JP2003030783A - 車両通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安全運転支援システムを構築するために好適な
車両通信システムを提供する。 【解決手段】道路１０１を１００ｍ単位のセクタＳ０、
Ｓ１、Ｓ２、…Ｓ９に分割する。これを基本単位とし，
道路の照明灯等につけた基地局１０２と車載器との間で
パケット通信を行うようにする。このセクタをサブドメ
インとする。これを１０セクタ集めて，１ｋｍ単位を１
クラスタとする。この１ｋｍの１クラスタをサブドメイ
ンの上部のドメインとする。１０個分のセクタＳ０〜Ｓ
９のそれぞれの基地局はハブ１０４に接続されている。
また各クラスタＣ０〜Ｃ９のハブ１０４はルータ１０６
に接続されている。これらの道路側通信システムはゲー
トウェイ１０７を介して接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両通信システムに
関し、特に道路上を走行する車両と通信を行うための車
両通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の安全運転支援システムとしては種
々の提案がなされている。

【０００３】スマートウェイは道路側に交通状況検知な
ど高度な機能を持たせるために，路車間の通信システ
ム，センサ，光ファイバネットワーク等の必要な施設が
組み込まれている道路であり，かつこれら施設をＩＴＳ
の多様なサービスの提供に活用できるようにする仕組み
（情報の共通利用や自由なやりとりを支えるための各種
の決まり等（オープンプラットフォーム））を統合的に
備えている道路とされる。

【０００４】一方，スマートウェイの中核のシステムで
ある走行支援道路システムは，スマートカー（車両に周
辺交通状況の検知機能に加え，スマートウェイとの通信
機能をもたせたもの）と協調してスマートゲートウエイ
（知能化された通信）を介して情報をリアルタイムにや
りとりすることにより，車両の走行を支援し，道路交通
の安全性向上，効率性向上道路交通環境の改善，の利便
性快適性向上などを図ることを目的とするものとされて
いる。

【０００５】これらのシステムを構築する際には、走行
する車両に対する情報提供、及び車両から発信されるデ
ータの利用が大きなテーマである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に大きなシステム
を作る際，トップダウンで作ってゆくことは基本である
が，特殊なサービスの提供システムになりやすく，コス
ト面で困難をともなう場合がある。また，ボトムアップ
では要素技術の集合的性格が強くなり，これもまた結果
的にコストに対し十分な機能のシステムを作ることは難
しい。

【０００７】このような実状から、上述のシステムは、
未だ具体的なレベルにまで具現化されておらず、またそ
のための車両通信システムも思考錯誤を繰り返している
のが現状である。

【０００８】本発明は，具体的な安全運転支援システム
を構築するために好適な車両通信システムを提供するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の車両通信システムはＩＰアドレスを
道路の地理的情報に応じて割り当てた事を要旨とする。

【００１０】請求項２記載の車両通信システムは、請求
項１記載の車両通信システムにおいて、ＩＰアドレスは
道路の所定距離毎に割り当てられたことを要旨とする。

【００１１】請求項３記載の車両通信システムは、請求
項２記載の車両通信システムにおいて、道路の割当最小
単位はセクタであり、該セクタの所定個数をまとめてク
ラスタを構成することを要旨とする。

【００１２】請求項４記載の車両通信システムは、請求
項３記載の車両通信システムにおいて、各セクタにはサ
ブドメイン名が割り当てられていることを要旨とする。

【００１３】請求項５記載の車両通信システムは、請求
項３又は４記載の車両通信システムにおいて、各クラス
タにはドメイン名が割り当てられていることを要旨とす
る。

【００１４】請求項６記載の車両通信システムは、請求
項１ないし６のいずれかの車両通信システムにおいて、
前記地理的情報は、道路の名称であることを要旨とす
る。

【００１５】請求項７記載の車両通信システムは、請求
項１ないし７のいずれかの車両通信システムにおいて、
前記地理的情報は、道路の起点からの距離であることを
要旨とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の車両通信システ
ムの実施の形態を、安全運転支援システムに適用して、
図面に基づき説明する。まず安全運転支援システムを構
成する際の基本コンセプトについて説明する。

【００１７】図１において、例えばコンピュータシステ
ム２においては、コンピュータ２ａのＯＳ２ｂは異なる
アーキテクチャのコンピュータに対しても，使いやすい
一定の基本機能をアプリケーション２ｃ側に提供してい
る。

