(57)【要約】【課題】アップリンク領域を複数の分割領域として車両の位置特定を行う際の特定精度の低下を抑制し、高い精度の車両位置情報を提供することができる路車間通信システムを提供する。【解決手段】本発明の路車間通信システムは、アップリンク領域を車両進行方向で分割してなる複数の分割領域に対応してアップリンク光を受光可能となるように、投受光器に設けられた複数の受光部と、所定の閾値に基づいて受光部それぞれがアップリンク光を受光しているかいな否かを判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、車載機のアップリンク光の送信位置を特定する位置特定部とを備えている。前記閾値は、複数の受光部ごとに設定されるとともに、前記閾値の値は、当該閾値の設定される受光部に対応する分割領域の位置が投受光器の位置から遠ざかるにしたがって小さい値に設定されている。【選択図】図６
2010250644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、
前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる複数の分割領域に対応してアップリンク光を受光可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の受光部と、
前記複数の受光部それぞれの受光レベルを取得し、前記アップリンク光を受光しているか否かを判定するための閾値よりも前記受光レベルが大きい受光部について、アップリンク光を受光していると判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、アップリンク領域内における前記車載機のアップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、を備え、
前記閾値は、前記複数の受光部ごとに設定されるとともに、前記閾値の値は、当該閾値の設定される受光部に対応する分割領域の位置が前記光ビーコンの位置から遠ざかるにしたがって小さい値に設定されていることを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】
前記光ビーコンが、アップリンク光を受光した後に所定のダウンリンク情報を前記投受光器に送信させる通信制御部を有し、
前記所定のダウンリンク情報が、前記位置特定部により特定される前記送信位置からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を含んでいる請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項３】
前記位置特定部は、互いに隣接する２つの分割領域に対応する２つの受光部によって前記アップリンク光が同時に受光されたとき、前記車載機のアップリンク光の送信位置を、前記２つの分割領域の境界部と特定する請求項１又は２に記載の路車間通信システム。
【請求項４】
道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、
前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる複数の分割領域に対応してアップリンク光を受光可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の受光部と、
前記複数の受光部それぞれの受光レベルを増幅して出力する増幅部と、
前記複数の受光部それぞれの増幅された受光レベルに基づいて、前記複数の受光部それぞれがアップリンク光を受光しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、アップリンク領域内における前記車載機のアップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、を備え、
前記増幅部は、前記複数の受光部それぞれの受光レベルを、当該複数の受光部ごとに設定された増幅率で増幅するものであり、
前記増幅率は、当該増幅率の設定される受光部に対応する分割領域の位置が前記光ビーコンの位置から遠ざかるにしたがって大きい値に設定されていることを特徴とする路車間通信システム。
【請求項５】
前記光ビーコンが、アップリンク光を受光した後に所定のダウンリンク情報を前記投受光器に送信させる通信制御部を有し、
前記所定のダウンリンク情報が、前記位置特定部により特定される前記送信位置からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を含んでいる請求項４に記載の路車間通信システム。
【請求項６】
前記位置特定部は、互いに隣接する２つの分割領域に対応する２つの受光部によって前記アップリンク光が同時に受光されたとき、前記車載機のアップリンク光の送信位置を、前記２つの分割領域の境界部と特定する請求項４又は５に記載の路車間通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路側に設置された光ビーコンと車両に搭載された車載機との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。このうち、光ビーコンは近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能となっている。
具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信され、逆に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が光ビーコンから車載機に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行うビーコンヘッド（投受光器）を備えており、この投受光器は、ダウンリンク情報を光信号として投光（送信）する発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成される投光部と、車載機から光信号として送信されるアップリンク情報を受光（受信）するフォトダイオード（ＰＤ）により構成される受光部とを備えている。
例えば図９に示すように、光ビーコン１０４のビーコンヘッド（投受光器）１０８は、通常、その直下よりも上流側よりに通信領域Ａが設定されている。光ビーコン（光学式車両感知器）１０４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、アップリンク情報を受光可能な領域として設定されるアップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク情報を送信する領域として設定されるダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図９の右側部分）と重複し、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端は互いに一致するものとされている。
【０００４】
従って、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは通信領域Ａ全体の同方向長さと一致する。また、上記規格によれば、一般道向けの光ビーコン１０４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、ビーコンヘッド１０８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定され、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、この場合、通信領域Ａの車両進行方向の全長は３．７ｍとなる。
【０００５】
もっとも、実際には、ダウンリンク領域ＤＡの上流端は、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃよりもさらに上流側（例えば、図９のｃ′）に設定されている場合が多い。
【０００６】
上記路車間通信システムでは、光ビーコン１０４と車載機１０２との間で次のような通信が行われる。まず、光ビーコン１０４は、最初に、車線通知情報（車両ＩＤ無し）等を含む第１のダウンリンク情報を道路のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常時送信する。
このダウンリンク領域ＤＡに車両が進入することで、その車両に搭載された車載機１０２の投受光器（車載ヘッド）が第１のダウンリンク情報を受信すると、当該車載機１０２は、自己の車両ＩＤを格納した車線通知情報を含むアップリンク情報の送信を開始する。
【０００７】
そして、上記アップリンク情報を光ビーコン１０４のビーコンヘッド１０８が受信すると、光ビーコン１０４は、ダウンリンクの切り替えを行い、車載機１０２に対して上記車両ＩＤを有する車線通知情報を含む第２のダウンリンク情報の送信を開始する。この第２のダウンリンク情報は、上記アップリンク情報を送信した車載機１０２に対する種々の情報を含んでおり、所定時間内において可能な限り繰り返し送信され、当該車載機１０２において受信される。
【０００８】
このような光ビーコンを用いた路車間通信システムにより、例えば、通信領域Ａ内の特定位置（例えば車両進行方向の上流端）を車両（車載機１０２）の位置と見立て、当該特定位置からその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、信号機の手前に設けられた停止線４０）までの「距離情報」を第２のダウンリンク情報に含ませておき、この距離情報を受信した車載機１０２により、当該距離情報を利用して、停止線４０の手前で強制停止するように車両を制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして、ドライバに対して安全運転支援を行う場合がある（例えば、特許文献２及び３参照）。
【０００９】
しかし、このような安全運転支援を行う場合、次のような問題がある。
