JP5251642B2 - 移動通信機、路側通信機、送信条件を調整する方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
この交通システムは、主に、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である車載通信機(移動通信機)とによって構成される。
しかし、上記高度道路交通システムを、例えば、車両の通行量が多い幹線道路等に適用した場合、車車間通信におけるトラヒックが増加するため、車車間通信に割り当てられた通信資源では各車両に十分な通信の機会を与えることができず、各車両それぞれにおいて情報の送受信が十分に行われなくなるおそれがあった。
このため、車車間通信におけるトラヒックが増加したとしても、各車両に十分な通信の機会を与えるべく、より効率的に車車間通信を行い通信資源を有効に活用しうる方策が嘱望されていた。
つまり、本発明の移動通信機によれば、予測される移動体の挙動に応じて他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整することで、より効率的に車車間通信を行い通信資源を有効に活用することができる。
この場合、移動体の挙動が停止状態又は減速状態になると予測されれば、上述のように、他の移動体との間で接触等の可能性が少ないので、現状、自己の情報を他の通信機に送信する必要性が少ない。このため、他の通信機の送信機会を広げるように送信条件を調整することで、本移動通信機が使用可能な通信資源を他の通信機に使用させることができ、通信資源を有効に活用することができる。
移動体の将来の挙動は、その進路の前方に設置されている信号灯器の表示、あるいは、当該移動体の前方に位置する他の移動体の存在によって定まるので、予測手段は、信号灯器の現状及び将来の表示に関する情報、及び、前記移動体の前方に位置する他の移動体の存在に関する情報の内、少なくともいずれか一つを用いることによって、移動体の挙動をより正確に予測することができる。
この場合、送信条件調整手段は、予測手段により予測される将来の移動体の挙動に加えて、現状の移動体の挙動も考慮することができ、より好適な送信条件に調整することができる。
(9)また、本発明は、移動体に搭載された移動通信機と無線通信を行う路側通信機であって、前記移動体の周辺状況を把握する把握手段と、前記移動体の挙動を予測しその予測結果から他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整する前記移動通信機が、前記移動体の挙動を予測するのに必要とする情報である、前記周辺状況を示す周辺情報を生成する周辺情報生成手段と、前記周辺情報を前記移動通信機に送信するための送信手段と、を備えていることを特徴としている。
この結果、移動通信機に、より効率的な車車間通信を行わせ、通信資源を有効に活用させることができる。
また、本発明は、移動体に搭載される移動通信機が、他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記移動体の挙動を予測するステップと、前記予測するステップによる予測結果に基づいて、前記他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整するステップと、を含んだ処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであり、
前記移動体の挙動を予測するステップは、前記移動体の周辺状況を示す周辺情報に基づいて、前記移動体の挙動を予測するものであり、前記周辺情報は、前記移動体の進路の前方に設置された信号灯器の現状及び将来の表示に関する情報、及び、前記移動体の前方に位置する他の移動体の存在に関する情報の内、少なくともいずれか一つを含んでいる。
(10)また、本発明は、移動体に搭載された移動通信機と無線通信を行う路側通信機であって、前記移動体の周辺状況を把握する把握手段と、前記移動通信機の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記周辺状況を示す周辺情報を生成する周辺情報生成手段と、前記位置情報及び前記周辺情報に基づいて、前記移動体の挙動を予測する予測手段と、前記予測手段の予測結果に基づいて、前記移動通信機が他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を決定する送信条件決定手段と、前記移動通信機に無線信号の送信条件を調整させるべく、前記送信条件を示す送信条件情報を前記移動通信機に送信する送信手段と、を備えていることを特徴としている。
この結果、移動通信機に、より効率的な車車間通信を行わせ、通信資源を有効に活用させることができる。
この結果、移動通信機に、より効率的な車車間通信を行わせ、通信資源を有効に活用させることができる。
図1は、高度道路交通システム(ITS)の全体構成を示す概略斜視図である。
図1に示すように、高度道路交通システムは、交通信号機1、路側通信機2、車載通信機3(図2及び図3参照)、中央装置4、及び、車載通信機(移動通信機)3を搭載した車両(移動体)5等を含む。
