device 200, it is guaranteed that there is only one leader in the group.
  • FIG. 8 is a timing diagram showing a specific example of transmission timing determination performed by the fixed wireless communication apparatus 100 in the process of S140.
  • the mobile wireless communication apparatus 200 1 and the mobile radio communication apparatus 200 2 shown in FIG. 1 was chosen reader candidate device.
  • the numbers shown in the respective time slots correspond to the codes of the individual mobile radio communication apparatuses 200, and indicate to which mobile radio communication apparatus 200 each time slot is assigned.
  • the leader candidate device after allocating a slot in the mobile radio communication device 200 1, the leader candidate device, allocates a different slot each mobile wireless communication device 200 3 -200 6 is a receiving apparatus, a mobile radio and more reader candidate device after assigning time slots to the communication unit 200 2, by assigning each mobile wireless communication device 200 3 -200 6 is a receiving apparatus different time slots, which specify the transmission timing of each mobile wireless communications device 200. Thereby, it is possible to designate non-overlapping transmission timings for each mobile radio communication apparatus 200.
  • FIG. 9 is a timing diagram showing another specific example of transmission timing determination. 9 and the mobile radio communication apparatus in the same manner 200 1 and the mobile radio communication device 200 2 is assumed to have been selected as the reader candidate device. In this example, first specify the transmission timing assigned to successive time slots to the mobile radio communication apparatus 200 1 and the mobile radio communication device 200 and second reader candidate device, mobile wireless communication device 200 3 -200 subsequent to receiving device specifying the transmission timing assigned time slots to 6.
  • the transmission timing of each mobile radio communication device 200 is designated, Since the mobile radio communication apparatus 200 transmits the message at the transmission timing specified by the fixed radio communication apparatus 100, the determination of the transmission timing of the response to the transmission request can be made with less overhead, and the CSMA / CA scheme In a reader selection system using wireless communication, it is possible to reduce the probability that a message is lost due to a packet collision due to a hidden terminal problem, thereby selecting a reader with high probability.
  • the fixed wireless communication device 100 selects one or more leader candidate devices from the mobile wireless communication devices 200 in the group and determines a leader by voting from the other mobile wireless communication devices 200 in the group. It is possible to determine only one leader by setting the standard as a leader candidate device that has obtained a vote from a majority of the mobile wireless communication devices 200 that are not leader candidate devices in the group.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an operation example when the reader selection system according to this embodiment is applied to the selection of a vehicle to be a leader in order to realize a cooperative operation necessary for an autonomous vehicle.
  • FIG. 10 shows an example in which a space for a merging vehicle is secured by a cooperative operation of the vehicle at a location where vehicles traveling in the merging lane merge with the main lane.
  • the arrow indicates the traveling direction of the vehicle.
  • Fixed wireless communication device 100 is a roadside device.
  • the mobile wireless communication device 200 is mounted on a vehicle, and transmits device information (vehicle information) including the identifier, position, and speed of the host vehicle as a periodic message.
  • the roadside device (fixed wireless communication device 100) receives a periodic message transmitted from the vehicle (mobile wireless communication device 200), and records vehicle information and its reception timing.
  • Road device (fixed wireless communication device 100) detects that the merging vehicle from the event detection unit 110 (not shown in FIG. 10) (equipped with a mobile radio communication device 200 6) is approaching.
  • the event detection unit 110 may detect that there is a merging vehicle by installing a sensor near the merging lane. Alternatively, it may be detected by exchanging messages between the joining vehicle and the roadside device.
  • Merging vehicle mobile radio communication device 200 6) detected roadside device (fixed wireless communication device 100), main line (the traveling lane and TsuiEtsu lane) equipped vehicle (each mobile wireless communication device 200 1 -200 5 that travels
  • Examples of a method of determining the reader candidates from a plurality of vehicles in the case of performing cooperatively the merging space ensuring operation as shown in FIG. 10, the travel of the merging vehicle 200 6 flows Since it is considered that smooth cooperative operation is possible by making a vehicle running in a lane a leader, a method of making a vehicle in a running lane a leader candidate can be considered.