現在、実際に運用されている光ビーコン１０４の通信領域Ａ、特にアップリンク領域ＵＡは、車載機１０２からのアップリンク情報をより確実に受信するため、例えば図９に仮想線で示すように、前記規格で規定された正式な領域よりもかなり広い領域（例えば、△ｄｂ′ｃ′で示す領域）になっていることが多い。同様に、ダウンリンク領域ＤＡについても前記規格の領域よりも広く設定されている場合が多い。
【００１０】
このように通信領域Ａが正式な領域よりも広範であると、「距離情報」の始点となる通信領域Ａ内の特定位置と、車両が前記距離情報を受信した時点における実際の位置との差が大きくなってしまう可能性が高く、距離情報の精度が低下する。
このため、この距離情報を利用した安全運転支援の精度も同じように低下することになり、例えば、安全運転支援機能によって、停止線４０の手前に停止させるように車両を制動したにも関わらず、停止線４０をオーバーして車両が停止するといった事態が起こりうる。
【００１１】
これに対して、アップリンク領域を車両進行方向に分割して複数の分割領域を設定すべく、これら複数の分割領域それぞれに対応してアップリンク情報を受信するための複数の受光部を、投受光器に設けた光ビーコンが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９３６６０号公報
【特許文献３】特開２００７−３１７１６６号公報
【特許文献４】特開２００８−１８６３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
かかるアップリンク領域の各分割領域に対応する複数の受光部を有する光ビーコン（以下、「ＰＤ分割タイプ」の光ビーコンと称することがある。）を使用すれば、アップリンク領域が車両進行方向に広く設定されている場合であっても、当該アップリンク領域を複数の分割領域とすることで、個々の分割領域それぞれを車両進行方向に狭く設定するとともに、各分割領域それぞれに「距離情報」の始点となる特定位置を設定することが可能となる。そして、車載機がアップリンク情報をどの分割領域で送信したかを特定することで、車両（車載機）の位置を特定することができる。
これにより、「距離情報」の始点と実際の車両（車載機）の位置がそれほど大きくずれることがなくなるので、車両の位置を特定する上での精度を高めることができ、ドライバに対する安全運転支援を精度よく行うことができる。
【００１４】
しかしながら、かかるＰＤ分割タイプの光ビーコンを用いた場合、以下のような問題が生じる。すなわち、アップリンク情報を受信する際の車載機との間における距離や角度といった位置関係が、受光部ごとに相違するため、同一の光強度で車載機から送信されたアップリンク情報を受信したとき、各分割領域に対応する受光部を構成するフォトダイオードの出力が、各受光部ごとにばらつく場合がある。
特に、光は、光源から離れるにしたがって発散しその強度が低下するため、受光部に到達したときのアップリンク光の光強度は、当該アップリンク光が送信された分割領域の位置が光ビーコンから遠ければ遠いほど低くなり、受光部の受光レベルも相対的に低くなる。
このように、受光部ごとにＰＤの受光レベルが相対的に異なると、各受光部の中からアップリンク情報を主に受信した受光部を特定することが困難となり、車両の位置を特定する際の精度の低下を招くおそれがあった。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、アップリンク領域を複数の分割領域で構成する光ビーコンを用いて車両の位置特定を行う際の特定精度の低下を抑制し、車両の位置に関して、高い精度の情報を提供することができる路車間通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１）本発明は、道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる複数の分割領域に対応してアップリンク光を受光可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の受光部と、前記複数の受光部それぞれの受光レベルを取得し、前記アップリンク光を受光しているか否かを判定するための閾値よりも前記受光レベルが大きい受光部について、アップリンク光を受光していると判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、アップリンク領域内における前記車載機のアップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、を備え、前記閾値は、前記複数の受光部ごとに設定されるとともに、前記閾値の値は、当該閾値の設定される受光部に対応する分割領域の位置が前記光ビーコンの位置から遠ざかるにしたがって小さい値に設定されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成の路車間通信システムによれば、複数の受光部においてアップリンク光を受光しているか否かを判定するための閾値が、複数の受光部ごとに設定されるとともに、当該閾値が設定される受光部に対応する分割領域の位置が光ビーコンの位置から遠ざかるにしたがって小さい値に設定されているので、判定部は、アップリンク光を受光したときの受光レベルが相対的に低く現れる、光ビーコンからより遠くに位置する分割領域に対応する受光部がアップリンク光を受光しているか否かについて、好適に判定することができる。
この結果、複数の受光部の内のいずれの受光部がアップリンク光を受光したかを精度よく特定することができ、アップリンク領域内における車両（車載機）のアップリンク光の送信位置に関する特定精度の低下を抑制することができる。
【００１８】
（２）さらに、上記路車間通信システムにおいて、前記光ビーコンが、アップリンク光を受光した後に所定のダウンリンク情報を前記投受光器に送信させる通信制御部を有し、前記所定のダウンリンク情報が、前記位置特定部により特定される前記送信位置からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を含んでいるものであることが好ましく、この場合には、車両の位置に関して精度の高い情報である距離情報をダウンリンク情報に含めて車両に送信することができ、車両の位置に関して高い精度の情報を提供することができる。
【００１９】
（４）また、本発明は、道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる複数の分割領域に対応してアップリンク光を受光可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の受光部と、前記複数の受光部それぞれの受光レベルを増幅して出力する増幅部と、前記複数の受光部それぞれの増幅された受光レベルに基づいて、前記複数の受光部それぞれがアップリンク光を受光しているか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、アップリンク領域内における前記車載機のアップリンク光の送信位置を特定する位置特定部と、を備え、前記増幅部は、前記複数の受光部それぞれの受光レベルを、当該複数の受光部ごとに設定された増幅率で増幅するものであり、前記増幅率は、当該増幅率の設定される受光部に対応する分割領域の位置が前記光ビーコンの位置から遠ざかるにしたがって大きい値に設定されていることを特徴としている。
【００２０】
上記構成の路車間通信システムによれば、複数の受光部それぞれの受光レベルを、当該複数の受光部ごとに設定された増幅率で増幅する増幅部を備え、さらにその増幅率は、当該増幅率が設定される受光部に対応する分割領域の位置が前記光ビーコンの位置から遠ざかるにしたがって大きい値に設定されているので、アップリンク光を受光したときの受光レベルが相対的に低く現れる、光ビーコンからより遠くに位置する分割領域に対応する受光部について、その受光レベルが増幅される。判定部は、増幅された受光レベルに基づいて判定を行うことで、その判定精度が高められる。
この結果、複数の受光部の内のいずれの受光部がアップリンク光を受光したかを精度よく特定することができ、アップリンク領域内における車両（車載機）の位置に関する特定精度の低下を抑制することができる。
【００２１】
（５）さらに、上記路車間通信システムにおいて、前記光ビーコンが、アップリンク光を受光した後に所定のダウンリンク情報を前記投受光器に送信させる通信制御部を有し、前記所定のダウンリンク情報が、前記位置特定部により特定される前記送信位置からその下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を含んでいるものであることが好ましく、この場合には、車両の位置に関して精度の高い情報である距離情報をダウンリンク情報に含めて車両に送信することができ、車両の位置に関して高い精度の情報を提供することができる。
【００２２】
（３），（６）上記路車間通信システムにおいて、前記位置特定部は、互いに隣接する２つの分割領域に対応する２つの受光部によって前記アップリンク光が同時に受光されたとき、前記車載機のアップリンク光の送信位置を、前記２つの分割領域の境界部と特定するものであってもよく、この場合、位置特定部は、車載機のアップリンク光の送信位置をより細かく特定することができ、車両の位置に関する情報の精度をより高めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の路車間通信システムによれば、アップリンク領域を複数の分割領域で構成する光ビーコンを用いて車両の位置特定する際の特定精度の低下を抑制し、車両の位置に関して、高い精度の情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】光ビーコンの平面図である。
【図３】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図４】路車間通信する車載機と、これを搭載した車両の概略構成図である。
