JP4961489B2 - 車両間通信のための方法および装置 - Google Patents
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Description
は、本発明は、車両間マルチホップ放送通信のための通信方法及び装置に関する。
きている。この普及性は、一方で、使用されるアドホックネットワークプロトコルが極め
て強力であることと同時に必要な集積回路チップが安価で小型であり、費用効果的で広範
な用途を可能にすることによるものと考えられる。
2種類、すなわち安全性の用途と快適性の用途とに分類できる。
とすることを含む。このような用途の例は、車両におけるナビゲーション支援、重要事項
の指示またはインターネット接続である。
あるいは車両の衝突の回避を可能にすることによって、交通における乗員の安全性を向上
させることを目的とする(特許文献1)。
実な情報を可能にするために、複雑で非常に厳しい要件を満たさなければならない。
常に短くなければならない。また、アドホックネットワークを介して送信されるデータは
、高速送信を可能にするためにできるだけ単一であるべきである。さらに、このアプリケ
ーションでは、その通信範囲内において、すべての車両が、他のすべての車両との相対位
置および走行速度を認識しているので、結果、システムは、他の車両が衝突経路にある場
合に、運転者にそれぞれの警告を発することができる。
02.11、IEEE802.15、専用狭域通信(DSRC)またはBluetoot
h(登録商標)のような従来のアドホックネットワークは、通常、安全アプリケーション
によって必要とされるよりも通信範囲が狭く、または長い時間遅延を必要とする。
802.11において、2Mbpsのような制限された帯域幅のみを提供する。この帯域
幅は、以下の例によって示すように安全アプリケーションには十分でない。各方向の5車
線(合計で10車線)において、10メートル毎に車両が一台存在する渋滞道路において
、各車両が、100ms毎に100バイトのデータパケットを送信した場合、必要な帯域
幅は3.2Mbpsとなり、WLAN放送の2Mbpsのデータレートを超えてしまう。
の方法および装置を提供することである。
および装置を提供することである。
強化するための方法および装置を提供することである。
って、パケット数を低減できる車両間無線通信システムのような無線通信システムを提案
している。
、車両が送受信するパケット数は車両のn倍になる。このことにより、帯域幅不足が生じ
る可能性がある。他方、このような渋滞状況中には、個々の車両の走行速度は低く、また
激しい事故/衝突の可能性は大部分低減されるので、パケットを送信する必要がほとんど
なくなる。したがって、最初と最後の車両以外のすべての車両について、パケットの送信
頻度を低減できる。最後の車両は、後方からの衝突を回避するためにパケットを送信して
もよい。このことにより、総パケット数の低減が生じる。
ッディングするためのアルゴリズムを提供する。したがって、アルゴリズムは、パケット
をさらに送信できるノードを選択できる。アルゴリズムは、パケットの再送信が不要であ
る場合に、このような再送信を停止できる。
情報を用いることができる。車両データの設定について以下に説明する。以下のように、
渋滞道路の状況を規定できる。車両が、その車両のある速度範囲内の速度で、同一方向に
走行している他の車両から所定数のパケットを受信した場合、車両が、少なくとも1台の
先行車両および1台の後続車両からパケットを受信した場合、また速度が閾値よりも小さ
い場合に、道路は渋滞している可能性がある。
えば車両密度に反比例して、パケットを再送信するための時間/期間を設定できる。
法であって、受信車両の位置、走行速度および走行方向を含む位置データを決定するステ
ップと、送信車両の位置、走行速度および走行方向を含む位置データを受信するステップ
と、受信車両と送信車両との間の相対位置、相対速度および相対方向を算出するステップ
と、算出された相対位置から車両密度を算出するステップと、受信車両の位置データを周
期的に送信するステップからなり、受信車両の位置データを周期的に送信するための時間
が、車両密度に従って設定されることを含む方法を提供する。
含まれたデータセット数をデータパケットから決定するステップ、および/または以下の
ステップをデータセット数だけ繰り返すステップの内の少なくとも1つを含む受信処理を
行うことが可能であり、以下のステップが、車両データのデータベースを有するデータセ
ットの一対の車両識別子(ID)およびタイムスタンプを比較することによって、データ
セットが初めて受信されたかどうかを決定するステップと、決定ステップに基づき、デー
タセットを車両データのデータベースに記憶するステップと、送信車両と受信車両との間
の相対距離に従って、送信時間を決定するステップと、および/または送信時間に達した
ときにデータセットを送信して、データセットを車両データのデータベースから消去する
ステップからなる。
であって、受信車両の位置、走行速度および走行方向を含む位置データを決定するための
位置決定部と、送信車両の位置、走行速度および走行方向を含む位置データを受信するた
めの受信部と、受信車両と各送信車両との間の相対位置、相対速度および相対方向を算出
するための算出部と、算出された相対位置から車両密度を算出するための密度算出部と、
受信車両の位置データを周期的に送信するための送信部であって、車両密度に従って、受
信車両の位置データを周期的に送信するための時間を設定する送信部とを備える装置を提
供する。
る装置を構成できる。
ロコンパス、パルスカウンタおよび/またはタコメータを備えることができる。
LAN)、IEEE802.11群(802.11a〜802.11p)、IEEE80
2.15、専用狭域通信(DSRC)、および/またはBluetooth(登録商標)
、ならびにそれらのそれぞれのプロトコルであり得る。使用されるプロトコルはIPv4
またはIPv6であることが可能である。通信部によって用いられる周波数帯域幅は2.
