(57)【要約】【課題】  複数の無線通信端末間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、いずれかの無線通信端末に異常がある場合に、当該異常な無線通信端末の存在を検知する。【解決手段】  無線通信端末１の通信処理部１６は、他の無線通信端末とタイミングを合わせて同一期間に無線通信を停止する。そして、通信処理部１６は、この通信停止期間に無線通信を行う無線通信端末を異常と判定する。これにより、無線通信端末１は、異常な無線通信端末の存在を検知することができる。なお、異常な無線通信端末への対処として、正常な無線通信端末１は、異常な無線通信端末が無線通信を停止する期間に、他の無線通信端末とデータの送受を行ったり、異常な無線通信端末が使用しない通信チャネルを用いて、他の無線通信端末とデータの送受を行う。【選択図】      図１
2006229492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信端末間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記各無線通信端末は、
他の前記無線通信端末とタイミングを合わせて同一期間に無線通信を停止する通信禁止手段と、
前記通信停止期間に無線通信を行う他の前記無線通信端末を異常と判定する異常判定手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記各無線通信端末は、
前記異常判定手段により異常判定された前記無線通信端末が、無線通信を停止する期間を解析する解析手段と、
前記解析手段により解析された前記期間に、他の前記無線通信端末と無線通信を行う通信手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記各無線通信端末は、
前記異常判定手段により異常判定された前記無線通信端末が、使用していない通信チャネルを判定する通信チャネル判定手段と、
前記通信チャネル判定手段により不使用が判定された通信チャネルを用いて、他の前記無線通信端末と無線通信を行う通信手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記各無線通信端末は、他の前記無線通信端末に対してブロードキャスト型の送信を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
無線通信システムを構成する無線通信端末であって、
他の無線通信端末とタイミングを合わせて同一期間に無線通信を停止する通信禁止手段と、
前記通信停止期間に無線通信を行う他の前記無線通信端末を異常と判定する異常判定手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線通信端末間で無線通信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の安全性向上や運転支援などを目的として、道路を走行する複数の車両間で無線通信を行うことが検討されている。このような車両間通信では、監視基地局を路側に設置して、当該監視基地局により車両間通信をサポートすることも提案されている。しかし、この場合、道路を走行する各車両は、監視基地局の通信エリア内でしか車両間通信のサポートを受けることができない。よって、複数の車両は、監視基地局を経由せずに、直接に無線通信を行うことが好ましい。複数の車両間で直接に無線通信を行う車両間通信に関する技術は、例えば、特開２００２−２９０３１０号公報に記載されている。
【０００３】
複数の車両間で直接に無線通信を行う車両間通信では、通信プロトコルとしてＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection）方式を利用したブロードキャスト方式を採用することが好適である。ブロードキャスト方式では、車両による情報送信は、特定の車両を送信先に指定して行われるのではなく、送信先を指定せずに通信可能エリア内にある全ての車両に対して行われる。このような送信先を指定しない通信方式は、通信可能エリア内にある車両が刻々と変化する状況において、通信可能エリア内にある不特定多数の車両に情報の伝達をするために適している。但し、この通信方式では、送信された情報が周辺の車両により適切に受信されなかった場合でも、情報の再送・訂正等は行われない。これは、通信対象同士が高速移動し、不意の通信寸断もあり得る環境下では、データの再送を要求されても、再送した情報が適切に受信される可能性は小さいからである。また、安全性向上を目的とした車両制御では、情報の再送・訂正等を行うと制御の遅延が生ずる可能性もあるため、情報の再送・訂正等を行うよりも次の情報送信を待つほうが適切であるという事情もある。
【０００４】