【００１８】一方、ＩＴＳにおけるシステム（あるいは
サービス）１は，道路１ａが大部分を負担すると考え
ず，道路は使いやすい基本機能を統一されたプラットフ
ォームとして提供し，車両との協調でシステムが作られ
サービスがなされると考えると、そのプラットフォーム
１ｂは、コンピュータのＯＳのような役割を果たし，道
路１ａはどのサービスにも使える基本機能を，アプリケ
ーション１ｃが使いやすいような統一的な形で提供する
ことになる。車側ではそれを利用して、ＩＴＳ、あるい
は安全運転支援システムとしての機能を達成していく。
上記のプラットフォーム１ｂは当該システムのインフラ
と考えることもできる。

【００１９】コンピュータとＯＳとアプリケーションの
３者により一つの機能するシステムが構成されるよう
に，道路も一定の基本機能を提供する道路プラットフォ
ームの上で，アプリケーションが構築され，展開されて
ゆくように考えることができる。道路ＯＳとでもいうこ
とができる。

【００２０】例えば，レーダによるＡＣＣ（Ａｄａｐｔ
ｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やビジョンに
よるレーンキーピングは車載機で行われるが，プラット
フォームから自車を含めた周囲車両の工事情報などがリ
アルタイムにセンチオーダーの精度でインフラから提供
されれば，それを利用した車両からさらに高度なアプリ
ケーションの実行が可能となる。すなわち，車載側のア
プリケーション主体に動作したものを道路ＯＳ側の機能
を使うことで，高度化，あるいは機能停止の時間率を下
げることができることになる。また，これはシステムが
協調的なアーキテクチャをもつことが望ましいことも示
している。

【００２１】以上をまとめると， （１） 車側の能力を最大限引き出すように路側が共通
機能を共通仕様で提供する。すなわち，道路上のアプリ
ケーションの展開に必要な共通機能をコンピュータのＯ
Ｓのように提供する。

【００２２】（２） 車側が順次路側のサポートを受け
ることの可能な車載機を搭載することにより，次第に安
定的に動くようになる。

【００２３】（３） 結果的に，一つの技術ですべてを
行うのではなく，複数の技術を協調的に使う。

【００２４】以上は，他の様々なサービスと共用可能な
システムであるべきであることを意味するが、以下に述
べるような通信システムを道路側（インフラ側）で準備
する事によって実現可能となる。

【００２５】次に、上述のような安全運転支援システム
の基本コンセプトに基づき，該システムとして具体的に
どのような機能を持たせるべきかを本発明の実施例と共
に説明する。安全運転支援システムでは適切な警告や制
御によるサポートが重要となるが，スポット通信とスポ
ット表示・伝達ではその能力に大きな制限が加わること
になる。事故を大幅に減らすことを考えれば，リアルタ
イムでシームレスな通信によるシームレスな安全運転支
援システムが必須になる。

【００２６】すなわち，事故がどこで起こっても，ま
ず，直後を走行する車両にその情報は瞬時に伝えられ，
必要によっては然るべき制御も行う。離れた後方車両に
は然るべき情報を伝える。このためには，自車位置，他
車位置を精確に把握し，伝えあうことが重要となる。

【００２７】発明者らが車々間通信による位置情報の交
換とそれに基づき，危険警告を行う安全運転支援システ
ムをミクロスコピックなシミュレーションにより検討し
た結果，搭載率にもよるが，半径１００ｍの情報交換で
安全性が大きく向上するという知見を得ている。

【００２８】なお，車々間通信を使うこと自身が本質な
のではなく，情報の交換が本質であるから，車−路−車
の通信であってもよい。前後１００ｍの通信的視界を確
保すれば良いと考えられる。

【００２９】次に道路インフラの持つべき基本機能につ
いて説明する。上記安全運転支援システムにおいて必要
となる機能とシステムアーキテクチャを基本としたさら
に広い範囲のアプリケーションを含めて，道路インフラ
の持つべき基本機能を整理すると，次の３つの機能に集
約される。

【００３０】（１） 安全性と乗り心地，照明等を提供
する機能（基本物理機能）

【００３１】（２） 車両の走行位置検知（ポジショニ
ング）を可能とする機能（ポジショニング機能）

【００３２】（３） 車々間および路車間の情報提供機
能（通信機能）

【００３３】以上を３点セットとして，これらを提供す
る道路ＯＳ，すなわち「道路プラットフォーム」を具体
的に実現する技術について説明する。なお、上記基本物
理機能については説明を省略する。

