(57)【要約】【課題】対応可能なＩＴＳアプリケーションが異なる車両が混在する場合でもＩＴＳシミュレーションを適切に行う。【解決手段】本ＩＴＳシミュレーションシステムでは、車両の移動を模擬する交通流シミュレータ、通信による情報伝達可能性を評価する通信シミュレータ、ＧＰＳ装置を模擬する位置情報シミュレータ、ＩＴＳアプリケーションの動作を模擬する複数のＩＴＳシミュレータを連携させてＩＴＳシステムのシミュレーションを行う。車両ごとにどのＩＴＳアプリ・通信方式に対応可能であるかを示す対応情報を車両に関連付けて記憶し、ＩＴＳアプリシミュレータのアプリケーションに対応している場合だけ、そのアプリケーションに付いての情報伝達可能性およびアプリケーション動作を模擬する。【選択図】図４
2011164984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両動作を模擬し、各時刻での車両位置を求める交通流シミュレータと、
交通流シミュレータによって求められた車両位置における各車両間での通信による情報伝達の可能性を評価する通信シミュレータと、
交通流シミュレータによって求められた車両位置および通信シミュレータによって求められた情報伝達の可能性に基づいて、ＩＴＳアプリケーションの動作を模擬し、ＩＴＳアプリケーションが車両動作に与える影響を求める複数のＩＴＳアプリケーションシミュレータと、
を備え、
各車両について、前記複数のＩＴＳアプリケーションシミュレータが模擬する複数のＩＴＳアプリケーションのそれぞれに対応するか否かを示す対応情報を記憶し、
各タイムステップにおいて、各車両が前記複数のＩＴＳアプリケーションに対応するか否かを前記対応情報に基づいて判断し、対応しているＩＴＳアプリケーションで利用する通信の伝達可能性を前記通信シミュレータで評価して、その結果を利用してＩＴＳアプリケーションの動作を模擬する
ことを特徴とするＩＴＳシミュレーションシステム。
【請求項２】
前記対応情報は、さらに、各車両が無線通信に使用する通信方式も含んでおり、
前記通信シミュレータでは、各車両が対応しているＩＴＳアプリケーションの通信を、前記対応情報に示されている通信方式を用いて通信したときの情報伝達可能性を評価する
ことを特徴とする請求項１に記載のＩＴＳシミュレーションシステム。
【請求項３】
前記交通流シミュレータにおいて新たな車両が発生した際に、当該新たに発生した車両に対して前記対応情報を関連付けて記憶する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＩＴＳシミュレーションシステム。
【請求項４】
コンピュータが、
車両動作を模擬し、各時刻での車両位置を求める交通流模擬工程と、
交通流模擬工程において求められた車両位置における各車両間での通信による情報伝達の可能性を評価する通信模擬工程と、
交通流模擬工程において求められた車両位置および通信模擬工程において求められた情報伝達の可能性に基づいて、複数のＩＴＳアプリケーションそれぞれの動作を模擬し、複数のＩＴＳアプリケーションが車両動作に与える影響を求めるＩＴＳアプリケーション模擬工程と、
を実行し、
各車両が前記複数のＩＴＳアプリケーションのそれぞれに対応するか否かを示す対応情報を記憶し、
前記ＩＴＳアプリケーション模擬工程では、各車両が前記複数のＩＴＳアプリケーションに対応するか否かを前記対応情報に基づいて判断し、対応しているＩＴＳアプリケーションで利用する通信の伝達可能性を前記通信模擬工程によって評価し、その結果を利用してＩＴＳアプリケーションの動作を模擬する
ことを特徴とするＩＴＳシミュレーション方法。
【請求項５】
前記対応情報は、さらに、各車両が無線通信に使用する通信方式を示しており、
前記通信模擬工程では、各車両が対応しているＩＴＳアプリケーションの通信を、前記対応情報に示されている通信方式を用いて通信したときの情報伝達可能性を評価する
ことを特徴とする請求項４に記載のＩＴＳシミュレーション方法。
【請求項６】
前記交通流模擬工程において新たな車両が発生した際に、当該新たに発生した車両に対
して前記対応情報を関連付けて記憶する
