WO2019065176A1 - 車両用システム及びタグ通信方法 - Google Patents

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道治 山本
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愛知製鋼株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle system and a tag communication method for performing communication between a roadside wireless tag and a vehicle side.
  • a navigation system for a vehicle that executes wireless communication with a wireless tag installed in a manhole or the like on a road surface and acquires highly accurate position information
  • This navigation system is provided with a database storing position information representing the installation position of each wireless tag.
  • the navigation device refers to this database and acquires position information associated with the tag ID acquired from the wireless tag.
  • the system using the wireless tag has the following problems. That is, since it is necessary to strengthen transmission radio waves and increase the frequency of communication so that communication with the radio tag can be performed with high reliability without losing it while the vehicle is traveling, mutual interference or interference of radio waves is likely to occur. Communication with the side may be unstable.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle system and a tag communication method for communicating with a wireless tag with high reliability.
  • One aspect of the present invention is a system for a vehicle that communicates wirelessly with a wireless tag attached to a magnetic marker laid on a road, A marker detection unit that detects the magnetic marker by sensing magnetism; A wireless communication unit that executes communication processing with the wireless tag to acquire tag information; A communication start time point setting unit that sets a communication start time point for causing the wireless communication unit to start communication processing; The communication start time point setting unit sets the communication start time point on the basis of a detection time point at which the marker detection unit detects the magnetic marker,
  • the wireless communication unit may be configured to start the communication process at the start of the communication, and to terminate the communication process when tag information can be acquired from the wireless tag.
  • One aspect of the present invention is a vehicle including a wireless communication unit that performs wireless communication with a wireless tag attached to a magnetic marker installed on a road and acquires tag information from the wireless tag.
  • the present invention is a tag communication method for starting the communication process when reaching the communication start time and then ending the communication process when tag information can be acquired from the wireless tag.
  • the communication start time point is set based on the detection time point of the magnetic marker. Then, the communication process started at the communication start time point ends immediately when the tag information can be acquired.
  • the transmission time and transmission frequency of radio waves from the wireless tag and the wireless communication unit It can be shortened or reduced. Thereby, the possibility of radio wave interference and interference can be suppressed, and the reliability of communication between the wireless tag and the vehicle can be improved.
  • the block diagram of the system for vehicles The block diagram which shows the electric constitution of the system for vehicles.
  • the flowchart which shows the whole operation
  • Explanatory drawing of the communication start time set to a tag reader.
  • the graph which shows the time change of the magnetic measurement value by a sensor array.
  • Example 1 This example is an example related to a tag communication method for reading tag information from an RF-ID tag (Radio Frequency IDentification Tag, wireless tag) 15 attached to a magnetic marker 10 and the vehicle system 1. The contents will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • RF-ID tag Radio Frequency IDentification Tag, wireless tag
  • the vehicular system 1 wirelessly reads tag information from a measurement unit 2 which is an example of a marker detection unit for detecting the magnetic marker 10, and an RF-ID tag 15 attached to the magnetic marker 10.
  • a tag reader 34 forming an example of a unit, and a control unit 32 for controlling the measurement unit 2 and the tag reader 34 are included.
  • the vehicle system 1 acquires position data of the magnetic marker 10 via the ID code (identification code) of the RF-ID tag 15, and specifies the position of the vehicle where the vehicle is located.
  • the vehicle system 1 is combined with the navigation system 6.
  • the navigation system 6 is a system including a navigation ECU 61 for realizing a navigation function and a map database (map DB) 65 for storing detailed three-dimensional map data (3D map data).
  • the navigation ECU 61 executes map display of the surroundings, route guidance by screen display, voice output and the like using the vehicle position specified by the vehicle system 1.
  • the magnetic marker 10 is a road marker to be laid on the road surface 100S of the road on which the vehicle 5 travels, as shown in FIG.
  • the magnetic markers 10 are arranged at intervals of, for example, 10 m along the center of the lanes (symbol 100 in FIG. 1) divided by the left and right lane marks.
  • the magnetic marker 10 (FIG. 3) has a columnar shape with a diameter of 20 mm and a height of 28 mm, and can be accommodated in a hole provided on the road surface 100S.
  • the magnetic marker 10 is laid in a state of being accommodated in a hole drilled on the road surface 100S.
  • the magnetic marker 10 can exert magnetism with a magnetic flux density of 8 ⁇ T (8 ⁇ 10 ⁇ 6 T, T: Tesla) at a height of 250 mm at the upper limit of 100 to 250 mm assumed as the mounting height of the measurement unit 2.
  • an RF-ID tag 15 for outputting information by radio is stacked and arranged.
  • the RF-ID tag 15 is a passive tag, operates by wireless external power supply, and transmits tag information including an ID code.
  • the magnetic marker 10 is laid on the road so that the RF-ID tag 15 is positioned above.
  • the RF-ID tag 15 (FIG. 4) is an electronic component in which an IC chip 157 is mounted on the surface of a tag sheet 150 cut out of, for example, PET (PolyEthylene Terephthalate) film.
  • the print pattern of the antenna 153 is provided on the surface of the tag sheet 150.
  • the RF-ID tag 15 operates with the power extracted from the radio wave received by the antenna 153, superimposes tag information on the radio wave reflected by the antenna 153, and returns it.
  • the measurement unit 2 is a unit in which a sensor array 21 including a magnetic sensor Cn and an IMU (Inertial Measurement Unit) 22 that enables positioning by inertial navigation are integrated.
  • a sensor array 21 including a magnetic sensor Cn and an IMU (Inertial Measurement Unit) 22 that enables positioning by inertial navigation are integrated.
  • the measurement unit 2 is a rod-like unit that is long in the vehicle width direction, and is attached, for example, inside the front bumper of the vehicle in a posture to face the road surface 100S.
  • the mounting height of the measurement unit 2 with respect to the road surface 100S is 200 mm.
  • the sensor array 21 of the measurement unit 2 incorporates 15 magnetic sensors Cn (n is an integer from 1 to 15) arranged in a straight line along the vehicle width direction as shown in FIG. And a detection processing circuit 212.
  • 15 magnetic sensors Cn are arranged at equal intervals of 10 cm.
  • the sensor array 21 is installed such that the central magnetic sensor C8 is located at the center of the vehicle 5 in the vehicle width direction.
  • the magnetic sensor Cn is a sensor that detects magnetism using a known MI effect (Magnet Impedance Effect) that the impedance of a magnetic sensitive body such as an amorphous wire changes sensitively in response to an external magnetic field.
  • the magnetic sensor Cn can measure the magnitude of the magnetic component acting in the longitudinal direction of the amorphous wire.
  • a magnetic sensor Cn is incorporated in the sensor array 21 so as to detect a magnetic component in the traveling direction of the vehicle 5.
  • the magnetic sensor Cn is a high sensitivity sensor having a measurement range of magnetic flux density of ⁇ 0.6 mT and a magnetic flux resolution in the measurement range of 0.02 ⁇ T.
  • the period of the magnetic measurement by each magnetic sensor Cn of the measurement unit 2 is set to 3 kHz so as to correspond to the high-speed travel of the vehicle.
  • the magnetic marker 10 can exert magnetism with a magnetic flux density of 8 ⁇ T or more in the range 100 to 250 mm assumed as the mounting height of the magnetic sensor Cn. If it is the magnetic marker 10 which acts on magnetism with a magnetic flux density of 8 ⁇ T or more, it can be detected with high reliability using the magnetic sensor Cn having a magnetic flux resolution of 0.02 ⁇ T.
  • the detection processing circuit 212 (FIG. 2) of the sensor array 21 is an arithmetic circuit that executes marker detection processing and the like for detecting the magnetic marker 10. Although not shown, the detection processing circuit 212 uses a CPU (central processing unit) for executing various operations, and memory elements such as a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory). It is configured.
  • a CPU central processing unit
  • memory elements such as a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory). It is configured.
  • the detection processing circuit 212 executes sensor detection processing by acquiring sensor signals output from each magnetic sensor Cn at a 3 kHz cycle.