【００３４】まず、ポジショニング機能について説明す
る。

【００３５】ポジショニングシステムとしては、ＧＰＳ
系（ＧＰＳ、ＤＧＰＳ、ＲＴＫ−ＧＰＳ）、ビジョン、
通常車両のラテラル制御のために道路に埋め込まれた磁
気マーカーをＰＮ符号化磁気マーカー（Ｍ系列レーンマ
ーカ）とすること、あるいは擬似衛星（Ｐｓｅｕｄｏｌ
ｉｔｅｓ）、逆ＧＰＳ（ＩＧＰＳ）等を採用することが
できる。

【００３６】ＰＮ符号化磁気マーカー（Ｍ系列レーンマ
ーカ）は、図２に示されるように、通常、車両のラテラ
ル制御のために道路１ａに埋め込まれる磁気マーカー３
ａの極性を同図のようにＭ系列状に埋め込むことで，ロ
ンジチュージナル方向にも位置特定を可能とするもの
で、ロバストで極めて高精度なポジショニングシステム
を提供することができる。天候，明暗，電波の状態には
一切かかわらず，確実に足下で位置情報を提供できる
し、また、立体交差部など緯度経度が同一の地点も確実
に識別可能となる。このＰＮ符号化磁気マーカーシステ
ムは、路面に磁石を埋め込む必要があるので，ＧＰＳの
ように既に存在するシステムに比べインフラ整備のコス
トは増大するが、トンネル内や橋梁下，都市部のマルチ
パスの激しいところなどではＧＰＳに変わってポジショ
ニングに関し威力を発揮する。

【００３７】このようなＰＮ符号化磁気マーカーは、例
えば特開平１１−２６５４９７号に記載されている。

【００３８】擬似衛星（Ｐｓｅｕｄｏｌｉｔｅｓ）はＧ
ＰＳの擬似衛星で、ＧＰＳのライブの衛星に加わり、Ｇ
ＰＳ衛星が出したのと同様にＣ／Ａコードを出してポジ
ショニングを高精度に行うものである。

【００３９】逆ＧＰＳ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＧＰＳ）は、
ＧＰＳが、受信者が４個以上の衛星の電波を受けて，４
元連立２次方程式を解き，未知数である受信者の位置と
システム時計とのずれ（ｘ，ｙ，ｚ，Δｔ）を特定する
システムであるのに対し，逆ＧＰＳは送信者が発信した
ひとつのＰＮ信号をシステムが４個以上の経路の電波を
受けて，アンテナ間の遅延差を計算し，ＧＰＳと同様な
演算を行って送信者の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を特定するシ
ステムである。

【００４０】次に本発明の実施の形態である通信機能に
ついて説明する。

【００４１】安全運転支援システムにおいて要求される
機能をまとめると、（１）各車両はリアルタイムシーム
レス通信を行えること、（２）各車両は少なくともその
道路において各車両の前後１００ｍに存在する車両と位
置情報を主とした走行情報の交換がリアルタイムにでき
ること、（３）離れた場所の車両にも任意の場所にパケ
ットを飛ばし，情報の交換ができること、（４）（３）
まではＩＴＳのためのパケットの通信であるが，インフ
ラ共用の観点から，ＩＰパケット（ＩＰアドレスが振ら
れているパケット）も扱えること、（５）可能であれ
ば，車々間通信との協調でよりロバストにシステムが動
作すること（車−路−車だけではなく，車−路−車−車
でも良い）、ということになる。

【００４２】上記を満たすような通信システムを、図３
を用いて説明する。

【００４３】まず、道路１０１（この道路は例えばＰＮ
符号化磁気マーカーが埋め込まれたものであっても良
く、またマーカーが埋め込まれていないものであっても
良い）を１００ｍ単位のセクタＳ０、Ｓ１、Ｓ２、…Ｓ
９に分割する。これを基本単位とし，道路の照明灯等に
つけた基地局１０２と車載器との間でパケット通信を行
うようにする。符号１０２ａはアンテナである。

【００４４】ここで，このセクタをサブドメインとす
る。図３の例では、セクタＳ０には“ｓ０．ｃ０．ｒ
１．ｊｐ．ｉｔｓ”なるサブドメイン名が、またセクタ
Ｓ１には“ｓ１．ｃ０．ｒ１．ｊｐ．ｉｔｓ”なるサブ
ドメイン名がそれぞれ付与されている。