【図５】受光部とビーコン制御機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図６】車載機がアップリンク光を送信したときの送信位置と、そのアップリンク光を受光したときの各受光部の受光レベルとの関係を示したグラフである。
【図７】通信領域で行われる路車間通信の手順とデータ内容を示す概念図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係る路車間通信システムにおいて、車載機がアップリンク光を送信したときの送信位置と、そのアップリンク光を受光したときの各受光部の受光レベルとの関係を示したグラフである。
【図９】従来の光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第一の実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の第一の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、この路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する各車両Ｃに搭載された車載機２とを備えて構成されている。
交通管制システム１は、管制室に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを有している。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で双方向通信を行う。
【００２６】
〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４は、電話回線等の通信回線５を介して中央装置３と接続された通信インタフェースである通信部６と、この通信部６が接続されたビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図例では４つ）のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
各ビーコンヘッド８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成される投光部１０と、フォトダイオード（ＰＤ）により構成される複数の受光部９とを筐体の内部に収納している（図３参照）。
【００２７】
このうち、投光部１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報３４，３６を構成する光信号）を後述する通信領域Ａに投光（送信）する。
また、複数の受光部９は、車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯ（アップリンク情報３５を構成する光信号）を受光するものであり、それぞれ、後述するアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応して設けられている。
【００２８】
図２は、上記光ビーコン４の平面図である。図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた複数のビーコンヘッド８と、これらビーコンヘッド８を一括制御する制御部である一台の前記ビーコン制御機７とを備えている。
【００２９】
上記ビーコン制御機７は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、通信部６（図１）による中央装置３との双方向通信と、ビーコンヘッド８による車載機２との路車間通信を行う通信制御部４９としての機能を有する。
なお、このビーコン制御機７による路車間通信の内容については後述する。
【００３０】
また、ビーコン制御機７は、所定の各機能を実行するコンピュータプログラムを自己の前記記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部分として、路車間通信に関する上記通信制御部４９の他に、各受光部９がアップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定する判定部５０と、判定部５０の判定結果に基づいて、アップリンク光ＵＯを送信したときの車載機２の送信位置を特定するための位置特定部５１を備えている（図１、図２及び図４参照）。
なお、上記判定部５０、及び位置特定部５１の処理内容についても後述する。
【００３１】
ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されており、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
各ビーコンヘッド８の投光部１０は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。
【００３２】
〔通信領域について〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、車載機２の投受光器である車載ヘッド２７がダウンリンク情報を受信することができるダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、光ビーコン４のビーコンヘッド８が車載ヘッド２７からのアップリンク情報を受信することができるアップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
【００３３】
ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、道路Ｒ上の位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲に設定されている。また、アップリンク領域ＵＡは、前記位置ｄと、道路Ｒ上の位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲に設定されている。
従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図３の右側部分）と重複している。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。
【００３４】
光ビーコン（光学式車両感知器）４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。この規定では、一般道向けの光ビーコン４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、ビーコンヘッド８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定されている。
また、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。
【００３５】
しかしながら、本実施形態では、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は、上記規定よりも上流側及び下流側へ長く設定されている。その結果、アップリンク領域ＵＡは上記規定よりも車両進行方向に広がり、同時にダウンリンク領域ＤＡも上記規定よりも車両進行方向に広がっている。
このようにアップリンク領域ＵＡ及びダウンリンク領域ＤＡが広くなると、車載機２と光ビーコン４との間のアップリンク情報３５及びダウンリンク情報３４，３６の送受信の確実性が増すことになる。
【００３６】
更に、アップリンク領域ＵＡは、車両Ｃの走行位置が特定可能な程度に当該領域ＵＡを車両進行方向に複数に分割してなる分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４よりなる。なお、図３においては、アップリンク領域ＵＡ１〜ＵＡ４は、位置ｄを上端とし、道路Ｒ上の位置ｅ１〜ｅ３を下端とする３本の境界線（境界部）ＢＬによって４つに分割されているように示しているが、実際には、後述するように、隣接する分割領域の境界には、互いに重なり合う重複領域を有している。
ビーコンヘッド８に設けられた４つの受光部９（図１参照）は、それぞれアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を受光領域としている。従って、例えば、最も上流側に位置する分割領域ＵＡ１内で車載ヘッド２７から送信されたアップリンク光ＵＯは、この分割領域ＵＡ１に対応する受光部９によって受光される。
【００３７】
〔車載機及び車両の構成〕
図４は、光ビーコン４と路車間通信する前記車載機２と、この車載機２が搭載された車両Ｃの概略構成図である。
図４に示すように、この車両Ｃは、ドライバの搭乗席（図示せず）を有する車体２１と、この車体２１に搭載された前記車載機２と、車両Ｃの各部を統合制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２２と、車体２１を駆動するエンジン２３と、車体２１を制動するブレーキ装置２４と、車両Ｃの現時の速度を常時検出している速度検出器２５とを備えている。
【００３８】
ＥＣＵ２２は、ドライバのアクセル操作に基づくエンジン２３の駆動制御や、ブレーキ操作に基づく制動制御等、車両Ｃに対する各種の制御を行う。
車載機２は、車載コンピュータ２６と、このコンピュータ２６のセンサ用インタフェースに接続された車載ヘッド（投受光器）２７と、搭乗席のドライバに対するヒューマンインタフェースとしてのディスプレイ２８及びスピーカ装置２９とを備えている。
【００３９】
上記車載ヘッド２７は、光ビーコンの投受光器８と同様に、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる投光部とフォトダイオードからなる受光部とを備えている（図示せず）。投光部は、近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯ（アップリンク情報３５）を送信し、受光部は、通信領域Ａに発光された近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報３４，３６）を受光する。