  • the marker detection process in addition to the detection of the magnetic marker 10, measurement of the lateral displacement amount of the vehicle 5 with respect to the detected magnetic marker 10 is performed.
  • the detection result of the marker detection process is input to the control unit 32 as needed.
  • the IMU 22 incorporated in the measurement unit 2 is an inertial navigation unit that estimates the relative position of the vehicle 5 by inertial navigation.
  • the IMU 22 includes a two-axis magnetic sensor 221 which is an electronic compass for measuring an azimuth, a two-axis acceleration sensor 222 for measuring an acceleration, and a two-axis gyro sensor 223 for measuring an angular velocity.
  • the tag reader 34 is a communication unit provided with a wireless antenna 340.
  • the tag reader 34 is disposed on the rear side of the vehicle 5 with respect to the sensor array 21 disposed on the front side of the vehicle 5 and the distance between the sensor array 21 and the tag reader 34 is span S. (See Figure 1).
  • the span S is, for example, 3.5 m.
  • the tag reader 34 executes a communication process by radio with the RF-ID tag 15 disposed in a stacked manner on the surface of the magnetic marker 10. For example, in this communication processing using the 900 MHz band, power necessary for the operation of the RF-ID tag 15 is wirelessly transmitted (power feeding processing), and reading of tag information from the RF-ID tag 15 is executed. Then, when the reading of the tag information is completed and the tag information can be acquired, the tag reader 34 immediately shuts off the communication and ends the communication process.
  • the tag information includes an ID code (of the RF-ID tag 15) that allows the corresponding magnetic marker 10 to be identified.
  • the control unit 32 is a unit that controls the measurement unit 2 and the tag reader 34 and specifies the vehicle position (the position of the vehicle 5) in real time.
  • the control unit 32 inputs the identified vehicle position to the navigation ECU 61 that configures the navigation system 6.
  • the control unit 32 has a function as a communication start time point setting unit that sets a communication start time point for causing the tag reader 34 to execute wireless communication based on the detection time point of the magnetic marker 10.
  • the control unit 32 includes an electronic substrate (not shown) on which a memory element such as a ROM or a RAM is mounted in addition to a CPU that executes various calculations.
  • a database for storing position data representing a laying position (absolute position) of the magnetic marker 10 is provided in a recording area formed by a memory element or the like.
  • the ID code of the RF-ID tag 15 is linked and the position data of each magnetic marker 10 is stored.
  • the storage area is further provided with a storage unit for storing a span S which is an interval between the sensor array 21 and the tag reader 34.
  • the storage unit stores a value of 3.5 m as the span S.
  • the value of the span S is read from the storage unit by the control unit 32 having a function as an acquisition unit, and is used for arithmetic processing for setting a communication start time.
  • the method in which the control unit 32 specifies the vehicle position is different between when the vehicle 5 reaches the magnetic marker 10 and when the vehicle 5 is positioned between the adjacent magnetic markers 10.
  • the control unit 32 refers to a database using an ID code included in tag information read out from the RF-ID tag 15 provided and acquires position data of the corresponding magnetic marker 10 Identify your vehicle position.
  • the relative position from the reference position is estimated by inertial navigation with the vehicle position specified at the time of detection of the latest magnetic marker 10 as the reference position.
  • control unit 32 calculates the displacement amount by second-order integration of the measured acceleration by the IMU 22 incorporated in the measurement unit 2. Then, the relative position is estimated by integrating the displacement amount along the change in the traveling direction of the vehicle 5 detected by the two-axis gyro sensor 223 and the measurement direction. The control unit 32 specifies a position obtained by adding the relative position to the reference position as the vehicle position.
  • the navigation ECU 61 When the navigation ECU 61 takes in the vehicle position from the control unit 32, the navigation ECU 61 refers to the map DB 65 to read map data of the surrounding area and causes the display device (not shown) to display the map data. Furthermore, if the route is set in advance, the navigation ECU 61 displays or outputs route guidance such as “Turn right at the intersection 300 M ahead” according to the location of the vehicle position in the route.
  • (2) marker detection processing and (3) tag information reading processing are (1) processing executed during system operation (FIG. 5).
  • the marker detection process is a process for detecting the magnetic marker 10 magnetically.
  • the tag information reading process is a process of reading tag information from the RF-ID tag 15 by wireless communication.
  • the control unit 32 hits the span S by dividing the span S (m) of the sensor array 21 and the tag reader 34 by the vehicle speed (vehicle speed) V (m / sec).
  • the required time ⁇ ta required to pass the distance is determined.
  • the required time ⁇ ta is added to time t1 at which the sensor array 21 detects the magnetic marker 10.
  • the vehicle speed V (m / sec) can be obtained by integrating the measured acceleration by the IMU 22 incorporated in the measurement unit 2.
  • the control unit 32 subtracts an interval time ⁇ tb obtained by dividing the reference distance 1 (m) by the vehicle speed V (m / sec) from time t2 (t2- ⁇ tb), that is, the tag reader 34 is 1m before the magnetic marker 10.
  • the time to arrive at is set as the above communication start time.
  • the predetermined time which is an elapsed time from the detection time of the magnetic marker 10 to the communication start time is a time obtained by subtracting ⁇ tb from ⁇ ta, that is, a reference distance (1 m) from the span S (3.5 m).
  • the predetermined time depends on the vehicle speed V (m / sec), and becomes shorter as the vehicle speed is higher and longer as the vehicle speed is lower.
  • the reference distance can be appropriately changed in consideration of the size of a communication area or the like in which the tag reader 34 can communicate with the RF-ID tag 15.
  • a required time required to pass a distance obtained by subtracting 1 m which is a reference distance from the span S can be obtained.
  • the time of the time which added this required time to time t1 which is a magnetic marker 10 detection time can be set up as a communication start time.
  • This communication start time is the same time as the communication start time in FIG.
  • the setting mode of such communication start time is also included in the mode of setting the communication start time based on the time when the distance from the span S is traveled from the detection time by the time required for the vehicle to travel.
  • the control unit 32 After reading the tag information by the tag reader 34, the control unit 32 acquires position data of the magnetic marker 10 via the ID code included in the read tag information, identifies the position of the vehicle based on the position data, and outputs To do (S107). Specifically, the control unit 32 specifies the vehicle position by subtracting the lateral displacement amount measured at the time of detection of the magnetic marker 10 from the position (laying position of the magnetic marker 10) represented by the position data.
  • the marker detection process is a process performed by the sensor array 21 of the measurement unit 2 under the control of the control unit 32. As described above, the sensor array 21 executes marker detection processing at a cycle of 3 kHz using the magnetic sensor Cn.
  • the magnetic sensor Cn is configured to measure the magnetic component in the traveling direction of the vehicle 5. For example, when the magnetic sensor Cn moves in the direction of movement and passes right above the magnetic marker 10, the magnetic measurement value in the direction of movement is inverted in polarity between before and after the magnetic marker 10 as shown in FIG. It changes to cross zero at a position just above ten. Therefore, when the vehicle 5 is traveling, it is determined that the measurement unit 2 is positioned directly above the magnetic marker 10 when the zero crossing Zc whose polarity is reversed is generated for the magnetism in the traveling direction detected by any of the magnetic sensors Cn. it can. The detection processing circuit 212 determines that the magnetic marker 10 is detected when the measurement unit 2 is thus positioned directly above the magnetic marker 10 and a zero cross of the magnetic measurement value in the traveling direction occurs.
  • the detection processing circuit 212 detects the extreme value of the distribution (magnetic distribution in the vehicle width direction) of the magnetic measurement values of each magnetic sensor Cn when the measurement unit 2 is positioned directly above the magnetic marker 10. Identify the location of The detection processing circuit 212 detects the deviation between the position of the extreme value in the vehicle width direction and the position of the magnetic sensor C 8 that falls on the center in the vehicle width direction as a lateral displacement amount of the vehicle 5 with respect to the magnetic marker 10.
