JPH0935185A

JPH0935185A - 車両通信システム及び車両

Info

Publication number: JPH0935185A
Application number: JP7186901A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nitori; 一彦似鳥
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】情報種類毎の通信構成を設けずに、路車間及
び車両間で多くの情報を授受し得ると共に、群走行制御
や自動走行制御をも実現可能にする。【構成】車両に、走行方向を指向する第１の送受信器
１と走行方向の逆方向を指向する第２の送受信器２とを
搭載すると共に、路側に、所定間隔毎に路側通信網に接
続されている送受信器３を設ける。各種類の送受信器は
それぞれ、(1) データパケットの送受信手段と、(2) 自
己が発信元のデータパケットを搬送する信号の送信時刻
と、そのデータパケットに対する相手送受信器による返
信データパケットを搬送する返信信号の受信時刻との
差、及び、相手送受信器からの信号の入射角度を計測
し、その計測値に基づいて、自己送受信器及び他送受信
器間の相対位置情報を得る相対位置検出手段とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両通信システム、及
び、その車両通信システムを構築し得る車両に関し、特
に、車両及び路側間（以下、路車間と呼ぶ）だけでなく
車両相互間をも同一の通信システム要素によって通信し
得るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両（自動車や二輪車等）と路側
通信網との間に路車間通信路を提供するものとして、文
献１に記載されている路車間情報システムがあった。こ
れは、路上に数１００ｍ〜数ｋｍ間隔に配置した路上局
（ビーコン）と車両との間に、スポット的な６０ｍ程度
の電波又は光波を用いる無線エリアを形成して、路車間
に間欠的な通信路を提供し、車両がその無線エリアを通
過する毎に間欠的に通信を行なうものであった。

【０００３】文献１『中潟紀雄、山田豊著、「路車間情
報実験システム」、沖電気研究開発Vol.57、No.3、pp.4
5-48、１９９０年７月』また、他の通信システムとして、路側に漏洩同軸ケーブ
ルを敷設し、この漏洩同軸ケーブルと車両の間で連続的
な通信路を提供する方法も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高速道路等
において、１群の車両の走行を路側や他の車両から制御
したり（以下、群走行と呼ぶ）ある車両の走行を路側か
ら自動制御したり（以下、自動走行と呼ぶ）できれば安
全性がより高くなると共に滑らかな走行も実現できる。
また、走行環境情報や危険警告等をある車両に路側又は
他の車両から提供できたりすれば、滑らかな走行を実現
できると共に安全性も高くなる。そのため、将来におい
ては、電話情報等を含め１車両が授受する情報種類がか
なり多くなり、このような多くの情報種類に共通に使用
される情報通信基盤の実現が望まれている。言い換える
と、情報種類毎の通信装置を車両等に設けることは通信
資源の重複が多くなり、好ましいことはではない。

【０００５】上述した前者の通信システムは、路車間通
信が間欠的であること、車両の位置情報の精度が不十分
であること、車両間通信に対応できないこと等から、自
動走行や群走行に対応できず、多くの情報種類に共通に
使用される情報通信基盤を構築するシステムとして適用
することはできない。

【０００６】また、後者の通信システムでは、車両の位
置情報を得ることができず、そのため、自動走行や群走
行には使えず、多くの情報種類に共通に使用される情報
通信基盤を構築するシステムとして適用することはでき
ない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の本発明による車両
通信システムは、道路上を走行する車両相互間、及び、
車両と路側通信網との間に、無線通信路を提供するもの
であって、以下の点を特徴とする。

【０００８】車両に、走行方向を指向する第１の送受信
器と走行方向の逆方向を指向する第２の送受信器とを搭
載すると共に、路側に、所定間隔毎に路側通信網に接続
されている送受信器を設けている。そして、各種類の送
受信器がそれぞれ、(1) データパケットの送受信手段
と、(2) 自己が送信元のデータパケットを搬送する信号
の送信時刻と、そのデータパケットに対する相手送受信
器による返信データパケットを搬送する返信信号の受信
時刻との差、及び、相手送受信器からの信号の入射角度
を計測し、その計測値に基づいて、自己送受信器及び他
送受信器間の相対位置情報を得る相対位置検出手段とを
有している。

【０００９】第２の本発明による車両は、道路上を走行
する車両相互間、及び、車両と路側通信網との間に、無
線通信路を提供する車両通信システムを構築し得る車両
であって、以下の点を特徴とする。

【００１０】走行方向を指向する第１の送受信器と走行
方向の逆方向を指向する第２の送受信器とを搭載してい
る。そして、各種類の送受信器がそれぞれ、(1) データ
パケットの送受信手段と、(2) 自己が送信元のデータパ
ケットを搬送する信号の送信時刻と、そのデータパケッ
トに対する相手送受信器による返信データパケットを搬
送する返信信号の受信時刻との差、及び、相手送受信器
からの信号の入射角度を計測し、その計測値に基づい
て、自己送受信器及び他送受信器間の相対位置情報を得
る相対位置検出手段とを有している。

【００１１】

【作用】第１及び第２の本発明によれば、路側の送受信
器と、車両が搭載している送受信器との間でデータパケ
ットを変調した信号を授受し合うことにより、各種情報
を授受し得ると共に、その変調信号の往復時間や到来方
向によって、相互に相対位置情報を得ることができ、ま
た、異なる車両に搭載されている送受信器間でデータパ
ケットを変調した信号を授受し合うことにより、各種情
報を授受し得ると共に、その変調信号の往復時間や到来
方向によって、相互に相対位置情報を得ることができ
る。

【００１２】その結果、情報種類毎の通信構成を設ける
ことなく、路車間及び車両間で多くのデータを授受し得
ると共に、そのような共通の通信構成を用いて得られる
相対位置情報を利用した群走行制御や自動走行制御をも
実現可能にできる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による車両通信システム及び車
両の一実施例を図面を参照しながら詳述する。