車載コンピュータ２６は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、車載ヘッド２７による光ビーコン４との路車間通信の制御処理を行う。
【００４０】
また、車載コンピュータ２６は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、距離認識部３０、及び支援制御部３２を備えている。なお、これらの各機能部３０，３２の処理内容については後述する。
【００４１】
〔受光部とビーコン制御機の回路構成〕
図５は、受光部とビーコン制御機の回路構成の一例を示すブロック図である。図５において、４つの受光部９は、それぞれが互いに独立して機能するフォトダイオードを並べてビーコンヘッド８に配置することによって構成されており、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応している。４つの受光部９（以下、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ともいう）の内、フォトダイオードＰＤ１は、最上流側の分割領域ＵＡ１に対応しており、フォトダイオードＰＤ２〜ＰＤ４は、それぞれ、上流側から２番目、３番目、及び４番目の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応している。
なお、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は、独立した基板からなるフォトダイオードを複数並べて配置することもできるし、単一の基板上に、互いに独立して機能するフォトダイオードを複数並べて配置されたものを用いることもできる。
【００４２】
フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は、それぞれの出力電圧を増幅するために当該フォトダイオード個々に接続された複数の増幅回路４２と、増幅回路４２の後段側の加算器４３、コンパレータ４４及び検波回路４６とともに、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する複数のビーコンヘッド８にそれぞれ搭載されている。
【００４３】
増幅回路４２は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ等よりなる増幅素子や、この素子の出力電圧を更に増幅する複数のオペアンプ等を含み、各ＰＤ１〜ＰＤ４の出力電圧を例えば１万〜１０万倍オーダで増幅することができる。なお、本実施形態においては、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する増幅回路４２それぞれの増幅率は、全てほぼ同一に設定されている。
各増幅回路４２の出力側は単一の加算器４３に接続され、この加算器４３の出力側にはコンパレータ４４が接続されている。
各増幅回路４２からの出力電圧は、加算器４３で１つのアナログ信号に重畳される。さらに、加算器４３から出力される前記アナログ信号は、コンパレータ４４によってデジタル信号に変換されてビーコン制御機７の処理プロセッサ４５に送られる。処理プロセッサ４５は、コンパレータ４４から送られるデジタル信号からアップリンク情報３５に含まれるデータ信号や通信制御信号を抽出する。
【００４４】
また、各増幅回路４２の出力側はそれぞれ分岐して複数の検波回路４６に接続されている。これら検波回路４６の出力側は、ビーコン制御機７内のＡ／Ｄコンバータ４７に接続されている。各増幅回路４２の出力電圧は、検波回路４６で平滑化されてから後段のＡ／Ｄコンバータ４７でデジタル信号に変換され、ビーコン制御機７の処理プロセッサ４５に送られる。
処理プロセッサ４５は、Ａ／Ｄコンバータ４７のデジタル信号からフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれの受光レベルを取得し、これら受光レベルを所定の閾値と比較することで、アップリンク光ＵＯを受光しているか否かをフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれについて判定する。
さらに処理プロセッサ４５は、その判定結果に基づいて、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の内のいずれか一つのフォトダイオードをアップリンク光ＵＯを受光した受光フォトダイオードとして特定し、アップリンク光ＵＯを送信したときの車載機２の送信位置を特定する。
【００４５】
処理プロセッサ４５は、ビーコン制御機７内の記憶装置４８に格納されたコンピュータプログラムを実行することで、路車間通信に関する通信制御機能の他、上述の受光レベルに基づいたアップリンク光ＵＯの受光判定機能、車載機２の送信位置の特定機能を実現する。
記憶装置４８は、上記各機能に関するコンピュータプログラムを備えるとともに、フォトダイオードがアップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定するための上記閾値を記憶している。
【００４６】
つまり、上記処理プロセッサ４５及び記憶装置４８は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルに基づいたアップリンク光ＵＯの受光判定を行うための判定部５０、及び、車載機２の送信位置を特定する位置特定部５１を構成している（図１、図２参照）。
【００４７】
また、処理プロセッサ４５は、アップリンク情報３５に含まれるデータ信号や、特定した車載機２の送信位置に関する情報、通信部６を介して中央装置３から与えられる情報等に基づいて、車載機２に送信すべき情報を生成する。
【００４８】
なお、本実施形態では、処理プロセッサ４５が、コンパレータ４４から出力されるデジタル信号についての処理、及び、Ａ／Ｄコンバータ４７から出力されるデジタル信号についての処理の双方を行うように構成したものを例示したが、例えば、ビーコン制御機７が、コンパレータ４４の出力についての処理を行うための第一プロセッサと、Ａ／Ｄコンバータ４７の出力についての処理を行うための第二プロセッサとを備え、これら両プロセッサによって各処理を行うように構成することもできる。この場合、ビーコン制御機７は、前記両プロセッサそれぞれに対応する記憶装置を備えており、第一プロセッサに対応する記憶装置には、当該第一プロセッサによる通信制御機能を実現するためのコンピュータプログラムが記憶される。また、第二プロセッサに対応する記憶装置には、第二プロセッサによる受光判定機能、送信位置の特定機能等を実現するためのコンピュータプログラムや、上記閾値が記憶される。さらに、第二プロセッサに対応する記憶装置は、各種コンピュータプログラムを記憶するための記憶装置と、上記閾値を記憶するための記憶装置とによって構成することもできる。
【００４９】
〔判定部及び位置特定部の処理内容〕
次に、ビーコン制御機７の判定部５０及び位置特定部５１が行う処理内容について説明する。図６は、車載機２がアップリンク光ＵＯを送信したときの送信位置と、そのアップリンク光ＵＯを受光したときの各受光部９（フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４）の受光レベルとの関係を示したグラフである。
【００５０】
図６において、横軸は、車載機２がアップリンク光ＵＯを送信したときの位置を示しており、ビーコンヘッド８の直下を基準点（０）として、基準点から上流側に位置する車載機２の位置までの距離を表している。従って、グラフ上において、紙面右側が上流側、左側が下流側である。縦軸は、処理プロセッサ４５へ出力される際の各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルを示している。
また、各線図Ｖ１〜Ｖ４は、それぞれ、車載機２によるアップリンク光の送信位置と、そのときのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルとの関係を測定した結果の一例を示している。
【００５１】
車載機２が送信するアップリンク光ＵＯは、車載ヘッド２７からスポット光として送信されるので、フォトダイオードに対してある一定の面積を有する照射面を構成しており、前記照射面は、車載機２の移動に応じて、順次各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４上を通過する。このため、アップリンク光ＵＯの照射面におけるフォトダイオードに対する照射面積は、前記照射面があるフォトダイオードの外の領域からそのフォトダイオード上の領域へ進入する際には序々に増加して最大に達し、その後、そのフォトダイオード上の領域から退出する際には徐々に減少する。つまり、各フォトダイオードそれぞれがアップリンク光ＵＯを受光する受光面積は、車載機２の移動に応じて、アップリンク光ＵＯの受光が開始されると徐々に増加して最大値に達し、受光面積が最大値を越えると減少する。
また、フォトダイオードの受光レベルは、アップリンク光ＵＯを受光する受光面積に応じて変化する。
このため、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルを示す線図Ｖ１〜Ｖ４は、図６に示すように、車載機２が上流側から下流側に向かって進行するにしたがって増加して最大値に達し、最大値を越えると車載機２の進行にしたがって減少する山形に現れている。
また、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は、並べて配置されているので、互いに隣接配置されているフォトダイオード同士の境界付近では、両者ともアップリンク光ＵＯを受光するので、それら両者とも受光レベルのレベルも互いに隣接配置されている関係にあるフォトダイオードの同士の線図は互いに重なるように現れている。
【００５２】