  • the tag information reading process is a communication process executed by the tag reader 34 to read tag information from the RF-ID tag 15 attached to the magnetic marker 10.
  • the tag reader 34 starts the tag information reading process (communication process) under the control of the control unit 32. After that, the tag reader 34 ends the tag information reading process as soon as the reading of the tag information can be completed.
  • the tag reader 34 starts transmission of radio waves in response to the start of the tag information reading process.
  • the tag reader 34 transmits radio waves in the order of the radio wave of the preamble, the radio wave which has modulated the READ command, and the carrier radio wave which is not modulated as shown in FIG.
  • the RF-ID tag 15 rectifies the radio wave of the preamble and stores the power necessary for the initial operation of the IC. Then, the radio wave including the READ command is demodulated to acquire the READ command, and the tag information is returned (Answer) by superimposing the data on the reflected wave of the non-modulated carrier radio wave.
  • the tag reader 34 When the tag reader 34 reads the tag information from the RF-ID tag 15, the tag reader 34 inputs the tag information to the control unit 32, cuts off the communication with the RF-ID tag 15, and ends the tag information reading process.
  • the tag information includes the ID code of the RF-ID tag 15.
  • the control unit 32 having acquired the tag information refers to the above-mentioned database storing the position data of each magnetic marker 10 by linking the ID code of the RF-ID tag 15. Then, position data of the magnetic marker 10 corresponding to the ID code included in the tag information is acquired, and the position data of the vehicle is specified using the position data as described above.
  • the communication start time point is set on the basis of the detection time point of the magnetic marker 10, and as soon as the reading of the tag information is completed, the tag information reading process by the tag reader 34 ends immediately. Therefore, in the vehicle system 1, by limiting radio wave transmission from the tag reader 34 to a short time, it is possible to alleviate the congestion of radio waves and to reduce mutual interference between the tag readers 34. As a result, the certainty of communication between the tag reader 34 and the RF-ID tag 15 can be improved, and omission of tag information can be reduced.
  • the presence of the RF-ID tag 15 is determined according to the detection of the magnetic marker 10.
  • the need for extensive searching by tag reader 34 is reduced. Therefore, in the vehicle system 1, it is possible to suppress the communication output on the tag reader 34 side.
  • the suppression of the communication output on the tag reader 34 side is effective in reducing mutual interference with the tag reader 34 of another vehicle.
  • a tag reader 34 that reads tag information with respect to the measurement unit 2 (sensor array 21) that detects the magnetic marker 10 is disposed behind the vehicle 5. Therefore, based on the detection time of the magnetic marker 10, the communication start time may be set with a time delay from the detection time. Since there is a time margin from the detection time point to the communication start time point, it is possible to ease the specification of the processing speed required for the control unit 32 that sets the communication start time point. If the required processing speed can be reduced, the control unit 32 can be configured by a relatively simple circuit, and the hardware cost can be reduced.
  • a limit period starting from the communication start time and ending from the forced end time As shown in FIG. 9, it is also possible to set a limit period starting from the communication start time and ending from the forced end time.
  • a time (t2- ⁇ tb) obtained by subtracting an interval time ⁇ tb obtained by dividing the reference distance 1 (m) by the vehicle speed V (m / sec) from time t2 is set as the communication start time doing.
  • the time (t2 + ⁇ tb) obtained by adding the interval time ⁇ tb to the time t2 is set as a forced termination time point at which the communication process is forcibly terminated (forced termination time point setting unit).
  • the communication process may be ended immediately in the middle of the limit period.
  • the communication process may be forcibly terminated regardless of whether or not the tag information can be read.
  • the tag reader 34 can shut off the communication, and the radio wave transmission continues unnecessarily. It can be avoided in advance. If unnecessary transmission of radio waves by the tag reader 34 is suppressed, congestion of radio waves can be alleviated.
  • the time length of the above-mentioned limit period that is, the time from the communication start time to the forcible end time depends on the vehicle speed, and becomes shorter as the vehicle speed is higher and longer as the vehicle speed is lower.
  • tag information including the ID code of the RF-ID tag 15 is illustrated, and a configuration for referring to a database using this ID code and acquiring position data of the corresponding magnetic marker is illustrated.
  • the data size can be configured smaller than the position data. Therefore, if this configuration is adopted, the data size of the tag information can be suppressed, and the time required for communication between the RF-ID tag 15 and the vehicle can be shortened.
  • the position data of the magnetic marker in the tag information.
  • various information may be added or replaced, such as lane information such as traveling lanes and passing lanes, road information such as bifurcation and merging, and traffic information such as speed limit and one-way traffic. good.
  • Example 2 In this example, based on the vehicle system of the first embodiment, the configuration is changed so as to set the communication start time with the RF-ID tag 15 by using the interval of the magnetic markers 10 in the traveling direction of the vehicle. is there.
  • This content will be described with reference to FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 5 and 6 are the diagrams referred to in the first embodiment.
  • the tag reader 34 is integrally incorporated, and the tag reader 34 is disposed at the same position as the sensor array 21 in the front-rear direction (traveling direction) of the vehicle 5 It is arranged.
  • the magnetic markers 10 to which the RF-ID tags 15 are attached are arranged at intervals of 10 m along the center of the lane 100. That is, the span M of the magnetic markers 10 adjacent in the traveling direction of the vehicle is 10 m.
  • the span M is stored by the control unit 32 as a storage unit, and is read by the control unit 32 as an acquisition unit.
  • the overall operation of the vehicular system 1 of this example can be described using the flow chart of FIG. 5 referred to in the first embodiment. Furthermore, the contents of the arithmetic processing in step S103 for setting the communication start time can also be described using FIG. 6 referred to in the first embodiment.
  • the magnetic marker determined to be detected in S102 in FIG. 5 is the same as the magnetic marker to which the RF-ID tag 15 targeted for the tag information reading process of S104 is attached.
  • the magnetic marker according to S102 and the magnetic marker according to S104 are different.
  • the magnetic marker according to S104 is disposed forward of the magnetic marker according to S102 in the traveling direction of the vehicle.
  • the magnetic marker according to S104 is newly detected after the detection of the magnetic marker according to S102.
  • the required time ⁇ ta in FIG. 6 is a time obtained by dividing the span M (m) which is the interval of the magnetic markers 10 by the vehicle speed V (m / sec). This ⁇ ta is the time required to pass the distance that falls on span M.
  • the section time ⁇ tb is a time obtained by dividing the reference distance 1 (m) by the vehicle speed V (m / sec), as in the first embodiment.
  • the reference distance may be 1 (m) as in the first embodiment, or may be changed as appropriate.
  • the vehicle speed V (m / sec) can be obtained by integrating the measured acceleration by the IMU incorporated in the measurement unit, as in the first embodiment.
  • the time at which the traveling vehicle reaches the next magnetic marker Predict t2.
  • the time point of (t2- ⁇ tb) obtained by subtracting the above-mentioned interval time ⁇ tb from this time t2 is set as the communication start time point.
  • the time point of (t2- ⁇ tb) is a time point when the vehicle is predicted to reach a position ahead of the next magnetic marker by the reference distance.
  • the point at which the vehicle is predicted to reach a position ahead of the next magnetic marker by the reference distance can also be obtained directly without having to go through the calculation of the required time ⁇ ta and the time t2. .
  • the required time obtained by dividing the distance obtained by subtracting the reference distance from the span M by the vehicle speed V is added to the time t1 which is the detection time of the magnetic marker according to S102 in FIG. It is possible to ask.
  • the setting mode of such communication start time is also included in the mode of setting the communication start time based on the time when the vehicle reaches the next magnetic marker.
  • the control unit 32 stores the span M in advance, A configuration in which the unit 32 reads the span M is illustrated.
  • the acquisition unit may be configured to acquire the span M by using data or the like stored in a database that stores position data indicating the installation position of the magnetic marker 10.
  • data of the span M with the magnetic marker 10 adjacent in the longitudinal direction forward of the road may be stored in the database.
