WO2019163307A1 - 通信制御装置、通信制御方法、及び、車両追従走行システム - Google Patents

通信制御装置、通信制御方法、及び、車両追従走行システム Download PDF

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博志 伊藤
健太郎 上野
弘貴 菅原
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a communication control device and a communication control method in a vehicle following traveling system in which a preceding vehicle and a following vehicle are non-mechanically coupled to follow.
  • Patent Document 1 discloses communication between a mobile communication device provided with a receiving means for receiving a predetermined radio wave whose antenna directivity can be controlled and a fixed base station.
  • Patent Document 1 is a communication method between a mobile communication device and a fixed base station, as in communication in a vehicle following traveling system in which a preceding vehicle and a following vehicle are connected non-mechanically and follow. No consideration is given to the communication method between moving bodies in follow-up traveling.
  • vehicle-to-vehicle communication which is communication between mobile bodies, performs broadcast communication for a plurality of vehicles, and thus uses a wide directivity (non-directional) antenna.
  • CSMA / CA access control is performed, radio wave arrival is achieved. It is susceptible to interference from communication equipment in the same frequency band, such as other vehicles and roadside devices within the range. Therefore, in order to suppress the delay time due to the waiting time for avoiding the communication collision, a means for narrowing the radio wave radiation angle is considered.
  • An object of the present invention is to provide a communication control device, a communication control method, and a vehicle following traveling system capable of obtaining a good communication state regardless of the relative position between vehicles in following traveling.
  • An example of the present invention is a communication control device mounted on a first vehicle in a follow-up traveling system in which the first vehicle and the second vehicle are connected non-mechanically and follow-up. Based on the relative position information between the second vehicle and the first vehicle, the antenna radiation of the antenna of the first vehicle is configured to have directivity to the antenna of the second vehicle.
  • a good communication state can be obtained regardless of the relative position between vehicles in follow-up traveling.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a problem in the vehicle follow-up traveling system according to the present embodiment and a solution thereof.
  • FIG. 1A shows a vehicle following traveling system, where 1 is a preceding vehicle and 2 is a following vehicle that travels following the preceding vehicle 1.
  • 1 is a preceding vehicle
  • 2 is a following vehicle that travels following the preceding vehicle 1.
  • an omnidirectional antenna is used. Susceptible to interference. Therefore, in order to suppress this, it is conceivable to use a narrow directional antenna indicated by 5 in the drawing in which the radio wave radiation angle is narrowed.
  • the narrow-directional antenna of the succeeding vehicle 2 has a preceding vehicle from the radio wave radiation range. There is a problem that 1 is removed.
  • the relative position information that is information on the relative distance, relative speed, and relative angle between the preceding vehicle 1 and the succeeding vehicle 2 is used.
  • the radio wave radiation direction is configured to have directivity toward the preceding vehicle 1, that is, dynamically variably controlled.
  • the means for dynamically changing the directivity may be an electronic device that switches a plurality of antennas having different directivities according to relative position information, or may include a physical movable part.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of electronic directivity control in the present embodiment.
  • the directional antenna 33 is composed of a plurality of element antennas AT1 to ATn having different directivities, and the antenna directivity control unit 30 stores an antenna directivity pattern storage that stores antenna directivity patterns.
  • an antenna switching unit 32 that selects and switches an antenna having directivity in the direction of the opponent vehicle based on the relative position information.
  • an antenna configured by a plurality of element antennas having different directivities for example, an array antenna can be cited.
  • FIG. 2 (B) shows an example of the antenna radiation pattern, showing the radiation pattern of each of the element antennas AT1 to ATn.
  • An element antenna having directivity in the direction of the opponent vehicle may be selected, or a plurality of elements may be selected. You may use by the radiation pattern which selected and combined the antenna. According to this, since the range of radio wave radiation can be adjusted by the combination of the selected element antennas, the relative position information of the host vehicle can be transmitted to the partner vehicle even in an environment where the radio wave condition is bad.
