JP4990169B2 - 通信装置および車車間通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車車間通信システムを構成する車両内に設置される通信装置に関する。

無線ＬＡＮ（Local Area Network）を代表とする無線通信技術の進歩と低価格化により、車両内に無線通信装置を設置し、車車間にて無線通信を行う通信システムが開発されている。この技術を応用して、報知情報を受信した車両が運転者に注意を促し「安全・安心な走行」をサポートする高度なＩＴＳシステムを実現すべく、車車間通信の検討が行われている。

一方で、車車間通信システムにおいて、無線信号の伝搬範囲は限られているうえ、遮蔽物が存在すると近距離でも通信不能となる場合がある。このような場合には、中間に位置する車両がメッセージを中継することによって情報を伝達させる。しかしながら、中継する車両を適切に選択しなければ、多数の車両がメッセージを転送することになり、無線帯域を逼迫させてしまうこととなる。中継車両を選択する方法としては、たとえば、下記特許文献１のような方法がある。

下記特許文献１では、各車両が、自車の車両情報を含むパケットを周期的に送信することで、互いにネットワーク内にある他の車両の位置を把握している。また、メッセージ送信の際には、他の車両の位置と別途算出した中継ポイントの位置とに基づいて中継車両を選択することにより、中継車両を限定している。

特開２００５−１２４０１４号公報

しかしながら、車車間通信システムでは、車両は移動性が高く、位置関係は常に変動する。したがって、このような変動に追従し、適切に中継車両を選択するためには、各車両が、車両情報を短い周期で送信しながら随時位置関係を更新する必要がある。特に、高速で移動する車両に対応するためには、極めて短い周期で車両情報を送信する必要がある。このため、こうした情報交換によって無線帯域が逼迫する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の位置関係が変動することを前提とした車車間通信システムにおいて、より安定した通信ネットワークを構築可能な通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車車間通信システムを構成する車両に搭載される通信装置であって、公共性が高い車両であることが設定されかつ目的地に向かって走行中の場合に、自車両を優先的に中継車両とする制御を行う制御部と、自車両が中継車両として動作している場合に、前記制御部の指示により受信メッセージを中継する送受信部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、各車両が相対的に中継車両を選択するのではなく、安定的に走行する可能性が高い車両が中継車両となるように、各車両が自律的な制御を行うこととしたので、中継車両間の相対的な位置変化が小さくなり、安定した車車間ネットワークを形成することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる車車間通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、車車間通信システムを構成する車両に搭載される通信装置の構成例を示す図である。この通信装置は、自車が中継車両として動作するどうかを判断する機能を有する制御部１と、上記判断を行うための情報を記憶しておくための記憶部２と、メッセージを送受信する送受信部３と、を備えている。

図２は、上記通信装置を搭載する車両が中継車両として動作するか否かを自律的に判定する動作（中継判定処理）を示すフローチャートである。

まず、制御部１では、自車両が、公共性の高い車両であるかどうか、を判定する（ステップＳ１）。ここで、公共性の高い車両とは、たとえば、市営バス，遠距離バス，運送トラック，タクシー等、自家用車以外の車両があげられ、公共性が高いか高くないかの情報は、予め記憶部２に設定されていてもよいし、また、運転者が記憶部２に設定することとしてもよい。

たとえば、上記ステップＳ１の処理において、公共性の高い車両であることが記憶部２に設定されている場合（ステップＳ１，Ｙｅｓ）、制御部１では、つぎに、自車両が目的地に向かって走行中かどうかを判断する（ステップＳ４）。ここでは、ナビゲーションシステムからの情報に基づき、目的地に向かって走行中かどうかを判断する。そして、自車両が目的地に向かって走行中の場合（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、制御部１は、送受信部３に対して、中継車両として動作するための制御を行う。すなわち、送受信部３では、制御部１の指示により、受信したメッセージを中継する処理を行う。

一方、上記ステップＳ１の判定処理の結果、自車両が、公共性が高くない車両であると判定した場合（ステップＳ１，Ｎｏ）、制御部１では、ナビゲーションシステムが搭載され、さらにそのナビゲーションシステムに目的地が設定されているかどうかを判定する（ステップＳ２）。

上記ステップＳ２の判定処理の結果、ナビゲーションシステムに目的地が登録されている場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、制御部１は、つぎに、ナビゲーションシステムに設定されている経路の目的地までの残りの距離が一定距離以上であるかどうか、を判定する（ステップＳ３）。ここで、一定距離とは、道路状況によって異なるが、たとえば、「１ｋｍ以上」といったような具体的な距離のことを指す。

