JP5573992B2 - 路上通信システム、路上通信方法、コンピュータプログラム、及び路側通信機 - 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。
なお、この場合の車車間通信は、CSMA方式で、各車載通信機がキャリアセンスをして、他車両の車載通信機が通信していないのを確認してから無線信号を送信する方式を採用することが有利である。つまり、路側通信機は移動しないのに対して、車載通信機は不特定多数が移動しながら、路側通信機の通信エリアに進入・退出を繰り返すため、そのような車載通信機同士の通信である車車間通信では、CSMA方式が簡便となる。
しかしながら、単純にCSMA方式によって車車間通信を行った場合、通信エリア内のどの車載通信機にも同等の条件で無線信号の送信機会が与えられ、ある車載通信機が無線信号を送信している間は他の車載通信機による無線信号の送信が制限されるため、交差点から離れた車載通信機が無線信号を送信していることによって、交差点直近の車載通信機から緊急度乃至重要度の高い情報を迅速に送信することができないケースが少なからず発生するという問題がある。
本発明の第2の観点に係る路上通信方法は、時分割多重方式によって割り当てられた時間スロットに基づいて移動体に搭載された移動通信機と路上に設置された路側通信機とが無線信号の送信を行う路上通信方法であって、前記時間スロットは、前記移動通信機の無線信号の送信を禁止するとともに、前記路側通信機による無線信号の送信を許容する第1の時間スロットと、所定の優先条件を満たす前記移動通信機による無線信号の送信を許容する優先時間スロット、及び通信エリア内の全ての移動通信機による無線信号の送信を許容する一般時間スロットから構成された第2の時間スロットと、を有している。
本発明の第3の観点に係るコンピュータプログラムは、時分割多重方式によって割り当てられた時間スロットに基づいて、移動体に搭載された移動通信機と路上に設置された路側通信機とに無線信号の送信を行わせるように制御部を機能させるコンピュータプログラムであって、前記時間スロットは、前記移動通信機の無線信号の送信を禁止するとともに、前記路側通信機による無線信号の送信を許容する第1の時間スロットと、所定の優先条件を満たす前記移動通信機による無線信号の送信を許容する優先時間スロット、及び通信エリア内の全ての移動通信機による無線信号の送信を許容する一般時間スロットから構成された第2の時間スロットとを有している。
前記一般時間スロットにおいては、前記優先条件を満たす前記移動通信機の送信機会がその他の前記移動通信機よりも向上されていることが好ましい。
第2の時間スロットでは、通信エリア内の移動通信機による無線信号の送信が許容されるが、第2の時間スロットのうち優先時間スロットでは、全ての移動通信機ではなく、所定の優先条件を満たした移動通信機のみに無線信号の送信が許容される。したがって、例えば、移動通信機が交差点直近に位置していることを優先条件とすれば、優先時間スロットにおいては交差点から離れた移動通信機によって送信が制限されることなく交差点直近の移動通信機から緊急度乃至重要度の高い情報を迅速に送信することができ、当該情報を交差点直近における事故等の防止に役立てることができる。
〔システムの全体構成〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る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A1をそれぞれ有し、この通信エリアA1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A1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の交差点などでは、路側通信機2の通信エリアA1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A1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ある。もっとも、通信帯域に比較的余裕がある地域であっても、本実施形態の通信システムを導入することを妨げるものではない。
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1時間スロットT1と第2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い。また、第1時間スロットT1と第2時間スロットT2の割り当ては、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。したがって、割当部は、路側通信機2以外の他の装置、例えば中央装置4が備えていてもよい。
なお、個々の第1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1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A1に位置する各車両5にブロードキャスト送信する。このとき、前述の時間スロット情報を、前記交通情報と合わせてブロードキャスト送信してもよい。
車載通信機3は、無線通信のためのアンテナ30に接続された送受信部(無線通信部)31と、この送受信部31に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部32と、この制御部32に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部33とを備えている。
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。
また、制御部32は、路側通信機2又は他の車載通信機3等から取得した時間スロット情報を、他の車載通信機3に対して転送(無線送信)する処理を行う機能をも有している。このように、時間スロット情報を他の車載通信機3に対して転送することで、時間スロット情報を路側通信機2から直接取得することができない位置(例えば、路側通信機2の通信エリアA1外縁近傍や、当該通信エリアA1内の細街路など)にある車載通信機3であっても、時間スロット情報を取得することが可能となる。
なお、時間スロット情報は、必ずしも路側通信機2や車載通信機3から取得する必要はなく、例えば、通信エリアA1に進入する前等に通信エリアA1近傍に設置された光ビーコン40等によって取得してもよい。