  • Such an electronic directivity control unit is characterized by high durability because it does not have a movable part such as a rotation mechanism and a high degree of freedom in antenna installation.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of physical directivity control in the present embodiment.
  • the directional antenna 44 includes a movable mechanism 43 such as a motor and an antenna rotation angle control unit 42, and rotates the antenna toward the opponent vehicle based on the relative position information.
  • visible light communication can be handled by movably adjusting the optical axes of the transmitter and the receiver. That is, in visible light communication, it is necessary to collect and receive LED light with a lens with a narrow viewing angle in order to avoid the influence of disturbance light, but in the case of a moving object such as a vehicle, the lens is oriented in the direction of the LED. Physical control of the swing mechanism (optical axis adjustment) to be directed is necessary.
  • Such a physical directivity control unit is characterized in that it has a simpler configuration and can be realized at a lower price than an array antenna having a complicated configuration.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the vehicle following traveling system in this embodiment.
  • the preceding vehicle 1 processes the operation information that is the operation amount of the accelerator 11, the brake 12, and the steering wheel 13 that the driver 6 operates, the preceding vehicle information that includes travel state amounts such as vehicle speed and acceleration, and vehicle specification information.
  • a communication unit 15 that transmits the preceding vehicle information.
  • the communication unit 15 includes the antenna directivity control unit 10 and the directivity antenna 16 which are either the electronic antenna directivity control unit 30 or the physical antenna directivity control unit 40 described with reference to FIGS. have.
  • the succeeding vehicle 2 receives the preceding vehicle information transmitted from the preceding vehicle 1 and the preceding vehicle recognition unit 22 that acquires the preceding vehicle recognition information such as the relative distance, relative speed, and relative angle between the preceding vehicle 1 and the preceding vehicle 1. Based on the received preceding vehicle information and the information of the preceding vehicle recognizing unit 22, a target track generating unit 23 that generates a target track that follows the traveling track of the preceding vehicle, and the vehicle so as to travel following the target track.
  • the vehicle motion control unit 24 for calculating the vehicle motion control command of the vehicle, the control command of the vehicle motion control unit 24, the drive system 26 such as the engine or drive motor, the brake 27, and the steering 28 related to steering, braking, and driving. And an actuator controller 25 that calculates and outputs a control amount.
  • the target track generation unit 23 includes a relative position information calculation unit 29 that calculates relative position information that is information on the relative distance, relative speed, and relative angle between the preceding vehicle 1 and the host vehicle. Is transmitted to the preceding vehicle 1 via the communication unit 21.
  • the communication unit 21 includes the antenna directivity control unit 20 and the directivity antenna 50 which are either the electronic antenna directivity control unit 30 or the physical antenna directivity control unit 40 described with reference to FIGS. have.
  • the antenna directivity control unit 20 of the succeeding vehicle 2 has directivity with the antenna radio wave radiation direction of the directional antenna 50 of the communication unit 21 directed toward the preceding vehicle 1 based on the relative position information calculated by the relative position information calculation unit 29. Dynamically variable control so that Further, based on the relative position information transmitted from the communication unit 21 of the succeeding vehicle 2, the antenna directivity control unit 10 of the preceding vehicle 1 has directivity with the antenna radio wave radiation direction of the directional antenna 16 directed toward the succeeding vehicle 2. Dynamically variable control so that
  • the preceding vehicle recognition unit 22 may acquire the preceding vehicle recognition information by inter-vehicle communication, or may acquire the preceding vehicle recognition information by an external recognition unit that is a shape recognition device such as a stereo camera or a laser radar. Good.
  • each of the following vehicle and the preceding vehicle has an antenna directivity control unit, and the antenna radio wave radiation direction is dynamically variably controlled so as to have directivity toward each other vehicle.
  • the antenna radio wave radiation direction is dynamically variably controlled so as to have directivity toward each other vehicle.
  • only the following vehicle or only the preceding vehicle may be provided.
  • An advantage of providing both the succeeding vehicle and the preceding vehicle is that each has directivity in the direction of the opponent vehicle, so that the effect of suppressing surrounding radio wave interference becomes higher.