また、フォトダイオードに到達したときのアップリンク光ＵＯの光強度は、フォトダイオードの設置角度や、車載機２のアップリンク光ＵＯの送信角度、フォトダイオードと車載機２との距離等に応じて異なるが、この内、フォトダイオードと車載機２との距離によるアップリンク光ＵＯの光強度への影響は、以下のように現れる。
すなわち、一般に、光はその光源から離れるにしたがって発散しその強度が低下するため、フォトダイオードに到達したときのアップリンク光ＵＯの光強度は、当該アップリンク光ＵＯが送信されたときに車載機２が位置する分割領域がビーコンヘッド８から遠ければ遠いほど低くなる。加えて、フォトダイオードは、受光する光の強度が高ければその受光レベルも高まるため、図６のように、最上流側に位置することで、最もビーコンヘッド８から遠い位置に設定される分割領域ＵＡ４に対応するフォトダイオードＰＤ４の受光レベルの最大値は、他のものと比較して最も小さく現れており、対応する分割領域が順次ビーコンヘッド８に近づくにしたがって受光レベルの最大値が大きくなり、最もビーコンヘッド８に近い位置に設定される分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオードＰＤ１の受光レベルの最大値は、他のものと比較して最も大きく現れている。
【００５３】
本実施形態のビーコンヘッド８は、車載機２から送信されるアップリンク光ＵＯを受光したときの出力特性が上記図６のように現れる、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれによって道路Ｒ上に分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を設定し、アップリンク領域ＵＡを設定している。
つまり、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれの受光レベルを踏まえ、本実施形態においては、フォトダイオードがアップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定するための閾値について、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに設定し、道路Ｒ上の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を画定している。
処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに、アップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定することで、受光したアップリンク光ＵＯが分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の内、いずれの分割領域から送信されたものであるかを認識することができ、この結果、アップリンク光ＵＯを送信したときの車載機２の送信位置を特定することができる。
【００５４】
処理プロセッサ４５は、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４について、それぞれ、図６に示す閾値ｖth1〜ｖth4よりも受光レベルが大きい場合に、アップリンク光ＵＯを受光していると判定する。
また、これら閾値ｖth1〜ｖth4の内、閾値ｖth4が最も大きい値に設定されており、以下、閾値ｖth32〜ｖth1の順で、順次小さくなるように設定されている。すなわち、閾値ｖth1〜ｖth4の各値は、各閾値ｖth1〜ｖth4のそれぞれ設定されるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の位置がビーコンヘッド８の位置からより遠い位置であるものから順に小さい値となるように設定されている。これら閾値ｖth1〜ｖth4は、記憶装置４８に記憶格納されており、処理プロセッサ４５は必要に応じて参照することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、閾値ｖth1〜ｖth4の各値は、これらに対応する分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の位置がビーコンヘッド８の位置からより遠い位置であるものから順に小さい値となるように設定したが、フォトダイオードＰＤ２〜４の閾値ｖth2〜ｖth4を同じ値とし、最上流に位置する分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオードＰＤ１の閾値ｖth1のみを他のフォトダイオードＰＤ２〜４の閾値ｖth2〜ｖth4よりも小さく設定してもよい。
【００５６】
次に、ビーコンヘッド８に近づいてくる車載機２がアップリンク光ＵＯを送信しながらアップリンク領域ＵＡを通過する際のビーコン制御機７（処理プロセッサ４５）の処理について、具体的に説明する。
ビーコンヘッド８に近づいてくる車載機２が、図６中、距離ｇ０の位置よりも遠い位置にあるときは、いずれのフォトダイオードもアップリンク光ＵＯを受光しないので、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルは、全て「０」である。このため、処理プロセッサ４５は、いずれのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４においても、アップリンク光ＵＯを受光していると判定しない。
【００５７】
次に、車載機２が距離ｇ０の位置を通過し、距離ｇ０と距離ｇ１との間に位置する場合、フォトダイオードＰＤ１においては、アップリンク光ＵＯの受光が始まり、受光レベルが上昇するが、その受光レベルは閾値ｖth1より小さく、また、他のフォトダイオードＰＤ２〜ＰＤ４の受光レベルは「０」であるので、この場合においても、処理プロセッサ４５は、いずれのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４においても、アップリンク光ＵＯを受光していると判定しない。この場合、処理プロセッサ４５は、アップリンク光ＵＯを受光している受光フォトダイオードを特定しない。
【００５８】
車載機２が距離ｇ１の位置を通過し、距離ｇ１と距離ｇ２との間に位置する場合、フォトダイオードＰＤ１の受光レベルは、閾値ｖth1よりも大きいので、処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ１がアップリンク光ＵＯを受光していると判定する。また、フォトダイオードＰＤ２において、アップリンク光ＵＯの受光が始まり、受光レベルが上昇するが、その受光レベルは閾値ｖth2より小さいので、処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ２がアップリンク光ＵＯを受光しているとは判定しない。
このため、距離ｇ１と距離ｇ２との間に車載機２が位置する場合には、処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ１のみでアップリンク光ＵＯを受光していると判定する。
従って、フォトダイオードＰＤ１のみでアップリンク光ＵＯを受光していると処理プロセッサ４５が判定すれば、車載機２がフォトダイオードＰＤ１に対応する分割領域ＵＡ１（距離ｇ１と距離ｇ２との間）に位置すると判断することができる。
【００５９】
次に、車載機２が距離ｇ２の位置を通過し、距離ｇ２と距離ｇ３との間に位置する場合、フォトダイオードＰＤ２の受光レベルは、閾値ｖth2よりも大きくなるので、処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ３がアップリンク光ＵＯを受光していると判定する。その一方、フォトダイオードＰＤ１の受光レベルも、閾値ｖth1よりも大きいので、処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ１がアップリンク光ＵＯを受光していると判定する。
この距離ｇ２と距離ｇ３との間の領域は、フォトダイオードＰＤ１に対応する分割領域ＵＡ１と、フォトダイオードＰＤ２に対応する分割領域ＵＡ２とが互いの境界において重複している重複領域であり、フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２とがアップリンク光ＵＯを受光していると処理プロセッサ４５が判定した場合、車載機２が分割領域ＵＡ１と分割領域ＵＡ２とが重複する重複領域（距離ｇ２と距離ｇ３との間）に位置すると判断することができる。
さらに、分割領域ＵＡ１とＵＡ２との間の重複領域においては、フォトダイオードＰＤ１及びＰＤ２それぞれの受光レベルを比較し、アップリンク光ＵＯを送信した車載機２の位置が、重複領域内において、いずれの分割領域寄りであるかを処理プロセッサ４５に特定させることもできる。
【００６０】
上記重複領域は、互いに隣接する分割領域の境界に存在しており、距離ｇ４と距離ｇ５との間の領域が、分割領域ＵＡ２（距離ｇ３と距離ｇ４との間）と、分割領域ＵＡ３（距離ｇ５と距離ｇ６との間）との間の重複領域であり、距離ｇ６と距離ｇ７との間の領域が、分割領域ＵＡ３と分割領域ＵＡ４（距離ｇ７と距離ｇ８との間）との間の重複領域である。
【００６１】
アップリンク光ＵＯを受信した時の受信判定結果は、当該アップリンク光ＵＯが送信される車載機２の位置が上記各領域のいずれで送信されるかによって異なるので、処理プロセッサ４５は、上記と同様にフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光判定を行うことで、受光したアップリンク光ＵＯが送信されたときの車載機２の位置が、上記各領域のいずれであるかを特定することができる。
【００６２】
車載機２が、距離ｇ８を通過すると、フォトダイオードＰＤ１の受光レベルは閾値ｖth4より小さくなるので、処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ４がアップリンク光ＵＯを受光しているとは判定しない。また、他のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３の受光レベルは「０」であるので、処理プロセッサ４５は、いずれのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４においても、アップリンク光ＵＯを受光していると判定しない。