ことを特徴とする請求項４または５に記載のＩＴＳシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＴＳシステムのシミュレーションに適用して好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＴＳシステム（Intelligent Transport System:高度道路交通システム）とし
て、路車間通信や車車間通信などの様々なアプリケーションが検討されている。ＩＴＳアプリケーションの例としては、ＧＰＳ装置によって取得した車両位置を周囲の車両と交換し、出会い頭衝突や追突などの危険が発生した場合にドライバに警告したり、運転に介入して危険を回避したりするものが挙げられる。
【０００３】
ＩＴＳアプリケーションの動作検証のためには、現実の交通環境下で数十〜数百台の車両を用いた実証実験を行う必要があるが、このような実験は非常に大がかりで時間もコストも要する。開発の最終段階ではこのような手法による検証が必要であるが、開発初期段階からこのような検証を頻繁に行うことは現実的ではない。そこで、計算機を用いたシミュレーションによるＩＴＳアプリケーションの検証が不可欠となる。
【０００４】
通信を利用するＩＴＳアプリケーションを評価するためには、ＩＴＳアプリケーションシミュレーションに、各時刻における車両位置を決定するマイクロ交通流シミュレーション、送受信ノード間の電波到達可能性を評価する電波伝搬シミュレーション、通信によって情報が伝達可能かを評価するネットワークシミュレーションを組み合わせる必要がある。本発明者らは、それぞれの要素シミュレータと通信する統合プラットフォームを開発し、各要素シミュレータの選択や交換が容易な疎結合アーキテクチャの統合シミュレーションシステムを開発している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】疋田敏朗  他、「統合シミュレータによる現実都市環境を模擬した車車間通信シミュレーション」、Ｄｉｃｏｍｏ  ２００８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＩＴＳアプリケーションは現在も種々のものが提案されており、今後その種類がさらに増えることが予想される。ＩＴＳアプリケーションの一例として、出会い頭衝突防止、追突防止、右直事故防止、車車での渋滞情報の交換（およびそれに基づく経路探索）等を挙げることができる。また、ＩＴＳアプリケーションに利用する無線通信の通信方式もそれぞれ異なる。現実の環境においては、全ての車両が同一の車載機を備えることは想定できず、車両（車載機）によって対応するアプリケーション・通信方式が異なる。
【０００７】
従来はこのように車載機によって対応可能なアプリケーションが異なる場合に容易に対処することができなかった。そこで、本発明では、対応可能なアプリケーションが異なる車載機が存在する状況であってもシミュレーションを可能とするＩＴＳシミュレータ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】
上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によってＩＴＳシステムの動作をシミュレートする。
【０００９】
本発明に係るＩＴＳシミュレーションシステムは、
車両動作を模擬し、各時刻での車両位置を求める交通流シミュレータと、
交通流シミュレータによって求められた車両位置における各車両間での通信による情報伝達の可能性を評価する通信シミュレータと、
交通流シミュレータによって求められた車両位置および通信シミュレータによって求められた情報伝達の可能性に基づいて、ＩＴＳアプリケーションの動作を模擬し、ＩＴＳアプリケーションが車両動作に与える影響を求める複数のＩＴＳアプリケーションシミュレータと、
を備え、
各車両について、前記複数のＩＴＳアプリケーションシミュレータが模擬する複数のＩＴＳアプリケーションのそれぞれに対応するか否かを示す対応情報を記憶し、
各タイムステップにおいて、各車両が前記複数のＩＴＳアプリケーションに対応するか否かを前記対応情報に基づいて判断し、対応しているＩＴＳアプリケーションで利用する通信の伝達可能性を前記通信シミュレータで評価して、その結果を利用してＩＴＳアプリケーションの動作を模擬することを特徴とする。
【００１０】