4GHzおよび/または5.9GHzであり得る。
も大きい通信範囲を要求したときに、個々の情報が、中継ノードによって中継されて、マ
ルチホップ通信を行う。各車両は、アドホックネットワークのノードである。さらに、す
べての車両および/またはノードが情報を必要とするときに、情報を含むパケットを全方
向に放送できる。
接続することができる。したがって、上述の交通標柱、交通標識、交通信号およびランド
マークも、アドホックネットワークのノードである。
の相対方向に従って設定することができる。車両間の相対方向は、複数の車両が同じ方向
または異なる方向に走行しているかどうかを示している。さらに、受信車両の位置データ
を周期的に送信するための時間は、受信車両の走行速度に従って、また受信車両と各送信
車両との間の相対速度に従って設定することができる。
して、車両密度に反比例して、周期的に送信するための時間を設定することが可能である。
受信車両の位置データおよび送信車両の位置データの再送信を停止できる。受信車両が、
所定の時間内に同一の送信車両から位置データを2回受信した場合に、受信車両は、送信
車両に対する相対位置に関連して、送信車両からの位置データの再送信について決定でき
る。
ていることが望ましい。算出された密度は相対位置に基づいているので、車両の前後にお
ける局所密度の間を算出密度に基づき区別して、その区別に応じて、周期的に送信するた
めの時間を設定することが可能である。
つかのデータセットを少なくとも含むデータパケットに含まれ、すなわち、データセット
がパケットおよびデータセットにいくつ含まれているかを示している。各データセットは
、車両IDとタイムスタンプとを少なくとも含む。位置データは、位置ベクトルの形態で
含むことが可能である。車両の実際の位置、実際の走行速度および/または実際の走行方
向に基づき、位置ベクトルを算出できる。
、渋滞検出によって、またいわゆる効率的なフラッディングによって、交通状況に関する
速くて確実な情報の提供を保証するために伝達に必要なデータパケット数を低減できる。
は部分的に組み合わせることができる。
態の以下の詳細な説明から完全に明らかになるであろう。しかし、本発明の範囲が、以下
に示した所定の実施例に限定されないことを理解すべきである。以下、本発明の実施例を
図面を用いて説明する。
トワークを概略的に示している。最初の車両1はパケットA11を送信する。このパケッ
トA11は、後続する車両2によって受信される。後続する車両2は、パケットA11を
最初の車両1および次の車両3の両方に全方向に再送信する。次の車両3は、パケットA
11を受信して、パケット11を、先行する車両2および最後の車両4に全方向に再送信
する。参照番号5は車両1〜4の走行方向を示している。
、位置決定部20と算出部21と通信部24とメモリ27とを備える。算出部は、密度算
出部22と相対速度算出部23とを備える。通信部24は、送信部25と受信部26とを
備える。これらのブロックは全てバス28によって接続されている。上述の装置は、ソフ
トウェア、ハードウェアまたはそれらの組み合わせで実現できる。例えば、車両間通信装
置は一般的な中央処理部(CPU)を備え、算出部21や位置決定部22の処理をメモリ
27に記憶されるプログラムによって実現できる。
ス、ジャイロコンパス、パルスカウンタおよび/またはタコメータを備えることができる
。また、通信部24として要約された受信部26および送信部25は、無線ローカルエリ
アネットワーク(WLAN)、IEEE802.11群(802.11a〜802.11
p)、IEEE802.15、専用狭域通信(DSRC)、および/またはBlueto
oth(登録商標)、ならびにそれらのそれぞれのプロトコルであり得る。使用されるプ
ロトコルはIPv4またはIPv6であることが可能である。通信部によって用いられる
周波数帯域幅は2.4GHzおよび/または5.9GHzであり得る。
効率的なフラッディングは、アドホックネットワーク内で送信されるパケット数の低減に
もつながる。上述のように、パケットを再送信して、安全アプリケーションが要求する通
信範囲に到達させるべきである。主に、効率的なフラッディングは、パケットが再送信さ
れるかどうかを各車両/ノードで決定することによって、無線アドホックネットワークを
介してパケットを効率的にフラッディングする方法を提供する。
参照番号45、46および47は、車両41、42および43の通信範囲をそれぞれ示し
