JP5888189B2 - Inter-vehicle communication system, inter-vehicle communication method, and in-vehicle terminal - Google Patents
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Description
本発明は、複数の車両がグループを形成して通信を行うための技術に関する。 The present invention relates to a technique for a plurality of vehicles to form a group and perform communication.
車車間通信を用いて、車両同士がグループを形成し、互いに通信を行う技術が知られている。複数の車両がグループを形成し、共通の識別子を用いてグループ内通信を行うことで、グループを形成せずに単に情報をブロードキャストし合う場合と比較して効率のよい通信を行うことができる。 A technique is known in which vehicles form a group and communicate with each other using inter-vehicle communication. A plurality of vehicles form a group and perform communication within the group using a common identifier, so that more efficient communication can be performed compared to a case where information is simply broadcast without forming a group.
複数の車両によってグループを形成しようとした場合、グループに属する車両と属さない車両を適切に判別する必要がある。このための技術として、例えば特許文献1に記載の方法がある。当該方法によると、同じ無線通信エリア内にいる複数の車両をメンバとしてグループを形成することができる。
When a group is to be formed by a plurality of vehicles, it is necessary to appropriately discriminate between vehicles belonging to the group and vehicles not belonging to the group. As a technique for this, for example, there is a method described in
複数の車両をグループ化しようとした場合、状況によっては無関係の車両をメンバに加えてしまうという問題がある。例えば、特許文献1のように、無線通信ができるか否かによってグループのメンバを判断すると、例えば、対向車線にいる車両や、停車中の車両などがグループのメンバに追加されてしまう恐れがある。
When trying to group a plurality of vehicles, there is a problem that unrelated vehicles are added to members depending on the situation. For example, when a group member is determined based on whether or not wireless communication is possible as in
無関係の車両同士が同一のグループであると判定されてしまうと、本来不要なメッセージが自分宛てのものとして処理されてしまうため、安全上の懸念が発生する。例えば、関係のない車両から急ブレーキ通知を受信することによって、無用な回避行動が発生してしまい、それによって別の危険を誘発する恐れがある。 If it is determined that irrelevant vehicles belong to the same group, an originally unnecessary message is processed as being addressed to the user, which raises a safety concern. For example, receiving a sudden brake notification from an irrelevant vehicle may cause unnecessary avoidance behavior, thereby inducing another danger.
この問題は、車両の移動ベクトル、すなわち速度や進行方向をチェックし、互いに移動ベクトルが類似しない車両同士はグループを構成しないようにすることで解消できるように思われる。しかしこの場合、対象車両の移動ベクトルを取得し、それぞれの車両がグループを構成するメンバとして適しているかを常に監視しなければならない。そのため、通信量および処理量が増大して応答性が悪化するという別の問題が発生する。交通の安全のために利用される車車間通信において、応答性の悪化は致命的な問題となりうる。 It seems that this problem can be solved by checking the movement vector of the vehicle, that is, the speed and the traveling direction, and preventing the vehicles having similar movement vectors from forming a group. However, in this case, it is necessary to always obtain a movement vector of the target vehicle and monitor whether each vehicle is suitable as a member constituting a group. For this reason, another problem arises in that the amount of communication and the amount of processing increase and the responsiveness deteriorates. In vehicle-to-vehicle communication used for traffic safety, deterioration of responsiveness can be a fatal problem.
また、車両の速度や進行方向を用いてグループを判定する場合であっても、誤判定を完全に解消することはできない。例えば、高架上の高速道路を走行する車両と、高架下の一般道路を走行する車両があった場合、互いの移動ベクトルが類似するため、別々の道路を走っているにもかかわらず同一のグループと判定されてしまう恐れがある。 Moreover, even if it is a case where a group is determined using the speed and the advancing direction of a vehicle, a misjudgment cannot be eliminated completely. For example, if there is a vehicle traveling on a highway on an elevated road and a vehicle traveling on a general road below the elevated road, the same group is used even though they are traveling on different roads because their movement vectors are similar. May be judged.
このような誤判定を回避するために、例えばGPSによって得られる標高データを用いるなど、さらなる判断要素を追加することができる。しかし、このような判断要素を追加すると、演算処理のオーバーヘッドが増大し、応答性がさらに悪化してしまう。 In order to avoid such an erroneous determination, a further determination element can be added, for example, using altitude data obtained by GPS. However, when such a determination element is added, the overhead of arithmetic processing increases and the responsiveness is further deteriorated.
本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、情報を送信した相手方の車両が
、自車両と同一のグループに属するか否かの判定を少ない処理量で行うことができる車車間通信システム、および車車間通信方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and it is possible to determine whether or not the other party's vehicle that transmitted the information belongs to the same group as the own vehicle with a small amount of processing. An object is to provide a communication system and a vehicle-to-vehicle communication method.
本発明に係る車車間通信システムは、路側装置と、複数の車両とからなるシステムである。
具体的には、前記路側装置は、所定の地点を通過する車両に、当該路側装置に固有な鍵であるグループ鍵を送信する鍵送信手段を有し、前記車両は、前記路側装置から前記グループ鍵を受信し、記憶する鍵記憶手段と、他の車両に送信する情報である伝送情報を生成し、当該伝送情報と、前記鍵記憶手段が記憶したグループ鍵との排他的論理和を取ったデータである伝送メッセージを生成するメッセージ生成手段と、前記伝送メッセージを他の車両に無線通信によって送信するメッセージ送信手段と、他の車両から送信された伝送メッセージを受信するメッセージ受信手段と、前記受信した伝送メッセージと、前記鍵記憶手段が記憶しているグループ鍵との排他的論理和を取り、得られたデータである復号データに基づいて、当該伝送メッセージを送信した車両と自車両が同一のグループに属するか否かを判定するグループ判定手段と、を有する。
The inter-vehicle communication system according to the present invention is a system including a roadside device and a plurality of vehicles.