  • the control unit 32 as an acquisition unit refers to the database using the ID code read from the RF-ID tag 15, and the adjacent magnetic markers 10 together with the data of the laying position of the corresponding magnetic markers 10. Data of span M with can be acquired.
  • information representing the adjacency relationship of magnetic markers disposed along a lane (road) may be included in the database.
  • the adjacent relation is, for example, a relation of being adjacent to each other along a lane.
  • the span M which is the separation distance between the two installation positions can be calculated.
  • This reference example is different from the configuration of the vehicle system 1 and is an example of a configuration in which the tag reader repeatedly transmits radio waves without setting a communication period starting from the communication start time to search for an RF-ID tag. .
  • the technical problems that may occur when this configuration is adopted will be described.
  • the communication start time point at which the tag reader 34 transmits a radio wave is set, and the communication period starting from this communication start time point ends as soon as the reading of the tag information is completed. Do. With such a vehicle system 1, the communication period by the tag reader 34 can be suppressed to a short time, and mutual interference between tag readers can be effectively reduced.
  • Vehicle System 10 Magnetic Marker 100 Lane 15 RF-ID Tag (Wireless Tag) 2 Measurement unit (marker detection unit) 21 sensor array 32 control unit (communication start point setting unit) 34 Tag reader (wireless communication unit) 5 vehicles

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Abstract

道路に敷設された磁気マーカ（１０）を検出すると共に、磁気マーカ（１０）に取り付けられた無線タグ（１５）と無線で通信を行う車両用システム（１）であって、磁気を感知することにより磁気マーカ（１０）を検出する計測ユニット（２）と、無線タグ（１５）との間で通信処理を実行するタグリーダ（３４）と、タグリーダ（３４）による通信処理の始期である通信開始時点を設定する制御ユニット（３２）と、を備え、制御ユニット（３２）は、計測ユニット（２）が磁気マーカ（１０）を検出した検出時点を基準とした所定の時間経過後を通信開始時点として設定し、タグリーダ（３４）は、無線タグ（１５）から情報を読み取り次第、通信を終了することで通信時間を短縮する。

Description

車両用システム及びタグ通信方法
　本発明は、道路側の無線タグと車両側との通信を行うための車両用システム及びタグ通信方法に関する。
　従来より、例えば、路面のマンホール等に設置された無線タグとの間で無線通信を実行し、精度の高い位置情報を取得する車両用のナビゲーションシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このナビゲーションシステムは、各無線タグの敷設位置を表す位置情報を格納したデータベースを備えている。ナビゲーション装置は、このデータベースを参照し、無線タグから取得したタグＩＤがひも付けられた位置情報を取得する。
　このように道路に敷設された無線タグを活用すれば、例えばトンネルやビルの谷間などＧＰＳ（Global Positioning System）電波を十分に受信できない走行状況にあっても、車両位置を取得できる。これにより、走行環境によらない高精度のナビゲーションを実現できる。
特開２０１０－２１６９５５号公報
　しかしながら、前記無線タグを利用するシステムでは、次のような問題がある。すなわち、車両の走行中に取りこぼしなく確実性高く無線タグと通信できるよう、送信電波を強くしたり通信の実行頻度を高める必要があるため、電波の相互干渉や混信が起こり易く、無線タグと車両側との通信が不安定に陥るおそれがある。
　本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、無線タグと信頼性高く通信するための車両用システム及びタグ通信方法を提供しようとするものである。
　本発明の一態様は、道路に敷設された磁気マーカに取り付けられた無線タグと無線で通信を行う車両用システムであって、
　磁気を感知することにより前記磁気マーカを検出するマーカ検出部と、
　前記無線タグとの間で通信処理を実行してタグ情報を取得する無線通信部と、
　該無線通信部に通信処理を開始させる通信開始時点を設定する通信開始時点設定部と、を備え、
　該通信開始時点設定部は、前記マーカ検出部が前記磁気マーカを検出した検出時点を基準として前記通信開始時点を設定し、
　前記無線通信部は、該通信開始時点で前記通信処理を開始し、前記無線タグからタグ情報を取得できたときに前記通信処理を終了するように構成されている車両用システムにある。
　本発明の一態様は、道路に敷設された磁気マーカに取り付けられた無線タグとの間で無線通信を実行し、該無線タグからタグ情報を取得する無線通信部を備える車両において、該無線通信部を制御して該無線タグとの間で通信処理を実行させるタグ通信方法であって、
　前記磁気マーカが検出された時点を基準として前記無線通信部に前記通信処理を開始させる通信開始時点を設定し、
　前記通信開始時点に到達したときに前記通信処理を開始した後、前記無線タグからタグ情報を取得できたときに該通信処理を終了するタグ通信方法にある。
　本発明の車両用システムあるいはタグ通信方法では、磁気マーカの検出時点を基準として通信開始時点が設定される。そして、この通信開始時点で開始される通信処理は、タグ情報を取得できたときに直ぐに終了する。このように通信開始時点で通信処理を開始した後、無線タグからタグ情報を取得できたときに直ちに通信処理を終了させれば、無線タグや無線通信部からの電波の送信時間や送信頻度を短縮あるいは低減できる。これにより、電波干渉や混信のおそれを抑制でき、無線タグと車両側との通信の信頼性を向上できる。
車両用システムの構成図。 車両用システムの電気的な構成を示すブロック図。 ＲＦ－ＩＤタグが取り付けられた磁気マーカを示す図。 ＲＦ－ＩＤタグの正面図。 車両用システムの全体動作を示すフロー図。 タグリーダに設定される通信開始時点の説明図。 センサアレイによる磁気計測値の時間的な変化を示すグラフ。 ＲＦ－ＩＤタグとタグリーダとのコマンドシーケンスの説明図。 タグリーダに設定される限度期間の説明図。 磁気マーカの配置間隔であるスパンＭを示す説明図。