【００６３】
また、アップリンク領域ＵＡは、図６中、いずれかのフォトダイオードがアップリンク光ＵＯを受光したと判定される領域である、距離ｇ１から距離ｇ８の範囲で設定される。つまり、図３中の上流端ｃが、図６中の距離ｇ１の位置に対応しており、図３中の下流端ｂが、図６中の距離ｇ８の位置に対応している。もっとも、図６に示すように、アップリンク光ＵＯは、距離ｇ１よりも上流側の距離ｇ０の位置から、距離ｇ８より下流側である距離ｇ９の位置まで受信可能であることから、実際に送信情報としてのアップリンク光ＵＯを受信可能な領域は、車載機２の位置を特定する上でのアップリンク領域ＵＡよりも、若干広くなる。また、各装置の設置態様等、システムの運用上の誤差等によっても、アップリンク領域ＵＡ等の通信領域は僅かに変動するケースがある。
【００６４】
このように、本実施形態では、アップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定するための閾値ｖth1〜ｖth4を、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに設定することで、道路Ｒ上の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４（及び重複領域）が設定される。
処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれについて受光判定を行い、その判定結果から、受光したアップリンク光ＵＯが分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の内、いずれの分割領域（又は重複領域）から送信されたものであるかを認識することができ、この結果、アップリンク光ＵＯを送信したときの車載機２の送信位置を分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の単位、あるいはそれよりも細かい単位で特定することができる。
【００６５】
〔路車間通信の内容（通信制御部の処理内容）〕
図７は、通信領域Ａにおいて、ビーコンヘッド８と車載ヘッド２７との間で行われる双方向での路車間通信の手順を示している。以下、図７を参照しつつ、本実施形態の路車間通信の内容を説明する。
【００６６】
まず、光ビーコン４のビーコン制御機７（通信制御部４９）は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応するビーコンヘッド８から、ダウンリンクの切り替え前の第１情報として、車線通知情報を含む第１のダウンリンク情報３４を、各車線Ｒ１〜Ｒ４のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常に送信し続けている（図７のＦ１）。
なお、この段階では、車線通知情報には未だ車両ＩＤは格納されていない。
【００６７】
車載機２を搭載した車両Ｃが実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載機２の車載ヘッド２７が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第１のダウンリンク情報３４を受信する。
この際、車載機２の車載コンピュータ２６は、当該車両Ｃが実際の通信領域Ａ内に存在していることを認識する。その後、車載コンピュータ２６は、アップリンク情報３５の送信を開始し（図７のＦ２）、このアップリンク情報３５をビーコンヘッド８に対して所定の送信周期（アップリンク送信周期）で送信する（図７のＦ３）。
【００６８】
車載コンピュータ２６は、車両Ｃの特定の車両ＩＤを上記アップリンク情報３５に格納して当該アップリンク情報３５を送信し、ビーコン間の旅行時間情報を有している場合には、この情報もアップリンク情報３５に含ませる。
また、車載コンピュータ２６は、光ビーコン４のビーコン制御機７がダウンリンクの切り替えを行ったことを認識するまで、当該アップリンク情報３５を送信し続ける。
【００６９】
一方、光ビーコン４のビーコンヘッド８がアップリンク情報３５受信すると（図７のＦ４）、ビーコン制御機７（通信制御部４９）は、ダウンリンクの切り替えを行い、第２情報として、車両ＩＤ情報を有する車線通知情報を含む第２のダウンリンク情報３６の送信を開始し（図７のＦ５）、この第２のダウンリンク情報３６の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す（図７のＦ６）。
【００７０】
上記車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与することができる。
このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する各車両Ｃの車載コンピュータ２６は、その格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを判断することにより、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行しているかを認識できる。
【００７１】
第２のダウンリンク情報３６には、車両ＩＤを含む車線通知情報の他に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報、及び、ドライバに対する安全運転支援のための支援情報等が含まれている。
この支援情報には、光ビーコン４より下流側の信号機の灯色が変わるタイミング情報である信号情報の他、位置特定部５１が特定した送信位置に基づく、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置（例えば、停止線）までの距離に関する距離情報等が含まれている。
【００７２】
図７に示すように、第２のダウンリンク情報３６は、単一又は複数の最小フレーム３７で構成されている。前記「近赤外線式インタフェース規格」によれば、この最小フレーム３７のデータ量は合計１２８バイトと規定され、ヘッダ部３８に５バイト、実データ部３９に１２３バイトが割り当てられている。
前記規格によれば、第２のダウンリンク情報３６は、１〜８０個の最小フレーム３７で構成することができ、送信可能時間は２５０ｍｓに設定されている。また、このダウンリンク情報３６は送信すべき情報量に対応した任意数の最小フレーム３７で構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。
【００７３】
最小フレーム３７の送信周期は約１ｍｓである。従って、例えば、三つの最小フレーム３７で一つのダウンリンク情報３６を構成する場合には、ダウンリンク情報３６の送信周期は約３ｍｓになるので、当該ダウンリンク情報３６は所定の送信可能時間（２５０ｍｓ）の間に約８０回繰り返して送信されることになる。
車載機２の車載コンピュータ２６は、第２のダウンリンク情報３６を受信した時点（図７のＦ７）で光ビーコン４でのダウンリンクの切り替えを認識し、この時点でアップリンク情報３５の送信を停止する。
【００７４】
本実施形態の路車間通信システムは、図３に示すように、通信領域Ａが有する複数の基準位置Ｐ１〜Ｐ４から、その下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４を認識して位置標定を行い（図７のＦ８）、これに基づいて、ドライバに対する安全運転支援を行う距離認識システムとして機能している。
以下、前記した距離情報の内容と、これに基づいて車載機２が行う安全運転支援のための距離認識について説明する。
【００７５】
〔距離情報の内容〕
本実施形態のビーコン制御機７では、通信領域Ａ内の各基準位置Ｐ１〜Ｐ４から、その下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４（図３参照）の内のいずれかの数値よりなる距離情報が、予め記憶装置４８に記憶されている。
図３に示すように、上記距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端である所定位置Ｐ０は、光ビーコン４の下流側に設置された、例えば信号機手前の停止線４０の位置に設定されている。
【００７６】
また、距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端である基準位置Ｐ１〜Ｐ４は、分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向における基準位置としてそれぞれ４カ所設定されており、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４それぞれにおける所定位置に設定されている。
なお、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４において、互いに隣接する分割領域の境界に位置する重複領域に対しても基準位置が設定されるが、図３では、その説明を省略している。
【００７７】
ビーコン制御機７の通信制御部４９は、複数の距離Ｌ１〜Ｌ４のうちのいずれかを選択して、第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納する。そして、どの距離Ｌ１〜Ｌ４を距離情報として選択するかは、ダウンリンクの切り換え前に行われる、フォトダイオードの受光判定の判定結果（又はアップリンク光ＵＯを送信したときの車載機２の送信位置として特定された領域）に基づいて決定される。
【００７８】
そして、ビーコン制御機７は、上記距離Ｌ１〜Ｌ４についての距離情報を、第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納し、当該フレームをビーコンヘッド８から繰り返し送出する。