【００１４】（Ａ−１）実施例の構成図１は、この実施例の車両通信システムの概略構成を示
す道路鳥瞰図であり、２車線でなる片方向道路を取出し
て示している。

【００１５】図１において、車両の前部及び後部にはそ
れぞれ、後述する図２に示す詳細構成を有する前部送受
信器１及び後部送受信器２が取り付けられている。一
方、ほぼ一定間隔で路側に設置された支柱には、後述す
る図３に示す詳細構成を有する路側送受信器３が取り付
けられる。なお、路側送受信器３が設置されている支柱
は、この通信システム専用のものであっても良く、照明
灯等を取り付けた既存の支柱を併用したものであっても
良い。

【００１６】車両に設けられた前部送受信器１及び後部
送受信器２のアンテナの指向性はそれぞれ、車両の前方
及び後方の向きに、しかも、同一方向に係る同一車線や
隣接車線を走行する先行車両及び後続車両との間には電
波による双方向の直接の通信回線４を形成できる程度の
拡がり角を持つように選定されている。一方、路側送受
信器３のアンテナの指向性は、車両の走行方向とは逆の
方向を向き、しかも、当該路側送受信器３と各走行車両
の前部送受信器１との間に電波による両方向の直接の通
信回線５が形成できる程度の拡がり角を持つように選定
されている。

【００１７】図２は、上述のような車両通信システムを
構築する車載通信装置を示すブロック図である。

【００１８】図２において、車載通信装置は、上述した
前部送受信器１及び後部送受信器２に加えて、通信制御
器６及び入出力装置７を備えている。

【００１９】入出力装置７は、当該車載通信装置を利用
する各種の装置（以下、通信利用装置と呼ぶ）を当該車
載通信装置、具体的には、通信制御器６に接続させる入
出力インタフェースである。このような各種通信利用装
置は、一般の情報通信のために用いられる通信端末装置
（例えば、電話端末やファクシミリ端末）や情報端末装
置（例えば、携帯型パソコン）等に加えて、走行制御器
や、警報器や、車両の状態変数を収集してコード化する
データ符号器等の車両の走行や運転のために用いられる
装置が該当する。

【００２０】通信制御器６は、直接的には、前部送受信
器１及び後部送受信器２を制御して、前方側の先行車両
の後部送受信器２や路側送受信器３との通信や、後方側
の後続車両の前部送受信器１との通信を制御するもので
ある。すなわち、通信制御器６は、入出力装置７を介し
て、図示しない通信利用装置から与えられたデータを、
前部送受信器１及び後部送受信器２を制御して、前方側
の先行車両の後部送受信器２や路側送受信器３や後続車
両の前部送受信器１へ送出したり、前部送受信器１及び
後部送受信器２からの受信データを、入出力装置７を介
して、図示しない通信利用装置に出力したりする制御動
作を行なう。また、後述する各種データパケットをその
段階の通信シーケンスに従って、送信したり受信させた
りするものである。さらには、先行車両や後続車両や路
側装置との相対位置情報を得るものである。

【００２１】前部送受信器１及び後部送受信器２はほぼ
同一構成でなり、それぞれ、後述する図４に詳細構成を
示す送信器１１、２１、送信アンテナ１２、２２、後述
する図５に詳細構成を示す受信アンテナ１３、２３、後
述する図７に詳細構成を示す受信器１４、２４、タイマ
１５、２５、及び、後述する図５に詳細構成を示す角度
測定器１６、２６を備えている。

【００２２】前部送受信器１及び後部送受信器２とで異
なる点は、前者の送信器１１からの搬送波周波数がｆ1
であるのに対して後者の送信器２１からの搬送波周波数
がｆ2 である点、及び、前者の受信器１４が受信可能な
搬送波周波数がｆ2 であるのに対して後者の受信器２４
が受信可能な搬送波周波数がｆ1 である点である。すな
わち、先行車両の後部送受信器２又は路側送受信器３と
の間では、送信周波数ｆ1 、受信周波数ｆ2 で通信を行
ない、後続車両の前部送受信器１との間では、送信周波
数ｆ2 、受信周波数ｆ1 で通信を行なうようになされて
いる。さらに言い換えると、走行方向に向いた通信路で
は周波数ｆ1 で通信し、走行方向の逆方向に向いた通信
路では周波数ｆ2 で通信するようになされている。

【００２３】これは、当該走行車線での通信路と反対車
線の通信路とを確実に切り分けるためである。

【００２４】通信制御器６からの指令により、各送信器
１１、２１はそれぞれ、搬送波周波数ｆ１及びｆ２の送
信信号を発生して対応する送信アンテナ１２、２２に送
り、送信アンテナ１２、２２から送信電波を放射させる
と共に、対応するタイマ１５、２５の計時動作を起動す
るようになされている。

【００２５】各受信アンテナ１３、２３はそれぞれ、搬
送波周波数ｆ2 、ｆ1 の信号を受信し、対応する受信器
１４、２４及び角度測定器１６、２６に送るものであ
る。各受信器１４、２４はそれぞれ、受信信号に含まれ
ている情報（データパケット）を復調して共通の通信制
御器６に与えると共に、その情報に含まれる同期パター
ンを検出してトリガを発生し、対応するタイマ１５、２
５のその時点の計時時刻を読出させるものである。各角
度測定器１６、２６はそれぞれ、受信信号の到来方向を
計測するものである。