中央装置4は、自身が管轄する監視エリアに含まれる各交差点Ciの交通信号機1及び路側通信機2とLAN(Local Area Network)を構成している。従って、中央装置4は、各交通信号機1及び各路側通信機2との間で双方向通信が可能である。なお、中央装置4は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
図2は、上記高度道路交通システムの監視エリアの一部を示す道路平面図である。
図2では、互いに交差する2つの道路の各々が上りと下りで片側1車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図2にも示すように、本実施形態の交通システムは、車載通信機3との間で無線通信が可能な複数の路側通信機2と、キャリアセンス方式(CSMA/CA)で他の通信機2,3と無線通信を行う移動無線送受信機の一種である車載通信機3とを備えている。
各路側通信機2は、その周囲に広がる所定範囲の通信エリアAをそれぞれ有し、この通信エリアAを走行する各車両5の車載通信機3と通信可能である。通信エリアAは、路側通信機2が電波を送信している領域であり、車載通信機3が当該電波を受信可能な領域である。
なお、路側通信機2が設置されていない郊外などでは、路側通信機2の通信エリアは存在しないことになる。
路側通信機2が通信するための時間以外の時間は、CSMA方式によって車載通信機3が車車間通信に使用する。すなわち、車載通信機3は、路側通信機2の周囲で、キャリアセンス方式により他の車載通信機3と無線通信を行う。
また、各路側通信機2は、自身の送信タイミングを制御するために他の路側通信機2との時刻同期機能を有している。
一方、信号が設置されている交差点が少なく、路側通信機2も設置数が少ないか又は設定されていない郊外においては、路側通信機2の通信エリアAがなく、主に車車間通信だけが行われる。郊外では、路車間通信及び路路間通信は、ほとんど行われず、車両5の数も少ないため、通信帯域は、都心部に比べて余裕が生じる。
〔路側通信機及び車載通信機〕
図3は、路側通信機2及び車載通信機3の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機2は、無線通信のためのアンテナ20に接続された無線送受信部(無線通信部)21と、中央装置4と双方向通信する有線送受信部(有線通信部)22と、これらの通信制御を行うプロセッサ(CPU:Central Processing Unit)等よりなる制御部23と、制御部23に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部24とを備えている。
無線通信部21は、無線通信のために通常用いられる構成とすることができ、発振器、変調器、復調器、アンプ等を備えている。
記憶部24は、制御部23が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機2,3の通信機ID等を記憶している。
なお、第一時間スロットT1と第二時間スロットT2の割り当ては、周期的に決まっている必要はなく、路側通信機2又は路側通信機2を制御する装置(中央管制装置等)が、主体的に決定した割り当てであってもよい。
なお、個々の第一時間スロットT1は、一の路側通信機2のみが使用してもよいし、複数の路側通信機2が時分割により共用してもよい。また、第一時間スロットT1にあたる路側用のスロットは、一周期の中に一つに限らず複数あってもよい。
信号情報取得部23bは、当該路側通信機2に対応する交通信号機1の現状及び将来の表示(灯色)に関する信号情報を、有線送受信部22を介して交通信号機1又は中央装置4から取得する。具体的に、信号情報は、現状表示されている灯色の情報及びその灯色の現時を基準としたときの継続予定秒数や、現状以降表示される他の各灯色の継続予定秒数であり、灯色が赤〜青〜黄と変わるのを1サイクルとしたときの数サイクル分についての各灯色の継続予定秒数について含んでいる。
制御部23は、周辺情報生成部23dが生成した周辺情報を、無線送受信部21を介して、自己の通信エリアAに位置する各車両5にブロードキャスト送信する。
送受信部31は、無線通信のために通常用いられる構成とすることができ、無線信号の送信機(送信部)及び受信機(受信部)としての機能を発揮するため、発振器、変調器、復調器、アンプ等を備えている。
記憶部33は、制御部32が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信装置2,3の通信機ID等を記憶している。
なお、所定の搬送波周波数の無線信号が、無線信号伝搬路中に存在するか否かの判定に際しては、送受信部31によって受信される受信レベルが、所定の閾値(キャリアセンスレベル)以上であれば、所定の搬送波周波数の無線信号が存在すると判定し、前記閾値(キャリアセンスレベル)未満になれば、所定の搬送波周波数の無線信号が存在しないと判定する。