そして、上記ステップＳ３の判定処理の結果、一定距離以上である場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、制御部１は、自車両が目的地に向かって走行中であれば（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、上記同様、送受信部３に対して中継車両として動作するための制御を行う。

なお、上記ステップＳ２の処理でナビゲーションシステムに目的地が登録されていない場合（ステップＳ２，Ｎｏ：ナビゲーションシステムが搭載されていない場合を含む）および上記ステップＳ３の処理で目的地までの残りの距離が一定距離以上でない場合（ステップＳ３，Ｎｏ）や、休憩中等目的地に向かって走行中でない場合（ステップＳ４，Ｎｏ）、制御部１は、送受信部３に対して中継車両として動作するための制御を行わない。すなわち、送受信部３は、メッセージを受信した場合でも、そのメッセーを送信（中継）しない。また、図２では、一例として、ステップＳ１において自車両が公共性の高い車両であるかどうかを判定する処理を行っているが、これに限らず、公共性の高低にかかわらず、一定距離以上の目的地までの経路を走行中の場合に、自車両を優先的に中継車両とする制御を行うこととしてもよい。

つづいて、実施の形態１における車車間通信を、具体例をあげて説明する。図３は、実施の形態１の車車間通信の様子を示す図である。図３において、車両３１，３２は、一例として、公共性の高く、ナビゲージョンシステムに目的地が登録された車両である。車両４１，４２は、一例として、公共性は高くないが、ナビゲーションシステムを搭載しており、走行中の道路を一定距離以上走行する経路を保有している車両である。車両５１〜５９は、一例として、ナビゲーションシステムは搭載しているが、公共性が低く、走行中の道路を一定距離以上走行する経路を保有していない車両である。また、図示の実線および点線は、無線通信におけるリンクを表している。また、ここでは、すべての車両が走行中であることを前提とする。

したがって、図３では、車両３１と車両３２が、上記フローチャートに従い、中継車両として動作することになる。同様に、車両４１と車両４２も中継車両として動作することになる。一方で、車両５１〜車両５９は、上記フローチャートに従い、中継車両としては動作しない。

ここで、車両５９がブロードキャストメッセージを転送する場合のシステムの動作について説明する。ブロードキャストメッセージとしては、一例として、「安全・安心な走行」をサポートするメッセージや、送信相手の経路を検索するルート解決メッセージ等を想定する。

図３において、車両５９が送信するメッセージは、たとえば、車両４２と車両５７と車両５８だけが直接受信できることとする。この場合、中継車両として動作中の車両４２が、車両５９から送られてきたメッセージを転送する。つぎに、車両４２が転送したメッセージを車両４１と車両５７と車両５８と車両５９が直接受信できる場合には、中継車両として動作中の車両４１が、受信したメッセージを転送する。このとき、車両４１以外の車両は、受信したメッセージが既に受信したものであるため、それを破棄する。以降、同様の処理で、車両３２，車両３１の順に転送処理が行われ、車両５９が送信したメッセージがすべての車両にいきわたることになる。

たとえば、車両５９が車両５２と通信を行う場合、車両５９は、まず、車両５２宛のルート解決メッセージをブロードキャストする。このメッセージは、車両４２，車両４１，車両３２の順に転送され、車両５２に到達する。そして、車両５２が応答メッセージを返信すると、その返信メッセージは、車両３２，車両４１，車両４２の順に転送され、車両５９に戻る。これにより、車両４２と車両４１と車両３２を経由する、車両５９と車両５２との間の経路が形成される。以降の通信は、ここで形成された経路で行われることになる。

以上のように、本実施の形態の車車間通信システムでは、各車両が相対的に中継車両を選択するのではなく、安定的に走行する可能性が高い車両が中継車両となるように、各車両が自律的な制御を行うこととした。これにより、中継車両間の相対的な位置変化が小さくなるので、安定した車車間ネットワークを形成することができる。また、安定的に走行する可能性が低い車両については、中継車両として動作しないように制御することとした。これにより、変動要因を少なくすることができるので、車車間ネットワークの安定性を向上させることができる。

また、各車両が自律的に中継車両として動作するかどうかを判断するため、中継車両を選択するためにメッセージを交換する必要がなくなり、車車間ネットワークの形成にかかる時間を削減できる、という利点もある。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の中継判定処理について説明する。なお、通信装置の構成については、前述した実施の形態１の図１と同一である。本実施の形態では、前述した実施の形態１と異なる処理について説明する。

