JPH0544856B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、路上に設けられた路上機と路上を走
行する車両との間で無線情報通信を行なう路車間
無線通信装置の通信制御方法に関する。

〔従来の技術〕

近年のモータリゼーシヨンの進展、高度情報化
社会の発展にともない、各種の交通運輸情報シス
テム、交通流制御管制システム等に共通的に運用
できる無線システムとして、道路上の限定された
極小無線ゾーン内で走行中の個々の車両を識別し
て該車両の位置情報に密接した個別情報の双方向
交信を行なうような路車間無線通信装置の実用化
が重要な課題になつている。路車間無線通信装置
においては、限定された無線ゾーン内を走行通過
する短時間内での情報交信であつて、無線ゾーン
と車線数との関係、車両の広い走行速度範囲、道
路の渋滞時の対応、路上装置および車載機の設備
コウトの問題等解決するべき課題は未だ数多く存
在するというのが実状である。

従来から、路上機と車載機との間で行なう路車
間無線通信の一つの形態として、道路に埋設した
路面ループコイルと車両に設けた車載コイルとの
間で無線通信結合により通信する通信方式があ
る。

また、路車間の無線通信方式の技術が記載され
た文献の一例として、〔電子通信学会全国大会、
2351、昭和59年度、P2355、杉山峯、松尾良雄、
金子尚志〕がある。第２図は、該文献に記載され
た「ミリ波による車と路上の交信に関する方式」
を説明する図である。該路車間無線通信は、同図
ａのように、複数車線の各車線Ａ〜Ｄ毎に一部が
オーバラツプする無線ゾーンZA〜ZDを設けて行
なわれ、同図ｂに示す交信手段で路車間での無線
通信を行なう、すなわち、 (1)路上装置からトリガコードTRGを車線Ａ〜
Ｄに時分割で常時掃引送信しており、(2)或る車線
の無線ゾーンに進入した車両が該トリガコード
（TRG）を受信して認識したらアクセスコード
ACCを送信し、(3)路上装置は、各車線で送信し
たアクセスコードACCを識別して交信車線を決
定し、トリガコード（TRG）の送信を停止して
決定された車線から了解コードACKを送信し、
(4)車両では該了解コードACKを受信すると情報
要求コードDATA１を送信して誤り検出を行な
い必要に応じて再送要求NAKをし、(6)路上装置
で正しい要求コードを判別すれば了解コード
ACKを送信し、(7)続いてその要求内容に適した
応答情報コードDATA２を送信、(8)車両では該
情報コードの誤り検出および必要に応じて再送要
求NAKを行ない、(9)正しい情報を得たならば了
解コードACKを送信して交信を完了する手順で
通信制御がなされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記路面ループコイルと車載コイ
ルとの間で無線結合により通信する通信方式は、
路面ロームコイルの構造上から、搬送周波数数は
300kHz以下であり、情報の伝送速度としては数
Kbit／sec程度が限界であり、路車間での画像情
報を含めた高度情報伝送を行なうには不適当であ
る。

これに対して第２図ａ，ｂに示す方法は、上述
のように、路車間無線通信にマイクロ波あるいは
ミリ波帯を適用するので、情報伝送速度の飛躍的
な向上が実現できること、煩雑な路面埋設工事を
必要としないこと等の優れた利点を有するが、し
かし、路上通信装置および車載機として比較的高
価な無線装置を必要とする欠点があり、各車線毎
に路上機と無線ゾーンを設ける通信形態では、近
年の道路の車線数増加傾向のもとでは路上装置の
設備コストの低減に大きな制約を与えている。ま
た、第２図ｂに示す手順の通信制御方法は夫々の
無線ゾーンZA〜ZD内に１台の走行車両のみが存
在する場合のみ適用可能な方式であり、１つの無
線ゾーン内に複数の走行車両が存在する場合は識
別が不可能になるというと問題がある。さらにま
た、第１図に示す無線通信方式においては、路上
機および車載機が夫々独立に送・受信機能を持つ
通常の無線伝送形態であるため、台数の多い車載
機の構成を可能な限る簡素化して路車間無線通信
装置の低コスト化を図る上で障害となるという欠
点もある。