  • the leading vehicle controls directivity toward the following vehicle, and the second and subsequent vehicles control directivity toward the preceding vehicle. Is possible.
  • the communication unit is described as including a directional antenna and an antenna directivity control unit, but they may be separated from the communication unit. A separate effect can be obtained regardless of the system.
  • FIG. 5 is another configuration block diagram of the vehicle following traveling system in the present embodiment. 5, functions similar to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 5 differs from FIG. 4 in that a relative position information calculation unit is provided in the preceding vehicle.
  • the preceding vehicle 1 includes a subsequent vehicle recognition unit 17 that acquires subsequent vehicle recognition information such as a relative distance, a relative speed, and a relative angle with the subsequent vehicle 2, and relative position information between the subsequent vehicle 2 and the host vehicle.
  • a relative position information calculating unit 18 for calculating the antenna directivity, and the antenna directivity control unit 10 of the preceding vehicle 1 uses the calculated relative position information to direct the antenna radio wave radiation direction of the directional antenna 16 toward the subsequent vehicle 2. Dynamically variable control so as to have.
  • the preceding vehicle information and the relative position information are sent from the preceding vehicle 1 to the following vehicle 2 via the communication unit 15.
  • the succeeding vehicle 2 dynamically and variably controls the antenna radio wave radiation direction of the directional antenna 50 of the communication unit 21 toward the preceding vehicle 1 based on the relative position information transmitted from the preceding vehicle 1. .
  • the antenna radio wave radiation direction is directed toward the partner vehicle according to the relative position information between the preceding vehicle and the following vehicle in the following traveling in the vehicle following traveling system.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

