JPH11283180A - 車両通信システム、車両通信装置および車両走行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量などが著しく異なる車両が混在して走行
する場合の走行上の危険性を解消または軽減する。 【解決手段】 各車両に移動局を設けて、所定の通信エ
リア内で車両の移動局同士で通信を行う車両通信システ
ムを構成するとともに、各車両の移動局同士の通信によ
り、自らの車両の運動性能に関する車両情報と、他の車
両の運動性能に関する車両情報とを比較可能として、自
らの車両と他の車両との走行形態を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両同士で通信
を行うとともに車両間の走行形態を制御するものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在の道路交通においては、一般に重量
などの異なる様々な車種の車両が混在して走行してい
る。特別なケースとして、道路幅や登坂車線などの道路
事情から、大型車の走行車線が規制される場合があっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、車両の運動
性能は車種や重量によって大きく異なり、一般に大型で
重量の大きな車両である程、たとえば停止距離が長くな
ったりして、機敏な運動ができない。そのため、様々な
車種の車両が混在走行している道路での事故には、軽量
車両と重量車両との追突事故が多いという側面があっ
た。しかも、軽量車両に対する重量車両の追突事故の場
合には、両車両の搭乗員に加わる衝撃の度合いが全く異
なり、同一重量クラスの車両同士の追突事故などに比べ
て大きな事故になる場合が多いという問題もあった。

【０００４】この発明の目的は、重量などの異なる車両
が混在して走行する場合の上述した問題点を解消または
軽減することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、車両同士の
通信によって得られる情報を基に、運動性能の大きく異
なった車両同士がたとえば近接して走行する頻度等を低
減できるようにしたものである。

【０００６】そのため、この発明では所定の通信エリア
内に存在する各車両に設けられた移動局同士が無線通信
を行う車両通信システムにおいて、前記各車両の移動局
に、自らの車両の運動性能に関する車両情報と他の車両
の運動性能に関する車両情報とを比較して、自らの車両
と他の車両との走行形態を決定する走行形態決定手段を
設ける。

【０００７】たとえば、自らの車両が他の車両の運動性
能に関する車両情報を受け取り、その車両情報と自らの
車両の運動性能に関する車両情報とを比較することによ
り、他の車両に対する自らの車両の走行形態を定める。
または逆に、自らの車両に対する他の車両の走行形態を
定め、それを他の車両に指示する。これにより、たとえ
ば運動性能の大きく異なった車両同士が近接しないよう
に走行形態を決定する。

【０００８】前記走行形態を、車両間の距離を示すもの
とすれば、車両の運動性能の差に応じた所定の車間距離
を保った走行制御ができる。

【０００９】また、前記走行形態を、車両の走行順を示
すものとすれば、たとえば停止距離の長い車両である
程、前方を走行するように定めれば、追突事故の危険性
を低減できるものと考えられる。

【００１０】また、前記走行形態を、車両の走行車線を
示すものとし、車両の運動性能に応じて、たとえば運動
性能の大きく異なった車両が同一車線を走行しないよう
に自動制御するか運転者に指示を与えることによって、
追突事故の危険性を低減することができるものと考えら
れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
車両通信システムの構成を図１〜図６を参照して説明す
る。

【００１２】この発明の実施形態では、本願出願人が先
に出願した特願平９−３６１１０４号で示した通信プロ
トコルを採用する。

【００１３】図１は、その通信プロトコルにより構成さ
れる車群を示す図である。ここで、車群とは、各車両に
設けた移動局のうち、管理局として作用する移動局が設
けられている車両と通常局として作用する移動局が設け
れている車両との集合であり、群内の局間で高速なデー
タ伝送およびデータの共有化を行う。この発明の実施形
態では、運動性能の異なる車両が互いに近接しないよう
に、ほぼ同一の運動性能を有する車両が継続的に車群を
構成するように制御する。

【００１４】車群を構成する各車両に設けられている移
動局は他の移動局との間でそれぞれ個別に通信を行うの
ではなく、基本的に電波を用いたトークンパッシング方
式で通信を行う。すなわち、管理局は通常局に対して順
次トークンを渡していき、それに伴って、或る移動局か
ら他の所定の移動局へ通信を行い、または管理局から通
常局へ一斉同報を行う。

