(57)【要約】【課題】  無線によって路上送信機が車両に対して情報提供を行う通信システムにおいて、無線の通信領域が妥当な範囲に設定されているかどうかを判定できるようにする。【解決手段】  交通信号制御機３Ａに内蔵される路上送信機１０Ａには車両に対して無線で通信データを送信するためのアンテナ４Ａａが接続されており、信号制御プランに関する信号情報等を含む通信データを、道路ａの所定の通信領域ａに対して送信する。一方、道路ａ付近には２台の路上受信機１Ａａと２Ａａが設置されている。これらの路上受信機は前記路上送信機１０Ａから送出される通信データを受信してその無線信号の信号レベルを計測する機能を有しており、これら複数の路上受信機における無線信号の信号レベルに基づいて、通信領域ａの境界点を算出する。【選択図】  図１
2010034632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上を走行する車両に対して無線で通信データを送信する路上送信機と、
前記通信データを受信する機能を備え、互いに所定以上の距離を隔てて設置された複数の路上受信機とを含む通信システムであって、
前記通信システムは、
前記複数の路上受信機における通信データの受信状況に基づいて、前記路上送信機の動作状態を判定する路上送信機監視手段を備えていること
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記路上送信機監視手段は、
前記複数の路上受信機における前記路上送信機からの無線信号の信号受信レベルに基づいて、前記路上送信機からの無線信号を受信可能な受信可能領域を推定する受信可能領域推定手段を備え、
前記受信可能領域推定手段の推定結果と、予め記憶する前記路上送信機の無線信号送信領域に関する情報とに基づいて、前記路上送信機の動作が正常か否かを判定すること
を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記道路上において、第一交差点、第二交差点および第三交差点の順番に配置されている複数の交差点について、
前記路上送信機は、第一交差点近傍に設置される第一交通信号制御機に内蔵されており、
前記複数の路上受信機のうちの第一路上受信機は、前記第一交差点に隣接する第二交差点近傍に設置される第二交通信号制御機に内蔵されており、
前記複数の路上受信機のうち前記第一路上受信機とは異なる第二路上受信機は、前記第二交差点と隣接する第三交差点近傍に設置される第三交通信号制御機に内蔵されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に対して無線で通信データを送信する路上送信機と、前記通信データを受信する複数の路上受信機によって構成される通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、路上等に設置されたインフラ装置から情報を受信し、当該情報を活用することで、車両の安全性を向上させるシステムが検討されている。
そのようなシステムとして、例えば、信号機の作動情報を無線で車両に送信し、前記作動情報に含まれる青信号の残表示時間に応じて車両がブレーキ制御を行う安全運転支援システムが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記安全運転支援システムにおける車両は、路上に設置した送信機等から無線で受信した信号機の作動情報に基づいてブレーキ制御を行うが、その路上送信機の無線信号がシステム運用者の意図する通りの所定の領域に送信されていない場合には、システムが本来の機能を十分に発揮できなくなる可能性がある。
【０００５】
例えば、交差点よりも所定以上離れた上流側で車両が作動情報を受け取ることができるように無線信号の送信領域を設定していたにもかかわらず、その無線信号の信号レベルが低下したり無線の指向性が変化したりすることが原因で、本来作動情報を受け取るべき地点よりも交差点に近づいたところでしか作動情報を受け取ることができなくなり、当該交差点の信号機を車両が青信号で通過できるか否かを判断するタイミングが遅れてしまう、といったことが想定される。
【０００６】
また、地理的に近接して設置される複数の路上送信機から無線信号を送出する場合、同じ周波数帯で複数のチャンネルを使い分けたり、時分割通信での通信時間帯を別にするといった方法を用いることが多いが、チャンネル数等のリソースには上限があるため、地理的に所定以上離れた路上送信機には同じチャンネル等のリソースを割り当てるケースが多い。この場合、ある地点に設置した路上送信機の無線信号がシステム運用者の意図よりも遠方まで届いてしまうと、その路上送信機と同じチャンネル等のリソースを使用する他の路上送信機の無線信号と干渉を起こす可能性があるという問題も想定される。
【０００７】