【００２６】図３は、上述した路側送受信器３を含めた
この実施例の路側装置のブロック図である。

【００２７】路側装置は、路側送受信器３、通信制御器
８及び網接続装置９を備えている。路側送受信器３は、
図２に示す車両の後部送受信器２と同様な構成を有す
る。すなわち、送信器３１、送信アンテナ３２、受信ア
ンテナ３３、受信器３４、タイマ３５及び角度測定器３
６を備えており、各部の機能は車両の後部送受信器２に
おける対応要素と同一であるのでその説明は省略する。
通信制御器８は、路側送受信器３と網接続装置９とに接
続され、路側固定網及び車両間の通信を制御するもので
ある。網接続装置９は、一群の路側装置を相互接続する
ための路側固定通信網とのインタフェース機能を担うも
のである。

【００２８】図４は、この実施例における前部送受信器
１、後部送受信器２又は路側送受信器３内に設けられて
いる送信器ｉ１（ｉは１〜３）の詳細構成を示すブロッ
ク図である。

【００２９】送信器ｉ１（ｉは１〜３）は、通信制御器
６又は８から与えられたデータを、そのデータを含むデ
ータパケットに組み立てるパケット構成器４１と、この
パケット構成器４１から出力されるデータパケットの中
の同期パターンを検出してトリガを発生する同期検出器
４２と、データパケットにより無線搬送波（搬送波周波
数はｆ1 又はｆ2 ）を変調する変調器４３と、この変調
器４３の出力を電力増幅して送信アンテナｉ２に与える
電力増幅器４４とからなる。

【００３０】図５は、この実施例の前部送受信器１、後
部送受信器２又は路側送受信器３内に設けられている角
度測定器ｉ６、及び、受信アンテナｉ３の詳細構成を示
すブロック図である。

【００３１】受信アンテナｉ３は、走行面に対して平行
に設けられている２個のホーンアンテナｉ３１及びｉ３
２から構成されている。各ホーンアンテナｉ３１、ｉ３
２による受信信号がそれぞれ角度測定器ｉ６に与えられ
るようになされている。なお、受信器ｉ４に対しては、
一方のホーンアンテナｉ３１又はｉ３２の受信信号を与
えるようになされている。

【００３２】角度測定器ｉ６は、９０度位相シフタ５
１、加算器５２、２個の自乗検波器５３及び５４、並び
に、角度計算器５５から構成されている。

【００３３】一方のホーンアンテナｉ３２からの受信信
号は、９０度位相シフタ５１を介して９０度移相されて
加算器５２に加えられ、他方のホーンアンテナｉ３１か
らの受信信号は、加算器５２及び自乗検波器５４に与え
られる。加算器５２は、２個の入力信号を加算合成して
自乗検波器５３に与える。各自乗検波器５３、５４は、
入力信号に対する自乗検波信号を得て角度計算器５５に
与える。角度計算器５５は、これら２個の自乗検波信号
に対して所定の演算式を適用して、受信信号の到来方向
の計測データを得て出力する。

【００３４】図６は、角度測定器ｉ６による角度（到来
方向）の測定原理の説明図である。受信アンテナｉ３の
２個のホーンアンテナｉ３１及びｉ３２の中心点の間隔
をｄ、受信信号の到来方向をアンテナの指向中心軸に対
してθ、電波の波長をλ、信号振幅をＡ、円周率をπと
する。２個のホーンアンテナｉ３１及びｉ３２の中心点
間隔ｄに比べて、通信相手（先行車両や後続車両や路側
装置）までの距離は格段的に長いので、２個のホーンア
ンテナｉ３１及びｉ３２の捕捉電波は平行と見なすこと
ができる。従って、２個のホーンアンテナｉ３１及びｉ
３２の捕捉電波における伝搬距離はｄ sinθだけ異な
り、位相に直すと２πｄ sinθ／λだけ異なる。従っ
て、加算器５２からの出力信号に対して自乗検波した自
乗検波器５３からの出力信号ａは、(1) 式で表すことが
できる。一方、受信信号に対して自乗検波した自乗検波
器５４からの出力信号ｂは、(2) 式で表すことができ
る。

【００３５】ａ＝Ａ²｛１＋ｓｉｎ（２πｄ sinθ／λ）｝ …(1) ｂ＝Ａ²／２ …(2) これら２式から、角度計算器５５において、(3) 式に従
う演算を実行することにより、受信信号の到来方向θが
得られることが分かる。

【００３６】 θ＝ sin^-1｛λ sin^-1（ａ／２ｂ−１）／２πｄ｝ …(3) 図７は、この実施例における前部送受信器１、後部送受
信器２又は路側送受信器３内に設けられているの受信器
ｉ４の詳細構成を示すブロック図である。

【００３７】図７において、受信器ｉ４は、増幅器６
１、復調器６２、パケット分解器６３及び同期検出器６
４から構成されている。受信アンテナの一方のホーンア
ンテナからの受信信号は増幅器６１に与えられて増幅さ
れた後、復調器６２でデータの形に復調される。同期検
出器６４は、このような復調データから同期パターンを
検出するものであり、この検出結果は、タイマｉ５の動
作を停止させるためのトリガとして出力される。パケッ
ト分解器６３は、復調器６２からの復調データ（データ
パケット）から所望のデータを抜き出して通信制御器６
又は８に与えるものである。

【００３８】図８は、この実施例のデータパケットの種
類毎の構成を示すフォーマット図である。

【００３９】この通信システムでは４種類のデータパケ
ットを使用しており、図８（ａ）に構成を示す質問パケ
ット、図８（ｂ）に構成を示す応答パケット、図８
（ｃ）に構成を示す応答確認パケット、図８（ｄ）に構
成を示す再確認パケットとがある。

【００４０】図８において、いずれのパケット共に、パ
ケット先頭には同期符号ＳＹＮＣが設けられており、こ
の同期符号ＳＹＮＣは他には現れないユニークなパター
ンをもつ符号である。上述した同期検出器４２又は６４
はこの同期信号ＳＹＮＣを検出している。