なお、本出願人はかかる問題に対処するものの
一つとして先に、路車間で時分割で双方向情報通
信を行なう無線形態として、路上機側のみに搬送
波発振器を設け、車載機から路上機への情報通信
時には路上機から無変調搬送波を送信し、車載機
は該無変調搬送波を受信して車載機の情報で変
調・増幅して送信するようにすることにより、極
めて簡素化した車載機機構とする路車間無線通信
装置を出願している。

本発明は、上述の点にかんがみてなされたもの
で、複数車線に跨がる無線ゾーンのもとで、一つ
の無線ゾーン内での複数の走行車両を個別識別し
て交信できるようにして路上機の創設台数を低減
し、車載機の送信のめための搬送波を路上機から
供給するようにした通信形態により車載機の簡素
化、低コスト化を実現する路車間無線通信装置の
通信制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明は、極小無
線ゾーン内で路上機と車載機との間で情報伝送を
時分割で行なう路車間無線通信装置において、路
上機側のみに搬送波発振器を設け、車載機から路
上機への情報通信時には、路上機から無変調搬送
波を受信し、車載機は該無変調搬送波を受信して
車載機の情報で変調あるいは変調増幅して送信す
る伝送形態とし、無線ゾーン内に進入した単数あ
るいは複数の車両の車両固有コードを個別に識別
する割り当てブロツクにおいては、路上機はトリ
ガコードに続いて無変調搬送波を送信し、各車載
機は該トリガコードを受信し認識した後に各回毎
に乱数的に選定された時間間隔で車両固有コード
を複数回送信し、路上機では２回以上同じ車両固
有コードを受信したものについては多数回照合に
より誤り制御を行ない、各車の車両固有コードを
認識して路上機から車載機へおよび車載機から路
上機への各車の固有情報の交信ブロツクを設定す
ることにより路上機と車載機の交信を行なうよう
に通信制御方法を構成した。

また、極小無線ゾーン内で路上機と車載機との
間で情報伝送を時分割で行なう路車間無線通信装
置において、路上機側のみに搬送波発振器を設
け、車載機から路上機への情報通信時には、路上
機から無変調搬送波を受信し、車載機は該無変調
搬送波を受信して車載機の情報で変調あるいは変
調増幅して送信する伝送形態とし、無線ゾーン内
に進入した単数あるいは複数の車両の車両固有コ
ードを個別に認識する割り当てブロツクにおいて
は、路上機はトリガコードに続いて無変調搬送波
を送信し、各車載機は該トリガコードを受信し認
識した後に乱数的に選定された時間遅れで車両固
有コードを一回送信し、路上機は各車の該車両固
有コードを受信して誤り検出を行ない、何れかに
車両ついて誤りが検出された場合には、再度同じ
手順を繰り返すことにより、各車の正確な車両固
有コードを認識して、路上機から車載機へおよび
車載機から路上機への各車の固有情報の交信ブロ
ツクを設定するように路車間無線装置の通信制御
方法を構成した。

〔作用〕

路車間無線通信装置の通信制御方法を上記のよ
うに構成することにより、各車両から車両固有コ
ードの送信を各車独立に乱数的に設定された遅れ
時間で行なうことにより、全く同時刻の同一走行
速度で進入した車両に対しても送信の重複による
混信の確率を低減できる。また、さらにこのよう
な乱数的な時間差処理を複数回繰り返すかあるい
は誤り検出を加えて複数回行なうことにより、べ
き乗的に混信確立の低減が可能となる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る路車間無線通信装置の
無線ゾーンと車線との関係を示す図であり、同図
ａは２車線−１無線ゾーン、同図ｂは４車線−２
無線ゾーンの場合を示す。