　本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
　本例は、磁気マーカ１０に取り付けられたＲＦ－ＩＤタグ（Radio Frequency IDentification Tag、無線タグ）１５からタグ情報を読み取るためのタグ通信方法及び車両用システム１に関する例である。この内容について、図１～図９を用いて説明する。
　車両用システム１は、図１及び図２のごとく、磁気マーカ１０を検出するマーカ検出部の一例をなす計測ユニット２、磁気マーカ１０に取り付けられたＲＦ－ＩＤタグ１５からタグ情報を読み取る無線通信部の一例をなすタグリーダ３４、計測ユニット２やタグリーダ３４を制御する制御ユニット３２を含めて構成されている。車両用システム１は、ＲＦ－ＩＤタグ１５のＩＤコード（識別コード）を介して磁気マーカ１０の位置データを取得し、車両が所在する位置である自車位置を特定する。
　本例では、この車両用システム１をナビゲーションシステム６に組み合わせている。ナビゲーションシステム６は、ナビゲーション機能を実現するナビＥＣＵ６１と、詳細な３次元地図データ（３Ｄマップデータ）を格納する地図データベース（地図ＤＢ）６５と、を含んで構成されたシステムである。ナビＥＣＵ６１は、車両用システム１が特定した自車位置を利用して、周辺の地図表示や、画面表示や音声出力等による経路案内等を実行する。
　以下、道路に敷設される磁気マーカ１０を概説した後、計測ユニット２、タグリーダ３４、制御ユニット３２の内容を説明する。
　磁気マーカ１０は、図１のごとく、車両５が走行する道路の路面１００Ｓに敷設される道路マーカである。磁気マーカ１０は、左右のレーンマークで区分された車線（図１中の符号１００）の中央に沿って例えば１０ｍ間隔で配置されている。
　磁気マーカ１０（図３）は、直径２０ｍｍ、高さ２８ｍｍの柱状をなし、路面１００Ｓに設けた孔への収容が可能である。磁気マーカ１０をなす磁石は、磁性材料である酸化鉄の磁粉を基材である高分子材料中に分散させた等方性フェライトプラスチックマグネットであり、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／ｍ３という特性を備えている。この磁気マーカ１０は、路面１００Ｓに穿設された孔に収容された状態で敷設される。
　本例の磁気マーカ１０の仕様の一部を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　この磁気マーカ１０は、計測ユニット２の取付け高さとして想定する範囲１００～２５０ｍｍの上限の２５０ｍｍ高さにおいて、８μＴ（８×１０－６Ｔ、Ｔ：テスラ）の磁束密度の磁気を作用できる。
　略円柱状の磁気マーカ１０の一方の端面には、図３及び図４のごとく、無線により情報を出力するＲＦ－ＩＤタグ１５が積層配置されている。このＲＦ－ＩＤタグ１５は、パッシブ型のタグであり、無線による外部給電により動作し、ＩＤコードを含むタグ情報を送信する。なお、磁気マーカ１０は、ＲＦ－ＩＤタグ１５が上方に位置するように道路に敷設される。
　ＲＦ－ＩＤタグ１５（図４）は、例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）フィルムから切り出したタグシート１５０の表面にＩＣチップ１５７を実装した電子部品である。タグシート１５０の表面には、アンテナ１５３の印刷パターンが設けられている。ＲＦ－ＩＤタグ１５は、アンテナ１５３による受信電波から取り出した電力により動作し、アンテナ１５３による反射電波にタグ情報を重畳して返信する。
　次に、車両５が備える計測ユニット２、タグリーダ３４、制御ユニット３２について説明する。
　計測ユニット２は、図２のごとく、磁気センサＣｎを含むセンサアレイ２１と、慣性航法による測位を可能にするＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）２２と、が一体化されたユニットである。
　計測ユニット２は、車幅方向に長い棒状のユニットであり、例えば車両のフロントバンパーの内側に路面１００Ｓと対面する姿勢で取り付けられる。本例の車両５の場合、路面１００Ｓを基準とした計測ユニット２の取付け高さが２００ｍｍとなっている。
　計測ユニット２のセンサアレイ２１は、図２のごとく、車幅方向に沿って一直線上に配列された１５個の磁気センサＣｎ（ｎは１～１５の整数）と、図示しないＣＰＵ等を内蔵した検出処理回路２１２と、を備えている。なお、センサアレイ２１では、１５個の磁気センサＣｎが１０ｃｍの等間隔で配置されている。センサアレイ２１は、中央の磁気センサＣ８が車幅方向における車両５の中心に位置するように設置される。
　磁気センサＣｎは、アモルファスワイヤなどの感磁体のインピーダンスが外部磁界に応じて敏感に変化するという公知のＭＩ効果（Magnet Impedance Effect）を利用して磁気を検出するセンサである。磁気センサＣｎは、アモルファスワイヤの長手方向に作用する磁気成分の大きさを計測可能である。本例では、車両５の進行方向の磁気成分を検出できるように磁気センサＣｎがセンサアレイ２１に組み込まれている。
　磁気センサＣｎは、磁束密度の測定レンジが±０．６ｍＴであって、測定レンジ内の磁束分解能が０．０２μＴという高感度のセンサである。本例では、車両の高速走行に対応できるよう、計測ユニット２の各磁気センサＣｎによる磁気計測の周期が３ｋＨｚに設定されている。
　磁気センサＣｎの仕様の一部を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記のように、磁気マーカ１０は、磁気センサＣｎの取付け高さとして想定する範囲１００～２５０ｍｍにおいて８μＴ以上の磁束密度の磁気を作用できる。磁束密度８μＴ以上の磁気を作用する磁気マーカ１０であれば、磁束分解能が０．０２μＴの磁気センサＣｎを用いて確実性高く検出可能である。
　センサアレイ２１の検出処理回路２１２（図２）は、磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理などを実行する演算回路である。図示は省略するが、この検出処理回路２１２は、各種の演算を実行するＣＰＵ（central processing unit）のほか、ＲＯＭ（read only memory）やＲＡＭ（random access memory）などのメモリ素子等を利用して構成されている。
　検出処理回路２１２は、各磁気センサＣｎが出力するセンサ信号を３ｋＨｚ周期で取得してマーカ検出処理を実行する。マーカ検出処理では、磁気マーカ１０の検出に加えて、検出した磁気マーカ１０に対する車両５の横ずれ量の計測が行われる。なお、このマーカ検出処理の検出結果は随時、制御ユニット３２に入力される。
　計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２は、慣性航法により車両５の相対位置を推定する慣性航法ユニットである。ＩＭＵ２２は、方位を計測する電子コンパスである２軸磁気センサ２２１と、加速度を計測する２軸加速度センサ２２２と、角速度を計測する２軸ジャイロセンサ２２３と、を備えている。
　続いてタグリーダ３４は、無線アンテナ３４０を備える通信ユニットである。本例の車両用システム１では、車両５の前側に配置されたセンサアレイ２１に対してタグリーダ３４が車両５の後ろ側に配置され、センサアレイ２１とタグリーダ３４との間隔がスパンＳとなっている（図１参照。）。本例では、スパンＳが例えば３．５ｍとなっている。
　タグリーダ３４は、磁気マーカ１０の表面に積層配置されたＲＦ－ＩＤタグ１５との間で無線による通信処理を実行する。例えば９００ＭＨｚ帯を利用するこの通信処理では、ＲＦ－ＩＤタグ１５の動作に必要な電力が無線で送電され（給電処理）、ＲＦ－ＩＤタグ１５からのタグ情報の読み取りが実行される。そして、タグリーダ３４は、タグ情報の読み取りが完了してタグ情報を取得できたときに直ちに通信を遮断し、通信処理を終了する。タグ情報には、対応する磁気マーカ１０を特定可能とする（ＲＦ－ＩＤタグ１５の）ＩＤコードが含まれている。
　制御ユニット３２は、計測ユニット２やタグリーダ３４を制御すると共に、自車位置（車両５の位置）をリアルタイムで特定するユニットである。制御ユニット３２は、ナビゲーションシステム６を構成するナビＥＣＵ６１に、特定した自車位置を入力する。この制御ユニット３２は、磁気マーカ１０の検出時点を基準として、タグリーダ３４に無線通信を実行させる通信開始時点を設定する通信開始時点設定部としての機能を備えている。
