(57)【要約】【課題】車車間通信を利用して他車との間の距離を算出する。【解決手段】車車間通信装置Ａは車車間通信装置Ｂに探索メッセージを送信しループバックカウンタ１６０をスタートさせる。車車間通信装置Ｂは探索メッセージを受信すると遅延カウンタ１５９をスタートし、送信可能となりしだい第１応答メッセージに遅延カウンタ値を含めて車車間通信装置Ａに送信する。車車間通信装置Ａは第１応答メッセージを受信するとループバックカウンタ１６０をストップして遅延カウンタ１５９をスタートし、送信可能となりしだい第２応答メッセージに遅延カウンタ値を含めて車車間通信装置Ｂに送信する。車車間通信装置Ｂは第２応答メッセージを受信するとループバックカウンタ１６０をストップする。そして、各車両において、ループバックカウンタ値から受信した遅延カウンタ値を減算した値を用いて車車間の電波伝搬時間を算出し、これより他方の車両までの距離を算出する。【選択図】図３
2004178028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される車載システムであって、
他車両に搭載された車載システムと無線通信を行う車車間通信装置と、
前記車車間通信装置による他車の車載システムとの無線通信による自車と他車間の信号の伝搬に要した時間を測定する伝搬時間測定手段と、
前記伝搬時間測定手段が測定した時間に基づいて、自車と他車間の距離を算出する他車距離算出手段とを有することを特徴とする車載システム。
【請求項２】
請求項１記載の車載システムであって、
自車から見た前記他車の方向を算出する他車方向算出手段と、
前記他車方向算出手段が算出した他車の方向と前記他車距離算出手段が算出した自車と他車間の距離に基づいて、他車の自車に対する相対位置を算出する他車位置算出手段を有することを特徴とする車載システム。
【請求項３】
請求項２記載の車載システムであって、
自車位置を検出する自車位置検出手段と、
自車位置検出手段が検出した自車位置と、前記他車位置算出手段が算出した自車に対する他車の相対位置に基づいて、前記他車の位置を道路地図上に表示した他車位置表示画面を表示する他車位置表示手段とを有することを特徴とする車載システム。
【請求項４】
車両に搭載された車両システムにおいて、自車両と他車両との間の距離を測定する他車距離測定方法であって、
車両システムにおいて他車両に搭載された車載システムと無線通信を行うステップと、
他車の車載システムとの無線通信において、自車と他車間の信号の伝搬に要した時間を測定するステップと、
測定した自車と他車間の信号の伝搬に要した時間に基づいて、自車と他車間の距離を算出するステップとを有することを特徴とする他車距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車において他車との距離や他車の位置を検出する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車において他車との距離や他車の位置を算出する技術としては、各自動車に搭載した各システムにおいてＧＰＳ受信機を用いて自車位置を算出し、算出した自車位置を無線通信を介して相互に交換することにより、各システムにおいて他車の位置を検出する技術が知られている（たとえば、特開平１０−１８８１９９号公報）。また、同様に自動車に搭載したレーダを用いて他車の自車に対する相対位置を算出する技術も知られている（たとえば、上記特開平１０−１８８１９９号公報）
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１８８１９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＧＰＳ受信機を用いて自車位置を算出し、算出した自車位置を無線通信を介して相互に交換する技術によれば、他車位置の検出精度が個々のＧＰＳ受信機の受信状態に依存するため、ＧＰＳ衛星からの受信電波が不安定であったり受信可能なＧＰＳ衛星の数が少ない場合などには、精度良く他車との距離や他車の位置を検出することができない場合がある。
【０００５】
一方、レーダを用いて他車の自車に対する相対位置を算出する技術によれば、各車両にレーダを搭載する必要があり、他車との距離や他車の位置の検出のために要する各種コストが比較的大きい。