第１図ａにおいて、車線ＡとＢに跨がつての無
線ゾーンZABは、例えば車載機アンテナの高さ
を基準にした路上機アンテナの実効高さ６ｍ、指
向方向の路面垂線に対す偏角を30度、指向特性の
半値角を45度とすると、幅約６ｍ、走行方向に約
７ｍである。４車線の場合には、同図ｂのよう
に、車線ＣとＤに跨がつての無線ゾーンZCDが
追加される。２車線に跨がつて無線ゾーンを設定
した場合、該車両線をほぼ平行して走行する車両
Ｍ１とＭ２が存在する場合、さらには渋滞時には
同一車線上を非常に密な車間距離で走行する車Ｍ
３が存在する場合があり得る。第３図は、１つの
無線ゾー内に複数の走行車両が存在する場合の路
車間無線通信装置の交信手順の一実施例を示す図
である。同図において、Ｔ１は無線ゾーン内に進
入した複数の車両の車種コード、車載機（加入
者）コード、目的地コード、交信内容（サービ
ス）指定コード等からなる車両固有コードIDN
を識別して個々の車両に対する路車間情報交信内
容の割り当てを行なう割り当てブロツクであり、
Ｔ２およびＴ３は割り当てブロツクＴ１で定めら
れた順序に従つて各車両毎に個別の情報を路上機
から車載機へおよび車載機から路上機へ伝送する
交信ブロツクである。ブロツクＴ１，Ｔ２および
Ｔ３内において、車載機から路上機へ各種コード
あるいは情報信号を送信する夫々の所定の期間に
は路上機から無変調搬送波CWTが送信されてい
る。割り当てブロツクＴ１では、まず(1)路上機か
らトリガコードTRGに続いて無変調搬送波CWT
が送信され、(2)無線ゾーンに進入した車両が該ト
リガコードTRGを受信して認識したら、(3)車載
機は無変調搬送波CWT送信期間の数分の一程度
の時間内で乱数的に選定された時間間隔で、該車
両の車両固有コードIDNにより無変調搬送波
CRTの受信波を変調、増幅して複数回送信する。
一つの無線ゾーン内で複数台の進入車両がある場
合（第１図の例ではＭ１とＭ２）、各車ごとに上
記(2)，(3)の動作が行なわれるが、各車で夫々独立
に乱数的な処理がなされるために各車の車両固有
コードの送信が重なる確率は極端に低減される。
路上機では、(4)各車両から乱数的な間隔で複数回
づつ送信されて来る車両固有コードをすべて受信
し、(5)２回以上同じ車両固有コードを受信したも
のについて多数回照合による誤り制御を行ない進
入各車の車両固有コードIDNを認識し、(6)各車
の交信内容指定コードにもとづいて次の交信ブロ
ツクＴ２およびＴ３設定を行なう。交信ブロツク
Ｔ２では、(7)路上機は車両指定コードDSAと該
指定車への路上機からの固有情報DDATを送信
し、(8)車両は車両指定コードDSAを認識して自
車が指定されている場合には車載機を受信モード
にして路上機からの情報を受信する。車載機への
情報としては、例えば経路誘導等の情報コードあ
るいは道路地図等の画像情報であつて、経路誘導
情報のように特に正確な情報伝送を必要とする場
合には、(9)車載機は受信情報の誤り検出を行ない
必要に応じて再送要求NAKを行ない、(10)正しい
情報と判断すれば了解コードACKを送信する。
交信ロツクＴ３では、(11)路上機は車両指定コード
DSAを送信した後に受信モードにし、(12)車載機
は車両指定コードDSAを認識して自車が指定さ
れている場合には車載機からの固有情報UDAT、
例えば車載機FAXからの画像情報を送信し、(R)
路上機は該車載機からの情報を受信して認識し、
了解コードACKを送信した後に割り当てにブロ
ツクＴ１の状態に復帰する。