【００４１】この同期符号ＳＹＮＣの次には、パケット
種別を表す符号Ｑ（質問パケット）、Ｒ（応答パケッ
ト）、ＲＡ（応答確認パケット）又はＡ（再確認パケッ
ト）が挿入される。

【００４２】その次には、発信元識別符号ＩＤが挿入さ
れており、さらにその次には、メッセージ番号ＭＳＳＮ
が挿入されている。発信元識別符号ＩＤは各車両、各路
側送受信器に固有の番号である。メッセージ番号ＭＳＳ
Ｎは１回の交信（１つの質問パケットに対する応答パケ
ット、応答確認パケット、再確認パケットからなる）で
は一定の値をとるものであり、交信が次に進むと一連番
号の次の値に更新されるものである。

【００４３】応答パケット、応答確認パケット及び再確
認パケットに設けられているＲＩＤは直前に受信したパ
ケットに含まれている発信元識別符号ＩＤがそのまま挿
入されるものであり、言い換えると、着信先を規定して
いるものである。

【００４４】応答パケット及び応答確認パケットに設け
られているＯＦＳは、直前の受信パケットからその次の
送信パケットの送信までにかかるオフセット時間であ
る。オフセット時間ＯＦＳは、車両間等の距離算出に利
用される。また、このオフセット時間ＯＦＳは固定では
なく、通信状況によって変更されることがある。

【００４５】質問パケット及び応答パケットに設けられ
ているデータＤＡＴＡは、各車両の通信端末、情報端末
等が送受信すべきデータや、車両の群走行、自動走行に
必要な他の車両の状態に関するデータ等である。

【００４６】最後尾に設けられている符号誤り検出ビッ
トＣＲＣは、パケット全体で符号誤りが発生したかどう
かを判断し、可能ならば誤りを訂正するための符号であ
る。この符号誤り検出ビットＣＲＣによる訂正動作でも
訂正できないデータパケットは廃棄される。

【００４７】（Ａ−２）実施例の動作図９は、この実施例の車両通信システムの通信シーケン
スの一例を示すものであり、以下、この図９をも参照し
ながら、この実施例の車両通信システムの動作を説明す
る。なお、図９は、各送受信器においてパケットの衝突
がない場合を示しており、また、無線伝送路では変調信
号で伝送されるがパケット名で示している。さらに、以
下の動作説明では、車両の違い等を明らかにするため
に、後続車両の構成を示す符号にはその末尾にｓを付与
し、先行車両の構成を示す符号にはその末尾にｔを付与
し、路側装置の構成を示す符号にはその末尾にｕを付与
している。

【００４８】各走行車両は、通信制御器６からの制御下
で、一定周期（Ｔ）毎に、前部送受信器１（図９では１
ｓで示している）から、所定周波数ｆ1 の質問信号（質
問パケットＱ１による変調信号）を送信すると共に、内
部タイマ１５ｓの計時を起動する。

【００４９】このとき、送信器１１ｓでは、通信制御器
６ｓから送られたデータを基にパケット構成器４１ｓに
よって図８（ａ）に示す質問パケットＱ１が組み立てら
れ、通信制御器６ｓからの送信トリガをきっかけとして
この質問パケットＱ１がビット直列に変調器４３ｓに送
られて２相位相変調され、この変調信号（質問信号）が
電力増幅器４４ｓで電力増幅された後、送信アンテナ１
２ｓから送信される。また、パケット構成器４１ｓから
出力された質問パケットＱ１は同期検出器４２にも与え
られ、同期符号ＳＹＮＣが送出された時点ｔ０でトリガ
が発生されてタイマ１５ｓによる計時が起動される。

【００５０】この質問パケットＱ１に係る質問信号を受
信した先行車両の後部送受信器２ｔは、この質問信号の
到来方向を角度測定器２６ｔによって計測して、その結
果を通信制御器６ｔに与えると共に、通信制御器６ｔの
制御下で、受信時点から、その時点で自己に設定されて
いる後方向けのオフセット時間ＯＦＳ１１だけ経過した
時点より、周波数ｆ2 の応答信号（応答パケットＲ１１
による変調信号）を返送すると共に、この返送開始時点
からタイマ２５ｔの計時を起動する。同様に、上記質問
信号を受信した路側送受信器３ｕは、この質問信号の到
来方向を角度測定器３６ｕによって計測して、その結果
を通信制御器８ｕに与えると共に、通信制御器８ｕの制
御下で、受信時点から、その時点で自己に設定されてい
る後方向けのオフセット時間ＯＦＳ１２だけ経過した時
点より、周波数ｆ2 の応答信号（応答パケットＲ１２に
よる変調信号）を返送すると共に、この返送開始時点か
らタイマ３５ｕの計時を起動する。

【００５１】なお、角度測定器２６ｔ、３６ｕの動作は
上述した動作原理に従ってなされる。また、質問信号
は、各受信器２４ｔ、３４ｕにおいて、増幅器６１ｔ、
６１ｕ、復調器６２ｔ、６２ｕによって増幅、復調され
て質問パケットＱ１に戻された後、パケット分解器６３
ｔ、６３ｕによって、同期検出器６４ｔ、６４ｕによる
同期検出信号に基づいて、質問パケットＱ１が分解され
て通信制御器６ｔ、８ｕに与えられる。