このように、路上送信機の送出する無線信号がシステム運用者の意図した通りであるか否かは、システムの適切な運用を行う上で大変重要である。特に、路車間通信を行うシステムの場合、高速で移動する車両と特定の路上送信機との間の通信が可能な時間には限りがあるため、無線信号の送出領域がシステム運用者の意図した通りであるか否かをチェックできることが望ましい。
そこで、本発明は、路上送信機の送出する無線信号の状態を監視することのできる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】
【０００８】
本発明の通信システムは、道路上を走行する車両に対して無線で通信データを送信する路上送信機と、前記通信データを受信する機能を備え互いに所定以上の距離を隔てて設置された複数の路上受信機とを含み、前記複数の路上受信機における通信データの受信状況に基づいて、前記路上送信機の動作状態を判定する路上送信機監視手段を備えている（請求項１）。
【０００９】
この発明によれば、所定以上離隔して設置した複数の路上受信機の受信状況を用いて路上送信機の動作を監視するので、路上送信機の通信データ送信状態を的確に把握することが可能となる。
ここにいう受信状況とは、例えば、通信データの信号受信レベルやその変動率、受信エラー率等であり、路上送信機による通信データの送信パワーの強度等を客観的に把握しうる状態量をいう。
【００１０】
この場合、路上送信機監視手段は、前記複数の路上受信機における前記路上送信機からの無線信号の信号受信レベルに基づいて前記路上送信機からの無線信号を受信可能な受信可能領域を推定する受信可能領域推定手段を備えることができ、前記受信可能領域推定手段の推定結果と、予め記憶する前記路上送信機の無線信号送信領域に関する情報とに基づいて、前記路上送信機の動作が正常か否かを判定することが好ましい（請求項２）。
【００１１】
複数設置された路上受信機における信号受信レベルを用いることで受信可能領域の推定精度が高まり、この推定される受信可能領域を本来設定されているべき無線信号送信領域と比較等することによって、路上送信機の動作の妥当性を客観的に判断することが可能になる。
【００１２】
なお、前記道路上において第一交差点、第二交差点および第三交差点の順番に配置される複数の交差点について、前記路上送信機や複数の路上受信機は、交差点近傍に設置される交通信号制御機等に内蔵することが可能であり、例えば、前記路上送信機を第一交差点近傍に設置される第一交通信号制御機に内蔵させ、前記複数の路上受信機のうちの第一路上受信機を前記第一交差点に隣接する第二交差点近傍に設置される第二交通信号制御機に内蔵させ、前記複数の路上受信機のうち前記第一路上受信機とは異なる第二路上受信機を前記第二交差点と隣接する第三交差点近傍に設置される第三交通信号制御機に内蔵させることが可能である（請求項３）。
【００１３】
このように、路上送信機等を路上に設置される交通信号制御機等の他の路上設備に内蔵させることで、設置工事が容易になり、設置コストやメンテナンスコストを低減することができる。
特に、通常交差点毎に１つずつ設置されている交通信号制御機に路上送信機と路上受信機を１つずつ内蔵させ、近傍に設置された路上送信機の動作を監視するようにすれば、新たな路上設備を別途設置する必要がないため、大変有利である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の通信システムによれば、路上送信機からの無線信号の送信領域がシステム運用者の意図した通りであるか否かをチェックすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る通信システムの機器配置の概要を示す模式図であり、路上送信機を内蔵する交通信号制御機、及び複数の路上受信機を含むものである。また、図２は、本発明に係る通信システムを複数含む交通管制システムのシステム構成の一例を示す図である。
【００１６】
〔システムの全体構成〕
交差点Ａに接続する道路ａには、交差点Ａの手前に停止線ａが描かれている。
交差点Ａには交通信号制御機３Ａが設置されており、信号灯器５Ａａを含む信号灯器の各信号灯色を点灯、消灯、及び点滅させて、交差点Ａに向かって進行する車両（図示せず）に対して通行権の有無を表示する。
【００１７】
交通信号制御機３Ａの筐体には路上送信機１０Ａが内蔵されており、送信アンテナ４Ａａを通じて道路ａに向けて通信データが送信される。道路ａ上を走行する車両（図示せず）は、通信領域ａ（図中斜線で示す範囲）において、送信アンテナ４Ａａから送信される前記通信データを受信する。この場合、送信アンテナ４Ａａは、信号灯器５Ａａに内蔵するようにしても良い。また、路上送信機１０Ａを交通信号制御機３Ａとは別の独立した筐体として設置しても良い。
なお、前記通信データには、後述する信号制御プランに関する信号情報が含まれている。
【００１８】