また、ブロードキャスト方式では、上述したように通信可能エリア内にある全ての車両に一方的に情報送信が行われるので、車両間で情報送信のタイミングを調整する必要のないＣＳＭＡ／ＣＤ方式を利用することが好ましい。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式では、送信信号の衝突回避のために、各車両はランダムな待機時間後の送信タイミングを設定し、その送信タイミングで情報送信を試みる。各車両は、設定された送信タイミングになると他の車両による情報送信の有無を確認し、他の車両による情報送信が無い場合には自ら情報送信を行う。一方、各車両は、他の車両による情報送信が有る場合には、再びランダムな待機時間後の送信タイミングを設定し、その送信タイミングで情報送信を試みる。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式では、各車両が他の車両と事前に情報交換を行うことなく送信タイミングが決定されるため、他の車両に一方的に情報送信を行うブロードキャスト方式が適している。
【特許文献１】特開２００２−２９０３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を利用したブロードキャスト方式を通信プロトコルとして採用した場合には、通信可能エリア内にあるいずれかの車両の無線通信端末に異常が生じると、その通信可能エリア内では車両間で無線通信ができなくなる事態が生じる。例えば、（１）いずれかの車両の無線通信端末の受信系統に異常が生じた場合には、他の車両による情報送信を認識することができないため、本来であれば情報送信を中止して再び送信タイミングを設定すべき状況であっても、情報送信を行ってしまう。（２）また、いずれかの車両の無線通信端末の送信系統に異常が生じた場合には、他の車両による情報送信を認識することができるものの、車両は情報送信を中止しないで情報送信を行ってしまう。この結果、異常な車両の周辺にある正常な各車両は、異常な車両による情報送信が継続されているため、情報を送信すべき送信タイミングになっても情報送信を行うことができず、車両間の無線通信に支障をきたしてしまう。
【０００６】
なお、上述した問題は、道路を走行する車両に限らず、他の移動体無線通信システムに関しても生じうる。例えば、航空機や船舶などの移動体に無線通信端末が搭載された場合にも、上述した問題は生じる。また、固定設置された複数の無線通信端末間の無線通信であっても、上述した問題は生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の無線通信端末間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、いずれかの無線通信端末に異常がある場合に、当該異常な無線通信端末の存在を検知することを目的とする。本発明は、さらに、異常な無線通信端末の存在を検知した場合に、当該異常な無線通信端末に対処することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、複数の無線通信端末間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、前記各無線通信端末は、他の前記無線通信端末とタイミングを合わせて同一期間に無線通信を停止する通信禁止手段と、前記通信停止期間に無線通信を行う他の前記無線通信端末を異常と判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、各無線通信端末は、他の無線通信端末とタイミングを合わせて無線通信を停止するため、無線通信端末間で無線通信が行われない通信停止期間が生まれる。よって、各無線通信端末は、本来通信が行われるべきではない当該期間に無線通信を行う無線通信端末を異常と判定することができる。これにより、異常判定された無線通信端末に対処する処理をすることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記各無線通信端末は、前記異常判定手段により異常判定された前記無線通信端末が、無線通信を停止する期間を解析する解析手段と、前記解析手段により解析された前記期間に、他の前記無線通信端末と無線通信を行う通信手段と、をさらに備えたことを特徴とする。この構成によれば、無線通信端末の解析手段により、異常判定された無線通信端末が無線通信を停止する期間が解析される。当該期間には、異常判定された無線通信端末が無線通信を停止するため、正常な他の無線通信端末間の無線通信は妨害されない。よって、正常な無線通信端末は、当該期間に無線通信を行うことができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記各無線通信端末は、前記異常判定手段により異常判定された前記無線通信端末が、使用していない通信チャネルを判定する通信チャネル判定手段と、前記通信チャネル判定手段により不使用が判定された通信チャネルを用いて、他の前記無線通信端末と無線通信を行う通信手段と、をさらに備えたことを特徴とする。この構成によれば、正常な各無線通信端末は、異常判定された無線通信端末が使用していない通信チャネルを判定し、当該通信チャネルを用いて無線通信を行う。これにより、正常な各無線通信端末は、異常な無線通信端末による妨害を受けずに、他の正常な無線通信端末と無線通信を行うことができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１に記載の無線通信システムにおいて、前記各無線通信端末は、他の前記無線通信端末に対してブロードキャスト型の送信を行うことを特徴とする。ブロードキャスト型の送信では各無線通信端末は一方的に送信を行うのみであるため、正常な無線通信端末から異常な無線通信端末に対して異常を知らせる処理を行うことができない。よって、請求項１〜３の構成の無線通信システムにより、異常判定された無線通信端末に対処する効果が大きい。