制御部32は、路側スロット情報を取得した状態においては、当該路側スロット情報が示す時間帯における送信を禁止する。つまり、路側スロット情報が示す時間帯T1においては、無線信号が伝搬路中に存在しなくても、送信機会が得られないように送信が制限される。この結果、路側通信機2用に割り当てられた時間帯T1においては、車車間通信が発生せず、路車間通信への与干渉が防止される。
なお、路側スロット情報は、路側通信機2から取得する必要はなく、例えば、通信エリアに進入する前に通信エリア近傍に設置された光ビーコン等によって取得してもよい。
車載通信機3の制御部32は、記憶部33に記憶させた上記コンピュータプログラムが実行する機能部として、前記キャリアセンス制御部32aの他、車両5の将来の挙動を予測するための挙動予測部32b、車両5の現状の挙動を検出するための検出部32c、及び前記各挙動に基づいて送受信部31の送信電力を調整するための調整部32dを備えている。
より具体的には、挙動予測部32bは、上記周辺情報を受信すると、車両5が前記交差点付近に達するまでの所定時間内の将来に、停止状態となるか、進行状態(直進、又は右左折)となるかを予測する。また、挙動予測部32bは、車両5が現在いわゆるジレンマゾーンに入っているか、あるいは、前記交差点付近に達したときにジレンマゾーンに入ることになるか否かについても予測する。なお、予測される車両5の挙動が、例えば、進行状態の場合には、さらに速度等によって、予測される車両の挙動をさらに細分化することもできる。
なお、前記交差点付近に達するまでの所定時間は、車両5が現状の速度を維持して交差点付近に到達した場合に要する時間(例えば、数十秒程度)に設定される。
挙動予測部32bは、上述したように、受信した周辺情報、及び車両5のウインカリレー45等から取得する車両5の今後の進行方向に関する方向情報に基づいて、車両5の将来の挙動として、交差点Cに達したときの当該車両5の挙動を予測する。
車載通信機3の挙動予測部32bは、路側通信機2から送信される周辺情報によって、交差点Cの信号機1の信号情報を取得することができる。信号情報は、上述したように、現状表示されている灯色の情報及びその灯色の現時を基準としたときの継続予定秒数や、現状以降表示される他の各灯色の継続予定秒数であり、数サイクル分についての各灯色の継続予定秒数について含んでいる。
挙動予測部32bは、車両5の挙動を予測するにあたって、信号情報によって、車両5がそのまま走行し交差点Cに達したときに信号機1の灯色が何色であるかを予測する。また、路側通信機2からの周辺情報が、信号機1が設置された車線の上流側の車両感知器6に基づいて生成された信号機1の上流側の渋滞情報を含んでいる場合には、挙動予測部32bは、交差点C付近の渋滞による車列も考慮する。また、挙動予測部32bは、検出部32cが出力する現状の挙動情報も考慮する。
以上のようにして、挙動予測部32bは、車両5が交差点Cに達したときの挙動が、停止状態、進行状態(直進、右左折)、及びジレンマゾーンに入った状態のいずれであるかを予測する。
より具体的には、車両5が交差点Cに達したときの当該車両5の挙動は、交差点Cに設置されている信号機1の表示によって定まる。この点、周辺情報には、交差点Cに設置された信号機1の現状及び将来の表示に関する情報や、車両5の前方に位置する他の車両の存在に関する車両情報を含んでいるので、挙動予測部32bは、この信号機1の現状及び将来の表示に関する情報や前記車両情報を用いることによって、車両5の将来の挙動をより正確に予測することができる。
さらに、挙動予測部32bは、周辺情報を路側通信機2が送信する無線信号によって取得するので、挙動予測部32bは、正確な周辺情報を容易に取得することができる。
一方、調整部32dが、送信電力を比較的大きくなるように調整すると、比較的小さい送信電力に調整した場合と比較して、電波が遠くまで届きやすくなるので、当該車載通信機3が送信した無線信号が、他の車載通信機3によって受信(キャリアセンスによって検出)される確率が高くなる。このため、他の車載通信機3の送信機会が減少する。
前記合計時間の間に他の無線機からの無線信号を受信すると、無線信号の送信をいったん諦め、再度、キャリアセンシングを行う。そして、前記合計時間の間に他の無線機からの無線信号を受信しなければ、当該車載通信機は、無線信号の送信を行う。
バックオフ時間は、「0」から、予め定められたCW値(Contention Window size)との間の数値の中からランダムに決定される値に、所定の時間(例えば一スロット当たりの時間)を乗算することで設定される値である。
本実施形態の調整部32dは、上記CW値を調整することで、バックオフ時間を調整する。
調整部32dが、バックオフ時間を長くなるように調整すると、その無線信号の送信についての優先度が低く設定され、その送信機会が減少する。これによって、相対的に他の車載通信機3の無線信号の送信についての優先度が高まり、他の車載通信機3の無線信号を送信する送信機会が拡大する。
逆にキャリアセンスレベルを上げると、自己の送信機会が拡大し、他の車載通信機3の無線信号を送信する送信機会が減少する。