第４図は、上記第３図の路車間無線通信手順に
おける割り当てブロツクＴ１部分の他の実施例を
示す図である。同図において、割り当てブロツク
Ｔ１では、(1)路上機からのトリガコードTRGに
続いて無変調搬送波CWTが送信され、(2)無線ゾ
ーンに進入した車両が該トリガコードTRGを受
信して認識したら、(3)は車載機は無変調搬送波
CWTの送信期間内で乱数的に選定された時間遅
れで該車の車両固有コードIDNにより無変調搬
送波CWTの搬送波を変調、増幅して１回送信す
る。一つの無線ゾーン内に複数台の進入車がある
場合、路上機では各車独立に乱数的に設定された
遅れ時間の車両固有コードIDNが受信され、(4)
路上機において各車両固有コードINDについて
誤り検出を行ない、複数台の車両からの通信が重
なつた場合あるいは何らかの原因で誤り検出され
た場合には、(5)再度(1)〜(4)までの手順を繰り返
し、各車の正確な車両固有コードが認識された時
点で、(6)各車の交信内各指定コードにもとづいて
次の交信のブロツクＴ２およびＴ３の設定を行な
い割り当てブロツクＴ１を完了する。

以上は２車線−１無線ゾーンの場合の実施例で
あるが、本発明の基本原理は第２図ｂのように４
車線−２無線ゾーンの場合にも容易に拡張でき、
この場合には夫々の無線ゾーンでの割り当てブロ
ツクＴ１と交信ブロツクＴ２およびＴ３とを単位
としてゾーン単位の時分割で交互に行なうことが
できる。なお、この場合、例えば車線ＢとＣの中
間を走行する車両のように、両無線ゾーンの何れ
とも交信可能な車両があるときには、何れか一方
の無線ゾーンでの交信が完了していれば他方の無
線ゾーンの路上機がたとえば該車の車両固有コー
ドを認識しても該車との交信ブロツクＴ２および
Ｔ３での交信を省略するように通信制御を行なう
ことにより交信の効率を高めることができる。

なお、本発明においては、第３図および第４図
のように、車載機から路上機への情報通信時には
路上機から常に無変調搬送波CWTが送信されて
おり、車載機は該無変調搬送波CWTを受信して、
路上機に情報を伝送する必要があるときのみ該無
変調搬送波を情報信号で変調、増幅して送信する
ような無線形態とすることにより、車載機に搬送
波発振器を設けないようにすることができる。周
知のように路車間無線通信機器の置かれている環
境は、温度条件が比較的苛酷であり、このような
環境のもとで搬送発振器の周波数安定度を所定の
値に確保するための対策コストが装置全体のコス
トの比較的大きな割合をしめており、上記のよう
に搬送波振発振器を車載機に設ける必要がないと
いうことは、車載機の簡素化、小型化、低コスト
化に極めて大きな効果を発揮する。

第５図は、第３図および第４図に示す路車間無
線通信の交信手順を、具体的に実現するめの路車
間無線通信装置の一構成例を示す図で、同図ａは
路上機の構成を示し、同図ｂは車載機の構成を示
す。図において、１１および２１は夫々路上機お
よび車載機の送受信共用のTEM二端子駆動平面
形プリントアンテナであり、互いに直交する直線
偏波を駆動する二端子ＡとＢおよびA′とB′を
夫々有する。路上機から車載機へのリンクには端
子Ａ−A′を、車載機から路上機へのリンクには
端子Ｂ−B′を使用して、路車間の両リンクで互
いに直交する直線偏波を識別して適用している。

路上機のアンテナ駆動端子Ａには搬送波発振器
１３と振幅変調器１２とが接続され、端子Ｂには
受信器１４が接続されている。車載機の端子
A′には高周波ダイオードスイツチ回路からなる
回線切換器２３が接続されており、該回線切換器
２３は路上機から車載機への情報通信時には車載
機の受信器２４側に接続し、車載機から路上機へ
の情報通信時には振幅変調増幅器２２側に接続さ
れて端子B′を駆動するように構成されている。
路上機からの車載機への情報通信時には、路上機
の振幅変調器１２は路上機の通信制御回路１６に
より制御されて割り当てブロツクＴ１、交信ブロ
ツクＴ２，Ｔ３に相応してトリガコードTRG、
車両指定コードDSA、再送要求コードNAK、了
解コードACK等の交信制御コードあるいは入力
端子Ｓ２の車載機への固有情報コードDDATに
より搬送波を振幅変調する。車載機では、端子
A′で受信された路上機からの送信波は車載機の
受信器２４で検波され、車載機の認識回路２５で
認識して路上機からの情報を端子Ｓ３に抽出する
と共に、路上機への送信を必要する場合には回線
切換機２３を制御してA′端子を振幅変調増幅器
２２側に接続する。