ている。この例では、パケットを車両41から車両44に送信する場合、車両43の代わ
りに、車両42がパケットを再送信するようにすることが最も効率的であることが解かる
。したがって、車両43がパケットを再送信することは全く不要である。車両43の代わ
りに、車両42がパケットを再送信するようにするためには、車両42が、車両43の前
にパケットを送信しなければならない。また車両43は、車両43の前に他の車両が存在
することを認識しなければならない。
両が位置データを受信すると、車両は送信車両までの距離を算出する。この例では、受信
車両42と43は、送信車両41から受信したパケットに含まれた位置情報に基づき、そ
れぞれ送信車両41までの距離を算出する。次に、車両42と43は、パケットが送信さ
れる時間(送信時間)と一緒に、この位置情報を図2に示したメモリ17に記憶する。こ
の送信時間は、送信車両と受信車両との間の距離に基づき算出される。
式1で、dは、送信車両と受信車両との間の距離である。距離が、閾値、例えば400m
よりも大きく、送信時間が現在の時間よりも小さくなる場合、メモリ17中の送信時間は
空に設定される。
大きくなるので、車両42は、車両43の前にパケットを送信する。したがって、車両4
3は、パケットを送信する前に同一のパケットを車両42から受信する。すなわち、車両
43は、以下に説明する車両データベースから同一のパケットを送信することなく、それ
ぞれのパケットを消去できる。
ド51には、パケットに含まれたデータ数が書き込まれる。この数は、1以上の整数であ
る。次のフィールド52のデータ−aは、常に、パケットを発信した送信車両に一致する
データである。引き続くフィールド53のデータ−b〜フィールド54のデータ−nは、
アドホックネットワークの別の車両/ノードに関連している。したがって、送信車両が、
再送信すべきデータを有しない場合、フィールド51と52のみが存在する。
度58および方向59のようなサブフィールドを含む。車両ID55は、車両をユニーク
に識別できる任意のIDである。タイムスタンプ56は、データが元の送信車両から送信
された時間である。位置57は、地球の経度および緯度によって書き込むことができる車
両IDによって識別された車両の位置データである。速度58は元の送信車両の走行速度
であり、また方向59は元の送信車両の走行方向である。車両の位置ベクトルは、これら
車両の実際の位置57、実際の走行速度58および実際の走行方向59を含む。
的に示している。列61には、図5に記載されているように、車両データが記憶される。
列62には、送信車両位置リストが記憶され、また列63には、算出された送信時間が記
憶される。送信車両位置リスト62は、車両と他の車両との間の相対位置を規定する。
装置における、パケットを連続的に送信する送信処理のフローチャートを示している。こ
の処理は、始動後に自己設定する検索タイマによって発動される(ステップ81)、例え
ばCPUの処理によって実現される。処理が開始される毎に、ステップ82において、車
両データベース60から送信するデータの検索を実行する。ステップ83において、現在
の時間に近い送信時間を有するデータを確認した場合、このデータは送信されるべきもの
とみなされる。ステップ84では、車両の位置データが得られ、また図4に示した構造を
有するデータパケットが作成される。ステップ85では、作成されたパケットが送信され
る。パケットを送信した後に、ステップ86では、渋滞検出に基づき更新時間が算出され
、ステップ87で算出された更新時間が設定される。
すべての車両の位置情報を用いることができる。車両が、その車両のある速度範囲内の速
度で、同一方向に走行している他の車両から所定数のパケットを受信した場合、車両が、
少なくとも1台の先行車両および1台の後続車両からパケットを受信した場合、また速度
が閾値よりも小さい場合に、道路は渋滞している可能性がある。このような渋滞が検出さ
れた後に、車両は車両密度を算出する。この密度に基づき、例えば車両密度に反比例して
、パケットを再送信するための時間/期間(更新時間)を設定できる。
期値よりも大きい値に設定する。ステップ88で、検索タイマは、算出された更新時間に
設定される。ステップ83で送信するデータがなかった場合には、ステップ88において
、処理が継続され、検索タイマ81を初期値に設定する。
したときに実行される受信処理のフローチャートを示している。このフローチャートも例