Specifically, the roadside device includes a key transmission unit that transmits a group key that is a key unique to the roadside device to a vehicle that passes through a predetermined point, and the vehicle transmits the group key from the roadside device to the group. Key storage means for receiving and storing the key and transmission information that is information to be transmitted to other vehicles are generated, and exclusive OR of the transmission information and the group key stored in the key storage means is obtained. Message generating means for generating a transmission message that is data; message transmitting means for transmitting the transmission message to another vehicle by wireless communication; message receiving means for receiving a transmission message transmitted from another vehicle; and the reception The transmission message is exclusive-ORed with the group key stored in the key storage means, and the transmission message is obtained based on the decrypted data which is the obtained data. Vehicle and the host vehicle that has transmitted the di has a group determining means for determining whether or not belonging to the same group.
本発明における路側装置は、道路上の所定の地点に配置され、通過する車両に対してグループ鍵を送信する。グループ鍵とは、路側装置ごとに固有なものであり、グループを識別するための情報である。すなわち、同一の路側装置からグループ鍵を受信した複数の車両は、次の路側装置からグループ鍵を受信するまで、同一のグループを構成する。 The roadside device in the present invention is arranged at a predetermined point on the road and transmits a group key to vehicles passing therethrough. The group key is unique to each roadside device and is information for identifying a group. That is, a plurality of vehicles that have received a group key from the same roadside device constitute the same group until a group key is received from the next roadside device.
伝送情報とは、車両間で送受信される情報である。伝送情報は、例えば車両の速度や位置情報、進行方向など、交通制御のためのデータであってもよいし、交通情報や気象情報など、車両の乗員に提供されるデータであってもよい。
車両が、他の車両に伝送情報を送信する場合、送信する伝送情報と、路側装置から受信したグループ鍵との排他的論理和を取ったデータ(本発明における伝送メッセージ)を送信する。また、伝送メッセージを受信した車両は、受信した伝送メッセージに対して、路側装置から受信したグループ鍵との排他的論理和を取り、復号データを得る。伝送メッセージを受信した車両が、伝送メッセージを送信した車両と同一のグループ鍵を有していれば、復号データは伝送情報と一致する。すなわち、復号データが伝送情報と一致しているか否かを判定することで、送信元の車両が自車両と同一のグループに属するか否かを判定することができる。復号データが伝送情報と一致しているかは、既知の技術を用いて判定することができる。例えば、チェックサム、パリティ、巡回冗長検査などの誤り検出符号を用いてもよいし、伝送情報に固定値を含ませ、当該固定値が得られたか否かによって判定してもよい。もし、復号データが伝送情報と一致しない場合、当該伝送メッセージは、異なるグループ鍵を持つ車両から送信されたことがわかる。
Transmission information is information transmitted and received between vehicles. The transmission information may be data for traffic control such as vehicle speed, position information, and traveling direction, or may be data provided to vehicle occupants such as traffic information and weather information.
When a vehicle transmits transmission information to another vehicle, the vehicle transmits data (transmission message in the present invention) obtained by performing an exclusive OR of the transmission information to be transmitted and the group key received from the roadside device. In addition, the vehicle that has received the transmission message takes an exclusive OR with the group key received from the roadside device for the received transmission message, and obtains decrypted data. If the vehicle that received the transmission message has the same group key as the vehicle that transmitted the transmission message, the decrypted data matches the transmission information. That is, by determining whether or not the decoded data matches the transmission information, it is possible to determine whether or not the transmission source vehicle belongs to the same group as the own vehicle. Whether the decoded data matches the transmission information can be determined using a known technique. For example, an error detection code such as a checksum, parity, or cyclic redundancy check may be used, or a fixed value may be included in transmission information, and determination may be made based on whether or not the fixed value is obtained. If the decrypted data does not match the transmission information, it can be seen that the transmission message is transmitted from a vehicle having a different group key.
本発明に係る車両は、排他的論理和のみを用いてグループの判定を行うため、処理が軽量であるという特徴がある。また、車両がグループに参加および離脱した旨を監視する必要がないため、従来のグループ構成技術と比較すると、通信量および演算量を共に削減することができ、端末の応答性が向上する。 The vehicle according to the present invention is characterized in that the processing is lightweight because the group is determined using only exclusive OR. In addition, since it is not necessary to monitor that the vehicle has joined or left the group, both the communication amount and the calculation amount can be reduced, and the responsiveness of the terminal is improved as compared with the conventional group configuration technology.
また、前記メッセージ生成手段は、複数の車両が共有している情報である共有データを前記伝送情報に含ませ、前記グループ判定手段は、前記共有データが前記復号データに含まれている場合に、伝送メッセージを送信した車両と自車両が同一のグループに属すると判定することを特徴としてもよい。 Further, the message generation means includes shared data, which is information shared by a plurality of vehicles, in the transmission information, and the group determination means, when the shared data is included in the decoded data, It may be determined that the vehicle that has transmitted the transmission message and the host vehicle belong to the same group.
復号データが正しいか否かは、情報を送信した車両と、情報を受信した車両が共有している情報を用いて判断してもよい。例えば、固定の文字列を共有データとして用いた場合
、送信側車両が有するグループ鍵と自車両が有するグループ鍵が同一の場合にのみ、復号データの中から当該文字列が得られ、グループ鍵が異なる場合は得ることが出来ない。共有データは、異なる車両間で共有している情報であれば、どのようなものを用いてもよい。
Whether the decrypted data is correct may be determined using information shared by the vehicle that transmitted the information and the vehicle that received the information. For example, when a fixed character string is used as shared data, the character string is obtained from the decrypted data only when the group key of the transmitting vehicle and the group key of the host vehicle are the same, and the group key is If it is different, you cannot get it. The shared data may be any information as long as it is information shared between different vehicles.
また、前記共有データは、現在時刻を表す情報であることを特徴としてもよい。現在時刻を用いると、車両同士が事前に情報を共有する必要がなくなる。 The shared data may be information representing a current time. Using the current time eliminates the need for vehicles to share information in advance.
また、前記所定の地点とは、車両が交差点から流出する地点であることを特徴としてもよい。交差点とは、交通の合流または分岐が発生する地点である。このように、合流または分岐が発生しない区間では、複数の車両が同一のグループを構成するようにしてもよい。 The predetermined point may be a point where the vehicle flows out from the intersection. An intersection is a point where traffic merges or branches. As described above, a plurality of vehicles may form the same group in a section where no merging or branching occurs.