例えば、図３に示すように、ビーコンヘッド８が最上流側の分割領域ＵＡ４において車載機２が送信したアップリンク光ＵＯ（図３の実線矢印）を受光した場合、ビーコン制御機７は、アップリンク光ＵＯを受光した受光フォトダイオードがフォトダイオードＰＤ４であると特定するとともに、当該アップリンク光ＵＯからアップリンク情報３５を取得する。さらに、ビーコン制御機７は、その分割領域ＵＡ４に対応する距離Ｌ４を距離情報として選択し、ダウンリンクの切り換えを行った上で、その距離情報を、投光部１０を介して車載機２に送信する。
【００７９】
ビーコン制御機７は、車載機２がその他の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ３で送信したアップリンク光ＵＯ受光した場合についても、上記と同様、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ３を受光フォトダイオードとして特定することで、それぞれの分割領域に対応する距離Ｌ１〜Ｌ３を選択し、当該距離Ｌ１〜Ｌ３についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を、投光部１０を介して車載機２に送信する。
このように、ビーコン制御機７は、受光フォトダイオードとして特定されたフォトダイオード（又はアップリンク光ＵＯを送信したときの車載機２の送信位置として特定された分割領域）に応じて距離情報を特定し、この距離情報をダウンリンク情報３６に含めてダウンリンクの切り替えを行う制御部としての機能も併有している。
【００８０】
〔安全運転支援の内容〕
図４に示すように、上記距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信すると、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、そのダウンリンク情報３６のフレームに含まれている距離情報（距離Ｌ１〜Ｌ４）を、停止線４０までの距離として認識する。車載コンピュータ２６の支援制御部３２は、距離認識部３０が認識した距離情報を利用してドライバに対する安全運転支援を行う。
【００８１】
例えば、支援制御部３２は、停止線４０までの距離Ｌと現時点の車両Ｃの走行速度とから、その停止線４０の手前で停止するための減速度（負の加速度）を算出し、その減速度をＥＣＵ２２に通知する。
ＥＣＵ２２は、当該減速度となるようにブレーキ装置２４を作動させ、これにより、車両Ｃを停止線４０の手前で自動停止させることができる。
【００８２】
また、支援制御部３２の安全運転支援としては、ディスプレイ２８やスピーカ装置２９を用いたドライバに対する注意喚起であってもよい。
例えば、支援制御部３２により、停止線４０までの補正済み距離Ｌをディスプレイ２８に表示させてもよい。また、現時の車両Ｃの走行速度が速すぎる場合には、支援制御部３２により、停車や減速を促す注意喚起をディスプレイ２８に表示させたり、その注意喚起をスピーカ装置２９から音声出力させたりしてもよい。
【００８３】
また、支援制御部３２は、第２のダウンリンク情報３６に含まれる信号情報を用いて安全運転支援を行うこともできる。
ここで、信号情報とは、交通信号機が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報（表示予定情報）等を含む。例えば、「現在灯色が青信号で継続予定時間が５秒であり、次の灯色が黄信号で継続予定時間が８秒であり、その次の灯色が右折青矢印灯で継続予定時間１０秒である」といった情報である。
【００８４】
この信号情報を受信した車載コンピュータ２７の支援制御部３２は、停止線４０までの補正済み距離Ｌと車両Ｃの走行速度等から、停止線４０に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。
そして、例えば、現在の信号灯色は青信号であるが、停止線４０に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線４０の手前で停止することができるように、車両Ｃを制動するための制御を行う。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、車両Ｃの速度を維持するための制御を行うことができる。
【００８５】
車両Ｃを制動したり速度を維持したりするため、支援制御部３２は、車両のブレーキ装置２４（図４）やアクセルに対して直接的に制御を行ってもよい。
また、支援制御部３２では単に制動や速度維持に関する情報を生成し、その情報をＥＣＵ２２に通知することによってＥＣＵ２２でブレーキ装置２４やアクセルを制御するものであってもよい。すなわち、支援制御部３２は、間接的な制御を行うものであってもよい。また、支援制御部３２は、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。
【００８６】
支援制御部３２は、車両Ｃの搭乗者に対して、信号灯色の推定の結果を音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をスピーカ装置２９からドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置等のディスプレイ２８に文字や図柄で表示したりすることができる。
安全運転の支援については、不適切なタイミングや内容でドライバに情報を通知することのないようなヒューマンインタフェースとするため、例えば低速走行時には音声や画像表示による報知を行わないようにすることができる。
【００８７】
なお、信号情報は、現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
また、信号情報は、光ビーコンから取得するものであってもよいし、光ビーコン以外のインフラ装置等から取得するものであってもよい。
【００８８】
後者の場合、例えば、信号機の信号制御機が無線通信機を備えている場合には、当該無線通信機から取得してもよいし、前記信号情報を取得した先行車両から車々間通信によって取得してもよい。信号情報を受信する信号情報受信部は、車載ヘッド２７を用いてもよいし、車載機２に備えた別の受信器であってもよい。
【００８９】
以上詳述したように、本実施形態の路車間通信システムによれば、複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４においてアップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定するための閾値が、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに設定されるとともに、この閾値の値が、当該閾値の設定されるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の位置が光ビーコンの位置から遠ざかるにしたがって小さい値に設定されているので、判定部５０は、アップリンク光ＵＯを受光したときの受光レベルが相対的に低く現れる、ビーコンヘッド８からより遠くに位置する分割領域に対応するフォトダイオードがアップリンク光ＵＯを受光しているか否かについて、好適に判定することができる。
この結果、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の内のいずれのフォトダイオードがアップリンク光ＵＯを受光したかを精度よく特定することができ、アップリンク領域ＵＡ内における車載機２の送信位置に関する特定精度の低下を抑制することができる。
このため、車載機２の送信位置に基づいて選択される距離情報をダウンリンク光ＤＯに含めて車両に送信するといったことにより、車載機２の位置に関して高い精度の情報を提供することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、車載機２に距離情報を認識させるにあたって、各基準位置Ｐ１〜Ｐ４から所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４のうちいずれかを選択して、第２のダウンリンク情報３６に格納して送信したが、例えば、所定位置Ｐ０からから上流端ｃまでの距離Ｌ０と、当該上流端ｃから各基準位置Ｐ１〜Ｐ４までの距離ΔＬ１〜ΔＬ４の双方を予め光ビーコンに記憶しておき、距離ΔＬ１〜ΔＬ４のいずれか１つと距離Ｌ０とを車載機に送信し、車載機２側で、これら２つの差をとることで、所定位置Ｐ０までの距離を認識する方法を採用することもできる。
【００９１】
〔第２の実施形態〕
図８は、本発明の第２の実施形態に係る路車間通信システムにおいて、車載機がアップリンク光を送信したときの送信位置と、そのアップリンク光を受光したときの各受光部の受光レベルとの関係を示したグラフである。
なお、図８中、太線で示した線図Ｖ５〜Ｖ８は、本実施形態における各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルを示したもの、細線で示した線図は、各線図に対応する第１の実施形態における受光レベルを示したものである。
【００９２】
本実施形態と、第１の実施形態との相違点は、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に接続された増幅回路４２それぞれの増幅率が、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに個別に設定されている点、及び、フォトダイオードがアップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定するための閾値が各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対して同一の値で設定されている点である。その他の点については、上記第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００９３】