【００１５】図２は、車群に対する他の車両の加入の例
を示している。（Ａ）は、既に構成されている車群Ａに
対して後方から車両Ｂが接近した場合である。（Ｂ）
は、車両Ｂに対してその後方から、車両Ｂの走行速度よ
り比較的高速に移動している車群Ａが接近した場合であ
る。いずれの場合も車群Ａ内の或る車両の移動局は管理
局として動作していて、管理局は常に所定の周期で車群
への加入勧誘（ポーリング）を行っている。車両Ｂの運
動性能が、車群Ａを構成する各車両の運動性能にほぼ等
しい場合、車両Ｂは車群Ａへ加入することになる。も
し、車両Ｂの運動性能が、車群Ａを構成する各車両の運
動性能と大きく異なっている場合には、車両Ｂは車群Ａ
への加入が拒否されることになる。同図の（Ａ）の例で
は、車両ＢはＢからＢ′に示すように、車群Ａを追い越
す。また、（Ｂ）の例では、車両ＢはＢからＢ′に示す
ように、車群Ａに追い抜かれることになる。

【００１６】図３は、各車両に設けられている移動局の
構成を示すブロック図である。同図において記憶装置に
は、自車の車両情報および群管理用パラメータを記憶す
る。ここで、自車の車両情報は、車両の運動性能に関す
る情報と、車両を識別するための情報から成る。前者
は、車両重量、ブレーキ性能を表す情報などであり、後
者は、自車の車種、重量、色、ナンバープレートの番号
などである。なお、トラック、普通乗用車、軽自動車等
の車種情報は車両の運動性能に関する情報としても用い
る。その他に、積み荷の重量、燃料の所有状態、積み荷
の種別（引火性有無）等を車両の運動性能として扱って
もよい。本願発明における車両の運動性能は、このよう
な情報をも含む概念として捉えるべきである。

【００１７】群管理用パラメータは、後述するように管
理局が群管理処理を行い、通常局が被群管理処理を行う
ために、群を構成する全ての移動局が共有する情報の集
合である。この群管理用パラメータには、群を構成する
各車両の車両情報（車両を識別するための車種、重量、
色、ナンバープレート番号などの情報）と、車群への他
の車両の加入可否判定を行うための情報（車群に共通の
車種情報と重量範囲の情報）が含まれている。

【００１８】上位制御装置はデータリンク装置に対して
群管理用パラメータなどを与える。データリンク装置は
無線装置のビット列の伝送機能を利用して、他の移動局
との間でデータ伝送の機能を実現し、この機能を上位制
御装置に提供する。無線装置は、複数チャンネルの無線
周波数チャンネルのうち１つのチャンネルを選択して、
他の移動局の無線装置との間で物理的なデータ伝送を行
う。すなわち、無線装置の送信回路はデータリンク装置
から与えられる送信すべきビット列に対してスペクトラ
ム拡散処理を施してキャリア変調を行い、また受信回路
はそのスペクトラム拡散された信号を復調し、ビット列
のデータとして生成し、これをデータリンク装置へ与え
る。

【００１９】ここで、この発明の実施形態における用語
の定義についてまとめて説明する。

【００２０】(1) 「群」とは、１つの管理局と１つまた
は複数の通常局との集合である。群を構成することによ
り、群内の局間で高速なデータ伝送およびデータの共有
を可能とする。管理局は群の管理、群の維持を行い、群
の状況を監視する。

【００２１】(2) １つの群に原則的に１つの管理局が存
在する。群を構成する過程で、または管理局が群から離
脱する過程で、管理局が一時的に不在となる場合があ
る。また、管理局が群に加入する過程で管理局が一時的
に重複する場合がある。

【００２２】(3) 各局間の通信はトークン・パッシング
方式で行う。トークンは管理局で生成され、局から局へ
受け渡され、管理局に戻される。トークンは管理局を除
き論理ノード番号または物理ノード番号の大きさ順に受
け渡される。トークンを渡す順位の一つ前の局を先行
局、順位の一つ後ろの局を後続局と呼ぶ。

【００２３】(4) 各局には、唯一固有の番号を、製造
時、出荷時または設置時に付与し、局の識別・呼び出し
符号として用いる。これを物理ノード番号と呼ぶ。物理
ノード番号は情報量が大きいため、群を構成する各局に
論理ノード番号を付与し、通信毎の宛先を指定するため
の情報量を減らす。