本発明によれば、情報を送信した相手方の車両が、自車両と同一グループに属するか否かの判定を少ない処理量で行うことができる車車間通信システム、および車車間通信方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicle-to-vehicle communication system and a vehicle-to-vehicle communication method capable of performing determination as to whether or not a partner vehicle that has transmitted information belongs to the same group as the host vehicle with a small processing amount. Can do.
(第一の実施形態)
<グルーピングの概要>
第一の実施形態における、車載端末のグルーピングについて説明する。図1は、道路の配置を表した略図である。図1に示したような形状の道路があった場合、それぞれの点線矢印で示した範囲では、交通が合流したり分岐したりすることがないため、当該範囲を走行する車両は同一のグループに属するものとして扱うことができる。このように、第一の実施形態では、対象の道路を区間で分け、それぞれの区間を走行する車両を各グループに割り当てる。以下の説明においては、各グループを番号で説明する。例えば、グループ4とは、図1の(4)で示した区間を走行する車両が属するグループである。
(First embodiment)
<Outline of grouping>
The grouping of in-vehicle terminals in the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the arrangement of roads. When there is a road having a shape as shown in FIG. 1, traffic does not merge or branch in the range indicated by the dotted arrows, so vehicles traveling in the range are in the same group. It can be treated as belonging. As described above, in the first embodiment, target roads are divided into sections, and vehicles traveling in the sections are assigned to the groups. In the following description, each group is described with a number. For example, the
車両は、割り当てられたグループを利用して通信を行うことができる。例えば、グループ11に属する車両は、他車からメッセージを受信した場合、グループ11に属する車両が送信したメッセージのみを処理し、それ以外のグループ、例えばグループ8、9、10
に属する車両が送信したメッセージは破棄する。このようにすることで、車両同士がグループ内通信を行えるようになる。
The vehicle can communicate using the assigned group. For example, when a vehicle belonging to
Messages sent by vehicles belonging to are discarded. By doing in this way, vehicles can communicate now in a group.
<グループ内通信の方法>
車両にグループを割り当て、グループ内通信を行う具体的な方法について説明する。
車両に対するグループの指定は、道路脇ないし道路上に設置された路側装置が、グループ鍵を車両に配布することで行う。図2は、符号100Aで示した交差点を拡大した図である。路側装置101〜104は、交差点から流出する道路の上にそれぞれ配置されており、無線通信によって、通過する車両にグループ鍵を配布する。
なお、グループ鍵の配布は、対象となる車線を通行する車両に対してのみ行われる。距離が近くても、反対車線、高架上など、異なる車線を通行する車両に対しては、グループ鍵は配布されない。これは、路側装置が出力する無線信号の強度や指向性などを調整し、通信相手となる車両との通信距離を適切に設定するなどの手段により実施可能と考えられる。
<Intra-group communication method>
A specific method for assigning groups to vehicles and performing intra-group communication will be described.
The designation of a group for a vehicle is performed by a roadside device installed on the roadside or on the road distributing a group key to the vehicle. FIG. 2 is an enlarged view of the intersection indicated by
The group key is distributed only to vehicles traveling in the target lane. Group keys are not distributed to vehicles traveling in different lanes, such as on the opposite lane or on an overpass, even if the distance is short. This can be implemented by means such as adjusting the strength and directivity of the radio signal output by the roadside device and appropriately setting the communication distance with the vehicle that is the communication partner.
具体的には、路側装置101を通過する車両には、グループ3に対応するグループ鍵が、路側装置102を通過する車両には、グループ1に対応するグループ鍵が配布される。同様に、路側装置103を通過する車両には、グループ4に対応するグループ鍵が、路側装置104を通過する車両には、グループ6に対応するグループ鍵が配布される。配布されたグループ鍵は、車両によって一時的に記憶される。
Specifically, a group key corresponding to
ここでは、交差点100Aについてのみ説明を行ったが、交差点100B、および他の交差点についても同様に路側装置が配置され、車両に対してグループ鍵の配布が行われる。例えば、交差点100Bから交差点100Aへ向かう車両には、グループ4に対応するグループ鍵が配布される。
また、車両が記憶するグループ鍵は、車両が路側装置を通過するたびに上書きされる。例えば、路側装置103を通過する車両には、グループ4に対応するグループ鍵が配布されるが、当該車両が交差点100Bを直進した場合、グループ5に対応するグループ鍵が配布され、グループ4に対応するグループ鍵は上書きされる。このように、車両は、最後に配布されたグループ鍵のみを記憶する。
Although only the
Further, the group key stored in the vehicle is overwritten every time the vehicle passes the roadside device. For example, a group key corresponding to
グループ鍵を用いて、グループを識別する方法を具体的に説明する。図3は、送受信されるメッセージに対して行う演算の方法を説明する図である。
グループ鍵は、前述したように、路側装置から送信され、車両に記憶された鍵である。また、伝送データは、同一のグループに属する他の車両に向けて送信される情報である。伝送データの内容は特に限定されず、どのようなものであってもよい。
また、現在時刻情報は、車両に搭載された時計から得られる現在の時刻であり、本実施形態では時と分を表す情報である。
A method of identifying a group using a group key will be specifically described. FIG. 3 is a diagram for explaining a calculation method performed on a transmitted / received message.
As described above, the group key is a key transmitted from the roadside device and stored in the vehicle. Transmission data is information transmitted to other vehicles belonging to the same group. The content of the transmission data is not particularly limited and may be anything.
The current time information is the current time obtained from a clock mounted on the vehicle, and is information representing the hour and minute in this embodiment.
図3(a)が、情報を送信する車両が行う処理を示したものである。情報を送信する車両は、まず、他車に送信する伝送データに、現在時刻情報を付加する。現在時刻情報は、時(0〜23を5ビットで表したもの)と分(0〜59を6ビットで表したもの)で構成される合計11ビットのデータである。本実施形態では、伝送データの長さを117ビットとし、上位ビットに現在時刻情報を付加して合計128ビットのデータを生成する。当該データが本発明における伝送情報である。
次に、伝送データと現在時刻情報を連結したデータと、記憶しているグループ鍵との排他的論理和を演算し、得られたデータを伝送メッセージ、すなわち車車間通信によって実際に送信されるデータとする。なお、本実施形態では、グループ鍵の長さは128ビットである。
FIG. 3A shows processing performed by a vehicle that transmits information. A vehicle that transmits information first adds current time information to transmission data that is transmitted to another vehicle. The current time information is data of 11 bits in total composed of hours (0 to 23 represented by 5 bits) and minutes (0 to 59 represented by 6 bits). In this embodiment, the length of the transmission data is 117 bits, and the current time information is added to the upper bits to generate a total of 128 bits of data. The data is transmission information in the present invention.