　制御ユニット３２は、各種の演算を実行するＣＰＵのほか、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ素子等が実装された電子基板（図示略）を備えている。メモリ素子等がなす記録領域には、磁気マーカ１０の敷設位置（絶対位置）を表す位置データを格納するデータベースが設けられている。このデータベースでは、ＲＦ－ＩＤタグ１５のＩＤコードをひも付けて各磁気マーカ１０の位置データが格納されている。この記憶領域には、さらに、センサアレイ２１とタグリーダ３４との間隔であるスパンＳを記憶する記憶部が設けられている。本例では、この記憶部がスパンＳとして３．５ｍの値を記憶している。このスパンＳの値は、取得部としての機能を有する制御ユニット３２により記憶部から読み出され、通信開始時点を設定するための演算処理に利用される。
　なお、制御ユニット３２が自車位置を特定する方法は、磁気マーカ１０に車両５が到達したときと、隣り合う磁気マーカ１０の中間に車両５が位置するときと、で相違している。制御ユニット３２は、磁気マーカ１０の検出時には、付設されたＲＦ－ＩＤタグ１５から読み出すタグ情報に含まれるＩＤコードを利用してデータベースを参照し、対応する磁気マーカ１０の位置データを取得して自車位置を特定する。一方、隣り合う磁気マーカ１０の中間に車両５が位置するときには、直近の磁気マーカ１０の検出時に特定された自車位置を基準位置とし、慣性航法により基準位置からの相対位置を推定する。
　具体的には、制御ユニット３２は、計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２による計測加速度の二階積分により変位量を演算する。そして、２軸ジャイロセンサ２２３により検出された車両５の進行方向変化や計測方位に沿って変位量を積算することで相対位置を推定する。制御ユニット３２は、この相対位置を上記の基準位置に足し合わせた位置を自車位置として特定する。
　ナビＥＣＵ６１は、制御ユニット３２から自車位置を取り込むと、地図ＤＢ６５を参照して周辺の地図データを読み込み、図示しないディスプレイ装置に表示させる。さらに、予め経路が設定されていれば、ナビＥＣＵ６１は、経路中の自車位置の所在に応じて、例えば「３００Ｍ先の交差点を右折です。」等の経路案内を表示あるいは音声出力する。
　次に、（１）車両用システム１のシステム動作、（２）センサアレイ２１によるマーカ検出処理、（３）タグリーダ３４による通信処理であるタグ情報読取処理、の内容を順番に説明する。ここで、（２）マーカ検出処理及び（３）タグ情報読取処理は、（１）システム動作（図５）中に実行される処理である。（２）マーカ検出処理は、磁気マーカ１０を磁気的に検出するための処理である。（３）タグ情報読取処理は、無線通信によりＲＦ－ＩＤタグ１５からタグ情報を読み取る処理である。
（１）車両用システム１のシステム動作
　車両用システム１では、図５のごとく、車両５の走行中に、センサアレイ２１による後述の（２）マーカ検出処理が繰り返し実行される（Ｓ１０１→Ｓ１０２：ＮＯ）。センサアレイ２１により磁気マーカ１０が検出されたき（Ｓ１０２:ＹＥＳ）、制御ユニット３２は、磁気マーカ１０の検出時点を基準とした所定の時間経過後の時点を、ＲＦ－ＩＤタグ１５との通信を開始する通信開始時点として設定する（Ｓ１０３）。
　具体的には、制御ユニット３２は、図６のごとく、車速（車両の速度）Ｖ（ｍ／秒）によりセンサアレイ２１とタグリーダ３４とのスパンＳ（ｍ）を除算することで、スパンＳに当たる距離の通過に要する所要時間δｔａを求める。そして、センサアレイ２１による磁気マーカ１０の検出の時点である時刻ｔ１にこの所要時間δｔａを加算する。このように時刻ｔ１に所要時間δｔａを加算すれば、車両の後ろ側に配置されたタグリーダ３４が磁気マーカ１０の真上を通過する時刻ｔ２を予測できる。なお、車速Ｖ（ｍ／秒）は、計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２による計測加速度の積分により求めることができる。
　制御ユニット３２は、基準距離である１（ｍ）を車速Ｖ（ｍ／秒）で除算した区間時間δｔｂを時刻ｔ２から差し引いた時刻（ｔ２－δｔｂ）、すなわちタグリーダ３４が磁気マーカ１０の手前１ｍに到達する時刻、を上記の通信開始時点として設定する。ここで、磁気マーカ１０の検出時点からこの通信開始時点に至る経過時間である前記所定の時間は、δｔａからδｔｂを差し引いた時間、すなわち上記のスパンＳ（３．５ｍ）から基準距離（１ｍ）を差し引いた距離（Ｓ－１）を車速Ｖ（ｍ／秒）の車両が通過するのに要する時間、である。この所定の時間は、車速Ｖ（ｍ／秒）に依存しており、車速が高いほど短くなり、車速が低いほど長くなる時間となっている。
　なお、基準距離については、タグリーダ３４がＲＦ－ＩＤタグ１５と通信可能な距離的な範囲である通信エリア等の大きさを考慮して適宜変更可能である。
　なお、スパンＳから基準距離である１ｍを差し引いた距離の通過に要する所要時間を求めることも良い。この所要時間を、磁気マーカ１０検出時点である時刻ｔ１に加算した時刻の時点を、通信開始時点に設定できる。この通信開始時点は、図６中の通信開始時点と同じ時点である。このような通信開始時点の設定態様についても、スパンＳの距離を車両が走行するのに要する時間の分だけ前記検出時点から経過した時点に基づいて通信開始時点を設定する態様に包含される。
　上記のように設定された通信開始時点に到達するとタグリーダ３４による通信処理（後述のタグ情報読取処理）が開始され、ＲＦ－ＩＤタグ１５からのタグ情報の読み取りが実行される（Ｓ１０４）。そして、タグリーダ３４は、タグ情報の読み取りが完了したら（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、直ちにタグ情報読取処理を終了する（Ｓ１０６）。このようにタグ情報の読み取りに応じて直ちにタグ情報読取処理が終了すれば、電波の送信時間を短くできるので、電波の相互干渉や混信を確実に防止できる。
　タグリーダ３４によるタグ情報の読み取り後、制御ユニット３２は、読み取ったタグ情報に含まれるＩＤコードを介して磁気マーカ１０の位置データを取得し、この位置データに基づいて自車位置を特定して出力する（Ｓ１０７）。具体的には、制御ユニット３２は、磁気マーカ１０の検出時に計測された横ずれ量を、位置データが表す位置（磁気マーカ１０の敷設位置）から差し引くことにより自車位置を特定する。
（２）マーカ検出処理
　マーカ検出処理は、制御ユニット３２の制御により、計測ユニット２のセンサアレイ２１が実行する処理である。センサアレイ２１は、上記の通り、磁気センサＣｎを用いて３ｋＨｚの周期でマーカ検出処理を実行する。
　上記のごとく、磁気センサＣｎは、車両５の進行方向の磁気成分を計測するように構成されている。例えばこの磁気センサＣｎが、進行方向に移動して磁気マーカ１０の真上を通過するとき、進行方向の磁気計測値は、図７のごとく磁気マーカ１０の前後で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように変化する。したがって、車両５の走行中では、いずれかの磁気センサＣｎが検出する進行方向の磁気について、その正負が反転するゼロクロスＺｃが生じたとき、計測ユニット２が磁気マーカ１０の真上に位置すると判断できる。検出処理回路２１２は、このように計測ユニット２が磁気マーカ１０の真上に位置し進行方向の磁気計測値のゼロクロスが生じたときに磁気マーカ１０を検出したと判断する。
　なお、検出処理回路２１２は、計測ユニット２が磁気マーカ１０の真上に位置するときの各磁気センサＣｎの磁気計測値の分布（車幅方向の磁気分布）のうち、極値の車幅方向の位置を特定する。検出処理回路２１２は、極値の車幅方向の位置と、車幅方向の中心に当たる磁気センサＣ８の位置と、の偏差を、磁気マーカ１０に対する車両５の横ずれ量として検出する。
（３）タグ情報読取処理
　タグ情報読取処理は、磁気マーカ１０に取り付けられたＲＦ－ＩＤタグ１５からタグ情報を読み取るためにタグリーダ３４が実行する通信処理である。磁気マーカ１０の検出時に制御ユニット３２が設定する上記の通信開始時点（図６参照。）において、制御ユニット３２の制御によりタグリーダ３４がタグ情報読取処理（通信処理）を開始する。その後、タグリーダ３４は、タグ情報の読み取りを完了でき次第、タグ情報読取処理を終了する。