調整部32dは、挙動予測部32bの予測結果が「停止状態」である場合には停止モードを選択し、予測結果が「進行状態」である場合には進行モードを選択し、「ジレンマゾーンに入った状態」である場合にはジレンマモードを選択する。表1では、現状の挙動としての現状の車両5の速度に対する各モードで調整される送信電力の一例を示している。なお、この表1の例では、送信間隔、バックオフ時間、及びキャリアセンスレベルは一定に設定されている。
なお、ここで挙動予測部32bによる予測結果である「ジレンマゾーンに入った状態」とは、車両5が交差点Cに達したときにジレンマゾーンに入ることになると予測する場合に加えて、現在ジレンマゾーンに入っている場合も含む。
表1において、調整部32dは、各モードそれぞれにおいて、現状の速度が高くなるにつれて、送信電力を高めるように調整する。速度が低ければ、他の車両に接触する等の影響を与える可能性が低くなり、速度が高ければ高いほど、他の車両との間で接触等が生じる可能性が高まるため、自己の情報をより広範囲に亘って送信する必要があるからである。
具体的には、例えば、図6において、通信エリアAに進入した車両5の現状の速度が40km/hであったとすると、表1のように、送信電力は15dBmに調整される。このとき、車載通信機3の送信信号は、図中二点鎖線で示す範囲B1で受信可能となる。つまり、交差点Cの周辺に存在する各車両に搭載された車載通信機に受信されることとなる。
この場合、車両5は、その前方の車両51以外の他の車両との間で接触等が生じる可能性は低いといえ、安全性の観点から、車両51に自己の情報を送信すれば十分である。
具体的には、例えば、図7において、通信エリアAに進入した車両5の現状の速度が40km/hであったとすると、表1のように、送信電力は5dBmに調整される。このとき、車載通信機3の送信信号は、図中二点鎖線で示す範囲B2で受信可能となる。つまり、送信信号の送信範囲は、車両5の前方に位置する車両51に受信される程度の範囲となる。
なお、この場合、停止モードにおける送信間隔、及びバックオフ時間は、進行モード及びジレンマモードと比較して大きい値に設定される。自己の情報を広範囲に亘って送信する必要性が少ない停止モードでは、送信間隔を比較的大きく設定することで、自己が無線信号を送信する機会を減少させ、他の車載通信機3の送信機会を拡大することができるからである。
また、停止モードにおけるキャリアセンスレベルは、進行モード及びジレンマモードと比較して低い値に設定される。キャリアセンスレベルを比較的低い値に設定することで、自己が無線信号を送信する機会を減少させ、他の車載通信機3の送信機会を拡大することができるからである。
この場合、調整部32dは、挙動予測部32bにより予測される将来の車両5の挙動に加えて、現状の車両5の挙動も考慮することができ、より好適な送信条件に調整することができる。つまり、車両5の現状の速度が低ければ、他の車両に接触する等の影響を与える可能性が低くなり、速度が高ければ高いほど、他の車両との間で接触等が生じる可能性が高まる。このため、現状の車両5の速度が低ければ、自己の情報をより広範囲に亘って送信する必要がない場合がある。
本実施形態では、車両5の現状の速度も考慮することで、このような場合にも自己が無線信号を送信する機会を減少させ、他の車載通信機3の送信機会を拡大させることができ、通信資源をより有効に活用することができる。
車両5が減速状態にある場合においても、当該車両5が周囲の他の車両との間で接触等の生じる可能性が低くなるので、自己の情報を広範囲に亘って送信する必要性が少ない。このため、他の車載通信機3の送信機会を拡大させるように、自己の送信条件を調整することができる。
以上のように、車両5の挙動をより詳細に予測することで、車載通信機3は、自己の送信条件を車両5の挙動に応じてより詳細に調整することができ、車車間通信に割り当てられている通信資源をより有効活用することができる。
この結果、車載通信機3に、より効率的な車車間通信を行わせ、通信資源を有効に活用させることができる。
図8は、本発明の第二の実施形態である通信システムを構成する、路側通信機2及び車載通信機3の内部構成を示すブロック図である。本実施形態と上記第一の実施形態との相違点は、車載通信機3の制御部32が、挙動予測部32bを備えていない点と、路側通信機2の制御部23が、車載通信機3を搭載した車両5の将来の挙動を予測する挙動予測部23e、当該車両5の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得部23f、及び車載通信機3が他の車両に搭載された他の車載通信機に無線信号を送信するための送信条件を決定する送信条件決定部23gを備えている点である。その他の点については、第一の実施形態と同様である。
挙動予測部23eは、周辺情報生成部23dが生成する上述の周辺情報、及び車両5の位置情報、あるいは車両5の現状の挙動情報等に基づいて、車両5の将来の挙動を予測する。
記憶部24には、上記表1と同様のテーブルが格納されており、送信条件決定部23gは、記憶部24に格納されているテーブルを参照することにより、前記送信条件を決定する。
次いで、制御部23は、送信条件決定部23gが決定した送信条件を示す送信条件情報を、無線送受信部21に送信させる。