Next, the exclusive OR of the transmission data and the data obtained by concatenating the current time information and the stored group key is calculated, and the obtained data is transmitted as a transmission message, that is, data actually transmitted by inter-vehicle communication. And In the present embodiment, the length of the group key is 128 bits.
図3(b)は、情報を受信する車両が行う処理を示したものである。情報を受信する車両は、受信した伝送メッセージと、記憶しているグループ鍵との排他的論理和を演算し、演算結果(本発明における復号データ)を取得する。この結果、得られた復号データの上位11ビットが現在時刻と一致すれば、伝送メッセージの送信時に用いたグループ鍵と、自車両が記憶しているグループ鍵が同一、すなわち、当該伝送メッセージは、自車両と同じグループに属する車両から送信されたものであることがわかる。一方、一致しない場合は、伝送メッセージの送信時に用いたグループ鍵と、自車両が記憶しているグループ鍵は異なることを意味するため、当該伝送メッセージは、自車両と異なるグループに属する車両から送信されたものであることがわかる。 FIG. 3B shows processing performed by a vehicle that receives information. The vehicle that receives the information calculates the exclusive OR of the received transmission message and the stored group key, and acquires the calculation result (decrypted data in the present invention). As a result, if the upper 11 bits of the obtained decrypted data match the current time, the group key used when transmitting the transmission message and the group key stored in the host vehicle are the same, that is, the transmission message is It can be seen that the transmission is from a vehicle belonging to the same group as the own vehicle. On the other hand, if they do not match, it means that the group key used when sending the transmission message is different from the group key stored in the own vehicle, so the transmission message is sent from a vehicle belonging to a group different from the own vehicle. It can be seen that
<システム構成>
以上に説明した動作を実現するための、実施形態の詳細について説明する。
車載端末10は、乗員や車載コンピュータに対して情報提供を行うソフトウェア(以下、アプリケーションサービスと称する)が動作する端末である。また、車載端末10は、アプリケーションサービスからの要求を受け、無線通信によって他の車載端末と情報を交換することができる。図4が、車載端末10のシステム構成図である。
路側装置20は、車載端末10にグループ鍵を配布するための無線装置である。図5が、路側装置20のシステム構成図である。
<System configuration>
Details of the embodiment for realizing the operation described above will be described.
The in-
The roadside device 20 is a wireless device for distributing a group key to the in-
まず、車載端末10について説明する。
時計部11は、現在時刻を取得する手段である。具体的には、内蔵された時計装置から現在時刻(時と分を表すデータ)を取得する手段である。時計装置は一般的なクオーツ時計であってもよいが、標準電波やGPS信号など、親時計となる装置からの信号を受信し、時刻を自動補正する手段を持っていることが好ましい。
グループ鍵記憶部12は、不揮発性メモリなどによって構成される、路側装置20から受信したグループ鍵を記憶する手段である。
First, the in-
The
The group
通信部13は、無線によって他の車載端末、または路側装置との通信を行う手段である。通信に用いる周波数は、例えば車両間通信のために700MHz帯に割り当てられたITS(高度道路交通システム:Intelligent Transport Systems)バンド内の周波数など
である。無線通信によって他の情報を送受信することができれば、周波数および通信方法は特に限定されない。
演算部14は、アプリケーションサービスが解釈できるデータである伝送データと、車載端末間で実際に送受信されるデータである伝送メッセージとを相互に変換する手段である。
The
The
時刻比較部15は、時計部11から取得した現在時刻が、復号データに含まれるか否かを判定する手段である。異なる車載端末間では、それぞれが有している時刻情報がわずかにずれている可能性があるため、時刻比較部15は、当該時刻ずれを考慮した判定を行う。例えば、現在時刻情報が「時」と「分」である場合、1分以内の誤差は無視するようにすることができる。もし、現在時刻情報が「秒」を含む場合、秒単位で許容する誤差を設定してもよい。許容する誤差は、任意の値とすることができる。
The
サービス提供部16は、アプリケーションサービスを実行する手段である。アプリケーションサービスとは、例えば、車載コンピュータに対して運転支援のための情報を提供するサービスや、収集した交通情報を乗員に対して提供するサービスなどである。アプリケーションサービスは、他の車両と通信を行い、交換した情報を外部に提供するものであれば、どのようなものであってもよい。
The
次に、路側装置20について説明する。
グループ鍵記憶部21は、路側装置に固有な鍵であるグループ鍵を記憶する手段である。グループ鍵は、路側装置ごとに異なるものが割り当てられており、異なる路側装置間で重複することはない。本実施形態では、128ビットの長さを持つビット列をグループ鍵とする。
また、通信部22は、他の車載端末と無線通信を行う手段である。通信部22が行う無線通信の方法は、通信部13と同様である。
Next, the roadside device 20 will be described.
The group
The
<グループ鍵の配布処理>
次に、路側装置から車載端末へグループ鍵を配布する処理について説明する。図6は、路側装置および車載端末が行う鍵受信処理のフローチャートである。路側装置が有する通信部22は、道路上の地点に向けて周期的に無線信号を送信している。当該無線信号を、車載端末が有する通信部13が受信し、ネゴシエーションが成立すると、図6に示したフローチャートが開始される。
<Group key distribution process>
Next, a process for distributing the group key from the roadside device to the in-vehicle terminal will be described. FIG. 6 is a flowchart of key reception processing performed by the roadside device and the in-vehicle terminal. The
ステップS11では、路側装置が、グループ鍵記憶部21に記憶しているグループ鍵を、通信部22を介して車載端末へ送信する。そして、ステップS12で、車載端末が、通信部13を通して受信したグループ鍵をグループ鍵記憶部12に記憶させる。このとき、グループ鍵記憶部が既にグループ鍵を記憶している場合は、受信したグループ鍵で上書きする。
以上の処理により、車両に搭載された車載端末は、路側装置の近傍を通過するたびに当該路側装置が有するグループ鍵を受信し、記憶することができる。なお、路側装置と車載端末との通信には、例えば電波産業会(ARIB)にて標準化されている、狭域通信システム規格(STD−T75)などを利用することができる。
In step S <b> 11, the roadside device transmits the group key stored in the group
Through the above processing, the in-vehicle terminal mounted on the vehicle can receive and store the group key of the roadside device every time it passes through the vicinity of the roadside device. For communication between the roadside device and the in-vehicle terminal, for example, a narrow communication system standard (STD-T75) standardized by the Radio Industries Association (ARIB) can be used.