　タグ情報読取処理の開始に応じてタグリーダ３４が電波の送信を開始する。タグリーダ３４は、図８のごとく、プリアンブルの電波、ＲＥＡＤコマンドを変調した電波、無変調のキャリア電波、の順番で電波を送信する。ＲＦ－ＩＤタグ１５は、プリアンブルの電波を整流してＩＣの初期動作に必要な電力を蓄える。そして、ＲＥＡＤコマンドを含む電波を復調してＲＥＡＤコマンドを取得し、無変調のキャリア電波の反射波にデータを重畳することでタグ情報を返信（Ａｎｓｗｅｒ）する。
　タグリーダ３４は、ＲＦ－ＩＤタグ１５からタグ情報を読み取ると、制御ユニット３２にそのタグ情報を入力すると共に、ＲＦ－ＩＤタグ１５との間の通信を遮断してタグ情報読取処理を終了させる。上記の通り、タグ情報には、ＲＦ－ＩＤタグ１５のＩＤコードが含まれている。このタグ情報を取得した制御ユニット３２は、ＲＦ－ＩＤタグ１５のＩＤコードをひも付けて各磁気マーカ１０の位置データを格納する上記のデータベースを参照する。そして、タグ情報に含まれるＩＤコードに対応する磁気マーカ１０の位置データを取得し、上記の通りこの位置データを利用して自車位置を特定する。
　以上のように車両用システム１では、磁気マーカ１０の検出時点を基準として通信開始時点が設定され、タグ情報の読み取りが完了次第、タグリーダ３４によるタグ情報読取処理が直ぐに終了する。したがって、この車両用システム１では、タグリーダ３４からの電波送信を短時間に制限することで電波の混み具合を緩和でき、タグリーダ３４間の相互干渉を低減できる。これによりタグリーダ３４とＲＦ－ＩＤタグ１５との通信の確実性を向上でき、タグ情報の取りこぼしを低減できる。
　さらに、この車両用システム１の場合、磁気マーカ１０の検出に応じてＲＦ－ＩＤタグ１５の存在が確定する。事前に存在が判っているＲＦ－ＩＤタグ１５については、タグリーダ３４による広範囲なサーチの必要性が少ない。それ故、車両用システム１では、タグリーダ３４側の通信出力の抑制が可能である。タグリーダ３４側の通信出力の抑制は、他車両のタグリーダ３４との相互干渉の低減に有効である。
　本例の車両用システム１では、磁気マーカ１０を検出する計測ユニット２（センサアレイ２１）に対してタグ情報を読み取るタグリーダ３４が車両５の後ろ側に配置されている。そのため、磁気マーカ１０の検出時点を基準として、この検出時点から時間的に遅れて通信開始時点を設定すれば良い。検出時点から通信開始時点までには時間的な余裕があるため、通信開始時点を設定する制御ユニット３２に必要な処理速度の仕様を緩和できる。必要な処理速度を低くできれば、比較的シンプルな回路により制御ユニット３２を構成でき、ハードウェアコストを低減できる。
　図９に示すように、通信開始時点を始期とし強制終了時点を終期とする限度期間を設定することも良い。ここでは、図６の場合と同様、基準距離である１（ｍ）を車速Ｖ（ｍ／秒）で除算した区間時間δｔｂを時刻ｔ２から差し引いた時刻（ｔ２－δｔｂ）を通信開始時点に設定している。一方、この区間時間δｔｂを時刻ｔ２に加算した時刻（ｔ２＋δｔｂ）を、通信処理を強制終了させる強制終了時点に設定している（強制終了時点設定部）。通信開始時点を始期とするこの限度期間において、タグ情報の読み取りが完了した場合には限度期間の途中で直ちに通信処理を終了させると良い。一方、強制終了時点に達した場合には、タグ情報を読み取りできたか否かに関わらず通信処理を強制的に終了させると良い。このように構成すれば、例えば何らかのトラブルによりタグ情報の読み取りができずにＲＦ－ＩＤタグ１５を通過してしまった場合にタグリーダ３４が通信を遮断でき、無用に電波送信が継続される状況を未然に回避できる。タグリーダ３４による無駄な電波送信を抑制すれば、電波の混雑を緩和できる。なお、上記の限度期間の時間長、すなわち通信開始時点から強制終了時点までの時間は、車速に依存しており、車速が高いほど短時間となり、車速が低いほど長くなる。
　なお、車両の前後方向において計測ユニット２とタグリーダ３４とを間隔を空けて配置する構成のほか、前後方向における同じ位置に両者を配置する構成が考えられる。この構成の場合には、計測ユニット２で磁気マーカ１０が検出されたとき、通信処理が遅延することなく開始されるように構成すると良い。なお、ＲＦ－ＩＤタグ１５の読み取りが完了次第、通信処理を終了する点は前記と同様である。
　本例では、ＲＦ－ＩＤタグ１５のＩＤコードを含むタグ情報を例示すると共に、このＩＤコードを利用してデータベースを参照し、対応する磁気マーカの位置データを取得する構成を例示している。一般に、ＩＤコードであれば、位置データと比べてデータサイズを小さく構成できる。それ故、この構成を採用すれば、タグ情報のデータサイズを抑制でき、ＲＦ－ＩＤタグ１５と車両間の通信に要する時間を短縮できる。もちろん通信時間に余裕があれば、磁気マーカの位置データをタグ情報に含めることも良い。さらに、タグ情報について、走行車線や追越車線等の車線情報や、分岐・合流等の道路情報、制限速度や一方通行などの交通情報など、各種の情報を追加しても良いし置き換えても良い。
（実施例２）
　本例は、実施例１の車両用システムに基づき、車両の進行方向における磁気マーカ１０の間隔を利用して、ＲＦ－ＩＤタグ１５との通信開始時点を設定するように構成を変更した例である。この内容について、図５、図６、図１０を参照して説明する。なお、図５、図６は、実施例１で参照した図である。
　本例の車両用システム１を構成する計測ユニット２では、図１０のごとく、タグリーダ３４が一体的に組み込まれ、車両５の前後方向（進行方向）において、センサアレイ２１と同じ位置にタグリーダ３４が配置されている。ＲＦ－ＩＤタグ１５が取り付けられた磁気マーカ１０は、車線１００の中央に沿って１０ｍ間隔で配置されている。つまり、車両の進行方向において隣り合う磁気マーカ１０のスパンＭが１０ｍとなっている。このスパンＭは、記憶部としての制御ユニット３２により記憶されており、取得部としての制御ユニット３２により読み出される。
　本例の車両用システム１の全体動作は、実施例１で参照した図５のフロー図を利用して説明可能である。さらに、通信開始時点を設定するためのステップＳ１０３の演算処理の内容についても、実施例１で参照した図６を利用して説明可能である。
　ただし、実施例１と本例とでは、次に説明する相違点がある。すなわち、実施例１では、図５中のＳ１０２で検出したと判断された磁気マーカと、Ｓ１０４のタグ情報読取処理の対象のＲＦ－ＩＤタグ１５が取り付けられた磁気マーカと、が同じものである一方、本例の場合、Ｓ１０２に係る磁気マーカと、Ｓ１０４に係る磁気マーカと、が別のものである。Ｓ１０４に係る磁気マーカは、Ｓ１０２に係る磁気マーカに対して車両の進行方向における前方に配置されたものである。Ｓ１０４に係る磁気マーカは、Ｓ１０２に係る磁気マーカの検出後に新たに検出される。
　このような相違点に起因し、図５中のＳ１０３の演算処理の内容が実施例１とは相違している。本例の場合、図６中の所要時間δｔａは、磁気マーカ１０の間隔であるスパンＭ（ｍ）を車速Ｖ（ｍ／秒）で除算した時間である。このδｔａは、スパンＭに当たる距離を通過するのに要する所要時間となっている。一方、区間時間δｔｂについては、実施例１と同様、基準距離である１（ｍ）を車速Ｖ（ｍ／秒）で除算した時間となっている。この基準距離については、実施例１と同様の１（ｍ）であっても良いし、適宜、変更可能である。なお、車速Ｖ（ｍ／秒）は、実施例１と同様、計測ユニットに組み込まれたＩＭＵによる計測加速度の積分により求めることができる。
　本例においては、図５中のＳ１０２に係る磁気マーカ１０の検出時点である時刻ｔ１に上記の所要時間δｔａを加算することで、走行中の車両が次の磁気マーカに到達する時点である時刻ｔ２を予測する。そして、この時刻ｔ２から上記の区間時間δｔｂを差し引いた（ｔ２－δｔｂ）の時点が、通信開始時点として設定される。この（ｔ２―δｔｂ）の時点は、次の磁気マーカよりも基準距離の分だけ手前の位置に車両が到達すると予測される時点である。
　なお、次の磁気マーカよりも基準距離の分だけ手前の位置に車両が到達すると予測される時点については、所要時間δｔａや時刻ｔ２の算出を経由することなく、直接、求めることも可能である。例えばスパンＭから基準距離を差し引いた距離を車速Ｖで除算した所要時間を、図５中のＳ１０２に係る磁気マーカの検出時点である時刻ｔ１に加算すれば、（ｔ２―δｔｂ）の時点を直接、求めることが可能である。このような通信開始時点の設定態様についても、車両が次の磁気マーカに到達する時点に基づいて通信開始時点を設定する態様に包含される。
