JP6026012B2 - 車車間通信装置 - Google Patents
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Description
また例えば、特許文献3では、複数の車両間での車車間通信時にネットワークを構築し、ネットワークにおける通信経路に準じてデータを転送していくことにより、過度なデータ転送を防止していた。
実施の形態1.
この発明では、車車間通信が確立された複数の車両を、図1の概要図に示す通りに、先頭車両グループ1、先頭車両グループ1と通信可能なデータ転送車両グループ2,3、データ転送車両グループ2,3両方と通信可能なデータ合成車両グループ4、データ転送車両グループ2とデータ合成車両グループ4内の任意車両と通信可能な後続車両グループ5、データ転送車両グループ3とデータ合成車両グループ4内の任意車両と通信可能な後続車両グループ6に分ける。
同様に、後続車両グループ6に所属する全ての車両は、合成データ73(例:011)と受信済みの分割データ72(例:110)との排他的論理和によって、未受信の分割データ71(例:101)を復元する。以下、復元した分割データ71を復元分割データ71a(例:101)と称す。
また、後続車両グループ5は、分割データ72を受信しなくても合成データ73から復元分割データ72aを得ることができ、受信した分割データ71(例:101)と復元分割データ72a(例:110)とを結合して車両情報7(例:101110)を復元することができる。同様に、後続車両グループ6は、分割データ71を受信しなくても合成データ73から復元分割データ71aを得ることができ、復元分割データ71a(例:101)と受信した分割データ72(例:110)とを結合して車両情報7(例:101110)を復元することができる。
図2のブロック図に示すように、車車間通信装置は、通信装置本体11と、車両情報取得部12と、GPS(Global Positioning System)情報取得部13と、支援部14とによって構成される。また、通信装置本体11は、外部機器として報知部15および入力部16を利用する。当該構成の車車間通信装置を搭載した車両によって、図1に示した車車間通信を実現する。
また、報知部15に既存のカーナビゲーション装置のモニタまたはスピーカなどを利用してもよいし、入力部16に既存のカーナビゲーション装置のタッチパネルなどを利用してもよい。
通信部111は、車両に搭載された本車車間通信装置間で無線通信を行う。通信部111で用いる通信の方式は問わない。チャネル設定部112は、通信部111が無線通信で利用する周波数帯域(通信チャネル)を設定する。ここでは、チャネル設定部112が周波数帯域を起動時および通信確立時に設定することとし、2つ以上の周波数帯域での通信(例えば、一方がデータ受信用、他方がデータ送信用)が必要な場合は、規定周期ごとに周波数を切り替えることで並列通信を実現する。チャネル設定部112は、規定周期の計測に、GPS情報取得部13から入力されたGPS時間情報を利用することにより、複数車両間での周波数切り替えを同期させる。
所属する車両グループに応じたデータ転送要否は、転送要否判断部115が実行する。転送データの選定および作成は、分割データ作成部113、受信データ記憶部114およびXOR演算部116が協働して実現する。自車両がどの車両グループに所属するかの判断は、制御部110自身が行ってもよいし、外部で判断した結果を制御部110が取得してもよいため、図2では機能ブロックの図示を省略している。
分割データ作成部113は、制御部110からの指令に応じて、入力された車両情報7(例:101110)を、例えば2つのデータ(例:101と110)に分割し、分割された各データにヘッダ情報として受信データサイズとシーケンス番号(先頭から何個目の分割データかを示す値)を付加することで、分割データ71,72を作成する。
分割データ71は、受信データサイズ「3ビット」、シーケンス番号「1」、ビット列「101」を含む。分割データ72は、受信データサイズ「3ビット」、シーケンス番号「2」、ビット列「110」を含む。
転送要否判断部115は、制御部110からの指令に応じて、データを他車両に転送するか否かを判断する。具体的には、自車両の所属する車両グループがデータ合成車両グループ4である場合に、データ合成車両グループ4内のどの車両も合成データ73を未送信ならば、受信データ記憶部114の記憶する合成データ73を転送する必要があると判断する。判断結果は転送要否判断部115から制御部110に出力する。
また、転送要否判断部115は、車車間通信ネットワークを構成する全ての車両が先頭車両グループ1の車車間通信エリア内に存在する場合に、受信したデータを他の車両グループへ転送しないと判断する。
XOR演算部116は、制御部110からの指令に応じて、受信した分割データ71と分割データ72に基づいて、ヘッダ情報を除いたビット列の排他的論理和を算出することで合成データ73を作成する。XOR演算部116は作成した合成データ73にヘッダ情報(シーケンス番号は「0」とする)を付与した後に、通信部111を介して転送する。