このように本発明におけるＩＴＳシミュレーションシステムでは、それぞれの車両が対応可能なＩＴＳアプリケーションを記憶している。この対応情報に基づいて、各ＩＴＳシミュレータを用いたシミュレーションを行うことができる。したがって、対応可能なＩＴＳアプリケーションが異なる車両が混在している状況であっても、適切にシミュレーションが行える。
【００１１】
また、本発明において、前記対応情報は、さらに、各車両が無線通信に使用する通信方式も含んでおり、
前記通信シミュレータでは、各車両が対応しているＩＴＳアプリケーションの通信を、前記対応情報に示されている通信方式を用いて通信したときの情報伝達可能性を評価する
ことが好ましい。
【００１２】
こうすることで、車両が対応するアプリケーションの実装に基づいた通信方式での通信をシミュレーションできる。
【００１３】
また、本発明において、前記交通流シミュレータにおいて新たな車両が発生した際に、当該新たに発生した車両に対して前記対応情報を関連付けて記憶することが好ましい。たとえば、各ＩＴＳアプリケーションについて対応可能な車両の割合をあらかじめ定めておき、その割合にしたがってランダムに対応情報を決定しても良い。
【００１４】
本発明は、上記処理の少なくとも一部を含むＩＴＳシミュレーション方法、または、これらの方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、対応可能なＩＴＳアプリケーションが異なる複数の車両が存在する場合も適切にシミュレーションを実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＩＴＳ統合シミュレータの概要構成を示す図である。
【図２】ＩＴＳ統合シミュレータにおける各要素シミュレータの連携を説明する図である。
【図３】ＩＴＳアプリケーションおよび無線通信方式への対応・非対応を格納する対応情報のデータフォーマットの例である。
【図４】対応情報に基づいてＩＴＳアプリケーションおよび無線通信のシミュレーションを行う処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図１は、要素シミュレータを連携させて、通信を利用したＩＴＳアプリケーションを評価可能な統合シミュレータ（ＩＴＳシミュレーションシステム）の機能構成を示す図である。複数の要素から成り立つ現象をシミュレーションする場合は、それぞれの要素シミュレータを内部で密に組み合わせる方式もあるが、本実施形態においてはそれぞれ単体で動作する要素シミュレータを疎に結合する方式を採用している。疎結合アーキテクチャは、統合シミュレーションプラットフォーム（以下、ＩＳＰとも表記する）１を用意し、各要素シミュレータを通信により結合する。このような方式を採用する理由は、評価目的に応じて、要素シミュレータを適宜選択・交換可能とするためである。
【００１８】
本発明に係る統合シミュレータは、ＩＳＰ１によって交通流シミュレータ９、通信シミュレータ１０、位置情報シミュレータ１１、ＩＴＳアプリケーションシミュレータ１２を要素シミュレータとして用いる。交通流シミュレータ９は、車両の移動を模擬して、各時刻の車両を決めるミクロ交通流シミュレータである。通信シミュレータ１０は、車両の位置が刻々と変化する各時点において、車両間あるいは車両と路側通信設備との間で通信が可能か否かの評価、および、通信によって情報が伝達できるかを評価する。位置情報シミュレータ１１は、各車両がその時点において、ＧＰＳ装置によって取得される測位情報を求めるものである。ＩＴＳアプリケーションシミュレータ１２は、車載機器や路側設備のＩＴＳアプリケーションを模擬して車両動作に与える影響を評価する。ＩＴＳアプリケーションシミュレータ１２は複数用いられ、それぞれが個別のＩＴＳアプリケーション動作をシミュレートする。ＩＴＳアプリケーションとしては、たとえば、出会い頭衝突防止、追突防止などの安全計のアプリケーションや、渋滞情報の収集や車車間通信での通知、通知された渋滞情報を利用した経路探索などが挙げられる。
【００１９】
なお、上述した要素シミュレータは、さらに複数のシミュレータから構成されても構わない。たとえば、通信シミュレータは、電波伝搬シミュレータとネットワークシミュレータとから構成されても構わない。
【００２０】
