JP6062012B1 - 通信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両周辺環境の緊急度や走行シーンごとの事故発生率を考慮した車車間通信での通信干渉低減、及び緊急度の高いデータの通信品質向上を実現する通信装置および通信システムを提供する。【解決手段】車両に設けられ、車車間通信を行う通信部１１と、通信部１１を制御する制御部１０を備え、通信部１１は電力設定部１１０を有し、制御部は車両情報を取得する車両情報取得部１０２、自車の現在位置を推定する自車位置推定部１００を有し、制御部１０は車両情報を用いて自車の緊急度の高い情報を送信する場合には、通信部１１に通信電力を高くして送信するように制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両と車両との間での通信である車車間通信によって、ドライバーへの運転支援や車両制御などに利用する通信装置および通信システムに関するものである。

運転支援システムや車両制御システムでは、交通事故の未然防止や渋滞緩和などを目的として、車両同士が交通情況や自車位置などの情報を車車間通信により交換することが行われる。

この場合、情報提供者車両は、周囲に存在する不特定の通信相手に対して同じ情報を確実に提供するために、最大送信電力で同じ情報を繰り返しブロードキャスト（マルチキャスト含む。以下同じ。）するのが一般的な方法である。

しかしながら、各車両が常に最大送信電力で通信を行っていると、交通量の多い環境においては、電波干渉による各々の通信における品質や効率の低下が発生しやすく、問題となる。

なお、ブロードキャストにおける送信電力の制御方法として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この方法では、データ受信車両が規定値以下の通信品質の場合に通信電力を増大することを要求することで、データ送信車両側で通信電力を増大させてデータを再送信することで、通信品質の向上を図るものである。

特開２０１０−２８３７３３号公報

しかしながら、特許文献１の制御方法ではデータ内容自体の緊急度などを考慮出来ていないため、例えば、複数車両が緊急性の低いデータ（例：10km先の道路交通情報）を増大させた送信電力で再送信した為に、別車両からの緊急度の高いデータ（例：車両接近）が受信できないなどの問題が考えられる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車両周辺環境の緊急度や走行シーンごとの事故発生率を考慮した車車間通信での通信干渉低減、及び緊急度の高いデータの通信品質向上を実現する通信装置および通信システムを提供することである。

本発明による通信装置は、車両に設けられ、車車間通信を行う通信部と、通信部を制御する制御部を備えた通信装置であって、通信部は電力設定部を有し、制御部は車両情報を取得する車両情報取得部、自車の現在位置を推定する自車位置推定部を有し、制御部は車両情報を用いて自車の緊急度の高い情報を送信する場合には、通信部に通信電力を高くして送信するように制御する通信装置において、制御部は交差点検知部を備え、交差点検知部において自車周辺に交差点を検知し、且つあらかじめ決められた規定時間以内に自車が交差点に進入することを検知すると、制御部は通信部に通信電力を高くして送信するように制御するものである。

本発明による通信装置によれば、緊急度の高いデータに対しては通信電力を高くして送信するため、緊急度の高いデータの通信品質の向上が期待できる様になり、緊急度の高い情報を従来よりも確実に送信できるようになる。

本発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載から明らかである。

本発明の実施の形態１における通信装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１による通信装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１による通信装置における緊急度判断処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１による通信装置における交差点検知処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１による通信装置における送信電力設定処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態２における通信システムを説明するための図である。

実施の形態１．
以下に本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明における実施の形態１の通信装置の構成を示す説明図である。

本実施の形態１の通信装置１は、図１に記載の通り、制御部１０と通信部１１によって構成される。制御部１０は通信部１１を制御することで、意図するチャネルや通信電力に準拠した車車間通信を実現する。通信部１１は車車間通信で用いる通信機能を実現する。この通信装置は車両に搭載されている。

また、制御部１０は自車位置推定部１００、車両位置予測部１０１、車両情報取得部１０２、交差点検知部１０３で構成される。通信部１１は電力設定部１１０を有している。

自車位置推定部１００は、自車の現在位置(絶対位置)を推定する。推定方法の手段は問わないが、一例として既存にある、ＧＰＳ情報や地図情報を利用して自車位置を同定する方法などが適宜考えられる。なお図１では、自車位置推定部１００は、車両位置予測部１０１、車両情報取得部１０２および交差点検知部１０３と一体に記載しているが、これらとは別体としても構わない。この場合、車両位置予測部１０１、車両情報取得部１０２、交差点検知部１０３および別体の自車位置推定部１００とで制御部１０を構成することになる。また自車位置推定部１００を別体にする場合には、後述の車両情報取得部１０２を経由して自車位置情報を取得してもよい。