【００５２】通信制御器６ｔ、８ｕは、分解されて得ら
れたデータを、分解されて得られた送信元符号ＩＤやメ
ッセージ番号ＭＳＳＮを伴って、入出力装置７ｔ又は網
接続装置９ｕを介して入出力端末や路側固定網に与え
る。また、通信制御器６ｔ、８ｕは、入出力装置７ｔ又
は網接続装置９ｕを介して入出力端末や路側固定網から
与えられたデータや、分解されて得られた送信元符号Ｉ
Ｄ及びメッセージ番号ＭＳＳＮや、その時点で自己に設
定されている後方向けのオフセット時間ＯＦＳ１１、Ｏ
ＦＳ１２を、送信器２１ｔ、３１ｕに与えて応答信号の
送出を起動する。この際の送信器２１ｔ、３１ｕの動作
は、送信器１１ｓが質問信号を形成する際の動作とほぼ
同様であるのでその説明は省略する。

【００５３】ここでは、先行車両の後部送受信器２ｔか
らの応答信号（応答パケットＲ１１に対応）と、路側送
受信器３ｕからの応答信号（応答パケットＲ１２に対
応）とは、質問信号を送信した前部送受信器１ｓの搭載
車両からのそれら送受信器との距離の相違や、応答信号
を送信したそれら送受信器についてその時点で設定され
ている後方向けのオフセット時間の相違等によって、質
問信号を送信した前部送受信器１ｓに確実に弁別できる
時間差をもって到達したとする。

【００５４】先行車両の後部送受信器２ｔからの応答信
号（応答パケットＲ１１に対応）を受信した前部送受信
器１ｓは、その受信時点でのタイマ１５ｓの計時時間Ｔ
１を通信制御部６ｓに出力させ、その応答信号に基づく
角度測定器１６ｓによる到来方向を計測値を通信制御器
６ｓに出力させると共に、先行車両の後部送受信器２ｔ
に向けた応答確認信号（応答確認パケットＲＡ１１に対
応）を送信する。

【００５５】前部送受信器１ｓは、路側送受信器３ｕか
らの応答信号（応答パケットＲ１２に対応）を受信した
ときにも同様な動作を行なう。すなわち、その受信時点
でのタイマ１５ｓの計時時間Ｔ２を通信制御部６ｓに出
力させ、その応答信号に基づく角度測定器１６ｓによる
到来方向の計測値を通信制御器６ｓに出力させると共
に、路側送受信器３ｕに向けた応答確認信号（応答確認
パケットＲＡ１２に対応）を送信する。

【００５６】このような応答信号受信時の動作をより詳
細に説明すると以下の通りである。なお、角度測定器１
６ｓの動作は上述した動作原理に従ってなされるのでそ
の説明は省略する。また、先行車両の後部送受信器２ｔ
からの応答信号（応答パケットＲ１１に対応）を受信し
た場合を例に説明する。

【００５７】応答信号は、受信器１４ｓにおいて、増幅
器６２ｓ、復調器６３ｓによって増幅、復調されて応答
パケットＲ１１に戻された後、パケット分解器６３ｓに
よって、同期検出器６４ｓによる同期検出信号に基づい
て、応答パケットＲ１１が分解されて通信制御器６ｓに
与えられる。上述した同期検出信号がタイマ１５ｓに与
えられて、計時時間Ｔ１を通信制御部６ｓに送出させ
る。通信制御器６ｓは、分解されたパケット種類Ｒ及び
着信先識別符号ＲＩＤに基づいて、自己宛ての応答パケ
ットであることを認識する。また、分解された発信元識
別符号ＩＤに基づいて、その応答パケットＲ１１の発信
元が先行車両の後部送受信器２ｔであることを認識す
る。また、通信制御器６ｓは、タイマ１５ｓの計時時間
（最初に与えられた計時時間）Ｔ１と、分解されたオフ
セット時間ＯＦＳ１１との差から、先行車両の送受信器
２ｔとの間の距離を算出し、応答信号の到来方向の計測
値（最初の計測値）と組み合わせて、先行車両と自車と
の相対位置を算出する。このような位置情報やパケット
分解で得られたデータを、分解されて得られた発信元識
別符号ＩＤやメッセージ番号ＭＳＳＮを伴って、入出力
装置７ｓを介して入出力端末に与える。

【００５８】また、通信制御器６ｓは、分解されて得ら
れた発信元識別符号ＩＤ及びメッセージ番号ＭＳＳＮ
や、その時点で自己に設定されている前方向けのオフセ
ット時間ＯＦＳ１３を、送信器１１ｓに与えて応答確認
信号（応答確認パケットＲＡ１１の変調信号）の送出を
起動する。この際の送信器１１ｓの動作は、質問信号の
送出動作とほぼ同様であるのでその説明は省略する。

【００５９】路側送受信器３ｕからの応答信号に対して
も同様に処理し、計時時間Ｔ２等に基づいて路側送受信
器３ｕに対する自車両の相対位置情報を得て、入出力装
置７ｓを介して入出力端末に与えると共に、送信器１１
ｓから路側送受信器３ｕを着信先とする応答確認信号
（応答確認パケットＲＡ１２の変調信号）を送出させ
る。なお、応答パケットＲ１２のデータ部に路側送受信
器３ｕの絶対位置情報が挿入されているときには、自車
両の絶対位置情報を得ることもできる。

【００６０】また、先行車両と自車両との距離はほぼ変
化しないのに対して、路側送受信器３ｕと自車両との距
離は変化するので、その点を考慮して距離算出式を異な
るようにしても良く、また、入出力装置７ｓを介して自
車両の速度を取込んで路側送受信器３ｕと自車両との距
離を求めるようにしても良い。

【００６１】応答確認信号（応答確認パケットＲＡ１１
に対応）を受信した先行車両の後部送受信器２ｔは、そ
の受信時点でのタイマ２５ｔによる計時時間Ｔ１１を通
信制御器６ｔに与えると共に、角度測定器２６ｔによる
受信信号の到来方向の計測値を通信制御器６ｔに与え
て、通信制御器６ｔにおいて後続車両の相対位置を捕ら
えるようにし、また、応答確認信号に対する確認信号で
ある再確認信号（再確認パケットＡ１１の変調信号）を
送出させる。