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Abstract

第１車両と第２車両とが非機械的に連結して追従走行する追従走行システムにおける第１車両に搭載される通信制御装置であって、入力された第２車両と第１車両との相対位置情報に基づいて、第１車両のアンテナの電波放射に第２車両のアンテナへ指向性を持たせるように構成する。

Description

通信制御装置、通信制御方法、及び、車両追従走行システム
　本発明は、先行車と後続車とが非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムにおける通信制御装置、通信制御方法に関する。
　移動体における通信制御装置は、種々提供されており、その1つとして例えば特許文献1に開示されているものが知られている。特許文献1には、アンテナの指向性を制御可能な所定の電波を受信するための受信手段を備えた移動体用通信装置と、固定基地局との間の通信に関して開示されている。
特開２００６－８０６６９号公報
　特許文献１は、移動体用通信装置と固定基地局との間の通信方式であり、先行車と後続車とが非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムにおける通信のように、追従走行での移動体間での通信方式について考慮されていない。一般的に、移動体間の通信である車車間通信では、複数車両に対するブロードキャスト通信を行うので、広い指向性（無指向性）のアンテナを用いるが、ＣＳＭＡ／ＣＡアクセス制御を行うので、電波到達範囲内の他車両や路側機など同一周波数帯の通信機器からの干渉影響を受けやすい。したがって、通信衝突回避のための待ち時間による遅延時間が発生し、これを抑制するためには電波放射角を狭角に絞る手段が考えられている。
　しかしながら、例えば、追従走行特有の問題として、近距離での小半径軌道の追従走行では電波放射範囲から相手車両が外れる可能性があるという課題がある。
　本発明の目的は、追従走行での車車間の相対位置に関わらず、良好な通信状態を得ることのできる通信制御装置、通信制御方法、及び、車両追従走行システムを提供することにある。
　本発明は、その一例を挙げるならば、第１車両と第２車両とが非機械的に連結して追従走行する追従走行システムにおける第１車両に搭載される通信制御装置であって、入力された第２車両と第１車両との相対位置情報に基づいて、第１車両のアンテナの電波放射に第２車両のアンテナへ指向性を持たせるように構成する。
　本発明の一実施形態によれば、追従走行での車車間の相対位置に関わらず、良好な通信状態を得ることができる。
実施例における車両追従走行システムにおける課題とその解決手段を説明するための図である。 実施例における電子的な指向性制御の構成例を示した図である。 実施例における物理的な指向性制御の構成例を示した図である。 実施例における車両追従走行システムの構成ブロック図である。 実施例における車両追従走行システムの他の構成ブロック図である。
　以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
　図１は、本実施例における車両追従走行システムにおける課題とその解決手段を説明するための図である。
　図１（A）は、車両追従走行システムにおいて、１は先行車、２は先行車１に追従して走行する後続車を示している。図１（A）において、後続車２の通信装置のアンテナの指向性が、図中の４で示す一般的な広い指向性である無指向性のアンテナを用いる場合は、他の通信機器からの干渉影響を受けやすい。そのため、これを抑制するために電波放射角を狭角に絞った図中の５で示す狭指向性アンテナを用いることが考えられる。しかしながら、追従走行において、車車間が近距離で、かつ小半径軌道３を図中の白抜き矢印で示すように追従走行する場合は、後続車２の狭指向性アンテナでは電波放射範囲から先行車１が外れてしまうという課題がある。
　そのために、本実施例では、図１（B）に示すように、先行車１と後続車２の相対距離、相対速度、相対角度の情報である相対位置情報により、後続車２の通信装置の電波放射方向を、図中の実線矢印に示すように、先行車１に向けて指向性を持たせる、すなわち動的に可変制御するように構成する。これにより、車両追従走行システムにおける車車間の相対位置に関わらず、他の通信機器からの干渉影響を抑制し、良好な通信状態を得ることができる。指向性を動的に可変する手段は、相対位置情報により指向性の異なる複数のアンテナを切り替えるような電子的なものでも良いし、物理的な可動部を備えたものとしてもよい。