車両位置予測部１０１は、車車間通信で取得した周辺車両の車両情報（GPS位置、速度、進行方位など）を用いて周辺車両の現在位置を推定する。推定方法の手段は問わないが、一例として、ＧＰＳ位置と速度と進行方位に基づいて、通信遅延時間分だけ等速移動したと見做す方法などが適宜考えられる。

車両情報取得部１０２は、自車に関する速度、加速度などの情報を取得する。取得方法については規定しないが、一例として車両内のパルス信号を元に車両情報を演算する、あるいは車両に搭載された外部ＥＣＵ（Engine Control Unit）からＣＡＮ通信を介して取得する、などが考えられる。

交差点検知部１０３は、自車の現在位置周辺の交差点、及び当該交差点への進入タイミングを検知する。進入タイミングは交差点進入までの秒数とし、進入しない交差点の秒数は無効値（例：−１）とする。なお、検出方法については規定しないが、一例として地図情報と自車位置を用いて周辺交差点を検出、自車の進行方向と走行道路に基づいて当該交差点への進入タイミングを算出、するなどの方法が考えられる。

電力設定部１１０は、制御部１０からの要求に応じて送信電力の設定、即ち通信電力の増減を制御する。通信部１１は、電力設定部１１０で設定された通信電力での通信を行う。

以下に実施の形態１における通信装置の代表的な動作に関して図２〜図５のフローチャートを用いて説明する。

制御部１０はあらかじめ決められた規定時間おきに図２のフローチャートに記載された処理を実行する。はじめに、制御部１０は車両情報取得部１０２を介して車両情報を取得する（ステップＳ１０１）。なお、取得した車両情報は自車位置推定部１００で利用する。

次に、制御部１０は自車位置推定部１００を介して自車位置の推定（ステップＳ１０２）を行う。その後に車両位置予測部１０１を用いて周辺車両の位置予測を行う（ステップＳ１０３）。なお、ステップＳ１０２及びＳ１０３で取得した自車位置及び周辺車両位置は後述のステップＳ１０４で利用する。

制御部１０は、ステップＳ１０２で取得した自車位置、及びステップＳ１０３で取得した周辺車両位置に基づいて緊急度判断（詳細は後述）を行う（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４で緊急度が高いと判断した場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、後述の送信電力設定処理（ステップＳ１０７）を実施する。また、緊急度が高いと判断しなかった場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、後述の交差点検知処理（ステップＳ１０６）と送信電力設定処理（ステップＳ１０７）を順番に実施する。

ステップＳ１０４の緊急度判断に関して図３のフローチャートを用いて説明する。まず、制御部１０は、ステップＳ１０１で取得した車両情報に基づいて車両の移動量を演算する（ステップＳ１０５−１）。車両の移動量が大きい場合（ステップＳ１０５−２：Ｙｅｓ）、自車の突発的な移動である例えば車線変更、急ブレーキなどが発生している緊急度が高い状況であると判断（ステップＳ１０５−５．１）して処理を終了する。車両の移動量が大きくない場合は（ステップＳ１０５−２：Ｎｏ）、ステップＳ１０５−３に遷移する。

ステップＳ１０５−３では、ステップＳ１０１で取得した車両情報に加え、ステップＳ１０２で取得した自車位置とステップＳ１０３で取得した周辺車両位置情報に基づいて、自車と周辺車両との相対関係を演算する。具体的には位置情報、車両速度、進行方法、加速度などを用いて、現時点から規定時間後までの相対位置の変化を演算する。

ステップＳ１０５−３で求めた相対位置の変化の結果、自車と周辺車両との間に衝突危険性（例えば、数秒後に衝突するなど）がある場合（ステップＳ１０５−４：Ｙｅｓ）には、緊急度が高い状況と判断（ステップＳ１０５−５．１）して処理を終了する。また周辺に車両がいなくて衝突危険性がない場合（ステップＳ１０５−４：Ｎｏ）には緊急度が低い状況と判断（ステップＳ１０５−５．２）して処理を終了する。

交差点検知処理（ステップＳ１０６）に関して図４のフローチャートを用いて説明する。まず交差点検知部１０３は自車周辺の交差点の探索を行う（ステップＳ１０６−１）。自車周辺に交差点が存在する場合（ステップＳ１０６−２：Ｙｅｓ）、Ｓ１０６−３に遷移する。自車周辺に交差点が存在しない場合には交差点を未検出と判断（ステップＳ１０６−５．１）して処理を終了する。