<伝送メッセージの送信処理>
次に、車載端末10が、他の車載端末に対して伝送メッセージを送信する処理について説明する。図7は、車載端末10が行う伝送メッセージの送信処理のフローチャートである。また、図8は、伝送メッセージの送信処理におけるデータの流れを表した図である。
サービス提供部16で実行されるアプリケーションサービスが、他の車載端末への情報送信を要求すると、図7のフローチャートが開始される。
まず、サービス提供部16が、アプリケーションサービスから、他の車載端末へ送信する情報である伝送データを取得する(S21)。伝送データは、前述したように117ビットのデータである。生成された伝送データは演算部14へ送信される(S22)。
<Transmission message transmission processing>
Next, processing in which the in-
When the application service executed by the
First, the
次に、演算部14が、時計部11から現在時刻を取得し、現在時刻情報を生成する(S23)。前述したように、現在時刻情報とは、時(0〜23)と分(0〜59)を表した11ビットのデータである。続いて、演算部14が、グループ鍵記憶部12に記憶されているグループ鍵を取得する(S24)。もし、記憶されたグループ鍵が無い場合は、処理を終了してもよいし、グループ鍵記憶部12が、「グループに属していない」ことを表す鍵をその場で生成してもよい。
Next, the
次に、演算部14が、ステップS23で取得した現在時刻情報と、ステップS22で取得した伝送データを結合し、ステップS24で取得したグループ鍵との排他的論理和(XOR)を演算する(S25)。これにより、128ビットの伝送メッセージが得られる。生成された伝送メッセージは、通信部13へ送信され、無線通信によってブロードキャスト送信される(S26)。
Next, the
<伝送メッセージの受信処理>
次に、車載端末10が、他の車載端末から伝送メッセージを受信する処理について説明する。図9は、車載端末10が行う伝送メッセージの受信処理のフローチャートである。
また、図10は、伝送メッセージの受信処理におけるデータの流れを表した図である。
<Transmission message reception processing>
Next, processing in which the in-
FIG. 10 is a diagram illustrating a data flow in the transmission message reception process.
通信部13が、他の車載端末によってブロードキャスト送信された伝送メッセージを受信すると、図9のフローチャートが開始される。受信した伝送メッセージは、演算部14へ送信される。
ステップS31では、演算部14が、グループ鍵記憶部12に記憶されているグループ鍵を取得する。記憶されたグループ鍵が無い場合は、ステップS24と同様の処理を行う。例えば、処理を終了してもよいし、グループに属していないことを表す鍵を生成してもよい。グループに属していないことを表す鍵を用いると、グループに属していない車両同士が通信を行うことができる。
When the
In step S <b> 31, the
次に、演算部14が、受信した伝送メッセージと、ステップS31で取得したグループ鍵との排他的論理和を演算する(S32)。ステップS32で行う演算の結果が、本発明における復号データである。
続いて、時刻比較部15が、受信した復号データのうち、現在時刻情報に該当するビットを抽出し(S33)、時計部11から取得した現在時刻と比較する(S34)。本実施形態では、復号データの上位11ビットを抽出し、現在時刻をビット列に変換したものと一致しているかを確認する。この際、前述したように、時計の誤差を考慮して判定を行ってもよい。時刻が一致していた場合は(S34−Yes)、処理はステップS35へ遷移する。
Next, the
Subsequently, the
ステップS35では、演算部14が、伝送データに該当するビットを抽出し、サービス提供部16へ送信する。本実施形態では、復号データの下位117ビットが抽出対象となる。そして、サービス提供部16へ送信された伝送データが、アプリケーションサービスによって処理される。
ステップS34で時刻が一致しなかった場合(S34−No)は、演算部14が、受信したデータを破棄し、処理を終了させる。
In step S <b> 35, the
If the times do not match in step S34 (S34-No), the
第一の実施形態では、以上に説明した処理によって、伝送メッセージを送信した車両と自車両とが同一のグループに属するかを判定する。判定処理は、演算量が少ない排他的論理和のみを用いて行うため、車両の移動ベクトルや位置情報を用いてグループのメンバを判断する方式と比較して、少ない処理量でグループ内通信を実現することができる。また、道路を区間に分けてグルーピングを行うため、車両がグループに参加または離脱したことを監視するためのオーバーヘッドが生じないという利点がある。 In the first embodiment, whether the vehicle that transmitted the transmission message and the host vehicle belong to the same group is determined by the processing described above. Judgment processing is performed using only exclusive OR with a small amount of calculation, so intra-group communication is realized with a small amount of processing compared to the method of judging group members using vehicle movement vectors and position information. can do. Moreover, since the road is divided into sections and grouping is performed, there is an advantage that there is no overhead for monitoring whether the vehicle has joined or left the group.