【００２４】移動局は初期状態では他の局との相互の関
連付けは何らない状態であり、管理局と通常局との機能
的な区別もない。まずこのような初期状態から群を構成
するために、先取り方式で管理局を決定することから始
める。この段階では、上位制御装置がデータリンク装置
に対して群管理用パラメータを設定する。ここで「群管
理用パラメータ」とは、管理局が群管理処理を行い、通
常局が被群管理処理を行うために、群を構成する全ての
局が共通に持つ情報の集合であり、論理ノード番号の割
り当てに関する情報は、たとえば (1) その群で使用されている論理ノード番号 (2) その群で使われていない論理ノード番号 (3) 管理局の論理ノード番号 (4) 群を識別するための値 (5) 論理ノード番号と物理ノード番号の対応関係を示す
データ などからなる。

【００２５】移動局のデータリンク装置は、まず乱数を
用いて自局の論理ノード番号を設定する。ここでは、自
局の論理ノード番号の送信および他局が既に設定してい
る論理ノード番号の受信を行って、通信可能範囲内のい
ずれの局でも使用していない論理ノード番号に設定す
る。そして、その論理ノード番号を群管理用パラメータ
の管理局論理ノード番号とし、続いて自局を管理局とす
る群内への他局の加入を勧誘する。たとえば、他の局に
対してポーリングフレームを送出し、このポーリングフ
レームに対し応答フレームを受信した場合に、その局が
群内に加入したものと見なす。もしこの加入勧誘に対し
て応答フレームを受信すれば、その局に群管理用パラメ
ータを送信し、以降は自局が管理局として動作する。上
記加入勧誘に応答した局は以降通常局として動作する。

【００２６】図４は、管理局におけるトークン処理の手
順を示すフローチャートである。まずトークン監視タイ
マを起動し、トークンを通常局に回す（ｎ４１）。トー
クンを受領した通常局の被群管理処理により、有意のフ
レームが通常局から受信できれば、トークン監視タイマ
を停止する（ｎ４２→ｎ４３）。通常局から「トークン
戻しフレーム」を受信すれば、そのトークン戻しフレー
ムを送信した通常局の後続局が群から離脱したものと見
なす。ここで、「トークン戻しフレーム」とは、或る通
常局が後続の通常局へトークンを送出した後、後続の通
常局が既に通信可能範囲外に出ていてそのトークンを受
領できなかったときに、そのことを検知した通常局がそ
の旨を管理局へ知らせるためのフレームである。また、
トークン監視タイマがタイムアップした場合には当該通
常局が、群から離脱したものと見なす。そして、群管理
用パラメータを更新する（ｎ４４→ｎ４５）。その後、
トークン監視タイマを起動してさらに後続局へトークン
を回す（ｎ４６）。

【００２７】トークンが通常局を一巡し、管理局に戻っ
てきたら、管理局がフレームを１つ以上送信する。すな
わち、上位制御装置から送信を指示されたフレーム、ま
たは送信するデータがないことを示すフレームを送信す
る（ｎ４７→ｎ４８）。フレームは所定の制限時間また
は制限回数だけ送信を続ける（ｎ４９）。送るべきフレ
ームがなくなったとき、または所定の制限時間または制
限回数に達したときはトークン処理を終了する（ｎ８
０）。もし一斉同報フレームまたは管理局宛てのフレー
ムであれば、そのフレームを受信する（ｎ８１→ｎ８
２）。

【００２８】図５は、管理局のポーリング処理の手順を
示すフローチャートである。まず論理ノード番号順にポ
ーリングフレームを送信する（ｎ５１）。通常局からの
このポーリングに応答したフレームを受信すれば、次の
（後続局となる）論理ノード番号の通常局に対してポー
リングフレームを送信する。この処理はすべての論理ノ
ード番号について行う（ｎ５２→ｎ５３→ｎ５１→・・
・）。もし通常局からのポーリング応答フレームが加入
要求のフレームであれば、その通常局が群に新たに加入
しようとする通常局と見なして、そのフレームに含まれ
ている車両情報から、車種と重量を抽出する。そして、
自局（管理局）が管理している車群の車種と重量の区分
との比較を行う（ｎ５４→ｎ５５）。もし、車種と重量
の区分のいずれかが不一致であれば、加入拒否のフレー
ムを送信する（ｎ５７）。車種と重量の区分が共に一致
すれば、加入を許可する。すなわち、加入しようとする
車両の移動局を通常局とする新たな群管理用パラメータ
を生成し、当該通常局にその群管理用パラメータを含む
フレームを送信する（ｎ５６）。