第１の実施形態にて述べたように、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に接続された増幅回路４２それぞれの増幅率を全てほぼ一定とすると、図８中の細線（又は図６）で示すように、対応する分割領域が順次ビーコンヘッド８に近づくにしたがって受光レベルの最大値が大きく現れる。
一方、本実施形態では、図８の太線で示した線図Ｖ５〜Ｖ８に示すように、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルの最大値がほぼ一定となるように、各増幅回路４２の増幅率がフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに個別に設定されている。
つまり、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に接続された増幅回路４２それぞれの増幅率は、当該増幅率の設定されるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する分割領域の位置がビーコンヘッド８から遠ざかるにしたがって大きい値に設定されている。
これに伴い、アップリンク光ＵＯを受光しているか否かを判定に際して、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対して、同一の閾値ｖth5が設定されている。
【００９４】
ビーコン制御機７の処理プロセッサ４５は、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の受光レベルが閾値ｖth5よりも大きい場合、アップリンク光ＵＯを受光していると判定する。また、２つのフォトダイオードが受光フォトダイオードと判定された場合、上記第１の実施形態と同様、処理プロセッサ４５は、よりビーコンヘッド８に近い分割領域に対応するフォトダイオードについて、アップリンク光ＵＯを受光している受光フォトダイオードと特定する。
【００９５】
本実施形態の場合も、上記第一の実施形態と同様に、上記閾値を設定することで、分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４、及び、互いに隣接する分割領域の境界に存在する境界領域が構成される。
処理プロセッサ４５は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれについて受光判定を行い、その判定結果から、受光したアップリンク光ＵＯが分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の内、いずれの分割領域（又は重複領域）から送信されたものであるかを認識することができ、この結果、アップリンク光ＵＯを送信したときの車載機２の送信位置を分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の単位、あるいはそれよりも細かい単位で特定することができる。
【００９６】
本実施形態に係る路車間通信システムによれば、複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれの受光レベルを、当該複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに設定された増幅率で増幅する増幅回路４２を備え、さらにその増幅率は、当該増幅率が設定されるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４それぞれに対応する分割領域の位置がビーコンヘッド８の位置から遠ざかるにしたがって大きい値に設定されているので、アップリンク光ＵＯを受光したときの受光レベルが相対的に低く現れる、ビーコンヘッド８からより遠くに位置する分割領域に対応するフォトダイオードについて、その受光レベルが増幅される。判定部５０は、増幅された受光レベルに基づいて判定を行うことで、その判定精度が高められる。
この結果、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の内のいずれのフォトダイオードがアップリンク光ＵＯを受光したかを精度よく特定することができ、アップリンク領域ＵＡ内における車載機２の送信位置に関する特定精度の低下を抑制することができる。
このため、車載機２の送信位置に基づいて選択される距離情報をダウンリンク光ＤＯに含めて車両に送信するといったことにより、車載機２の位置に関して、高い精度の情報を提供することができる。
【００９７】
また、本実施形態では、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に接続された増幅回路４２それぞれの増幅率をフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに個別に設定したが、Ａ／Ｄ変換後のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の出力をフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとに個別に設定された増幅率によって増幅してもよい。
【００９８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、アップリンク領域ＵＡを４つの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４で構成したが、アップリンク領域ＵＡを構成する分割領域の数（フォトダイオードの数）は、２つ、３つ、又は５つ以上としてもよい。
更に、距離情報を構成する距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端については、停止線４０のほか、信号機の設置位置や車両感知器の位置としてもよい。
また、本実施形態における距離情報は、所定位置Ｐ０までの距離の値を直接格納する形式に限られず、所定位置Ｐ０までの距離を一意に決定しうる情報であれば、どのような形式であってもよい。
【００９９】
例えば、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置Ｐ０までの間に１又は複数のノードを設定し、これらのノードに応じた複数の距離値群によって距離情報を構成することもできる。
例えば、始点となるアップリンク領域ＵＡ内の所定位置（例えばアップリンク領域ＵＡの上流端ｃ）からその直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び、所定位置Ｐ０直近のノードから所定位置Ｐ０までの距離によって距離情報を構成することができる。この場合、この距離情報を受信した車載コンピュータ２６は、各距離の合計値を求めることで、所定位置Ｐ０までの距離を認識することができる。
【０１００】
また、光ビーコン４が送信する情報は、距離そのものの値ではなく、当該距離の始点と終点との絶対位置（緯度・経度や宇宙空間上の任意の点を原点とする３次元空間の座標値等）を示す情報とすることができる。
例えば、距離情報は、アップリンク領域ＵＡ内の基準位置Ｐ１〜Ｐ４に関する位置情報と、所定位置Ｐ０の位置情報と、位置特定部５０が求めたアップリンク光ＵＯの送信位置とで構成し、これらの絶対位置に基づいて、車載機２の距離認識部３０が自身で距離を算出してもよい。
【０１０１】
この場合、車載機２側で所定位置Ｐ０の絶対位置を記憶している場合には、光ビーコン４側からは、基準位置Ｐ１〜Ｐ４とアップリンク光ＵＯの送信位置のみを送信すれば足りる。
また、所定位置Ｐ０の地点を含む道路の形状を示す道路形状情報や詳細な地図情報と、当該道路上又は地図上であって、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の位置に対応する位置情報とを光ビーコン４が送信し、この情報をもとに車載機２が所定位置Ｐ０までの距離を取得する方法を用いてもよい。
【０１０２】
この場合、道路形状情報や地図情報は予め車載機２に記憶させてもよいし、光ビーコン４以外の無線通信によって車載機２に送信する方法でもよい。
更に、車載コンピュータ２６の各機能部３０，３２は、車両Ｃの電子制御装置（ＥＣＵ）に組み込むこともできる。
上記各実施形態では、通信領域Ａ（特に、アップリンク領域ＵＡ）が、光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」よりも広いものとして説明しているが、通信領域Ａは、当該規格に準じた寸法に設定されていてもよい。
【０１０３】
本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０４】
１      交通管制システム（路車間通信システム）
２      車載機
４      光ビーコン
７      ビーコン制御機
８      ビーコンヘッド（投受光器）
９      受光部
１０      投光部
３４      第１のダウンリンク情報
３５      アップリンク情報
３６      第２のダウンリンク情報
４２      増幅回路
４５      処理プロセッサ
４８      記憶部
５０      判定部
５１      位置特定部
Ａ      通信領域
Ｃ      車両
Ｒ      道路
ＵＡ    アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４    分割領域
ＵＯ    アップリンク光
【図１】
2010250644.tif 000003
【図２】
2010250644.tif 000004
【図３】
2010250644.tif 000005
【図４】
2010250644.tif 000006
【図５】
2010250644.tif 000007
【図６】
2010250644.tif 000008
【図７】
2010250644.tif 000009
【図８】
2010250644.tif 000010
【図９】
2010250644.tif 000011