なお、本実施形態では、車両の進行方向にかかわらず、同じ道路であれば同じグループ鍵を配布しているが、同じ道路であっても進行方向によってグループを分け、異なるグループ鍵を配布してもよい。例えば、図1に示したグループ4を、左方向に進行するグループであるグループ4Lと、右方向に進行するグループであるグループ4Rに分けてもよい。この場合、交差点100Aから100Bへ進行する車両には、グループ4Rに対応するグループ鍵が、交差点100Bから100Aへ進行する車両には、グループ4Lに対応するグループ鍵が配布される。
In this embodiment, the same group key is distributed on the same road regardless of the traveling direction of the vehicle, but even on the same road, the group is divided according to the traveling direction, and different group keys are distributed. Also good. For example, the
また、グループ鍵記憶部12は、受信してから所定の時間が経過したグループ鍵を消去するようにしてもよい。路側装置が設置されていない区間に進入した場合、過去に使用したグループ鍵が記憶されたままだと、グループを形成すべきでない場所で誤ったグループを形成してしまう可能性があるが、グループ鍵に有効時間を設定して期限が切れた鍵を消去することで、これを防止することができる。この他にも、車両のエンジンが停止したらグループ鍵を消去するようにしてもよいし、所定の距離を走行した場合にグループ鍵を消去するようにしてもよい。
Further, the group
また、第一の実施形態では、現在時刻情報として「時」と「分」を用いたが、現在時刻情報は、現在の時刻に基づくものであれば、どのようなものが用いられてもよい。例えばハッシュ関数など、任意の関数によって現在時刻をエンコードしたものを用いてもよい。現在時刻をエンコードしてビット長を圧縮することにより、伝送データのデータ長を長く取ることができる。 In the first embodiment, “hour” and “minute” are used as the current time information. However, any information may be used as long as the current time information is based on the current time. . For example, the current time encoded by an arbitrary function such as a hash function may be used. By encoding the current time and compressing the bit length, the data length of the transmission data can be increased.
また、第一の実施形態では、復号データが正しいことを確認するために現在時刻情報を用いたが、複数の車両が共有しているデータであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、固定の文字列を用いてもよいし、位置情報が取得できる場合、自車両の緯度や経度などを用いてもよい。また、進行方向(方位角)や速度情報などを用いてもよい。 In the first embodiment, the current time information is used to confirm that the decoded data is correct. However, any data may be used as long as the data is shared by a plurality of vehicles. For example, a fixed character string may be used, and when the position information can be acquired, the latitude or longitude of the host vehicle may be used. Further, a traveling direction (azimuth angle), speed information, or the like may be used.
(第一の実施形態の変形例)
第一の実施形態では、交差点から流出する車両に対してグループ鍵を配布するように路側装置を配置したが、道路を任意の区間に区切ることができれば、路側装置は交差点以外に配置されていてもよい。本変形例は、対象を高規格道路とし、本線上、および本線道路に流出入するランプに路側装置を配置する形態である。本変形例に係る車載端末10および路側装置20の構成および機能は、第一の実施形態と同様である。
(Modification of the first embodiment)
In the first embodiment, the roadside device is arranged so as to distribute the group key to the vehicles that flow out from the intersection. Also good. In this modification, the target is a high-standard road, and roadside devices are arranged on the main line and on ramps flowing into and out of the main road. The configurations and functions of the in-
図11は、本変形例に係る路側装置の配置図である。例として、車両が左から右へ走行する場合を考える。車両が、本線上に設置された路側装置201を通過すると、当該車両が有する車載端末には、グループAに対応するグループ鍵が伝送される。また、路側装置203を通過すると、グループBに対応するグループ鍵が伝送される。このように、本変形例では、道路を所定の区間に区切ってグルーピングを行う。また、反対車線に設置された路側装置には、異なるグループ鍵を記憶されている。このようにすることで、同一の方向に進行している車両同士が同じグループを形成することができる。
FIG. 11 is a layout diagram of the roadside apparatus according to the present modification. As an example, consider the case where the vehicle travels from left to right. When the vehicle passes the
また、道路に流出入するためのランプにも路側装置を設置する。例えば、路側装置203Rには、路側装置203と同一のグループ鍵を記憶させる。このようにすることで、該当する区間に流入する車両全てに同一のグループ鍵を配布することができる。
また、路側装置202は、車載端末に記憶されたグループ鍵を消去するための路側装置である。路側装置202は、グループ鍵を伝送するのではなく、車載端末10に対して、記憶されたグループ鍵を消去すべき旨の通知を行う。そして、通知を受けた車載端末は、グループ鍵記憶部12に記憶されたグループ鍵を消去する。このようにすることで、対象の区間から流出する車両のグループ鍵を消去することができる。
なお、反対車線に設置された路側装置については詳細な説明を省略するが、記憶されるグループ鍵が異なるのみで、その動作は前述した路側装置(201,202,203,203R)と同様である。
A roadside device will also be installed on the ramp to enter and exit the road. For example, the same group key as the
The
The detailed description of the roadside devices installed in the opposite lane is omitted, but the operation is the same as that of the roadside devices (201, 202, 203, 203R) described above except that the stored group keys are different. .
本変形例によると、閉じられた道路区間に流入する車両に対してグループ鍵を配布し、当該区間から車両が流出する際にはグループ鍵を上書きないし消去するため、グループを構成すべき区間で、確実に車両にグループ鍵を記憶させることができる。 According to this modification, a group key is distributed to vehicles that flow into a closed road section, and when a vehicle flows out of the section, the group key is overwritten or deleted, The group key can be surely stored in the vehicle.
(第二の実施形態)
第一の実施形態では、伝送データに付加した現在時刻情報を用いて、復号データが正しいか否かを判断した。しかし、二つの異なるグループ鍵があって、現在時刻情報に対応するビット(例えば上位11ビット)が互いに一致していた場合、グループ鍵が異なる場合であっても、現在時刻情報に対応するビットが正常に復号されてしまうため、グループが異なることを検出することができない。第二の実施形態は、これに対応するため、誤り検出符号を用いて復号データの正当性を検証する形態である。
(Second embodiment)
In the first embodiment, it is determined whether the decoded data is correct using the current time information added to the transmission data. However, if there are two different group keys and the bits corresponding to the current time information (for example, the upper 11 bits) match each other, even if the group keys are different, the bits corresponding to the current time information Since it is normally decoded, it cannot be detected that the groups are different. In order to cope with this, the second embodiment is a form in which the validity of decoded data is verified using an error detection code.