交通信号制御機３Ａは、交通管制センターに設置された信号制御装置６からの信号制御指令に基づいて信号制御プランを決定し、前記信号制御プランに基づいて信号灯器５Ａａ及び５Ａｂの各信号灯色を点灯等する。この場合、信号灯器の接続台数はいくつであっても良い。また、交通信号制御機３Ａは、信号制御装置６からの指示に基づいて動作しない場合があっても良く、他の交通信号制御機（図示せず）と協調して動作しても良いし、交通信号制御機３Ａが予め記憶部等に保持する定数等に基づいて動作しても良い。なお、前記信号制御指令は、中央ルータ８、通信回線Ａ、及び端末ルータ９Ａを介して交通信号制御機３Ａに到達する。
【００１９】
一方、道路ａ付近には２台の路上受信機１Ａａと２Ａａが設置されている。これらの路上受信機は前記路上送信機１０Ａから送出される通信データを受信してその無線信号の信号レベルを計測する機能を有しており、当該計測された信号レベルに関する情報は端末ルータ９Ａ等を通じて交通信号制御機３Ａ等に対して送信される。
【００２０】
なお、道路ａと同様に、交差点Ａに接続する他の道路ｂ（図示せず）についても、送信アンテナ４Ａｂを介して通信領域ｂに対して通信データを送信してもよく、この場合、その通信データは通信領域ｂに車両が存在する場合には当該車両に受信されるが、車両の有無に関わらず道路ｂ付近に設置された路上受信機１Ａｂと２Ａｂにも受信される。
この場合、各道路に送信される通信データは同一の内容であっても良いし、通信データを送信する道路に対応した個別の情報を含んでいても良い。
また、送信される前記通信データを受信する路上受信機も２つではなく３つ以上であっても良い。また、送信アンテナ１つに対して１つの路上送信機を用意する構成でも良い。
【００２１】
〔交通信号制御機３Ａ等の動作〕
次に、交通信号制御機３Ａの動作を、内蔵される路上送信機１０Ａの動作と共に説明する。
【００２２】
路上送信機１０Ａから送信される通信データのフォーマットの一例を図４（ａ）に示す。通信データは、ヘッダ部とデータ部とフッタ部からなり、前記データ部は複数の情報によって構成される。そして、前記データ部の複数の情報は、それぞれサブヘッダ部とサブデータ部から構成されている。
【００２３】
次に、通信データの一例を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）において、ヘッダ部には、通信データの開始アドレスであることを示すフィールド、通信データ全体のサイズ、及び通信データに含まれる情報種別数が格納されている。また、サブヘッダ部には各情報種別を示す識別子、及び前記情報種別の情報サイズが格納されている。そして、サブデータ部にはサブヘッダ部に示された情報種別の情報が格納されている。最後に、フッタ部には通信データ全体のＣＲＣが格納されている。なお、前記通信データは本実施例以外の構造を有していても良い。
【００２４】
このように、路上送信機１０Ａの送信する通信データには、道路ａの長さ、車線数や道路勾配などの道路形状の詳細を表す道路形状情報（図５（ａ）参照）や、信号灯器５Ａａの現在および将来の表示に関する信号情報（図５（ｂ）参照）などが含まれており、これらの情報を受信した車両は、当該情報に基づいて交差点Ａを青信号表示中に安全に通過可能か否かを判断することができる。
【００２５】
送受信手段３０１は、路上受信機１Ａａ等から送られる無線信号の信号レベルの測定値を受信する機能を備えている。そして、受信した測定値は、受信時刻等の情報と共にメモリ等の記憶手段３１１に保存される。
【００２６】
路上送信機動作監視手段３３１は、記憶手段３１１から随時各路上受信機１Ａａ等の信号レベルの測定値を参照し、その測定値に基づいて、路上送信機１０Ａの送信する通信データを正常に受信可能な通信領域ａの範囲である受信可能領域を推定する。
【００２７】
前記受信可能領域は、以下のようにして推定することができる。
路上送信機１０Ａから路上受信機１Ａａ及び２Ａａまでの距離は記憶手段３１１にそれぞれ記憶されている。これらをそれぞれＬ１およびＬ２とする（Ｌ１＜Ｌ２）。そして、ある時刻において取得された路上受信機１Ａａ及び２Ａａにおける信号レベルがＳ１およびＳ２であり、車載機が無線を受信するために必要な信号レベルの下限値をＳｔとする。
【００２８】
例えば、図６（ａ）のように、Ｓ１がＳｔよりも大きく、Ｓ２がＳｔよりも小さい場合、通信領域ａの境界点Ｌａは、路上受信機１Ａａと２Ａａ間に存在していることが分かる。
この場合、路上送信機動作監視手段３３１は、境界点Ｌａを、路上受信機１Ａａから２Ａａまでの信号レベルの変化を線形的なものとして、例えば、Ｌａ＝Ｌ１＋（Ｌ２−Ｌ１）×（Ｓ１−Ｓｔ）／（Ｓ１−Ｓ２）、などのようにして算出することができる。なお、信号レベルの変化を線形的なものと考えずに、二次曲線や指数曲線などに従って変化するものと考えてＬａを算出するようにしてもよい。
同様にして、図６（ｂ）のようにＳ１とＳ２の双方がＳｔよりも大きい場合や、図６（ｃ）のように双方ともＳｔよりも小さい場合にも、通信領域ａの境界点Ｌａを算出することができる。
【００２９】