　図２は、本実施例における電子的な指向性制御の構成例を示した図である。図２（A）において、指向性アンテナ３３は、複数の異なる指向性を持つ素子アンテナAT1～ATnで構成され、アンテナ指向性制御部３０は、アンテナの指向性パターンを記憶するアンテナ指向性パターン記憶部３１を有し、相対位置情報により相手車両の方向に指向性を持つアンテナを選択し、切り替えるアンテナ切替部３２を有している。複数の異なる指向性の素子アンテナで構成されたアンテナとしては、例えばアレイアンテナが挙げられる。図２（B）は、アンテナ放射パターンの例であり、各素子アンテナAT1～ATnの放射パターン示しており、相手車両の方向に指向性を持つ素子アンテナを選択してもよいし、複数の素子アンテナを選択して組合せて合成した放射パターンで使用してもよい。これによれば、選択された素子アンテナの組合せによって、電波放射の範囲が調整可能になるため、電波状態が悪い環境においても相手車両に向けて自車両の相対位置情報の送信が良好になる。このような電子的な指向性制御部は、回転機構のような可動部を持たないため耐久性が高く、またアンテナ設置性の自由度が高いという特徴がある。
　図３は、本実施例における物理的な指向性制御の構成例を示した図である。図３において、指向性アンテナ４４はモータ等の可動機構部４３とアンテナ回転角制御部４２を備え、相対位置情報により相手車両の方向に向けてアンテナを回転させる。
　なお、上記は無線通信について記載したが、可視光通信でも対応可能である。可視光通信においては、送信機と受信機の光軸を可動調整することで対応できる。すなわち、可視光通信では、外乱光の影響を避けるために視野角の狭いレンズでLED光を集光して受信する必要があるが、車両のような移動体の場合、レンズをLEDの方向に向ける首振り機構 (光軸調整)等の物理的な制御が必要である。
　このような物理的な指向性制御部は、構成が複雑なアレイアンテナに比べて構成が単純であり低価格で実現できるという特徴がある。
　図４は、本実施例における車両追従走行システムの構成ブロック図である。図４において、先行車１はドライバ６が操作するアクセル１１、ブレーキ１２、ステアリング１３の操作量である操作情報や、車速や加速度などの走行状態量や車両諸元情報からなる先行車情報を処理する先行車情報処理部１４を備え、先行車情報を送信する通信部１５を有している。また、通信部１５は、図２や図３で説明した電子的なアンテナ指向性制御部３０または物理的なアンテナ指向性制御部４０の何れかであるアンテナ指向性制御部１０と指向性アンテナ１６を有している。
　後続車２は、先行車１から送信された先行車情報を受信する通信部２１と、先行車１との相対距離、相対速度、相対角度等の先行車認識情報を取得する先行車認識部２２と、受信した先行車情報と、先行車認識部２２の情報に基づいて、先行車の走行軌道に追従する目標軌道を生成する目標軌道生成部２３と、目標軌道に追従走行するように自車の車両運動の制御指令を算出する車両運動制御部２４と、車両運動制御部２４の制御指令により、操舵および制動、駆動に関わる、エンジンあるいは駆動モータ等の駆動系２６、ブレーキ２７、ステアリング２８の制御量を算出し出力するアクチュエータ制御部２５とを備えている。
　また、目標軌道生成部２３は、先行車１と自車との相対距離、相対速度、相対角度の情報である相対位置情報を算出する相対位置情報算出部２９を有し、算出した相対位置情報を通信部２１を介して先行車１に送信する。また、通信部２１は、図２や図３で説明した電子的なアンテナ指向性制御部３０または物理的なアンテナ指向性制御部４０の何れかであるアンテナ指向性制御部２０と指向性アンテナ５０を有している。
　後続車２のアンテナ指向性制御部２０は、相対位置情報算出部２９で算出した相対位置情報により、通信部２１の指向性アンテナ５０のアンテナ電波放射方向を先行車１に向けて指向性を持たせるように動的に可変制御する。また、後続車２の通信部２１から送信された相対位置情報により、先行車１のアンテナ指向性制御部１０は、指向性アンテナ１６のアンテナ電波放射方向を後続車２に向けて指向性を持たせるように動的に可変制御する。
　なお、先行車認識部２２は、車車間通信で先行車認識情報を取得してもよいし、ステレオカメラやレーザレーダ等の形状認識装置である外界認識部で先行車認識情報を取得してもよい。
　また、図４では、後続車と先行車がそれぞれアンテナ指向性制御部を備え、アンテナ電波放射方向を相互に相手車両に向けて指向性を持たせるように動的に可変制御するようにしたが、後続車のみ、または先行車のみに設けるようにしてもよい。後続車と先行車の両方に設ける利点は、それぞれが相手車両の方向に指向性を持つことで、より周辺の電波干渉に対する抑制効果が高くなる点である。また、例えば、３台以上の車両を連結して追従走行する場合、先頭車両は後続の車両に向けて指向性制御し、二台目以降の後続車両は前方車両に向けて指向性制御することが可能となる。
　また、上記説明では、通信部に、指向性アンテナとアンテナ指向性制御部が含まれるとして説明したが、それらは通信部と別体としてもよい。別体にして外付けとすることで、システムに依らずに類似の効果を得られる。
　図５は、本実施例における車両追従走行システムの他の構成ブロック図である。図５において、図４と同様の機能は同一符号を付し、その説明は省略する。図５において図４と異なる点は、相対位置情報算出部を先行車に設けた点である。図５において、先行車１は、後続車２との相対距離、相対速度、相対角度等の後続車認識情報を取得する後続車認識部１７と、後続車２と自車との相対位置情報を算出する相対位置情報算出部１８を有し、算出した相対位置情報により、先行車１のアンテナ指向性制御部１０は、指向性アンテナ１６のアンテナ電波放射方向を後続車２に向けて指向性を持たせるように動的に可変制御する。