【００６２】同様に、応答確認信号（応答確認パケット
ＲＡ１２に対応）を受信した路側送受信器３ｕは、その
受信時点でのタイマ３５ｕによる計時時間Ｔ１２を通信
制御器８ｕに与えると共に、角度測定器３６ｕによる受
信信号の到来方向の計測値を通信制御器８ｕに与えて、
通信制御器８ｕにおいて応答確認信号の送信車両の相対
位置を捕らえるようにし、また、応答確認信号に対する
確認信号である再確認信号（再確認パケットＡ１１の変
調信号）を送出させる。

【００６３】このような応答確認信号受信時の動作をよ
り詳細に説明すると以下の通りである。なお、角度測定
器２６ｔ、３６ｕの動作は上述した動作原理に従ってな
されるのでその説明は省略する。また、先行車両の後部
送受信器２ｔが応答確認信号（応答確認パケットＲＡ１
１に対応）を受信した場合を例に説明する。

【００６４】応答確認信号は、受信器２４ｔにおいて、
増幅器６２ｔ、復調器６３ｔによって増幅、復調されて
応答確認パケットＲＡ１１に戻された後、同期検出器６
４ｔによる同期検出信号に基づいて、パケット分解器６
３ｔによって分解されて通信制御器６ｔに与えられる。
また、上述した同期検出信号がタイマ２５ｔに与えられ
て、計時時間Ｔ１１を通信制御部６ｔに送出させる。通
信制御器６ｔは、分解されたパケット種類ＲＡ及び着信
先識別符号ＲＩＤに基づいて、自己宛ての応答確認パケ
ットであることを認識する。また、分解された発信元識
別符号ＩＤに基づいて、その応答確認パケットＲ１１の
発信元が直前に質問信号を送信してきた後続車両の前部
送受信器１ｓであることを認識する。また、通信制御器
６ｔは、タイマ２５ｔの計時時間Ｔ１１と、分解された
オフセット時間ＯＦＳ１３との差から、後続車両の送受
信器１ｓとの間の距離を算出し、応答確認信号の到来方
向の計測値（最初の計測値）と組み合わせて、後続車両
と自車との相対位置を算出する。このような位置情報
を、分解されて得られた発信元識別符号ＩＤやメッセー
ジ番号ＭＳＳＮを伴って、入出力装置７ｔを介して入出
力端末に与える。

【００６５】また、通信制御器６ｔは、分解されて得ら
れた発信元識別符号ＩＤ及びメッセージ番号ＭＳＳＮ
や、その時点で自己に設定されている後方向けのオフセ
ット時間ＯＦＳ１１を、送信器２１ｔに与えて再確認信
号（再確認パケットＡ１１の変調信号）の送出を起動す
る。この際の送信器２１ｔの動作は、応答信号の送出動
作とほぼ同様であるのでその説明は省略する。

【００６６】路側送受信器３ｕにおいても、受信された
応答確認信号に対して同様な処理を行なう。すなわち、
計時時間Ｔ１２等に基づいてその信号の送信車両の相対
位置情報を得て、網接続装置９ｕを介して固定網側に与
えると共に、その送信車両を着信先とする再確認信号
（再確認パケットＡ１２の変調信号）を送信器３１ｕか
ら送出させる。

【００６７】なお、先行車両の後部送受信器２ｔには路
側送受信器３ｕに向けた応答確認信号も到達し、また、
路側送受信器３ｕには先行車両の後部送受信器２ｔに向
けた応答確認信号も到達するが、各送受信器２ｔ、３ｕ
の通信制御器６ｔ、８ｕにおいては、復調して得た応答
確認パケットの着信先識別符号ＲＩＤに基づいて、他の
送受信器に宛てたパケットであることを認識して、その
応答確認パケットに対する所定の処理は実行しない。

【００６８】先行車両の後部送受信器２ｔからの再確認
信号（再確認パケットＡ１１に対応）を受信した後続車
両の前部送受信器１ｓ（通信制御器６ｓ）は、先行車両
の後部送受信器２ｔとの１回の交信が終了したことを認
識し、また、この前部送受信器１ｓ（通信制御器６ｓ）
は、路側送受信器３ｕからの再確認信号（再確認パケッ
トＡ１２に対応）を受信したときには、路側送受信器３
ｕとの１回の交信が終了したことを認識する。そして、
メッセージ番号ＭＳＳＮが１インクリメントされた次の
質問パケットＱ１ａの作成等の送信準備を行ない、次の
送信時点ｔ１になるのを待ち受ける。

【００６９】なお、再確認信号の受信時にも、応答確認
信号の送信時点からの経過時間等に基づいて、先行車両
の後部送受信器２ｔや路側送受信器３ｕ等との相対位置
を求めるようにしても良い。

【００７０】一方、路側送受信器３ｕ及び先行車両の後
部送受信器２ｔは、質問パケットが誤りなく受信された
ならば応答パケットを送出して応答確認パケットの到着
を待ち、応答確認パケットが誤りなく受信されたならば
再確認パケットを送出して１回の交信を終了する。交信
が正常に終了したならば、応答パケットのデータ部ＤＡ
ＴＡに挿入するデータを次のデータに更新して次回の交
信に備える。

【００７１】以上のように、この実施例においては、後
続車両の前部送受信器１ｓと、先行車両の後部送受信器
２ｔ又は路側送受信器３ｕとの間で、質問パケット、応
答パケット、応答確認パケット及び再確認パケットをこ
の順序で授受しあうことにより、所望のデータを授受し
あうことができると共に、後続車両は先行車両又は路側
送受信器との相対位置情報を得ることができ、また、先
行車両は後続車両との相対位置情報を得ることができ、
さらに、路側送受信器は走行車両との相対位置情報を得
ることができる。