また、XOR演算部116は、制御部110からの指令に応じて、受信した分割データ71(または分割データ72)と合成データ73に基づいて、ヘッダ情報を除いたビット列の排他的論理和を算出することで復元分割データ72a(または復元分割データ71a)を復元する。
図4に、車両グループ判断時の車車間通信装置の動作フローの一例を示す。車両間で車車間通信が確立された後、制御部110は、自車両の車両情報を通信部111経由で送信すると共に、他車両が送信する車両情報を通信部111経由で受信する(ステップST1)。制御部110は、受信した車両情報数が車両グループ数以上の場合、即ち、自車両の車両情報を含めて5個以上の車両情報が存在する場合、図1に示した車車間通信ネットワークを構築可能な台数の車両が周囲に存在するので、車両グループ判断が必要であると判定する(ステップST2“YES”)。一方、車両情報数が車両グループ数より少ない場合、制御部110は車両グループ判断は不要と判定して(ステップST2“NO”)、処理を終了する。
例えば、図1に記載した各車両において、同じアプリケーション(例えば、ナビゲーション装置またはスマートフォンの自動運転支援系のアプリケーション)を利用中の運転者同士を支援するために車車間通信を行う場合ならば、制御部110が、自車両と周辺車両の相対位置関係を把握することで、先頭車両グループ1、データ転送車両グループ2,3、合成車両グループ4、および後続車両グループ5,6のいずれの車両グループに所属するのか判断できる。
自車両の位置情報は、車両情報取得部12から取得可能である。あるいは、GPS情報取得部13から得られるGPS位置情報、およびスマートフォン、ナビゲーション装置、地図サーバなどから入手可能な地図情報に基づいて算出可能である。
他車両の位置情報としては、車車間通信の確立時に車両間で送受信される通信確立情報の中に含まれるGPS位置情報を使用可能である。
また、制御部110は、報知部15を介して先頭車両グループ1になる旨を通知するだけでなく、運転が下手または自信がない運転者が先頭車両グループ1として他の車両グループを先導することが無い様に、先頭車両になるか否を選択させる表示を報知部15に行わせたり、オートクルーズ支援時に先頭車両グループ1になる場合にオートクルーズ走行速度を設定させる表示を報知部15に行わせたりする。このように、運転者に対する使いやすさを考慮した支援を行ってもよい。
加えて、制御部110は、報知部15を介して運転者に、離脱車両付近へ移動するか否かを選択させる表示を行わせてもよい。さらに、入力部16を介して運転者から移動を許可する返答があった場合に、制御部110から支援部14へ指示して、離脱した車両グループの役割を果たせる位置に自車両を移動する車両制御を実施してもよい。車両移動後は、離脱した車両の代わりに、欠けた車両グループとしての役割を果たす。
これにより、各1台で構成されるデータ転送車両グループ2,3の車両が離脱する際に、複数台で構成されるデータ合成車両グループ4または後続車両グループ5,6からデータ転送車両グループ2,3へ車両を補充可能である。また、データ合成車両グループ4を構成する全ての車両が離脱する際に、後続車両グループ5,6からデータ合成車両グループ4へ車両を補充可能である。よって、車車間通信ネットワークを維持できる。
上記以外は(ステップST9“NO”)、処理を終了する。
図5〜図8に、データ転送時の車車間通信装置の動作フローの一例を示す。図5は、先頭車両グループ1の車両に搭載された車車間通信装置の動作フロー、図6は、データ転送車両グループ2,3の車両に搭載された車車間通信装置の動作フロー、図7は、データ合成車両グループ4の車両に搭載された車車間通信装置の動作フロー、図8は、後続車両グループ5,6の車両に搭載された車車間通信装置の動作フローである。
最初に、図5を参照しながら、車車間通信装置が搭載された車両が、先頭車両グループ1に所属している場合を説明する。制御部110は、先頭車両グループ1に所属すると判断すると、まず車両情報取得部12から車両情報を取得する(ステップST101)。続いて、制御部110は車車間通信が確立されているか確認し、確立されている場合には(ステップST102“YES”)、分割データ作成部113が、車両情報取得部12から入力された車両情報を元に分割データを作成する(ステップST103)。
車車間通信が確立されていない場合(ステップST102“NO”)、制御部110は処理を終了する。
また、自車両がデータ転送車両グループ2,3に所属する場合、制御部110が、複数の分割データを通信部111に受信させて車両情報を復元すると共に、一部の分割データを通信部111からデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6へ送信させるようにした。
また、自車両がデータ合成車両グループ4に所属する場合、制御部110が、データ転送車両グループ2,3が送信した分割データのすべてを通信部111に受信させて車両情報を復元すると共に、XOR演算部116に合成データを作成させて通信部111から後続車両グループ5,6へ送信させるようにした。