えばCPUによるプログラム処理にて実現される。ステップ71でパケットを受信した後
、受信パケットは、ステップ72において、各データ、すなわちデータ−a〜データ−n
に分割される。次のシーケンス、すなわちステップ73〜78は、分割された各車両デー
タ−a〜データ−nに従って繰り返される。
ェックされる。このチェックは、受信データの車両IDおよびタイムスタンプの対と、車
両間通信装置に蓄積されている車両データベースのそれぞれのデータとの比較に基づく。
もし、初めて受信されたものである場合、更に受信データのタイムスタンプと現在時刻と
の差が予め定められた有効時間を経過しているかチェックされる。その結果、有効時間を
経過している場合、旧データであるとして単純に廃棄される。
無い場合、ステップ74において、この受信データは車両位置データ60中に新たに記憶
される。この場合、送信車両の相対位置が送信車両位置リスト62に記憶され、送信車両
と受信車両との間の距離により(式1)で求められた送信時間が、送信時間63に記憶さ
れる。
、送信時間63が設定されているかチェックされ、設定されていない場合は廃棄され、ス
テップ73で次のデータの処理に移行する。ステップ75にて送信時間63が設定されて
おり、廃棄とされなかった受信データに対し、ステップ76において、効率性のチェック
が行われる。この効率性のチェックための計算(効率的なフラッディング)は、送信車両
位置リスト62にリストアップされた送信車両の数だけ繰り返される。
い場合、実際の車両/ノードは当該パケットを再送信しなければならない。そうでないな
らば、効率的なフラッディングがステップ77で非作動にされ、送信時間63が車両デー
タベース60から消去される。次に、ステップ78で車両データベースの送信車両リスト
が更新され、次のデータの処理に移行することとなる。
実施形態を形成するように、上述の実施形態の構造の特徴および詳細仕様を交換するかま
たは組み合わせることが可能である。本発明の実施形態の変更が、当業者にとって容易に
明白である限り、本発明の説明を簡単にするために、可能なすべての組み合わせを明示的
に指定することなく、本発明の実施形態の変更が、上述の説明によって潜在的に開示され
ているとみなすべきである。
部、23・・・相対位置算出部、24・・・通信部、25・・・送信部、26・・・受信
部、27・・・メモリ、51・・・データ数、52・・・データ−a、53・・・データ
−b、54・・・データ−n、55・・・車両ID、56・・・タイムスタンプ、57・
・・位置、58・・・走行速度、59・・・走行方向、60・・・車両位置データ、61
・・・データ−a、62・・・送信車両位置リスト、63・・・送信時間。
Claims (2)
- ノード間通信方法であって、
第1のノードにおいて、
前記第1のノード位置を含む位置データを取得するステップと、
第2のノードが送信する前記第2のノードの位置を含む位置データを受信するステップと、
取得した前記第1のノードの前記位置データと、受信した前記第2のノードの前記位置データと、に基づき、前記第1のノードと前記第2のノードとの間の第1の距離を算出するステップと、
前記第1の距離が大きいほど、受信した前記第2のノードの前記位置データを転送するまでの時間間隔を小さく設定し、かつ予め定めた閾値より大きい場合には当該第2のノードの前記位置データを転送するまでの時間間隔を設定しないステップと、
前記第2のノードについて設定した前記時間間隔に従い、前記第2のノードの前記位置データをマルチホップ送信するステップと、を含む
ことを特徴とするノード間通信方法。 - ノード間通信方法であって、
第1のノードにおいて、
前記第1ノードの位置を含む位置データを取得するステップと、
複数の第2のノードが送信する前記複数の第2のノードの位置を含む位置データを受信するステップと、
取得した前記第1のノードの前記位置データと、受信した前記複数の第2のノードの前記位置データと、に基づき、前記第1のノードのノード密度を算出するステップと、
前記ノード密度に基づき、前記第1のノードの前記位置データを周期的に送信する時間を設定するステップと、
前記周期的に送信する時間ごとに、前記第1のノードの前記位置データを送信するステップと、を含む
ことを特徴とするノード間通信方法。
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