ステップＳ１０６−３では、交差点進入判断を行う。具体的には、ステップＳ１０１で取得した車両情報や道路リンク情報（取得方法は問わないが、例えば、地図情報などから参照して得ることができる）などを用いて、ステップＳ１０６−１で探索した交差点の内、自車があらかじめ決められた規定時間内に進入する可能性があるかどうかを演算する。

ステップＳ１０６−３の判断処理の結果、自車が規定時間内に交差点に進入する可能性がある場合（ステップＳ１０６−４：Ｙｅｓ）、交差点を検出したと判断（ステップＳ１０６−５．２）して処理を終了する。また、自車が規定時間内に進入する可能性が無い（例：周辺交差点は自車が走行する道路と繋がっていない）場合（ステップＳ１０６−４：Ｎｏ）は交差点を未検出と判断（ステップＳ１０６−５．１）して処理を終了する。

送信電力設定処理（ステップＳ１０７）に関して図５のフローチャートを用いて説明する。まず、制御部はステップＳ１０５の緊急度判定処理で緊急度が高いと判断した場合（ステップＳ１０７−１：Ｙｅｓ）、あるいは緊急度が高くないと判断（ステップＳ１０７−１：Ｎｏ）したがステップＳ１０６の交差点検知処理で交差点を検知した場合（ステップＳ１０７−２：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０７−３．１に遷移する。また、緊急度が高くないと判断（ステップＳ１０７−１：Ｎｏ）し、なおかつ交差点を検知しなかった場合（ステップＳ１０７−２：Ｎｏ）には、ステップＳ１０７−３．２に遷移する。

ステップＳ１０７−３．１では、通信部１１の送信電力が低く設定されている場合（ステップＳ１０７−３．１：Ｙｅｓ）には、制御部１０は電力設定部１１０を介して送信電力を上げる（ステップＳ１０７−４．１）。また通信部１１の送信電力が既に高く設定されている場合（ステップＳ１０７−３．１：Ｎｏ）には何もせずに処理を終了する。

ステップＳ１０７−３．２では、通信部１１の送信電力が高く設定されている場合（ステップＳ１０７−３．２：Ｙｅｓ）には、制御部１０は電力設定部１１０を介して送信電力を下げる（ステップＳ１０７−４．２）。また通信部１１の送信電力が既に低く設定されている場合（ステップＳ１０７−３．２：Ｎｏ）には何もせずに処理を終了する。

最後に、図２のフローチャートの流れに従って通信部１１は制御部１０を介して設定した通信電力でデータ送信を実施する（ステップＳ１０８）。以上が本実施の形態１の代表的な動作となる。

本実施の形態１の通信装置によれば、緊急度の高いデータに対しては通信電力を高くして送信するため、制御部は車両情報を用いて自車の緊急度の高い情報（例：急ブレーキ）を送信する場合には、通信部に通信電力を高くして送信するように制御することで、緊急度の高いデータの通信品質の向上が期待できるようになり、緊急度の高い情報を従来よりも確実に送信できるようになる。

また、本実施の形態１の通信装置によれば、緊急度の低いデータに対しては通信電力を低くして送信するため、即ち制御部は自車の緊急度の低い情報(例：定期位置送信)を送信する場合には、通信部に通信電力を低くして送信するように制御することで、他の緊急度の高いデータに対する通信干渉を低減することが出来るようになる。

また、本実施の形態１の通信装置によれば、自車の周辺状況が緊急度の高い状況である場合に対しては通信電力を高くして送信するため、即ち制御部は周辺車両の位置を予測する車両位置予測部によって自車の周辺状況を把握して緊急度の高い状況（例：周辺車両との衝突危険性がある）であれば、通信部に通信電力を高くして送信するように制御することで、自車周辺の現在状況に合致した緊急度の高いデータに関して通信品質の向上が期待できるようになり、緊急度の高い情報を精度よく確実に送信できるようになる。

また、本実施の形態１の通信装置によれば、自車の周辺状況が緊急度の低い状況である場合に対しては通信電力を低くして送信するため、即ち制御部によって把握された自車の周辺状況が緊急度の低い状況（例：周辺に車両がいない）であれば、通信部に通信電力を低くして送信する様に制御することで、他の緊急度の高いデータに対する通信干渉を低減することが期待できる。