車載機から路上機への情報通信時には、その期
間中路上機の振幅変調器１２は無変調のまま搬送
波発振器１３の出力を送信している。車載機は該
無変調搬送CWTを受信して振幅変調増幅器２２
により振幅変調・増幅し端子B′でアンテナを駆
動して送信する。車載機の通信制御回路２６は、
車載機の振幅変調増幅器２２を制御するものであ
り、乱数的な遅延時間を設定する機能を有してお
り、第３図および第４図で詳述したような割り当
てブロツクＴ１の期間内における本発明の特徴的
な乱数的間隔での車両固有コードIDNの送信を
行なう。交信ブロツクＴ２およびＴ３では、車載
機認識回路２５での誤まり検出、確認の結果に応
じて再送要求コードNAKか了解コードACKを、
あるいは入力端子Ｓ４からの路上機への固有情報
コード（UDAT）を送信するように通信制御が
なされる。路上機においては、路上機の通信器１
４により車載機からの送信波を検波し、路上機の
認識回路１５により誤り検出あるいは照合を行な
い認識された車載機からの情報を端子Ｓ１に抽出
すると共に、車載機へ送信を必要とする場合には
路上機の通信制御回路１６を制御する。

なお、第５図の実施例における装置構成におい
ては、路車間の両リングで互いに直交する偏波面
の直線偏波を適用しており、特に車載機から路上
機への情報通信時に路上機から車載機への搬送波
の電波と車載機から路上機への情報信号で変調さ
れた電波とを完全に分離して、路面あるいは車体
からの不要反射波を介しての相互干渉による通信
品質の劣下を防止している。

以上、第３図および第４図に示す実施例で詳述
したように、本発明の通信制御方法の基本的な特
徴は、複数車線に跨がる無線ゾーン内に複数の走
行車両が存在する場合にも的確に各車両の車両固
有コードを認識して路車間での双方向交信を設定
する割り当てブロツクＴ１の動作にあり、その基
本的な動作原理は、各車両からの車両固有コード
の送信を各車独立に乱数的に設定された遅れ時間
で行なうことにより、全く同時刻に同一走行速度
で進入した車両に対しても送信の重複による混信
の確率を低減し、さらにこのような乱数的な時間
差処理を複数回繰り返すかあるいは誤り検知を加
えて複数回行なうことにより、べき乗的に混信確
率を低減し、各車両の車両固有コードの正確でか
つ効率的な認識に効果を発揮する。