【００７２】以上、パケットの衝突等がなく交信が正常
終了するような場合の動作例を説明したが、以下では、
パケットの衝突が生じた場合等の交信が正常終了しない
場合の動作について説明する。

【００７３】後続車両の前部送受信器１及び通信制御器
６は、応答パケットや再確認パケットの衝突等によるデ
ータ破壊によって応答パケットや再確認パケットに回復
できない誤りがあったり、これらパケットが受信できな
かったりした場合等の交信が正常に終了しない場合に
は、メッセージ番号ＭＳＳＮとデータＤＡＴＡの更新は
行なわず、同じ質問パケットを次の送信時刻に再送す
る。

【００７４】なお、質問パケットの送出時点から、許容
されている閾値時間内に応答パケットを受信し得ない場
合には応答パケットを受信できないと判断し、また、応
答確認パケットの送出時点から、許容されている閾値時
間内に再確認パケットを受信し得ない場合には再確認パ
ケットを受信できないと判断する。かかる判断のための
計時時間情報もタイマ１５による計時時間を利用する。

【００７５】また、先行車両の後部送受信器が異常な状
態になっている場合には、異常な応答パケットの受信が
繰り返される。この場合には、この先行車両からの信号
を無視するか、又は、質問パケットのデータ部ＤＡＴＡ
等にこの先行車両の後部送受信器の動作を強制的に停止
させるための情報を盛り込んで送信する。

【００７６】応答パケットが受信されない場合には、路
側送受信器３又は先行車両の後部送受信器２において、
他の車両から送信された質問信号との衝突が起こったも
のとみなす。各走行車両は同じ周期で質問信号を送出す
るため、次の質問信号も衝突を起こす可能性が高い。そ
こで、次回の質問信号の衝突を避けるために、次の送信
時刻を、通信制御器６内の乱数発生器が発生した疑似乱
数に基づきシフトさせる。

【００７７】応答パケットは受信されたが再確認パケッ
トが受信されない場合には、路側送受信器３又は先行車
両の後部送受信器２において、応答確認パケットの衝突
が生じたものとみなす。そして、次の質問信号に対応す
る応答確認信号の送信時刻を、通信制御器６内の乱数発
生器が発生した疑似乱数に基づきシフトさせる。また、
シフト量に応じて応答確認パケットのオフセット時間Ｏ
ＦＳを変更し、シフトしたことを路側送受信器３又は先
行車両の後部送受信器２に伝える。

【００７８】路側送受信器３及び通信制御器８、又は、
先行車両の後部送受信器２及び通信制御器６は、質問パ
ケットを受信したが応答確認パケットを受信できない場
合には（タイマ３５又は２５の計時時間が許容閾値時間
を越えた場合等）、質問信号を送信した車両の前部送受
信器１において応答パケットの衝突が生じたものとみな
し、次の質問パケットに対する応答パケットの送出時刻
を、通信制御器８、６内の乱数発生器が発生した疑似乱
数に基づきシフトさせ、シフト量に応じて応答パケット
のオフセット時間ＯＦＳを変更する。

【００７９】各路側装置のサービス範囲（セルと呼ぶ）
は部分的に重なるように路側装置を設置すれば、路側通
信網と走行車両の間に連続的な通信路を形成することが
できる。この場合、セルが重なる部分では、１個の質問
信号に対して複数の路側装置から応答信号があるが、応
答信号の到達時間が異なるため干渉は生じない。しか
し、路側通信網に複数の同一パケットが送り出されるた
め、路側通信網又は相手車両は冗長なパケットを捨てる
ことを行なう。

【００８０】（Ａ−３）実施例の効果以上のように、上記実施例によれば、走行車両相互間、
及び、走行車両と路側の通信網との間に、連続的でかつ
相互干渉のない通信路が形成されるので、電話をはじめ
とする各種の通信端末、情報端末を用いる連続的な情報
通信が可能になる。それと同時に、車両内装置及び路側
装置が位置計測機能をもつため、各走行車両の位置情報
が得られ、この情報を用いた車両の群走行、自動走行も
が可能になる。従って、一つのシステムで情報通信と走
行制御の両方の要求に応えることができ、道路上の情報
通信基盤として共通に広く用いることができる。また、
走行車両相互間の通信及び位置計測機能のみを用いるこ
とにより、路側装置が設置されていない道路においても
群走行が可能になる。

【００８１】（Ｂ）他の実施例上記実施例においては、路側送受信器及び後部送受信器
の送信周波数が等しいものを示したが、路側送受信器及
び後部送受信器の送信周波数を変えると共に、前部送受
信器の受信構成として路側送受信器に対向する構成と後
部送受信器に対向する構成との２系統設け、路側送受信
器及び後部送受信器からの信号の干渉を確実に防止する
ようにしても良い。同様に、前部送受信器からの送信周
波数も、路側送受信器に向けるものと後部送受信器に向
けるものとで変えるようにしても良い。なお、この場合
でもパケット構成器までを共用させる。

【００８２】また、上記実施例においては、前部送受信
器がほぼ同時に通信し得る相手が複数のものを示した
が、質問信号に対する最初の応答信号を送信してきた相
手とのみ交信を行なうようにしても良い。

【００８３】さらに、上記実施例においては、前部送受
信器が質問信号を送出して１回の交信を開始するものを
示したが、路側送受信器や後部送受信器が質問信号を送
出して１回の交信を開始するようにしても良い。

【００８４】さらにまた、上記実施例においては、路側
装置が走行方向の逆方向を指向する路側送受信器だけを
備えるものを示したが、この路側送受信器に加えて、走
行方向を指向する路側送受信器（車両の前部送受信器と
同様な構成）を設けるようにしても良い。この場合には
セルの範囲が拡大し、路側装置の設置間隔を長くでき
る。