　本例では、ＲＦ－ＩＤタグ１５が取り付けられた磁気マーカ１０が車線（道路）に沿ってスパンＭで連続的に配置されていると共に、制御ユニット３２がスパンＭを予め記憶しており、制御ユニット３２がスパンＭを読み出す構成を例示している。この構成に代えて、磁気マーカ１０の敷設位置を表す位置データを格納するデータベースに格納されたデータ等を利用してスパンＭを取得するように取得部を構成しても良い。
　例えば、磁気マーカ１０の敷設位置に加えて、道路の長手方向前方、すなわち車両の進行方向前方に隣り合う磁気マーカ１０とのスパンＭのデータを、データベースに格納すると良い。この場合には、取得部としての制御ユニット３２は、ＲＦ－ＩＤタグ１５から読み出したＩＤコードを利用してデータベースを参照し、対応する磁気マーカ１０の敷設位置のデータと共に、隣り合う磁気マーカ１０とのスパンＭのデータを取得できる。
　さらに例えば、車線（道路）に沿って配置された磁気マーカの隣接関係を表す情報を、データベースに含めることも良い。隣接関係とは、例えば車線に沿って隣り合っている等の関係である。この場合には、ある磁気マーカが検出されたとき、隣接関係を表す情報を利用して、車両の進行方向前方に隣り合う次の磁気マーカを特定できる。データベースを参照して検出した磁気マーカの敷設位置と、次の磁気マーカの敷設位置と、を読み出せば、２点の敷設位置の離間距離であるスパンＭを演算できる。
　なお、スパンＭが長くなると、最初の磁気マーカを検出した後の車速の変化等に起因し、車両が次の磁気マーカに到達する時点の予測精度が低下するおそれがある。すなわち、スパンＭが長くなると、車両が次の磁気マーカに到達すると制御ユニットが予測する時点と、実際に車両が到達する時点と、の差分である時間的な誤差が拡大するおそれがある。そこで、時々刻々の車速Ｖ（ｍ／秒）を積分することで車両の移動距離を算出することも良い。最初の磁気マーカを検出した後の車両の移動距離が、スパンＭから基準距離を差し引いた距離に達したときの時点を通信開始時点に設定し、直ちに通信処理を開始することも良い。
　なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
（参考例）
　この参考例は、車両用システム１の構成とは相違し、通信開始時点を始期とした通信期間を設定することなくタグリーダが繰り返し電波を送信し、ＲＦ－ＩＤタグを探索する構成の例である。この構成を採用した場合に起こり得る技術的な課題を説明する。
　市街地の道路などでは、タグリーダからの電波が届く範囲に存在する車両の台数が多くなり、電波の混信が問題となってくる。電波の混信を抑制するためには、例えば電波の多チャンネル化等が図られる。しかし、無線通信に利用可能な電波資源には限りがあり、多チャンネル化にも限界がある。そこで、多くの国や域や組織等では、タグリーダが電波送信を継続できる期間を制限するための法規や、他のタグリーダが電波を受信している最中での電波の送信開始を規制する法規等が定められている。
　このような法規の下では、タグリーダが電波を送信しない待機期間の設定が不可避である。この待機期間が長ければ、その期間の継続中にタグリーダがＲＦ－ＩＤタグを通過してしまい、タグ情報の取りこぼしが発生する頻度が高くなる。交通量の多い市街地で渋滞が発生した場合には、車両の密度が一層高くなり、タグ情報の取りこぼしのおそれが一層高まる。このような状態において通信の信頼性を確保するためには、電波の混信の影響を受け難い特別な通信回路や処理回路、指向性の高い特別なアンテナ等が必要となる。この場合には、車両側、インフラ側双方のシステムコストが上昇する可能性が高い。
　これに対して、実施例１の車両用システム１では、タグリーダ３４が電波を送信する通信開始時点が設定され、タグ情報の読み取りを完了でき次第、この通信開始時点を始期とする通信期間が終了する。このような車両用システム１であれば、タグリーダ３４による通信期間を短時間に抑えることができ、タグリーダ間の相互干渉を効果的に低減できる。
　以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して上記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。
　１　車両用システム
　１０　磁気マーカ
　１００　車線
　１５　ＲＦ－ＩＤタグ（無線タグ）
　２　計測ユニット（マーカ検出部）
　２１　センサアレイ
　３２　制御ユニット（通信開始時点設定部）
　３４　タグリーダ（無線通信部）
　５　車両

Claims (10)

  1. 　道路に敷設された磁気マーカに取り付けられた無線タグと無線で通信を行う車両用システムであって、
    　磁気を感知することにより前記磁気マーカを検出するマーカ検出部と、
    　前記無線タグとの間で通信処理を実行してタグ情報を取得する無線通信部と、
    　該無線通信部に通信処理を開始させる通信開始時点を設定する通信開始時点設定部と、を備え、
    　該通信開始時点設定部は、前記マーカ検出部が前記磁気マーカを検出した検出時点を基準として前記通信開始時点を設定し、
    　前記無線通信部は、該通信開始時点で前記通信処理を開始し、前記無線タグからタグ情報を取得できたときに前記通信処理を終了するように構成されている車両用システム。
  2. 　請求項１において、前記検出時点から前記通信開始時点までの時間は、車両が走行する速度である車速に依存しており、車速が高いほど短くなり、車速が低いほど長くなる車両用システム。
  3. 　請求項１又は２において、前記無線通信部による通信処理を終了させる強制終了時点を設定する強制終了時点設定部を備え、
    　前記無線通信部は、前記タグ情報を取得できたか否かに関わらず、前記強制終了時点で前記通信処理を終了するように構成されている車両用システム。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、前記無線通信部による通信処理は、動作に必要な電力を前記無線タグに供給する給電処理を含む処理である車両用システム。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項において、前記マーカ検出部と前記無線通信部とは、該マーカ検出部を前側にして車両の前後方向にスパンＳの間隔を空けて配置されており、
    　前記通信開始時点設定部は、前記スパンＳの距離を車両が走行するのに要する時間の分だけ前記検出時点から経過した時点に基づいて前記通信開始時点を設定する車両用システム。
  6. 　請求項１～４のいずれか１項において、前記マーカ検出部と前記無線通信部とは、該マーカ検出部を前側にして車両の前後方向にスパンＳの間隔を空けて配置されており、
    　前記通信開始時点設定部は、前記スパンＳの距離から基準距離を差し引いた距離を車両が走行するのに要する時間の分だけ前記検出時点から経過した時点を、前記通信開始時点として設定する車両用システム。
  7. 　請求項１～４のいずれか１項において、車両が走行する道路の長手方向に沿って前記無線タグが取り付けられた磁気マーカが複数配置されており、
    　前記通信開始時点設定部は、道路に沿う車両の走行中において、前記検出時点の経過後に次に検出されると予測される磁気マーカの位置に車両が到達している時点に基づいて前記通信開始時点を設定する車両用システム。
  8. 　請求項１～４のいずれか１項において、道路の長手方向に沿って前記無線タグが取り付けられた磁気マーカが、スパンＭの間隔で配置されており、
    　前記通信開始時点設定部は、前記スパンＭの距離から基準距離を差し引いた距離を車両が走行するのに要する時間の分だけ前記検出時点から経過した時点を、前記通信開始時点として設定する車両用システム。
  9. 　道路に敷設された磁気マーカに取り付けられた無線タグとの間で無線通信を実行し、該無線タグからタグ情報を取得する無線通信部を備える車両において、該無線通信部を制御して該無線タグとの間で通信処理を実行させるタグ通信方法であって、
    　前記磁気マーカが検出された時点を基準として前記無線通信部に前記通信処理を開始させる通信開始時点を設定し、
    　前記通信開始時点に到達したときに前記通信処理を開始した後、前記無線タグからタグ情報を取得できたときに該通信処理を終了するタグ通信方法。
  10. 　請求項９において、前記通信処理は、動作に必要な電力を前記無線タグに供給する給電処理を含んでいるタグ通信方法。
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