上記実施例の具体例な適用例として、車両固有
コードを128bit、路車間での伝送速度を
512kbit／secとすると、車両固有コードの一台あ
たりの実伝送時間は0.25ｍsecであり、乱数的な
遅れ時間の範囲を０〜３ｍsecとすると、１回の
乱数処理あたり約1/10の重複確率の低減がなされ
ることになる。いま、割り当てブロツクＴ１の時
間を10ｍsecとすると、第３図の場合同一無線ゾ
ーン内の各車両について最少３回平均６回の車両
固有コードの照合がなされることになり、第４図
の実施例の場合には各回での誤り検出を含めて３
回の反復認識操作が可能である。なお10ｍsecの
割り当てブロツクＴ１の時間は、100Km／時で走
行する車両がわずか約28cm走行する時間に担当す
る。路車間での双方向の交信ブロツクＴ２および
Ｔ３内での交信内容としては、経路誘導等の走行
情報コード、メツセージコード等のコード情報と
簡易車載FAX等の画像情報がある。コード情報
は全体で256bit以下で充分であり、その伝送時間
も１ｍsec以内である。画像情報としては、例え
ば４本／mmの解像度のA6版画像をMHおよびMR
方式で帯域圧縮して伝送する場合の情報量は
45kbitであり、該情報の伝送時間は約88ｍsecで
これは時速100Kmの走行車両が2.5ｍ走行する時間
に相当し、前述の極小無線ゾーン内でも充分に交
信可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数車
線に跨がつた無線ゾーンでの路上機と車線機との
間の情報通信において、一つの無線ゾーン内に複
数の車両が存在する場合にも夫々の車両の車両固
有コードを重複なしに効率的に認識できると共
に、車載機の送信のための搬送波を路上機の搬送
波発振器から供給するようにしたので車載機の簡
素化、低コスト化等に優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る路車間無線通信装置の無
線ゾーンと車線との関係を示す図で、同図ａは２
車線−１無線ゾーン、同図ｂは４車線−２無線ゾ
ーンの場合を示す図、第２図ａは従来の路車間無
線通信の無線ゾーンと車線との関係を示す図、同
図ｂは路車間無線通信の制御手順を示す図、第３
図は本発明に係る路車間無線通信の制御制御手順
を示す図、第４図は第３図の割り当てブロツクＴ
１の他の例を示す図、第５図ａ，ｂはそれぞれ本
発明に係る路車無線通信装置の路上機および車載
機を示す図である。 図中、Ａ〜Ｄは車線、ZAB，ZCD……無線ゾ
ーン、Ｍ１〜Ｍ３……車両、TRG……トリガコ
ード、ACC……アクセスード、ACK……了解コ
ード、DDAT……路上機からの固有情報、
UDAT……車載機からの固有情報、NAK……再
送要求コード、CWT……無変調搬送波、IDN…
…車両固有コード、DSA……車両指定コード、
１１……平面形プリントアンテナ、１２……振幅
変調機、１３……搬送波発振器、１４……受信
器、１５……認識回路、１６……通信制御回路、
２１……平面形プリントアンテナ、２２……振幅
変調増幅器、２３……回路切換器、２４……受信
器、２５……認識回路、２６……通信制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 極小無線ゾーン内で路上機と車載機との間で
   情報伝送を時分割で行なう路車間無線通信装置に
   おいて、前記路上機側のみに搬送波発振器を設
   け、前記車載機から路上機への情報通信時には、
   前記路上機から無変調搬送波を受信し、前記車載
   機は該無変調搬送波を受信して車載機の情報で変
   調あるいは変調増幅して送信する伝送形態とし、
   前記無線ゾーン内に進入した単数あるいは複数の
   車両の車両固有コードを個別に認識する割り当て
   ブロツクにおいては、前記路上機はトリガコード
   に続いて無変調搬送波を送信し、前記各車載機は
   該トリガコードを受信し認識した後に各回数毎に
   乱数的に選定された時間間隔で車両固有コードを
   複数回送信し、前記路上機では２回以上同じ車両
   固有コードを受信したものについて多数回照合に
   より誤り制御を行ない、各車の車両固有コードを
   認識して路上機から車載機へおよび車載機から路
   上機への各車の固有情報の交信ブロツクを設定す
   ることを特徴とする路車間無線通信装置の通信制
   御方法。 ２ 極小無線ゾーン内で路上機と車載機との間で
   情報伝送を時分割で行う路車間無線通信装置にお
   いて、前記路上機側のみに搬送波発振器を設け、
   前記車載機から路上機への情報通信時には、前記
   路上機から無変調搬送波を受信し、前記車載機は
   該無変調搬送波を受信して車載機の情報で変調あ
   るいは変調増幅して送信する伝送形態とし、前記
   無線ゾーン内に進入した単数あるいは複数の車両
   の車両固有コードを個別に認識する割り当てブロ
   ツクにおいては、前記路上機はトリガコードに続
   いて無変調搬送波を送信し、前記各車載機は該ト
   リガコードを受信し認識した後に乱数的に選定さ
   れた時間遅れで車両固有コードを一回送信し、路
   上機は各車の該車両固有コードを受信して誤り検
   出を行ない、何れかの車両について誤りが検出さ
   れた場合には、再度同じ手順を繰り返すことによ
   り、各車の正確な車両固有コードを認識して、路
   上機から車載機へおよび車載機から路上機への各
   車の固有情報の交信ブロツクを設定することを特
   徴とする路車間無線通信装置の通信制御方法。