また、本実施の形態１の通信装置によれば、自車が急ブレーキなどの突発的な移動をした場合に対しては通信電力を高くして送信するため、即ち制御部が車両情報に基づいて自車の突発的な移動を検知（例：急ブレーキ、車線変更など）すると、通信部に通信電力を高くして送信する様に制御することで、周辺車両にとって緊急度の高いと想定されるデータに関して通信品質の向上が期待できるようになり、周辺車両にとって緊急度の高いと想定される情報だけをより確実に送信できるようになる。

また、本実施の形態１の通信装置によれば、自車が交差点周辺にいる場合に対しては通信電力を高くして送信するため、即ち制御部は交差点検知部によって自車周辺に交差点を検知すると、通信部に通信電力を高くして送信するように制御することで、事故発生率の高い交差点周辺に存在する車両のデータを緊急性が高いものとして、優先的に通信品質を向上させることが期待できるようになる。

また、本実施の形態１の通信装置によれば、自車が規定時間内に交差点進入する場合に対しては通信電力を高くして送信するため、即ち交差点検知部が規定時間以内に自車が交差点に進入することを検知すると、制御部は通信部に通信電力を高くして送信するように制御することで、事故発生率の高い交差点に進入する車両のデータを緊急性が高いものとして(交差点を通過しない車両データは緊急度が高くない)、優先的に通信品質を向上させることが期待できるようになる。

また、本実施の形態１の通信装置によれば、緊急度の高い情報、危険度の高いシーンにおいて通信電力を増加させることができ、なおかつ緊急度の低い情報、危険度の低いシーンにおいて通信電力を減少させることができるため、ドライバーにとって注意すべき環境状況で通信品質を向上させることが可能となる。

実施の形態２．
次に実施の形態１で説明した通信装置を用いた通信システムについて説明する。図６は、本発明の実施の形態２における通信システムを説明するための図である。この通信システムは、複数の各車両、例えば車両Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３には、図１に示された通信装置１が搭載され、各車両の通信装置１において実施の形態１で説明した動作、処理を実行する。この通信システムにおいては、複数の通信装置間における通信データの緊急度に応じ、例えば通信データの緊急度に比例して送信電力が高くなるよう制御される。例えば、図２における通信システムでは、車両Ｃ１は交差点に最も近いため、送信電力を高くし、車両Ｃ２および車両Ｃ３は交差点から遠いため、送信電力を低くする。
また、この場合、図２のステップＳ１０６において、各車両が交差点に進入するまでの時間を演算することで、交差点に最も近く、交差点に進入するまでの時間が最も短い車両Ｃ１からの送信電力を１番高くし、交差点に２番目に近く、交差点に進入するまでの時間が２番目に短い車両Ｃ２からの送信電力を２番目に高くし、交差点から最も離れており、交差点に進入するまでの時間が最も遅い車両Ｃ３からの送信電力を車両Ｃ２からの送信電力よりも低くすることによって、車両間の通信データの緊急度に応じて、周辺車両へ情報を送信することができる。

実施の形態２による通信システムによれば、前述した複数台の通信装置によって構成され、各通信装置において緊急度の高い情報に比例して送信電力が高くなるため、通信干渉を低減させると共に、通信システムを利用する全ての車両にとって緊急度の高い情報ほど通信品質を向上させることが期待できるようになる。

また、本実施の形態１の通信装置を利用して運転支援システムや車両制御システムを構築することで、各システムはドライバーの安全に直結する緊急度の高い支援を優先的に実施出来るようになるとともに、前述の緊急度が高い支援ほど通信品質の高く、システムとして安定した状態での支援が可能となる。

本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。

１ 通信装置、１０ 制御部、１１ 通信部、１００ 自車位置推定部、１０１ 車両位置予測部、１０２ 車両情報取得部、１０３ 交差点検知部、１１０ 電力設定部

Claims (2)

1. 車両に設けられ、車車間通信を行う通信部と、前記通信部を制御する制御部を備えた通信装置であって、前記通信部は電力設定部を有し、前記制御部は車両情報を取得する車両情報取得部、自車の現在位置を推定する自車位置推定部を有し、前記制御部は車両情報を用いて自車の緊急度の高い情報を送信する場合には、前記通信部に通信電力を高くして送信するように制御する通信装置において、前記制御部は交差点検知部を備え、前記交差点検知部において自車周辺に交差点を検知し、且つあらかじめ決められた規定時間以内に自車が交差点に進入することを検知すると、前記制御部は前記通信部に通信電力を高くして送信するように制御することを特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置が、複数の車両に設けられ、前記通信装置は、複数台の通信装置間における通信データの緊急度に応じて送信電力が高くなるよう制御することを特徴とする通信システム。