第二の実施形態に係る車載端末10について、第一の実施形態との相違点を説明する。
第二の実施形態に係る車載端末10は、時計部11および時刻比較部15を有していないという点で、第一の実施形態と相違する。また、演算部14は、伝送データに対してCRC(巡回冗長検査:Cyclic Redundancy Check)符号を生成して付加する機能と、CR
Cによって復号データの誤り検出を行う機能を有している。他の構成は、第一の実施形態と同一である。
Differences between the in-
The in-
C has a function of performing error detection of decoded data. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
次に、車載端末が行う送信処理のフローチャートである図7、および受信処理のフローチャートである図9を参照しながら、第一の実施形態との送受信処理の相違点を説明する。
CRC符号の生成は、演算部14が、ステップS23で行う。CRC符号は、誤り検出が可能なビット数によって様々な長さのものが存在するが、ここでは16ビットの長さを持つCRC−16を用いるものとする。図12は、第二の実施形態における演算を説明する図である。グループ鍵が128ビット、CRC符号が16ビットであるため、使用できる伝送データは112ビットとなる。なお、CRCは既知の誤り検出技術であるため、生成方法についての説明は省略する。
Next, the difference in the transmission / reception process from the first embodiment will be described with reference to FIG. 7 which is a flowchart of the transmission process performed by the in-vehicle terminal and FIG. 9 which is a flowchart of the reception process.
The
また、復号データの誤り検出は、演算部14が、ステップS33およびS34にて行う。ステップS33では、演算部14が、伝送メッセージの下位16ビットを抽出する。そして、ステップS34で、上位112ビットのCRC符号を演算し、下位16ビットと一致するかを確認する。一致しない場合、グループ鍵が異なると推定できるため、処理を終了させる(S34−No)。一致した場合、処理をステップS35へ遷移させる。
Further, the
このように、第二の実施形態では、誤り検出符号を用いて伝送データが正しいかチェックを行うため、送信時に用いたグループ鍵と受信時に用いたグループ鍵が異なることを正確に検出することができる。
なお、誤り検出符号を用いる場合、排他的論理和のみを用いる場合と比較すると、より多くの計算量が必要となる。そこで、計算量の削減を優先するか、信頼性を優先するかによって、第一の実施形態と第二の実施形態を適宜使い分けることが望ましい。また、本実施形態ではCRC−16を用いたが、検出精度が低くてもよい場合は、より軽量な符号を使用してもよい。例えば、1ビットのCRC符号、すなわちパリティを用いてもよいし、チェックサムなどを用いてもよい。
As described above, in the second embodiment, the error detection code is used to check whether the transmission data is correct. Therefore, it is possible to accurately detect that the group key used at the time of transmission is different from the group key used at the time of reception. it can.
Note that, when an error detection code is used, a larger amount of calculation is required than when only an exclusive OR is used. Therefore, it is desirable to properly use the first embodiment and the second embodiment depending on whether priority is given to reducing the amount of calculation or reliability. Moreover, although CRC-16 was used in this embodiment, a lighter code | symbol may be used when a detection accuracy may be low. For example, a 1-bit CRC code, that is, a parity may be used, or a checksum may be used.
(変形例)
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうる。例えば、各実施形態で説明したような排他的論理和によるグルーピングと、移動ベクトル等を用いた他のグルーピング処理を併用してもよい。
(Modification)
The above embodiment is merely an example, and the present invention can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist thereof. For example, grouping by exclusive OR as described in each embodiment may be used in combination with other grouping processing using a movement vector or the like.
例えば、排他的論理和によって、受信したメッセージをフィルタリングしたのち、移動ベクトルや現在位置によってさらに細かくグルーピングを行うようにしてもよい。このようにすることで、反対車線上の車両や、並走する道路上の車両といった、明らかに無関係の車両をまず除外し、処理対象のデータを絞ってから細かいグルーピング処理を行うことができるようになる。
各実施形態の説明では、グループ内通信が行えるという効果について述べたが、本発明は、このように、他の処理を行う前に無関係な情報をフィルタリングする技術としても活用することができる。
For example, after filtering a received message by exclusive OR, grouping may be performed more finely according to a movement vector or a current position. By doing so, it is possible to exclude vehicles that are clearly irrelevant, such as vehicles on the opposite lane or on parallel roads, and to perform detailed grouping processing after narrowing down the processing target data become.
In the description of each embodiment, the effect that intra-group communication can be performed has been described. However, the present invention can also be used as a technique for filtering irrelevant information before performing other processing.
なお、第一の実施形態では伝送データを117ビット、第二の実施形態では112ビットとしたが、アプリケーションサービスが送受信するデータがこれよりも大きい場合、複
数回に分割して送受信を行ってもよい。
また、グループ鍵の長さは固定したまま、伝送メッセージのサイズを可変としてもよい。例えば、伝送メッセージがグループ鍵より長くなる場合、グループ鍵の不足するビットを所定の手続きによって埋めてもよい。前記所定の手続きが、送信側と受信側で同じである限り、正常に通信を行うことができる。
In the first embodiment, the transmission data is 117 bits. In the second embodiment, the transmission data is 112 bits. However, when the data transmitted / received by the application service is larger than this, the transmission / reception may be divided into a plurality of times. Good.
Further, the size of the transmission message may be variable while the length of the group key is fixed. For example, if the transmission message is longer than the group key, the missing bits of the group key may be filled by a predetermined procedure. As long as the predetermined procedure is the same on the transmission side and the reception side, communication can be performed normally.