【００１２】
請求項５に係る発明は、無線通信システムを構成する無線通信端末であって、他の無線通信端末とタイミングを合わせて同一期間に無線通信を停止する通信禁止手段と、前記通信停止期間に無線通信を行う他の前記無線通信端末を異常と判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、各無線通信端末は、他の無線通信端末とタイミングを合わせて無線通信を停止するため、無線通信端末間で無線通信が行われない通信停止期間が生まれる。よって、各無線通信端末は、本来通信が行われるべきではない当該期間に無線通信を行う無線通信端末を異常と判定することができる。これにより、異常判定された無線通信端末に対処することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、複数の無線通信端末間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、いずれかの無線通信端末に異常がある場合に、当該異常な無線通信端末の存在を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の無線通信システムに係る好適な実施形態について説明する。本実施形態の無線通信システムは、多数の車両が走行する道路において、互いに通信可能エリア内にある複数の車両により構築される。各車両は走行し移動するため、通信可能エリア内にある複数の車両は時間経過とともに変化する。即ち、無線通信システムは、自車を中心とする通信可能エリア内で、時間経過とともに変化する通信対象と無線通信を行うシステムである。
【００１５】
無線通信システムを構築する各車両には、無線通信端末が搭載されている。図１には、各車両に搭載された無線通信端末１の概略構成が示されている。無線通信端末１は、大別して、他の車両からの電波を受信しやすい車両位置に配置された通信装置１０と、当該通信装置１０から離間して車両内部に配置された制御装置２０と、で構成されている。通信装置１０と制御装置２０は信号ライン１８で接続されており、互いにデータを送受可能である。通信装置１０及び制御装置２０の構成について、より詳細に説明する。
【００１６】
通信装置１０は、電波の送受を行うためのアンテナ１２と、アンテナ１２に接続された送受信回路１４と、通信に関する各種処理を行う通信処理部１６と、で構成されている。送受信回路１４は、他の車両に送信すべき送信データを通信処理部１６から取り込むと、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式により設定された通信タイミングに、当該送信データを含む電波をアンテナ１２を介して送出する。また、送受信回路１４は、アンテナ１２を介して他の車両からの電波を取り込むと、当該電波に含まれる受信データを通信処理部１６に出力する。
【００１７】
通信処理部１６は、ＣＰＵ、メモリ等を含んで構成され、所定の通信プロトコルに従って他の車両との通信を行う。ここで、採用される通信プロトコルは、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を利用したブロードキャスト方式である。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式とは、通信装置１０が車両間において一定時間以上の情報送信されていないことを確認してから情報送信する方式である。また、ブロードキャスト方式とは、送信データを受信すべき車両を特定せずに、周辺にある全ての車両に対して一方的に情報送信する方式である。なお、通信処理部１６には、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置が出力する時刻情報を取り込んでいる。ＧＰＳ装置が出力する時刻情報は極めて高精度である。
【００１８】
制御装置２０は、通信装置１０との間でデータの受け渡しを行う信号処理部２４と、他の車両に送信すべき自車データを生成する送信データ生成部２２と、他の車両からの受信データを利用して運転者による運転の支援を行う運転支援制御部２６と、で構成されている。信号処理部２４は、送信データ生成部２２から送信データを取り込むと、信号ライン１８を介して送信データを通信処理部１６に出力する。その後、送信データは、アンテナ１２から電波として送出される。一方、信号処理部２４は、通信処理部１６から周辺車両からの受信データを取り込むと、当該受信データから必要な情報を抽出して、運転支援制御部２６に出力する。
【００１９】
送信データ生成部２２により生成される送信データには、自車に関する各種情報が含まれる。送信データに含まれる情報は、例えば、車両ごとに設定されている識別ＩＤ、ＧＰＳ装置により検出された車両の位置情報、車速センサにより検出された車両の速度情報、ハンドル角センサにより検出された車両の進行方向情報、ウィンカーのスイッチのオンオフ情報、などである。なお、送信データは、送信データ生成部２２により、一定時間ごとに繰り返し生成され、信号処理部２４に出力される。