第2時間スロットT2のうち一般時間スロットT22においては、車載通信機3が優先エリアA2に位置しているか否かにかかわらず無線信号の送信が許容される。そのため、優先エリアA2外の車載通信機3による無線信号の送信によって、優先エリアA2内の車載通信機3による無線信号の送信が制限され、当該車載通信機3から緊急度等の高い情報を迅速に送信できない場合がある。そこで、本実施形態では、一般時間スロットにおいても優先エリアA2に位置している車載通信機3による無線信号の送信を優先的に行わせるべく調整部32dにおいて調整を行っている。
送信待ち時間とは、車載通信機3が無線信号の送信を決定し、キャリアセンシングを開始してから実際に送信を開始するまでに必要な、他の無線機からの無線信号を受信しない状態(アイドル状態)が継続して維持される時間である。
なお、調整部32dは、一般時間スロットT22だけでなく優先時間スロットT21においても優先エリアA2内の車載通信機3による無線信号の送信機会を多くするように調整を行ってもよい。
図7は、第2の実施形態に係る路側通信機2及び車載通信機3の内部構成を示すブロック図であり、図8は、優先エリアA2の判定手法を説明する概略図である。この実施形態は、車両5の車載通信機3が優先エリアA2内に位置していることを判定する手法が第1の実施形態とは異なっている。
具体的には、図7に示すように、路側通信機2の制御部23は、コンピュータプログラムの実行によって達成される機能部として優先エリア情報通知部23fを備えている。この優先エリア情報通知部23fは、通信エリアA1内の優先エリアA2を示す優先エリア情報を無線送受信部21を介して送信するものであり、優先エリアA2内の車載通信機3のみが優先エリア情報を受信することが可能なように構成されている。
図9は、第3の実施形態に係る路側通信機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。上述の第1,第2の実施形態では、優先的に無線信号の送信を行わせるための優先条件が、車載通信機3が交差点直近の優先エリアA2内に位置していることとされていたが、本実施形態では、優先エリアA2の内外に関わらず、車載通信機3を搭載した車両5が現在所定の挙動を行っていること、及び、将来所定の挙動を行うと予測されることが優先条件とされている。したがって、本実施形態の車載通信機3の制御部32は、その機能部として現在の挙動を検出する挙動検出部32hと、将来の挙動を予測する挙動予測部32iとを備えている。
なお、ジレンマゾーンZへの進入、及び進入するとの予測は、路側通信機2から送信された周辺情報に含まれる信号情報(現在又は将来の信号の灯色やその灯色の継続予定秒数、灯色のサイクル等)と自己の位置及び速度とから検出することが可能である。
また、現在、高速で走行している車両5は、周辺状況の変化に対して対応が遅れがちになり、事故を誘発する可能性が高くなる。したがって、かかる車両に搭載された車載通信機3の判定部32cは、自身の車両5が優先条件を満たしていると判定し、送信部31によって優先的に位置情報等を送信させることによって、事故を未然に防止することができる。
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、車両以外に搭載させてもよい。移動通信機として例えば携帯端末を用いてもよい。また、上述の実施形態のように自車や他車の挙動によって優先条件を満たしているか否かを車載通信機が判定する代わりに、又はそれに加えて、自車が緊急車両であるか否かなど予め与えられた自動車属性情報に基づいて優先条件を満たしているか否かを判定するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では車載通信機3が優先エリアA2内に位置していることを判定する手法を複数説明したが、これに限られるものではない。例えば路側通信機2からの信号の受信レベルが所定の閾値以上か否かによって、車載通信機3が優先エリアA2内に位置しているか否かを判定するようにしてもよい。さらに、これらの複数の手法を組み合わせることによって、車載通信機3が優先エリアA2内に位置しているか否かを判定するようにしてもよい。
2 路側通信機
3 車載通信機
5 車両
21 無線送受信部
23 制御部
23a 割当部
23e 指令通知部
31 送受信部
32c 判定部
32d 調整部
T1 第1時間スロット
T2 第2時間スロット
T21 優先時間スロット
T22 一般時間スロット
Claims (5)
- 時分割多重方式によって割り当てられた時間スロットに基づいて、移動体に搭載された移動通信機と路上に設置された路側通信機とが無線信号の送信を行う路上通信システムであって、
前記時間スロットは、
前記移動通信機の無線信号の送信を禁止するとともに、前記路側通信機による無線信号の送信を許容する第1の時間スロットと、
所定の優先条件を満たす前記移動通信機による無線信号の送信を許容する優先時間スロット、及び通信エリア内の全ての移動通信機による無線信号の送信を許容する一般時間スロットから構成された第2の時間スロットとを有している、路上通信システム。 - 前記一般時間スロットにおいて、前記優先条件を満たす前記移動通信機の送信機会がその他の前記移動通信機よりも向上されている、請求項1に記載の路上通信システム。
- 時分割多重方式によって割り当てられた時間スロットに基づいて、移動体に搭載された移動通信機と路上に設置された路側通信機とが無線信号の送信を行う路上通信方法であって、
前記時間スロットは、
前記移動通信機の無線信号の送信を禁止するとともに、前記路側通信機による無線信号の送信を許容する第1の時間スロットと、
所定の優先条件を満たす前記移動通信機による無線信号の送信を許容する優先時間スロット、及び通信エリア内の全ての移動通信機による無線信号の送信を許容する一般時間スロットから構成された第2の時間スロットとを有している、路上通信方法。 - 時分割多重方式によって割り当てられた時間スロットに基づいて、移動体に搭載された移動通信機と路上に設置された路側通信機とに無線信号の送信を行わせるように制御部を機能させるコンピュータプログラムであって、
前記時間スロットは、
前記移動通信機の無線信号の送信を禁止するとともに、前記路側通信機による無線信号の送信を許容する第1の時間スロットと、
所定の優先条件を満たす前記移動通信機による無線信号の送信を許容する優先時間スロット、及び通信エリア内の全ての移動通信機による無線信号の送信を許容する一般時間スロットから構成された第2の時間スロットとを有している、コンピュータプログラム。 - 請求項1に記載の路上通信システムに用いられる路側通信機。
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