10 車載端末
11 時計部
12,21 グループ鍵記憶部
13,22 通信部
14 演算部
15 時刻比較部
16 サービス提供部
17 メッセージ抽出部
20 路側装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記路側装置は、
所定の地点を通過する車両に、当該路側装置に固有な鍵であるグループ鍵を送信する鍵送信手段を有し、
前記車両は、
前記路側装置から前記グループ鍵を受信し、記憶する鍵記憶手段と、
他の車両に送信する情報である伝送情報を生成し、当該伝送情報と、前記鍵記憶手段が記憶したグループ鍵との排他的論理和を取ったデータである伝送メッセージを生成するメッセージ生成手段と、
前記伝送メッセージを他の車両に無線通信によって送信するメッセージ送信手段と、
他の車両から送信された伝送メッセージを受信するメッセージ受信手段と、
前記受信した伝送メッセージと、前記鍵記憶手段が記憶しているグループ鍵との排他的論理和を取り、得られたデータである復号データに基づいて、当該伝送メッセージを送信した車両と自車両が同一のグループに属するか否かを判定するグループ判定手段と、
を有し、
前記メッセージ生成手段は、複数の車両が共有している情報である共有データを前記伝送情報に含ませ、
前記グループ判定手段は、前記共有データが前記復号データに含まれている場合に、伝送メッセージを送信した車両と自車両が同一のグループに属すると判定する、
車車間通信システム。 A vehicle-to-vehicle communication system comprising a roadside device and a plurality of vehicles,
The roadside device is
It has a key transmission means for transmitting a group key, which is a key unique to the roadside device, to a vehicle passing through a predetermined point,
The vehicle is
Key storage means for receiving and storing the group key from the roadside device;
Message generating means for generating transmission information that is information to be transmitted to another vehicle, and generating a transmission message that is data obtained by exclusive ORing the transmission information and the group key stored in the key storage means; ,
Message transmitting means for transmitting the transmission message to another vehicle by wireless communication;
Message receiving means for receiving a transmission message transmitted from another vehicle;
An exclusive OR of the received transmission message and the group key stored in the key storage means is taken, and based on the decrypted data which is the obtained data, the vehicle and the own vehicle that transmitted the transmission message Group determination means for determining whether or not they belong to the same group;
I have a,
The message generation means includes shared data, which is information shared by a plurality of vehicles, in the transmission information,
The group determination means determines that the vehicle that transmitted the transmission message and the host vehicle belong to the same group when the shared data is included in the decoded data.
Vehicle-to-vehicle communication system.
請求項1に記載の車車間通信システム。 The shared data is information indicating the current time.
The inter-vehicle communication system according to claim 1 .
請求項1または2に記載の車車間通信システム。 The predetermined point is a point flowing out from the intersection,
The inter-vehicle communication system according to claim 1 or 2 .
前記路側装置から、当該路側装置に固有な鍵であるグループ鍵を受信し、記憶する鍵取得手段と、
他の車載端末に送信する情報である伝送情報を生成し、当該伝送情報と、前記鍵記憶手段が記憶したグループ鍵との排他的論理和を取ったデータである伝送メッセージを生成するメッセージ生成手段と、
前記伝送メッセージを他の車載端末に無線通信によって送信するメッセージ送信手段と、
他の車載端末から送信された伝送メッセージを受信するメッセージ受信手段と、
前記受信した伝送メッセージと、前記鍵記憶手段が記憶しているグループ鍵の排他的論理和を取り、得られたデータである復号データに基づいて、当該伝送メッセージを送信した車両と自車両が同一のグループに属するか否かを判定するグループ判定手段と、
を有し、
前記メッセージ生成手段は、複数の車両が共有している情報である共有データを前記伝送情報に含ませ、
前記グループ判定手段は、前記共有データが前記復号データに含まれている場合に、伝送メッセージを送信した車両と自車両が同一のグループに属すると判定する、
車載端末。 An in-vehicle terminal mounted on a vehicle and capable of communicating with a roadside device and other in-vehicle terminals,
A key acquisition means for receiving and storing a group key, which is a key unique to the roadside device, from the roadside device;
Message generating means for generating transmission information that is information to be transmitted to another in-vehicle terminal, and generating a transmission message that is data obtained by exclusive ORing the transmission information and the group key stored in the key storage means When,
Message transmission means for transmitting the transmission message to another in-vehicle terminal by wireless communication;
Message receiving means for receiving a transmission message transmitted from another in-vehicle terminal;
An exclusive OR of the received transmission message and the group key stored in the key storage means is taken, and based on the decrypted data that is the obtained data, the vehicle that transmitted the transmission message and the host vehicle are the same Group determination means for determining whether or not the group belongs to,
Have
The message generation means includes shared data, which is information shared by a plurality of vehicles, in the transmission information,
The group determination means determines that the vehicle that transmitted the transmission message and the host vehicle belong to the same group when the shared data is included in the decoded data.
In-vehicle terminal.
前記路側装置が、所定の地点を通過する車両に、当該路側装置に固有な鍵であるグループ鍵を送信する第一の送信ステップと、
前記第一および第二の車両が、前記路側装置から前記グループ鍵を受信し記憶する記憶ステップと、
前記第一の車両が、前記第二の車両に送信する情報である伝送情報を生成し、当該伝送情報と、前記鍵記憶手段が記憶したグループ鍵との排他的論理和を取ったデータである伝送メッセージを生成する生成ステップと、
前記第一の車両が、前記伝送メッセージを、前記第二の車両に無線通信によって送信する第二の送信ステップと、
前記第二の車両が、前記第一の車両から送信された伝送メッセージを受信する受信ステップと、
前記第二の車両が、前記受信した伝送メッセージと、前記鍵記憶手段が記憶しているグループ鍵との排他的論理和を取り、得られたデータである復号データに基づいて、当該伝送メッセージを送信した前記第一の車両と自車両が同一のグループに属するか否かを判定する判定ステップと、
を含み、
前記生成ステップでは、前記第一および第二の車両が共有している情報である共有データを前記伝送情報に含ませ、
前記判定ステップでは、前記共有データが前記復号データに含まれている場合に、伝送メッセージを送信した車両と自車両が同一のグループに属すると判定する、
車車間通信方法。 A vehicle-to-vehicle communication method performed by a roadside device, a first vehicle, and a second vehicle,
A first transmission step in which the roadside device transmits a group key, which is a key unique to the roadside device, to a vehicle passing through a predetermined point;
A storage step in which the first and second vehicles receive and store the group key from the roadside device;
The first vehicle generates transmission information that is information to be transmitted to the second vehicle, and is data obtained by taking an exclusive OR of the transmission information and the group key stored in the key storage unit. A generation step for generating a transmission message;
A second transmission step in which the first vehicle transmits the transmission message to the second vehicle by wireless communication;
A receiving step in which the second vehicle receives a transmission message transmitted from the first vehicle;
The second vehicle takes an exclusive OR of the received transmission message and the group key stored in the key storage means, and based on the decrypted data, the obtained transmission message A determination step of determining whether or not the transmitted first vehicle and the host vehicle belong to the same group;
Including
In the generating step, the transmission information includes shared data that is information shared by the first and second vehicles,
In the determination step, when the shared data is included in the decoded data, it is determined that the vehicle that has transmitted the transmission message and the host vehicle belong to the same group.
Vehicle-to-vehicle communication method.
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