【００８５】また、上記実施例においては、受信アンテ
ナとしてホーンアンテナを用いているものを示したが、
これと同等の機能をもつスロットアンテナ、マイクロス
トリップアンテナ等の他の方式のアンテナを用いること
もできる。送信アンテナも、ホーンアンテナ、スロット
アンテナ、マイクロストリップアンテナ等のいずれを適
用しても良い。また、受信アンテナ及び送信アンテナ
を、１個の送受共用アンテナを適用するようにしても良
い。

【００８６】さらに、上記実施例においては、データパ
ケットのデジタル変調方式として２相位相変調方式を適
用しているが、４相位相変調方式等の他の変調方式を用
いることもできる。

【００８７】さらにまた、車両に設けられる前部送受信
器及び後部送受信器の設置位置は図１に示す位置に限定
されるものではなく、屋根の中央部等に設けられていて
も良い。要は、前部送受信器が走行方向前方に存在する
送受信器と通信を行なうことができ、後部送受信器が走
行方向の逆方向後方に存在する送受信器と通信を行なう
ことができるのであればその設置位置は任意である。

【００８８】また、上記実施例においては、車両に搭載
されている送受信器の送信周波数や受信周波数が固定の
ものを示したが、可変し得るようにしても良い。例え
ば、高速道路の上り車線と下り車線とで使用する周波数
を分けておき、各車両は、上り車線を走行する場合と下
り車線を走行する場合とで手操作によって又は自動的に
周波数を切り換えるようにしても良い。

【００８９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、路側の
送受信器と、車両が搭載している送受信器との間でデー
タパケットを変調した信号を授受し合うことにより、各
種情報を授受し得ると共に、その変調信号の往復時間や
到来方向によって、相互に相対位置情報を得ることがで
き、また、異なる車両に搭載されている送受信器間でデ
ータパケットを変調した信号を授受し合うことにより、
各種情報を授受し得ると共に、その変調信号の往復時間
や到来方向によって、相互に相対位置情報を得ることが
できるので、情報種類毎の通信構成を設けることなく、
路車間及び車両間で多くの情報を授受し得ると共に、そ
のような共通の通信構成を用いて得られる相対位置情報
を利用した群走行制御や自動走行制御をも実現可能にで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の車両通信システムの概略構成を示す道
路鳥瞰図である。

【図２】実施例の車両の通信構成を示すブロック図であ
る。

【図３】実施例の路側装置の通信構成を示すブロック図
である。

【図４】実施例の各種送受信器内の送信器構成を示すブ
ロック図である。

【図５】実施例の各種送受信器内の角度測定器構成を示
すブロック図である。

【図６】角度測定原理の補助的説明図である。

【図７】実施例の各種送受信器内の受信器構成を示すブ
ロック図である。

【図８】実施例のデータパケット構成を示すフォーマッ
ト図である。

【図９】実施例の通信シーケンス例を示すシーケンス図
である。

【符号の説明】

１…前部送受信器、２…後部送受信器、３…路側送受信
器、６、８…通信制御器、１１、２１、３１…送信器、
１２、２２、３２…送信アンテナ、１３、２３、３３…
受信アンテナ、１４、２４、３４…受信器、１５、２
５、３５…タイマ、１６、２６、３６…角度測定器、４
１…パケット構成器、４２、６４…同期検出器、５１…
９０度位相シフタ、５２…加算器、５３、５４…自乗検
波器、５５…角度計算器、６３…パケット分解器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路上を走行する車両相互間、及び、車
両と路側通信網との間に、無線通信路を提供する車両通
信システムであって、車両に、走行方向を指向する第１の送受信器と走行方向
の逆方向を指向する第２の送受信器とを搭載すると共
に、路側に、所定間隔毎に上記路側通信網に接続されて
いる送受信器を設け、各種類の上記送受信器がそれぞれ、データパケットの送受信手段と、自己が送信元のデータパケットを搬送する信号の送信時
刻と、そのデータパケットに対する相手送受信器による
返信データパケットを搬送する返信信号の受信時刻との
差、及び、相手送受信器からの信号の入射角度を計測
し、その計測値に基づいて、自己送受信器及び他送受信
器間の相対位置情報を得る相対位置検出手段とを有する
ことを特徴とする車両通信システム。
【請求項２】上記相対位置検出手段における応答信号
の入射角度計測構成が、２個のホーンアンテナ又はそれと同等の機能をもつ受信
アンテナと、上記受信アンテナの一方の出力を９０度移相して他方の
出力と加算した後自乗検波して得られる第１の検波後出
力と、上記受信アンテナの一方の出力を自乗検波して得
られる第２の検波後出力とに基づき角度を計算する角度
測定部とからなることを特徴とする請求項１に記載の車
両通信システム。
【請求項３】上記各データパケット送受信手段は、相手送受信器からのある種類の返信信号を受信できない
ときには、その返信信号を求める種類の自己からの送信
信号の次回送信時刻を、疑似乱数に基づきシフトさせる
ことを特徴とする請求項１に記載の車両通信システム。
【請求項４】道路上を走行する車両相互間、及び、車
両と路側通信網との間に、無線通信路を提供する車両通
信システムを構築し得る車両であって、走行方向を指向する第１の送受信器と走行方向の逆方向
を指向する第２の送受信器とを搭載し、各種類の上記送受信器がそれぞれ、データパケットの送受信手段と、自己が送信元のデータパケットを搬送する信号の送信時
刻と、そのデータパケットに対する相手送受信器による
返信データパケットを搬送する返信信号の受信時刻との
差、及び、相手送受信器からの信号の入射角度を計測
し、その計測値に基づいて、自己送受信器及び他送受信
器間の相対位置情報を得る相対位置検出手段とを有する
ことを特徴とする車両。