また、自車両が後続車両グループ5,6に所属する場合、制御部110が、データ転送車両グループ2,3が送信した一部の分割データとデータ合成車両グループ4が送信した合成データとを通信部111に受信させて、XOR演算部116に残りの分割データを復元させ、一部の分割データと残りの分割データとから車両情報を復元するようにした。
このように、車車間通信ネットワークを構成する車両をいくつかの車両グループに分け、先頭車両側では、車両情報を分割した分割データまたは当該分割データの排他的論理和である合成データを送信すると共に、後続車両側では受信した一部の分割データから未受信の残りの分割データを復元するようにして、各車両グループ間のデータ転送を最適化したので、データ転送量を低減でき、輻輳を軽減できる。
実施の形態2では、実施の形態1と同じ構成の車車間通信装置において使用する通信チャネルを変更することで、車車間通信ネットワーク全体のデータ転送の効率化を実現し、通信遅延を削減する。ここでは、図1に示した車車間通信ネットワークおよび図2に示した車車間通信装置を援用して、本実施の形態2を説明する。
図10は、実施の形態2の各車両グループの通信チャネルの切り替えの様子を説明する図である。実施の形態2では、全ての車車間通信装置で合計4つの通信チャネル(以下の説明ではチャネルA,B,C,Dとする)を使用する。各車車間通信装置のチャネル設定部112が、図10の通りに規定周期ごとに連動して通信部111の通信チャネル切り替えを行うことで、同時通信を実現する。
具体的には、先頭車両グループ1とデータ転送車両グループ2,3との間の通信にはチャネルA,Bを、データ転送車両グループ2とデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5との間の通信にはチャネルCを、データ転送車両グループ3とデータ合成車両グループ4および後続車両グループ6との間の通信にはチャネルDを使用する。さらに、図10では図示を省略しているが、チャネル設定部112は、データ転送車両グループ2のチャネルCをチャネルBに再設定し、データ転送車両グループ3のチャネルDをチャネルAに再設定して、データ転送車両グループ2,3の間の通信に使用する。この詳細は後述する。
なお、先頭車両グループ1に所属している車両に搭載された車車間通信装置は、上記実施の形態1と同一の動作となるため、説明を割愛する。
具体的には、制御部110が規定時間ごとに通信部111の通信チャネルを確認し(ステップST202)、先頭車両グループ1との通信に使用する通信チャネル(データ転送車両グループ2はチャネルA、データ転送車両グループ3はチャネルB)に切り替わっている場合に(ステップST202“NO”)、先頭車両グループ1から分割データ71または分割データ72を受信する(ステップST204)。制御部110は、通信部111を介して受信した分割データ71または分割データ72を、受信データ記憶部114に記憶する。
具体的には、データ転送車両グループ2の制御部110が規定時間ごとに通信部111の通信チャネルを確認し(ステップST206)、チャネルAに切り替わっているときに(ステップST206“YES”)、第1フェーズで受信した分割データ71をデータ転送車両グループ3へ転送する(ステップST207)。チャネルBに切り替わっているときには(ステップST206“NO”)、第1フェーズで未受信の分割データ72をデータ転送車両グループ3から受信する(ステップST208)。制御部110は、ステップST208で受信した分割データ72を先のステップST204で受信した分割データ71と結合して車両情報7を復元し、受信データ記憶部114に記憶する。
これに対し、上記実施の形態1の通信方法では、図9に示すように、第1フェーズにて先頭車両グループ1からデータ転送車両グループ2,3へ分割データ送信を行い、第2フェーズにてデータ転送車両グループ2,3からデータ合成車両グループ4および後続車両グループ5,6へ分割データ転送を行い、第3フェーズにてデータ合成車両グループ4から後続車両グループ5,6へ合成データ転送を行っており、先頭車両グループ1から後続車両グループ5,6までのデータ転送に3フェーズ要していた。
実施の形態3では、車車間通信装置が通信部を複数有することで複数チャネルの通信を同時に出来る構成にし、車車間通信ネットワーク全体の通信遅延を上記実施の形態1,2よりも削減する。
Claims (14)
- 車車間通信が確立している自車両と他車両との間でデータを送受信する通信部と、
前記自車両の車両情報を取得する車両情報取得部と、
前記車両情報取得部が取得した車両情報を分割して複数の分割データを作成する分割データ作成部と、
前記通信部を介して前記他車両から取得した複数の分割データの排他的論理和を演算して合成データを作成するか、前記通信部を介して前記他車両から取得した一部の分割データと合成データの排他的論理和を演算して残りの分割データを復元する排他的論理和演算部と、
先頭車両グループ、前記先頭車両グループと車車間通信が可能なデータ転送車両グループ、前記データ転送車両グループと車車間通信が可能なデータ合成車両グループ、ならびに、前記データ転送車両グループおよび前記データ合成車両グループと車車間通信が可能な後続車両グループから構成される車車間通信ネットワークのうち、前記自車両が所属する車両グループに応じて通信制御方法を切り替える制御部とを備え、