【００２９】全ての論理ノード番号の通常局に対するポ
ーリングを完了すれば、各通常局に対して最新の群管理
用パラメータを一斉同報する（ｎ５３→ｎ６０）。

【００３０】図６は、通常局における群加入処理の手順
を示すフローチャートである。まず、管理局からの加入
勧誘のためのポーリングフレームを待つ（ｎ３１）。こ
のフレームを受信すれば、加入勧誘に応答するフレーム
を送信する（ｎ３２）。その後、管理局からのフレーム
を受信する（ｎ３３）。もし、受信したフレームが群管
理用パラメータフレームであれば（すなわち、群への加
入が認められれば）、その群管理用パラメータを記憶し
て加入処理を終了する（ｎ３４→ｎ３５）。以降は、そ
の群に加入中の通常局として動作する。もし、加入拒否
のフレームであれば、運転車に車群から速やかに離れる
べき旨の指示を合成音声信号や音響信号等で行う（ｎ３
４→ｎ３６）。その後、再び加入勧誘のためのポーリン
グフレームを待つ（ｎ３１）。

【００３１】以上のようにして、運動性能の大きく異な
った車両が群へ加入することを禁止することにより、運
動性能のほぼ近似した車両のみで車群を構成する。

【００３２】以上に示した実施形態では、車群とそれに
相対的に近接する車両との距離関係を制御する場合につ
いて示したが、次に、車群内の各車両の走行位置関係を
制御する例を示す。

【００３３】図７は、そのための管理局と通常局におけ
る処理手順を示すフローチャートである。管理局ではま
ず群内の各通常局と管理局（自局）の車両情報から、予
め定めた規則に従って、車群を構成する各車両の走行形
態を決定する。そして、そのための指示を各通常局へ伝
送する。

【００３４】たとえば、各車両の重量を基に、その重量
が大きい程、車間距離が長くなるように車間距離を決定
し、そのための指示を走行形態情報として該当の通常局
へそれぞれ伝送する。また、重量の大きな車両である
程、左側の車線を走行するように各車両の走行車線を割
り当て、車線変更を要する車両の通常局に対して、その
指示を走行形態情報として伝送する。

【００３５】通常局では管理局から上記走行形態情報を
受領して、その指示内容を表示し、合成音声で出力す
る。たとえば、「前方車両との車間距離を○○メートル
程度にして下さい」といった指示や、「最も左側の車線
を走行して下さい」といった指示を出力する。

【００３６】先に示した実施形態では、不適格車両の車
群への加入を基本的に排除するようにしたが、車群への
加入を条件付きで認めることもできる。たとえば、(1)
不適格車両のみ、前後の車間を大きくとる。(2) トラッ
ク等の停止距離の長い重量車両は車群の先頭を走行させ
る。(3) 片道複数車線の道路において、車群内で車種毎
に車線を分ける。といった条件を満たせる場合に車群へ
の加入を認める。

【００３７】但し、上記(2) の条件判定のためには、車
群を構成する各車両の相互の位置関係の把握が必要とな
る。また、(3) の条件判定のためには、各車両の走行車
線を検出する手段と、現在走行中の道路の車線構成を把
握する手段が必要である。

【００３８】車群を構成する各車両間の前後方向の位置
関係および左右方向の位置関係（走行車線の区別）を把
握する方法としては、 (1) レーダを用いて各車両間の相互関係を検出し、それ
らを基に、車群を構成する各車両の位置関係を把握す
る。 (2) カメラおよび画像認識装置を用いて、各車両で自車
の位置関係を把握する。 (3) ＧＰＳなどを用いて各車両が自車の測位を行い、他
の車両の位置関係から車群内における各車両の位置関係
を把握する。といった方法が採用できる。

【００３９】図８は、上記(1) の方法による例を示す図
である。車群Ｆを構成する３つの車両Ｃ，Ｄ，Ｅのそれ
ぞれには、前方にミリ波送信アンテナ、後方にミリ波受
信アンテナを設けている。これらのアンテナは車両の前
方または後方に強い指向性を持たせ、且つ車群全体がカ
バーできる程度に照射電力を抑えたものとする。

【００４０】図９は、上記車群を構成する各車両の移動
局の行う、位置関係検出のための処理手順を示すフロー
チャートである。まず、自局がトークンを受領するタイ
ミングとなれば、前方へミリ波を照射する。他局がトー
クンを受領するタイミングであれば、そのタイミングに
合わせて後方からのミリ波を受信し、その受信有無とタ
イミングとから、後方に存在する車両と自車両との位置
関係を判定する。たとえば、後方からミリ波を受信でき
た場合には、そのタイミングから、そのミリ波を照射し
た車両を特定し、その車両が自車両より後方に位置す
る、という相対位置関係を判定する。この判定結果を管
理局へ通知する。管理局では各通常局からの上記判定結
果を総合して、自車両を含む各車両の位置関係を求め
る。なお、図９では、通常局の処理として示したが、管
理局も「管理局へ通知」というステップを除けば通常局
と同様の処理を行う。