ＩＳＰ１は、各要素シミュレータの連携を管理する全体管理モジュール２と、各要素シミュレータを制御する各種コントローラ（交通流コントローラ３、通信コントローラ４、位置情報コントローラ５、ＩＴＳアプリケーションコントローラ６）を有する。ＩＳＰ１は、各要素シミュレータの各タイムステップにおける状態を記憶する状態データ記憶部７を備える。状態データ記憶部７では、各車両の状態（位置、走行方向、速度、加速度の他種々の情報を含む）を記憶する。またＩＳＰ１は車両ごとに対応可能なＩＴＳアプリケーションおよび無線通信方式を記憶する。ＩＳＰ１はまた、シミュレーションにおいて発生するイベント（たとえば、ドライバによる急制動、ＩＴＳアプリケーションによる衝突回避制御の開始、通信の発生など）を記憶するイベントデータ記憶部８を備える。
【００２１】
なお、本実施形態に係る統合シミュレータは、ハードウェアの観点からは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ等の主記憶装置、ＨＤＤやＣＤ−ＲＯＭ等の補助記憶装置、入出力装置等を含むコンピュータから構成される。このようなコンピュータがプログラムを実行することによって上記の各機能部が実現されるが、これらの機能部のうち一部または全部について専用の回路によって実現しても構わない。なお、本統合シミュレータを複数のコンピュータまたは複数のプロセッサを含むコンピュータによって構成し、各要素シミュレータをそれぞれ並列に実行することも好ましい。
【００２２】
全体管理モジュール２は、シミュレーション開始時刻、終了時刻、１タイムステップの時間などを含むシミュレーションパラメータ１３を受け付けてシミュレーションを開始する。シミュレーションパラメータ１３には、各車両の初期位置や、各車両が有する機器の性能等が含まれる。入力されたパラメータは不図示の記憶手段に記憶される。また、複数存在するＩＴＳアプリケーションのそれぞれについて対応しているか否かを示す対応情報が車両ごとに記憶される。このような対応情報は車両ＩＤに関連付けられて記憶される。全体管理モジュール２は、状態データ記憶部７に格納されている状態データや、イベントデータ記憶部８に格納されているイベントデータ、地図・地形データベース１４に格納されている地図・地形データを、コントローラ経由で各要素シミュレータに渡して、要素シミュレーションを実行させて、その結果を受け取る。要素シミュレータによる計算結果は、状態データ記憶部７やイベントデータ記憶部８に記憶される。なお、コントローラと各要素シミュレータの間には、要素シミュレータごとの差異を吸収するためのインタフェース９ａ，１０ａ，１１ａ，１２ａが設けられており、要素シミュレータを修正することなく利用可能である。
【００２３】
このような統合シミュレータにおける、シミュレーションの全体的な処理の流れを、図２を参照して説明する。まず初期状態に基づいて交通流シミュレータ９が車両動作を模擬することで、次タイムステップにおける各車両の位置を算出する。このようにして求められた各車両の位置は、シミュレーション内での車両の正確な位置を表すものであり、誤差は含まれていない。各ＩＴＳアプリケーションシミュレータ１２は交通流シミュレータ９で計算した１タイムステップの間に発生する通信を抽出して、通信発生イベントとして通信シミュレータ１０へ渡す。なお、車両が対応していないＩＴＳアプリケーションのシミュレータからは通信イベントは発生せず、車両が対応しているＩＴＳアプリケーションからのみ通信イベントが発生する。車両がＩＴＳアプリケーションに対応しているか否かは、上述した対応情報を参照することで把握できる。また、通信シミュレータ１０は、各車両の正確な位置に基づいて、通信発生イベントに含まれるそれぞれの通信が車両間で情報伝達が可能であるか否かの判断を行う。位置情報シミュレータ１１は、各車両の正確な位置に基づいて、各車両のＧＰＳ装置によって得られるＧＰＳ測位情報を求める。このＧＰＳ測位情報は、ＧＰＳ装置における測位誤差が含まれるものである。この誤差を含む位置情報が車両間の通信でやりとりされる位置情報である。そして、ＩＴＳアプリケーションシミュレータ１２は、情報伝達可能な車両間におけるＩＴＳアプリケーションの動作を模擬する。ここで、ＩＴＳアプリケーションシミュレータ１２は、位置情報シミュレータ１１によって得られた誤差を含んだ車両位置情報を利用してＩＴＳアプリケーションの動作を模擬する。そして、このＩＴＳアプリケーション動作が車両動作に与える影響を考慮して、次タイムステップの車両の位置を、交通流シミュレータ９によって算出する。以下、上記の処理を繰り返すことで、ＩＴＳシステムのシミュレーションが実行される。なお、ここでは各要素シミュレータが直接連携するように説明したが、本実施形態においては全てのデータ連係はＩＳＰ１を介して行われることは上述したとおりである。