前記制御部は、
前記自車両が前記先頭車両グループに所属する場合、前記車両情報取得部に車両情報を取得させ、前記分割データ作成部に複数の分割データを作成させて、前記通信部から前記データ転送車両グループへ送信させ、
前記自車両が前記データ転送車両グループに所属する場合、前記複数の分割データを前記通信部に受信させて前記車両情報を復元すると共に、一部の前記分割データを前記通信部から前記データ合成車両グループおよび前記後続車両グループへ送信させ、
前記自車両が前記データ合成車両グループに所属する場合、前記データ転送車両グループが送信した前記分割データのすべてを前記通信部に受信させて前記車両情報を復元すると共に、前記排他的論理和演算部に合成データを作成させて前記通信部から前記後続車両グループへ送信させ、
前記自車両が前記後続車両グループに所属する場合、前記データ転送車両グループが送信した一部の前記分割データと前記データ合成車両グループが送信した前記合成データとを前記通信部に受信させて、前記排他的論理和演算部に残りの前記分割データを復元させ、一部の前記分割データと残りの前記分割データとから前記車両情報を復元することを特徴とする車車間通信装置。 - 前記制御部は、前記車車間通信ネットワークを構成する車両の位置関係に基づいて、前記車両グループを構築することを特徴とする請求項1記載の車車間通信装置。
- 前記制御部は、前記車両の走行順番が入れ替わった場合に前記車両グループを再構築し、当該再構築した車両グループに応じて通信制御方法を切り替えることを特徴とする請求項2記載の車車間通信装置。
- 前記制御部は、前記自車両が前記先頭車両グループに所属する場合に、前記自車両に設置されている報知部を介して運転者へ、先頭車両になった旨を報知させることを特徴とする請求項3記載の車車間通信装置。
- 前記制御部は、前記自車両に設置されている入力部を介して運転者から、先頭車両として走行するか否かの選択を受け付けることを特徴とする請求項4記載の車車間通信装置。
- 前記自車両を制御して、一定の速度で走行するか先頭車両に追従して走行するオートクルーズ機能を実行する支援部を備え、
前記制御部は、前記支援部が前記オートクルーズ機能を実行している場合であって前記自車両が前記先頭車両グループに所属する場合に、前記報知部を介して運転者へ、前記自車両の走行速度を設定できる旨を報知させることを特徴とする請求項4記載の車車間通信装置。 - 前記制御部は、前記車車間通信ネットワークを構築しているすべての車両が前記先頭車両グループとの車車間通信が可能な範囲に存在する場合に、前記通信部を制御して、前記先頭車両グループから前記車両情報を直接取得させ、取得した前記車両情報を他車両へ送信させないことを特徴とする請求項2記載の車車間通信装置。
- 前記制御部は、前記先頭車両グループ、前記データ転送車両グループ、および前記データ合成車両グループのうちのいずれかの車両グループに所属する車両が離脱した場合に、前記自車両に設置されている報知部を介して運転者へ、前記車両が離脱した車両グループの位置への移動を促す案内を行うことを特徴とする請求項1記載の車車間通信装置。
- 前記自車両の走行を制御する支援部を備え、
前記制御部は、前記先頭車両グループ、前記データ転送車両グループ、および前記データ合成車両グループのうちのいずれかの車両グループに所属する車両が離脱した場合に、前記支援部に指示して、前記車両が離脱した車両グループの位置に前記自車両を移動させることを特徴とする請求項8記載の車車間通信装置。 - 前記制御部は、前記車両が離脱した車両グループの位置に前記自車両が移動した場合に、当該車両グループに応じた通信制御方法に切り替えることを特徴とする請求項8記載の車車間通信装置。
- 前記通信部がデータの送受信に使用する通信チャネルおよび通信期間を制御するチャネル設定部を備え、
前記チャネル設定部は、前記通信部を制御して、前記自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信を、他の車両グループ間でのデータ送受信とは異なる通信チャネルまたは異なる通信期間で行わせることを特徴とする請求項1記載の車車間通信装置。 - 前記チャネル設定部は、前記通信部を制御して、前記自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信を、他の車両グループ間でのデータ送受信とは異なる通信チャネルで行わせ、通信期間の重畳を許容することを特徴とする請求項11記載の車車間通信装置。
- 前記チャネル設定部は、前記通信部を制御して、前記自車両を含む車両グループ間でのデータ送受信と、他の車両グループ間でのデータ送受信とを同一の通信期間内に行わせることを特徴とする請求項12記載の車車間通信装置。
- 前記通信部を複数備えることを特徴とする請求項11記載の車車間通信装置。
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