　また、先行車１から、先行車情報と相対位置情報を通信部１５を介して後続車２に送付する。後続車２は、先行車１から送信された相対位置情報により、通信部２１の指向性アンテナ５０のアンテナ電波放射方向を先行車１に向けて指向性を持たせるように動的に可変制御する。
　以上のように、本実施例は、車両追従走行システムにおける追従走行での先行車と後続車との相対位置情報に応じて、アンテナ電波放射方向を相手車両に向けて指向性を持たせるように動的に指向性アンテナの指向性を可変制御することで、他の通信機器からの干渉影響を抑制できる。
　以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
　本願は、２０１８年２月２３日付出願の日本国特許出願第２０１８－３０５４４号に基づく優先権を主張する。２０１８年２月２３日付出願の日本国特許出願第２０１８－３０５４４号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。
　１：先行車、２：後続車、１０，２０，３０，４０：アンテナ指向性制御部、１５，２１：通信部、１６，３３，４４，５０：指向性アンテナ、１７：後続車認識部、１８，２９：相対位置情報算出部、２２：先行車認識部

Claims (13)

  1. 　第１車両と第２車両とが非機械的に連結して追従走行する追従走行システムにおける前記第１車両に搭載される通信制御装置であって、
    　入力された前記第２車両と前記第１車両との相対位置情報に基づいて、前記第１車両のアンテナの電波放射に前記第２車両のアンテナへ指向性を持たせることを特徴とする通信制御装置。
  2. 　請求項１に記載の通信制御装置において、
    　前記相対位置情報に基づいて、前記第１車両のアンテナの電波放射の方向を前記第２車両へ向けて可変制御することを特徴とする通信制御装置。
  3. 　請求項２に記載の通信制御装置において、
    　前記可変制御は、電子的に前記電波放射の方向を変えるものであることを特徴とする通信制御装置。
  4. 　請求項３に記載の通信制御装置において、
    　前記可変制御は、規則的に配列された複数の素子アンテナを選択的に組み合わせて制御することを特徴とする通信制御装置。
  5. 　請求項２に記載の通信制御装置において、
    　前記可変制御は、前記アンテナを物理的に回転させることで前記電波放射の方向を変えるものであることを特徴とする通信制御装置。
  6. 　請求項１に記載の通信制御装置において、
    　前記第２車両は先行車であり、前記第１車両は前記先行車に追従する後続車であることを特徴とする通信制御装置。
  7. 　請求項６に記載の通信制御装置において、
    　前記相対位置情報は、前記後続車で求められることを特徴とする通信制御装置。
  8. 　請求項１に記載の通信制御装置において、
    　前記相対位置情報は、相対距離と相対速度と相対角度であることを特徴とする通信制御装置。
  9. 　第１車両と第２車両とが非機械的に連結して追従走行する追従走行システムにおける前記第１車両にて行われる通信制御方法であって、
    　入力された前記第２車両と前記第１車両との相対位置情報に基づいて、前記第１車両のアンテナの電波放射に前記第２車両のアンテナへ指向性を持たせることを特徴とする通信制御方法。
  10. 　請求項９に記載の通信制御方法において、
    　入力された前記第２車両と前記第１車両との相対位置情報に基づいて、前記第１車両のアンテナの電波放射の方向を前記第２車両へ向けて可変制御することを特徴とする通信制御方法。
  11. 　第１車両と第２車両とが非機械的に連結して追従走行する車両追従走行システムであって、
    　前記第１車両は、
    　前記第２車両を認識する外界認識部と、
    　前記外界認識部によって認識された前記第２車両と、前記第１車両と、の相対位置情報を求める相対位置情報算出部と、
    　　前記相対位置情報に基づいて、前記第１車両のアンテナの電波放射に前記第２車両のアンテナへ指向性を持たせる第１通信制御部と、
    　を備えることを特徴とする車両追従走行システム。
  12. 　請求項１１に記載の車両追従走行システムにおいて、
    　前記第１通信制御部は、前記相対位置情報に基づいて、前記第１車両のアンテナの電波放射の方向を前記第２車両へ向けて可変制御することを特徴とする車両追従走行システム。
  13. 　請求項１１に記載の車両追従走行システムにおいて、
    　前記第２車両は、前記相対位置情報に基づいて、前記第２車両のアンテナの電波放射に前記第１車両のアンテナへ指向性を持たせる第２通信制御部を備えることを特徴とする車両追従走行システム。
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