【００４１】図１０は、管理局の行う走行順判定および
走行順制御の処理手順を示すフローチャートである。図
１０に示すように、まず各通常局から受け取った各車両
間の前後関係の情報を収集し、これらの情報から、車群
を構成する各車両の現在の走行順のデータを作成する。
一方、これらの各車両の車両情報から、最終的な目標と
する走行順のデータを作成し、現在の走行順データと目
標となる走行順データを比較して、走行順の入れ代わる
べき車両を検出し、その２つの車両の通常局へ走行順を
入れ代わるべき旨の指示を与える。なお、そのうち１つ
は自車両（管理局の車両）である場合もある。

【００４２】運転者に対して、どの車両と入れ代わるべ
きなのかの指示は、相手車両の車種、色、ナンバープレ
ートの番号等を表示するとともに、合成音声で出力する
ことにより行う。

【００４３】なお、上述の例は、２台の車両の入替えを
指示するものであったが、前述したように、トラック等
の停止距離の長い車両の車群への加入を例外的に認める
ような場合に、その車両の車種や色を指定するととも
に、その車両より先行すべき旨の指示を行えばよい。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、運動性能の大きく異
なった車両同士が継続的にたとえば近接走行するといっ
た走行形態や、同一車線上で軽量車両を重量車両が近接
して追尾するといった走行形態が回避でき、同一道路を
車種や重量の大きく異なった車両が混在して走行するこ
とによる危険性を解消または軽減することができる。

【００４５】また、車群を構成して走行する走行形態に
おいて、その車群内に不適格な車両の加入を排除するこ
とによって、車群単位での走行上の安全性を保つことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車群の構成例を示す図

【図２】車群とそれ以外の車両との位置関係の例を示す
図

【図３】移動局の構成を示すブロック図

【図４】管理局のトークン処理の手順を示すフローチャ
ート

【図５】管理局のポーリング処理の手順を示すフローチ
ャート

【図６】通常局の加入処理の手順を示すフローチャート

【図７】管理局と通常局の走行形態制御の手順を示すフ
ローチャート

【図８】車群内の各車両の位置関係を判定する例を示す
図

【図９】２つの車両間の位置関係を検出する処理手順を
示すフローチャート

【図１０】管理局が行う走行順判定および走行順制御の
処理手順を示すフローチャート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の通信エリア内に存在する各車両に
   設けられた移動局同士が無線通信を行う車両通信システ
   ムにおいて、 前記各車両の移動局に、自らの車両の運動性能に関する
   車両情報と他の車両の運動性能に関する車両情報とを比
   較して、自らの車両と他の車両との走行形態を決定する
   走行形態決定手段を設けたことを特徴とする車両通信シ
   ステム。
2. 【請求項２】 前記走行形態は、前記自らの車両と前記
   他の車両との距離を示すものである請求項１に記載の車
   両通信システム。
3. 【請求項３】 前記走行形態は、前記自らの車両と前記
   他の車両との走行順を示すものである請求項１に記載の
   車両通信システム。
4. 【請求項４】 前記走行形態は、前記自らの車両と前記
   他の車両の走行車線を示すものである請求項１に記載の
   車両通信システム。
5. 【請求項５】 所定の通信エリア内に存在する各車両に
   設けられた移動局同士が無線通信を行う車両通信システ
   ムにおいて、 前記各車両は車群を成し、前記各車両の移動局のうちの
   １つである管理局に、前記車群に接近する他の車両に設
   けられている移動局との間で通信を行うとともに、前記
   他の車両の運動性能に関する車両情報と、前記車群を成
   す各車両の運動性能に関する車両情報とを比較して、前
   記車群に対する前記他の車両の走行形態を決定する走行
   形態決定手段を設けたことを特徴とする車両通信システ
   ム。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のうちのいずれかに記載の
   車両通信システムにおける移動局に用いられる、前記走
   行形態決定手段を設けた車両通信装置。
7. 【請求項７】 所定の通信エリア内に存在する各車両に
   設けられた移動局同士で無線通信を行って、車両走行の
   制御を行う車両走行制御方法であって、 前記各車両の移動局は、自らの車両の運動性能に関する
   車両情報と他の車両の運動性能に関する車両情報とを比
   較して、自らの車両と他の車両との走行形態を決定し、
   制御することを特徴とする車両走行制御方法。