一方、制御部32は、自己に向けて送信された上記送信条件情報を受信すると、この送信条件情報に基づいて、他の車両に搭載された他の車載通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整する。
この結果、車載通信機3に、より効率的な車車間通信を行わせ、通信資源を有効に活用させることができる。
また、本実施形態では、車載通信機3(車両5に搭載する車両用の移動通信機)として説明したが、本発明の移動通信機は、携帯電話端末が備えていてもよい。
2 路側通信機
3 車載通信機(移動通信機)
5 車両(移動体)
21 無線送受信部
23b 信号情報取得部(把握手段)
23c 渋滞情報取得部(把握手段)
23d 周辺情報生成部(周辺情報生成手段)
23e 挙動予測部(予測手段)
23f 位置情報取得部(位置情報取得手段)
23g 送信条件決定部(送信条件決定手段)
31 送受信部
32b 挙動予測部(予測手段)
32c 検出部(検出手段)
32d 調整部(送信条件調整手段)
Claims (7)
- 移動体に搭載される移動通信機であって、
他の通信機に無線信号を送信するための送信部と、
前記移動体の挙動を予測する予測手段と、
前記予測手段の予測結果に基づいて、前記送信部の送信条件を調整する送信条件調整手段と、を備え、
前記予測手段は、前記移動体の周辺状況を示す周辺情報に基づいて、前記移動体の挙動を予測するものであり、
前記周辺情報は、前記移動体の進路の前方に設置された信号灯器の現状及び将来の表示に関する情報、及び、前記移動体の前方に位置する他の移動体の存在に関する情報の内、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする移動通信機。 - 前記予測手段は、前記周辺情報を、路側に設置された路側通信機が送信する無線信号によって取得する請求項1に記載の移動通信機。
- 現状の前記移動体の挙動を検出する検出手段をさらに備え、
前記送信条件調整手段は、前記予測結果と、前記検出手段が検出する現状の前記移動体の挙動とに基づいて、前記送信部の送信条件を調整する請求項1又は2に記載の移動通信機。 - 前記送信条件調整手段は、送信電力、送信間隔、バックオフ時間、及びキャリアセンスレベルの内、少なくとも1つを調整する請求項1〜3のいずれか一項に記載の移動通信機。
- 移動体に搭載される移動通信機が、他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整する方法であって、
前記移動体の挙動を予測するステップと、
前記予測するステップによる予測結果に基づいて、前記他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整するステップと、を含み、
前記移動体の挙動を予測するステップは、前記移動体の周辺状況を示す周辺情報に基づいて、前記移動体の挙動を予測するものであり、
前記周辺情報は、前記移動体の進路の前方に設置された信号灯器の現状及び将来の表示に関する情報、及び、前記移動体の前方に位置する他の移動体の存在に関する情報の内、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする方法。 - 移動体に搭載される移動通信機が、他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記移動体の挙動を予測するステップと、
前記予測するステップによる予測結果に基づいて、前記他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を調整するステップと、を含んだ処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであり、
前記移動体の挙動を予測するステップは、前記移動体の周辺状況を示す周辺情報に基づいて、前記移動体の挙動を予測するものであり、
前記周辺情報は、前記移動体の進路の前方に設置された信号灯器の現状及び将来の表示に関する情報、及び、前記移動体の前方に位置する他の移動体の存在に関する情報の内、少なくともいずれか一つを含む、コンピュータプログラム。 - 移動体に搭載された移動通信機と無線通信を行う路側通信機であって、
前記移動体の周辺状況を把握する把握手段と、
前記移動通信機の位置に関する位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記周辺状況を示す周辺情報を生成する周辺情報生成手段と、
前記位置情報及び前記周辺情報に基づいて、前記移動体の挙動を予測する予測手段と、
前記予測手段の予測結果に基づいて、前記移動通信機が他の通信機に無線信号を送信するための送信条件を決定する送信条件決定手段と、
前記移動通信機に無線信号の送信条件を調整させるべく、前記送信条件を示す送信条件情報を前記移動通信機に送信する送信手段と、を備えていることを特徴とする路側通信機。
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