本実施の形態では、各車両の制御部１が送受信部３を介して周期的にメッセージを送信する。このメッセージには、自車両が中継車両となっているかどうかを示す中継車両フラグを含ませる。また、周期的に送信するメッセージとしては、たとえば、「安全・安心な走行」をサポートするために送信するメッセージや、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）にて標準化勧告されたＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing Protocol）のＨｅｌｌｏメッセージ等を想定する。

また、上記中継車両フラグには、中継車両として動作する場合の優先度を示す指標が含まれていることとする。優先度は、道路状況に応じたポリシーに従い設定される値とする。ポリシーとしては、「公共性が高い車両の優先度を高くする」、「長く走行する経路を有する車両の優先度を高くする」、「速度情報を利用して設定する」等の方法がある。

図４は、実施の形態２の中継判定処理を示すフローチャートである。前述した実施の形態１と同一の処理については、同一のステップ番号を付してその説明を省略する。

たとえば、ステップＳ４の判定処理の結果、自車両が走行中の場合（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、制御部１では、送受信部３を介して、周囲の車両が送信するメッセージを受信し、自車両の周辺で中継車両となっている車両の台数をカウントする。そして、その台数が規定の台数を下回っているかどうかを判定し（ステップＳ７）、規定の台数を下回っていると判定した場合に（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、送受信部３に対して中継車両として動作するための制御を行う（ステップＳ５）。

一方で、ステップＳ７の判定処理の結果、規定数に達している場合、制御部１では、受信したメッセージに含まれる中継車両フラグを確認し、中継車両として動作中の車両の優先度と自車両の優先度とを比較する。そして、自車両の方が優先度が高ければ（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、すなわち、自車両よりも優先度の低い中継車両が１台でもあれば、送受信部３に対して中継車両として動作するための制御を行う（ステップＳ５）。また、自車両の方が優先度が低い場合は（ステップＳ８，Ｎｏ）、送受信部３に対して中継車両として動作するための制御を行わない。

すなわち、現在の車車間ネットワークに優先度の高い車両が新規に参入してきた場合には、その参入車両が中継車両としての動作を開始し、中継車両フラグを有意にしてメッセージの送信を開始する。そして、それまで最も低い優先度で中継車両として動作していた車両が、中継車両として動作を停止する。

以上のように、本実施の形態の車車間通信システムでは、中継車両として動作する車両の台数を制限することとしたので、不要にメッセージが転送されることを防ぐことができる。また、高い優先度を有する、より安定性が高い車両が中継車両として動作するので、車車間ネットワークの安定性をさらに向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる通信装置は、車車間通信システムに有用であり、特に、車車間通信システムにおいて、より安定した通信ネットワークを構築するための通信装置として適している。

車車間通信システム内の車両に搭載される通信装置の構成例を示す図である。 実施の形態１の中継判定処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の車車間通信の様子を示す図である。 実施の形態２の中継判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御部
２ 記憶部
３ 送受信部
３１，３２，４１，４２，５１〜５９ 車両

Claims (6)

1. 車車間通信システムを構成する車両に搭載される通信装置であって、
   公共性が高い車両であることが設定されかつ目的地に向かって走行中の場合に、自車両を優先的に中継車両とする制御を行う制御部と、
   自車両が中継車両として動作している場合に、前記制御部の指示により受信メッセージを中継する送受信部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 車車間通信システムを構成する車両に搭載される通信装置であって、
   一定距離以上の目的地までの経路を走行中の場合に、自車両を優先的に中継車両とする制御を行う制御部と、
   自車両が中継車両として動作している場合に、前記制御部の指示により受信メッセージを中継する送受信部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
3. 前記制御部は、公共性が高くない車両であることが設定されかつ目的地まで距離が一定距離に満たない場合、または、自車両が走行していない場合に、自車両を中継装置とする制御を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記制御部は、
   さらに、前記送受信部を介して、自車両が中継車両として動作しているかどうかを示す中継車両フラグを含むメッセージを送信することとし、
   前記走行中の場合に加えて、さらに、他の車両から受信した前記メッセージに基づき自車両の周辺の中継車両の台数が規定数を下回っていると判断した場合に、自車両を中継車両とする制御を行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信装置。
5. 前記中継車両フラグに中継車両として動作する場合の優先度を含ませることとし、
   前記制御部は、
   自車両の周辺の中継車両の台数が規定数に達している場合、前記優先度に基づいて自車両を中継車両として動作させるかどうかを判断することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信装置を搭載する複数の車両、
   を備え、
   前記複数の車両により通信ネットワークを構成することを特徴とする車車間通信システム。

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