【００２４】
このように、本統合シミュレータでは、車両（車載機）が対応しているＩＴＳアプリケーションを識別して、対応しているＩＴＳアプリケーションのみを動作させたシミュレーションが行える。したがって、たとえば、ＩＴＳアプリケーションや無線通信方式の対応状況が異なる車両が混在するような環境であっても、適切なシミュレーションが容易に実施できる。
【００２５】
以下、本ＩＴＳシミュレーションシステムによって、車両ごとに異なるアプリケーションの動作を模擬する処理について、より詳しく説明する。まず、図３を参照して各車両がどのＩＴＳアプリケーションや通信方式に対応するかを示す対応情報のフォーマットを説明する。図に示すように、対応情報は、大きく分けて、どのＩＴＳアプリケーションに対応するかを示すアプリケーションシミュレータ部と、どの通信方式に対応するかを示す通
信シミュレータ部に分けられる。ここでは、ＩＴＳアプリケーションが５つある場合の例であり、それぞれのアプリケーションに対応しているか非対応であるかを１ビットの情報３１〜３５として格納している。また、対応する無線通信方式については、車載搭載機の有無、通信周波数（５．８ＧＨｚ、７００ＭＨｚ）、通信プロトコル（ＲＣ００５，８０２．１１ｐ）、マルチキャスト対応（対応、非対応）を１ビットの情報３６〜３９として格納している。この対応情報は、車両がどのＩＴＳアプリケーションや通信方式に使用可能であるかを表すものであるためこれ以外のデータフォーマットを採用しても良いことは勿論である。
【００２６】
次に、図４のフローチャートを参照して、この対応情報を用いて車両ごとのＩＴＳアプリケーション動作について説明する。まず、交通流シミュレータが車両の動作を模擬する（Ｓ１１）。このタイムステップでの交通流シミュレーションによって新たに発生した車両に対して、対応情報を割り当てる（Ｓ１２）。この割当は、たとえば、対応するＩＴＳアプリケーションや通信方式が異なるいくつかのタイプの車両を想定し、そのそれぞれについて発生確率をシミュレーションパラメータとして与えておき、この確率にしたがってランダムにどのタイプの車両であるかを決定することによって行うことができる。車両に割り当てられた対応情報は、ＩＳＰ１の内部に車両ＩＤに関連付けられて記憶される。
【００２７】
次に、ＩＴＳアプリケーションシミュレータのそれぞれは、各車両についてシミュレータが扱うアプリケーションに対応可能であるか否かを判断する（Ｓ１３）。シミュレータが扱うアプリケーションに車両が対応している場合は、交通流シミュレータによって求められた移動の間に発生する通信イベントを抽出して、アプリケーションシミュレータの実装に基づくパケットの生成を行う（Ｓ１４）。そして、このパケット通信が通信相手まで到達して情報伝達が可能であるか否かを、通信シミュレータによって判断する（Ｓ１５）。ＩＴＳアプリケーションシミュレータは、通信シミュレータによる情報伝達可能性と位置情報とに基づいてＩＴＳアプリケーションの動作を模擬する。このＩＴＳアプリケーションの動作は、次タイムステップにおける交通流シミュレーションにフィードバックされる。なお、ＩＴＳアプリケーションが利用する位置情報は、上述のようにＧＰＳ測位誤差を考慮したものであるが、ここでは簡略化のため説明を省略している。
【符号の説明】
【００２８】
１      統合シミュレーションプラットフォーム（ＩＳＰ）
９      交通流シミュレータ
１０    通信シミュレータ
１１    位置情報シミュレータ
１２    ＩＴＳアプリケーションシミュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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