【００２０】
運転支援制御部２６は、信号処理部２４から他の車両の受信データを取り込み、周辺にある他の車両の走行状況に対応して、運転者による車両の運転を支援する制御を行う。例えば、他の車両が自車に接近していることが判定される場合には、ディスプレイやスピーカを用いて運転者に警告を行ったり、ブレーキを強めに効かせるブレーキ介入制御や、車両の操舵を調節するステア介入制御を行う。
【００２１】
上述した無線通信端末１は、自車の周辺に通信に関して異常な車両が存在する場合には、異常な車両に対処する処理が行う。具体的には、通信処理部１６により実行される通信プロトコルに異常対処処理プログラムが組み込まれており、通信処理部１６が異常対処処理プログラムに従って他の車両と通信処理を行うことにより、異常な車両に対処している。以下、図２に示される異常対処処理のフローチャートを参照して、通信処理部１６の異常対処処理について説明する。
【００２２】
通信処理部１６は、先ず、信号処理部２４から取り込んだ送信データを送信する処理を行う（Ｓ２０１）。このとき、送信データは、車両間通信の規格に従った特定のデータフォーマットとなっている。次に、通信処理部１６は、送信処理を停止すべき期間である通信停止期間（例えば、１０秒ごとに数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ）が既に決定されているか否かを判定する（Ｓ２０２）。ここで、通信停止期間が既に決定されている場合には、現在の時刻が通信停止期間の開始タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２０５）。そして、現在の時刻が通信停止期間の開始タイミングとなっていない場合には、当該開始タイミングとなるまで他車の情報送信との衝突を回避しつつ送信データを送信する処理を繰り返す（Ｓ２０１，Ｓ２０５）。
【００２３】
一方、ステップ２０２の処理において、通信停止期間が未だ決定されていないと判定された場合には、ＧＰＳ装置が出力する高精度な時刻情報を取り込み（Ｓ２０３）、当該時刻情報を利用して通信停止期間を決定する処理を行う（Ｓ２０４）。ここで、各車両の通信処理部１６のメモリには、通信停止期間を決定するための参照情報が格納されており、各車両の通信処理部１６は、当該参照情報に基づいて通信停止期間を決定する。全ての車両に格納された参照情報は共通しているので、全ての車両の通信処理部１６は通信停止期間として同じ期間を決定する。なお、ＧＰＳ装置が出力する高精度な時刻情報を利用して通信停止期間を決定することにより、全ての車両により決定される通信停止期間は正確に同じ期間とされている。複数の車両において正確に同じ通信停止期間を設定することは、異常対処処理を確実に行うために好ましい。
【００２４】
その後、通信処理部１６は、現在の時刻が通信停止期間の開始タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２０５）。そして、現在の時刻が通信停止期間の開始タイミングとなっていない場合には、当該開始タイミングとなるまで他車の情報送信との衝突を回避しつつ送信データを送信する処理を繰り返す（Ｓ２０１，Ｓ２０５）。一方、現在の時刻が通信停止期間の開始タイミングとなっている場合には、通信処理部１６は送信データの送信を停止する処理を行う（Ｓ２０６）。即ち、通信処理部１６は、他の車両とタイミングを合わせて同一期間に無線通信を停止する通信禁止手段となっている。
【００２５】
次に、通信処理部１６は、送信データの送信が停止された通信停止期間に、無線通信を行っている他の車両が有るか否かを判定する（Ｓ２０７）。この判定は、具体的には、他の車両からの受信データの有無を判定することにより行われる。ここで、無線通信を行う他の車両が有る場合には、この車両に異常があることを判定する。即ち、通信処理部１６は、通信停止期間に無線通信を行う他の車両を異常と判定する異常判定手段となっている。そして、異常な車両からの受信データから当該車両の識別ＩＤを抽出してメモリに蓄積する。これにより、異常な車両の識別ＩＤの履歴が作成される（Ｓ２０８）。また、通信処理部１６は、異常な車両の取扱いを決定する処理を行う（Ｓ２０９）。例えば、異常な車両からの受信データを無視して使用せずに破棄したり、異常な車両が存在することのみを認識して運転支援制御部２６の制御処理に利用する。
【００２６】
本実施形態では、上述したように、各車両の無線通信端末１が他の車両の無線通信端末とタイミングを合わせて同一期間に無線通信を停止するため、車両間で無線通信が行われない期間が生まれる。このように本来無線通信が行われるはずでない通信停止期間に無線通信を行う車両があれば、当該車両に搭載された無線通信端末には異常がある可能性が高い。よって、各車両の無線通信端末１は、通信停止期間に無線通信を行っている車両を検出することにより、異常な車両を検出することができ、さらには、異常な車両に対処する処理をすることができる。
【００２７】