  • the criterion for selecting the leader candidate may be determined according to the application destination of the present invention.
  • the mobile radio communication apparatus 200 that has received the leader selection start message performs the processing flow of the mobile radio communication apparatus 200 described above to select the leader's vehicle.
  • a smooth space can be secured, for example, by the vehicle serving as the leader securing the space.
  • the mobile wireless communication apparatus 100 and the mobile wireless communication apparatus 200 shown in the first embodiment when it is necessary to use the function of the wireless interface for an application other than the reader selection, the mobile wireless communication apparatus is used while the application is changed. It cannot be used as the transmission timing assigned to 200. In this embodiment, a fixed wireless communication apparatus 100 that addresses this problem will be described.
  • the configuration of the fixed wireless communication apparatus 100 of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the fixed wireless communication apparatus 100 according to the present embodiment is configured such that when there is a time that cannot be used for selecting a reader, the transmission timing is assigned to each mobile wireless communication apparatus 200 in consideration of the time. Unlike the apparatus 100, the other operations are the same.
  • the time that cannot be used for reader selection may be determined in advance, or may be acquired by receiving a notification from mobile radio communication apparatus 200.
  • FIG. 11 is a timing diagram showing an example of transmission timing assignment determined by the fixed wireless communication apparatus 100 of this embodiment. As shown in FIG. 11, when there is a time that cannot be used for leader selection, a transmission timing is assigned by adjusting the time slot length so that the time that can be used for transmission excluding the unavailable time becomes a predetermined transmission time length. To be able to.
  • transmission timing can be assigned to each mobile radio communication device 200, so that leader selection is successful. Probability can be improved.
  • Embodiment 3 FIG.
  • Fixed wireless communication apparatus 100 of this embodiment assigns transmission timing to each mobile wireless communication apparatus 200, excluding the time for performing information distribution, as in Embodiment 2.
  • wireless communication apparatus 100 performs information delivery at the time excluded from transmission timing allocation.
  • FIG. 12 is a timing diagram showing an example of transmission timing determination performed by the fixed wireless communication apparatus 100 of this embodiment. As shown in FIG. 12, when there is an information distribution time that cannot be used for leader selection, the transmission timing is adjusted by adjusting the time slot length so that the time that can be used for transmission excluding the unavailable time is set to the predetermined transmission time length. To be assigned.
  • the success probability of selecting a reader can be improved, and a delay in information distribution from the fixed wireless communication apparatus 100 can be prevented.
  • the mobile wireless communication device of the present invention when the possibility of collision of wireless signals due to the CSMA / CA hidden terminal problem is reduced and a leader is selected by voting using wireless communication. Since it is possible to reduce the possibility of failure in leader selection, it is useful for a leader selection system using the CSMA / CA method.
  • 100 fixed radio communication device 200, 200 1, 200 2, 200 3, 200 4, 200 5, 200 6 mobile radio communication device, 101 wireless transceiver 102 a message receiving unit, 103 message recording unit, 104 reception timing recording unit , 105 leader candidate determination unit, 106 transmission timing determination unit, 107 message transmission unit, 109 antenna, 110 event detection unit, 120 processor, 121 storage, 122 memory, 123 transceiver, 201 wireless transmission / reception unit, 202 message reception unit, 203 mode Switching unit, 204 reader operation determination unit, 205 message transmission unit, 209 antenna, 210 mobile control unit, 220 processor, 221 storage, 222 memory, 223 transceiver.

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

固定無線通信装置および移動無線通信装置
　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２００１－２００６を備えている。なお、移動無線通信装置２００１－２００６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２００１と移動無線通信装置２００２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２００１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２００３―２００６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２００２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２００３―２００６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２００１と移動無線通信装置２００２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２００１と移動無線通信装置２００２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２００３―２００６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２００６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２００６）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２００1－２００５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２００６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、２００１、２００２、２００３、２００４、２００５、２００６　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 (6)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
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