そして、路上送信機動作監視手段３３１は、本来設定されているべき通信領域ａの路上送信機１０Ａからの距離Ｌｒを記憶手段３１１から読み出し、このＬｒと算出されたＬａとを比較することで、路上送信機１０Ａの無線信号の送信強度が妥当であるのか否かを判断した上で、現在の強度を維持すべきか上下させるべきかを決定することができる。無線送信制御手段３４１は、この決定結果に応じて、路上送信機１０Ａからの無線信号の送信強度を制御する。
例えば、Ｌｒに比べて算出されたＬａが小さい場合には、路上送信機１０Ａの送信強度が不足していると考えられるため、送信強度を上げる方向に制御する。また、Ｌｒに比べて算出されたＬａが大きい場合には、送信強度を下げる方向に制御する。なお、送信強度の制御に際しては、ＬｒとＬａの差が所定以内であれば送信強度を維持することが望ましく、送信強度を上下させる場合には微小な単位で段階的に行い、逐次Ｌａを算出しながらキメ細かく制御すると良い。
【００３０】
路上送信機動作監視手段３３１は、必ずしも交通信号制御機３Ａに持たせなくてもよく、路上に設置した車両感知器等用の制御装置などに持たせても良いし、信号制御装置６やシステム運用管理装置７などの中央装置側に持たせるようにしても良い。
また、路上受信機１Ａａと２Ａａを１つの独立した装置として設置するのではなく、交通信号制御機３Ａに隣接する交差点等に設置される他の交通信号制御機や車両感知器等に内蔵させるようにしてもよい。
例えば、路上送信機を交差点ごとに１つずつ設置するのであれば、各交差点に路上送信機と共に路上受信機を設置して、隣接する交差点における信号レベルと、さらに１つ先の交差点における信号レベルの双方の測定値に基づいて各交差点における路上送信機の送信強度を決定する方法を用いてもよい。
【００３１】
路上送信機動作監視手段を各交差点に設置した交通信号制御機に持たせる場合、図７のような交差点の配置であったとすれば（図の上方を北とする）、交差点Ａから東側に向けて送信される無線信号の信号レベルは、交差点Ｅの交通信号制御機３Ｅと交差点Ｉの交通信号制御機３Ｉのそれぞれに内蔵される２つの路上受信機によって計測され、交差点Ａの無線信号の東方向の通信領域ａの境界線がどの辺りであるかを推定することができる。
同様にして、北方向、西方向、および南方向の信号レベルは、それぞれ隣接交差点およびさらにその先の交差点に設置される交通信号制御機に内蔵される路上受信機によって計測され、その計測結果に基づいて各方向の通信領域ａの境界線の位置を推定することができる。
【００３２】
これら４方向の通信領域ａの境界線の推定結果より、方向毎に無線信号の送信強度を上下させることができる。
なお、方向毎にアンテナを設置して無線信号を送信するのではなく、１本の無指向アンテナを設置して全方向に対して無線信号を送信している場合には、４方向の境界線の推定位置をそれぞれ算出した上で、本来設定すべき境界線の位置との乖離の平均値が最小になるように送信強度を制御すれば良い。
【００３３】
なお、本発明における路上送信機、路上受信機、交通信号制御機やシステム運用管理装置は、１の筐体によって実現されていても良いし、複数の筐体によって実現されても良い。また、これらは、それぞれ１つのコンピュータによって実現されていても良いし、複数のコンピュータを組み合わせて実現されていても良い。
【００３４】
なお、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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る通信システムの機器配置の概要を示す模式図である。
【図２】本発明に係る通信システムを複数含む交通管制システムの全体構成を示すシステム構成の一例を示す図である。
【図３】交通信号制御機３Ａの機能ブロック構成の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は通信データのフォーマットの一例を示す図、（ｂ）は通信データの一例を示す図である。
【図５】（ａ）は道路形状情報の一例を示す図、（ｂ）は信号情報の一例を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、通信領域ａの境界点Ｌａの算出の概念を示す図である。
【図７】交差点Ａの近隣の交差点の配置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａａ、１Ａｂ、２Ａａ、２Ａｂ  路上受信機
２Ａａ、２Ａｂ  第二通信アンテナ
３Ａ〜３Ｉ      交通信号制御機
４Ａａ、４Ａｂ  通信アンテナ
５Ａａ、５Ａｂ  信号灯器
６      信号制御装置
７      システム運用管理装置
８      中央ルータ
９Ａ    端末ルータ
１０Ａ  路上送信機
３０１  送受信手段
３１１  記憶手段
３２１  灯器制御手段
３３１  路上送信機動作監視手段
３４１  無線送信制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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