ステップ２０７の処理において、無線通信を行う他の車両が無いと判定された場合、又はステップ２０９の処理を終えた後には、通信処理部１６は、現在の時刻が通信停止期間の終了タイミングとなったか否かを判定する（Ｓ２１０）。ここで、現在の時刻が通信停止期間の終了タイミングでない場合には、通信処理部１６は、通信停止期間が終了するまで異常な車両の判定を繰り返す（Ｓ２０６〜Ｓ２１０）。一方、現在の時刻が通信停止期間の終了タイミングである場合には、通信処理部１６は、無線通信を再開するように送信再開処理を行う（Ｓ２１１）。これにより、無線通信端末１による無線通信は再開される。
【００２８】
次に、通信処理部１６は、ステップ２０８において異常な車両の履歴が作成されたか否かを判定し（Ｓ２１２）、異常な車両の履歴情報がある場合には、当該履歴に登録された全ての異常な車両に対して、異常を知らせるデータを送信し、無線通信端末に異常があることを連絡する（Ｓ２１３）。例えば、異常な車両は一定時間（例えば０．５ｍｓｅｃ）ごとに送信データの送信を繰り返す場合がある。このような場合には、異常な車両が送信処理を行ってから一定時間を経過するまでは、異常な車両は次の送信処理を行わないため、異常な車両が送信データの送信を停止する期間が生ずる。この期間には異常な車両の無線通信端末がデータを受信可能な状況にあるため、異常な車両は異常を知らせるデータを受信して、受信データから無線通信端末に異常があることを認識する。そして、異常な車両は、情報送信を強制的に終了するなどの処理を行う。また、通信処理部１６は、異常な車両に連絡するのに併せて、路側に設置された監視基地局に異常を知らせるデータを送信し、監視基地局に異常な車両の存在を連絡してもよい。
【００２９】
次に、通信処理部１６は、車両間通信を終了すべきか否かを判定する（Ｓ２１４）。車両により車両間通信を終了する判断がない場合には、通信処理部１６はステップ２０１に戻り、ステップ２０１〜ステップ２１４の処理を繰り返す。一方、車両により車両間通信を終了する判断があった場合には、通信処理部１６は通信処理及び異常対処処理を終了する。以上に説明した処理が、通信処理部１６により実行される異常対処処理である。
【００３０】
また、通信処理部１６は、上述したフローチャートのステップ２０７の処理において異常な車両の存在が判定された場合に、異常な車両の送信パターンを解析して、異常な車両が無線通信を停止する期間を解析してもよい。既述したように、異常な車両が一定時間ごとに送信データの送信を繰り返す場合には、異常な車両は送信処理を行ってから一定時間を経過するまでは次の送信処理を行わないため、異常な車両が送信データの送信を停止する期間が生ずる。正常な車両は、異常な車両の送信パターンを解析することにより、異常な車両が送信を停止する期間を予測し、当該期間に送信データの送信処理を行うように送信データの送信タイミングを設定すればよい。これにより、異常な車両により無線通信が妨害されない期間を利用して、正常な車両は互いにデータの送受を行うことができる。また、正常な車両は、異常車両が送信を停止する期間に送信データの送信を行うことにより、異常車両に異常を知らせたり、監視基地局に異常車両の存在について知らせてもよい。なお、上記の処理では、通信処理部１６は、異常な車両が無線通信を停止する期間を解析する解析手段となっており、さらに、当該期間に他の車両と無線通信を行う通信手段となっている。
【００３１】
また、通信処理部１６は、上述したフローチャートのステップ２０７の処理において異常な車両の存在が判定された場合に、異常な車両により使用されない通信チャネルの有無を判定してもよい。正常な車両は、異常な車両により使用されない通信チャネルがある場合には、不使用の通信チャネルを用いて互いにデータの送受を行うことができる。これにより、正常な車両は、異常な車両により通信を妨害されている状況にあっても、データの送受を確実に行うことができる。また、正常な車両は、不使用の通信チャネルを用いて送信データの送信を行うことにより、異常な車両に異常を知らせたり、監視基地局に異常車両の存在について知らせてもよい。なお、上記の処理では、通信処理部１６は、異常な車両が使用していない通信チャネルを判定する判定手段となっており、さらに、不使用の通信チャネルを用いて他の車両と無線通信を行う通信手段となっている。
【００３２】
なお、上述した実施形態では、複数の車両のそれぞれに搭載された無線通信端末１により無線通信システムが構築された場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、航空機や船舶などの移動体に搭載された無線通信端末により無線通信システムが構築されてもよい。また、固定設置された複数の無線通信端末により無線通信システムが構築されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】車両に搭載された無線通信端末の構成を示す概略図である。
【図２】無線通信端末の異常対処処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１…無線通信端末、１０…通信装置、１２…アンテナ、１４…送受信回路、１６…通信処理部、１８…信号ライン、２０…制御装置、２２…送信データ生成部、２４…信号処理部、２６…運転支援制御部。
【図１】
2006229492.tif 000003
【図２】
2006229492.tif 000004