【００４５】これを１０セクタ集めて，１ｋｍ単位を１
クラスタとする。位置情報は１ｋｍを繰り返しの単位
（モデューロの大きさ）とする。この１ｋｍの１クラス
タをサブドメインの上部のドメインとする。図３の例で
は、クラスタＣ０には“ｃ０．ｒ１．ｊｐ．ｉｔｓ”な
るドメイン名が、またクラスタＣ１には“ｃ１．ｒ１．
ｊｐ．ｉｔｓ”なるドメイン名がそれぞれ付与されてい
る。

【００４６】１０個分のセクタＳ０〜Ｓ９のそれぞれの
基地局は、光ファイバ１０３により、あるいは無線によ
りハブ１０４に接続されている。すなわち各クラスタＣ
０〜Ｃ９はそれぞれハブ１０４を１つずつ備えている。

【００４７】また各クラスタＣ０〜Ｃ９のハブ１０４は
回線１０５によりルータ１０６に接続されている。

【００４８】これらの道路側通信システムはインターネ
ット１０８等と接続される。道路側通信システムがイン
ターネット１０８と異なる種類のネットワークである場
合は、ゲートウェイ１０７を介して接続される。

【００４９】前述のように，車両同士の情報交換は半径
１００ｍの通信が確保されれば効果があることから，１
００ｍのセクタ毎の基地局で集めた車両の走行情報のＩ
ＴＳパケットは当該セクタおよび前後のセクタの基地局
を通して，ブロードキャストする。また，遠くへ飛ばす
べき情報はルータによりルーティングされて，然るべき
クラスタ（ドメイン）の然るべきセクタ（サブドメイ
ン）に飛ばす。

【００５０】つまり、道路の特定の位置で事故が発生し
た場合等は、その情報をそのセクタおよび前後のセクタ
の基地局を通して，該当位置の手前のセクタ、あるいは
所定のセクタにブロードキャスト（データ送信）する。
これにより走行車両に対してリアルタイムな緊急警告や
事故回避が可能である。

【００５１】また渋滞の（末尾）情報や凍結情報，ある
いは工事情報等についても該当するセクタより所定のセ
クタに対して送信すれば、走行車両側でその情報を入手
でき、またその位置に接近するにつれての運転者に対す
る強調提示等も可能になる。

【００５２】さらに豪雪地帯における精確な除雪，一部
の清掃車工事車等における速度の違う一般車の危険回
避，自動運転や省力化も可能である。

【００５３】また、例えばトンネル内でも，霧の中で
も，雪や雨の中でも、ＰＮ符号化磁気マーカーシステム
等が装備されているようなリアルタイムに安定した高精
度測位が提供されていれば，レーンキーピングはもちろ
ん，自車位置を知らせあうことで，ＡＣＣのロバスト化
も容易になる。

【００５４】また車両の事故が発生した場合に車両から
その旨の送信を行ったり、あるいは何らかのデータ送信
を行った場合は、その位置にあるセクタの基地局１０２
で受信され、相手局に送信することもでき、その際に、
その基地局のサブドメイン名（あるいはドメイン名）を
送信データに付加すれば、データ送信した車両の位置情
報を相手に伝えることもできる。

【００５５】位置情報に関しては、このようにセクタ／
クラスタ構成をすれば，クラスタが自動的に位置情報の
上位桁を意味することは明白である。このようにするこ
とで，ドメイン，サブドメインがそのまま道路に沿った
位置を意味し，緊急情報を含む配信すべき情報の配信先
を簡単かつきめ細かく指定可能となる。さらにゲートウ
ェイを通して，インターネットへの常時接続も可能と
し，道の駅や地域情報サーバなどとのネットワークも可
能となる。またＩＰアプリケーションへのチャネルの提
供によるスムーズな常時高速接続動作も可能となる。

【００５６】このようなシステムは将来のライフスタイ
ルを考えたときに不可避な自動車上のＩＰ常時高速接続
の中心インフラとしても活用可能である。ひっ迫する周
波数の有効利用の観点からもこのようなデディケートさ
れた通信方式は好適である。

【００５７】このような通信システムは、図１のプラッ
トフォーム１ｂに相当する。プロトコルをＩＰ系とする
か，別にＩＴＳプロトコルを設定するかはセキュリティ
も含めて選定する必要はあるが、ここではひとつの例と
して，ＩＰｖ６で極端に大きくなったアドレス空間を持
つインターネットのトップレベルドメインを考えてみ
る。

【００５８】たとえば，ＩＴＳに関するパケットを（．
ｉｔｓ）とし、日本（ｊｐ）の国道１号線（ｒ１）の第
５クラスタ（ｃ１）の第６セクタ（ｓ０）のサブドメイ
ン名を“ｓ６．ｃ５．ｒ１．ｊｐ．ｉｔｓ” とする
と，このサブドメイン名が国道１号線の起点から５．６
ｋｍのサブドメインであることを表すことができる。

【００５９】そのドメインを通過する自動車の走行情報
は“ｓ５．ｃ５．ｒ１．ｊｐ．ｉｔｓ”と“ｓ６．ｃ
５．ｒ１．ｊｐ．ｉｔｓ”と“ｓ７．ｃ５．ｒ１．ｊ
ｐ．ｉｔｓ”の各サブドメインにブロードキャストすれ
ばよい。つまりＩＰアドレス、すなわちサブドメイン名
（あるいはドメイン名）として、道路の種別や道路の起
点からの位置情報（すなわち地理的情報）に対応する情
報をそのまま用いることができるから、データ通信の際
の利便性が高い。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１記載の発明は、ＩＰアドレスを道路の地理的
情報に応じて割り当てたので、データ通信の際の利便性
が高い。特にデータ通信者が地理的情報に基づいてデー
タ送信のためのＩＰアドレスを決定することができる。

【００６１】請求項２記載の発明は、ＩＰアドレスを道
路の所定距離毎に割り当てたので、緻密なデータ送受信
及びその制御が可能となる。

【００６２】請求項３記載の発明は、道路の割当最小単
位をセクタとし、該セクタの所定個数をまとめてクラス
タとしてので、ＩＰアドレスの管理が容易である。

【００６３】請求項４記載の発明は、各セクタにサブド
メイン名を割り当てたので、データ通信の際の利便性が
高い。

【００６４】請求項５記載の発明は、各クラスタにドメ
イン名が割り当てたので、データ通信の際の利便性が高
い。

【００６５】請求項６記載の発明は、前記地理的情報を
道路の名称としたので、データ通信の際の利便性が高
い。特にデータ通信者が地理的情報に基づいてデータ送
信のためのＩＰアドレスを決定することができる。

【００６６】請求項７記載の発明は、前記地理的情報は
を道路の起点からの距離としたので、データ通信の際の
利便性が高い。特にデータ通信者が地理的情報に基づい
てデータ送信のためのＩＰアドレスを決定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】理想的なＩＴＳシステムとコンピュータシステ
ムとの関係を示す図である。

【図２】ＰＮ符号化磁気マーカーの概念図である。

【図３】本発明の実施の形態に係わる道路通信システム
を説明するための構成図である。

【符号の説明】

１…ＩＴＳシステム ２…コンピュータシステム １０１…道路 １０２…基地局 １０４…ハブ １０６…ルータ １０７…ゲートウェイ １０８…インターネット Ｃ０〜Ｃ９…クラスタ Ｓ０〜Ｓ９…セクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｈ０４Ｂ 7/26 Ｆ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＩＰアドレスを道路の地理的情報に応じて
   割り当てた車両通信システム。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両通信システムにおい
   て、ＩＰアドレスは道路の所定距離毎に割り当てられた
   ことを特徴とする車両通信システム。
3. 【請求項３】請求項２記載の車両通信システムにおい
   て、道路の割当最小単位はセクタであり、該セクタの所
   定個数をまとめてクラスタを構成することを特徴とする
   車両通信システム。
4. 【請求項４】請求項３記載の車両通信システムにおい
   て、各セクタにはサブドメイン名が割り当てられている
   ことを特徴とする車両通信システム。
5. 【請求項５】請求項３又は４記載の車両通信システムに
   おいて、各クラスタにはドメイン名が割り当てられてい
   ることを特徴とする車両通信システム。
6. 【請求項６】請求項１ないし６のいずれかの車両通信シ
   ステムにおいて、前記地理的情報は、道路の名称である
   ことを特徴とする車両通信システム。
7. 【請求項７】請求項１ないし７のいずれかの車両通信シ
   ステムにおいて、前記地理的情報は、道路の起点からの
   距離であることを特徴とする車両通信システム。