そこで、本発明は、コストを大きく増加することなく、安定的に他車との距離や他車の位置の検出を行うことのできる車載装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題達成のために本発明は、車両に搭載される車載システムを、他車両に搭載された車載システムと無線通信を行う車車間通信装置と、前記車車間通信装置による他車の車載システムとの無線通信による、自車と他車間の信号の伝搬に要した時間を測定する伝搬時間測定手段と、前記伝搬時間測定手段が測定した時間に基づいて、自車と他車間の距離を算出する他車距離算出手段とより構成したものである。
【０００７】
このような車載システムによれば、レーダ等の特段の設備を備えることなく、車両間で相互通信を行うための車車間通信を利用して安定的に自車と他車間の距離を測定することができるようになり、このように測定された他車間との距離に基づいて、他車の位置などを精度良く算出することができるようになる。
【０００８】
たとえば、このような車載システムにおいて、さらに、自車から見た前記他車の方向を算出する他車方向算出手段と、前記他車方向算出手段が算出した他車の方向と前記他車距離算出手段が算出した自車と他車間の距離に基づいて、他車の自車に対する相対位置を算出する他車位置算出手段とを備えれば、車車間通信のみを利用して自車に対する他車の相対位置を安定的に算出することができるようになる。
【０００９】
また、さらには、これらの車載システムに自車位置を検出する自車位置検出手段と、自車位置検出手段が検出した自車位置と、前記他車位置算出手段が算出した自車に対する他車の相対位置に基づいて、前記他車の位置を道路地図上に表示した他車位置表示画面を表示する他車位置表示手段とを設けるようにしても良く、このようにすることにより、ユーザに道路地図上で他車位置を提示し、ユーザの運転の便に供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に本実施形態において各自動車に搭載される車載システムの構成を示す。図示するように、車載システム１は、ＧＰＳ受信機１１、角加速度センサや地磁気センサなどの方位センサ１２、車速パルスセンサなどの車速センサ１３、道路地図データを記憶したＤＶＤドライブやＨＤＤなどの記憶装置である道路地図データ記憶部１４、他車に搭載された車載システム１と無線通信を行う車車間通信装置１５、表示装置１６、現在状態算出部１７、ルート探索部１８、案内画像生成部１９、現在状態メモリ２０、他車位置算出部２１、制御部２２とを有する。
【００１１】
このような構成において、現在位置算出部は、方位センサ１２や車速センサ１３やＧＰＳ受信機１１の出力から推定される現在位置に対して、道路地図データ記憶部１４から読み出した前回決定した現在位置の周辺の地図とのマップマッチング処理などを施して、現在の走行中のリンクとして最も確からしいリンクと、現在位置として最も確からしいリンク上の位置と、現在の走行方位として最も確からしい走行方位とを、それぞれ現在走行中リンク、現在位置座標、現在走行方位として決定し、現在状態情報として現在状態メモリ２０に格納する処理を繰り返す。ここで、道路地図データでは、道路を直線の集合として表現しており、この各直線がリンクである。
【００１２】
次に、ルート探索部１８は、ユーザから  目的地の設定を受付け、必要地理的範囲の道路地図データを道路地図データ記憶部１４から読み出し、現在状態メモリ２０の現在位置データが示す現在位置座標から目的地座標までの、現在走行中リンクデータが示すリンクを最初に辿る誘導経路を所定のコストモデルに基づいて算出する。
【００１３】
そして、案内画像生成部１９は、道路地図データが示す道路地図上に、ルート探索部１８が探索した目的地までの誘導経路を道路地図上で示す誘導経路図形と、現在状態メモリ２０に格納されている現在位置座標が表す現在位置を道路地図上で示す現在位置マークと、他車位置算出部２１が算出した他車の位置を道路地図上で示す他車マークとを描画した案内画像を生成し、表示装置１６に表示する。ただし、目的地や誘導経路が設定されていない場合には、誘導経路図形の描画は行わない。
【００１４】
そして、制御部２２は、以上の各部の動作を統括する。
以下、前述した他車位置算出部２１における他車位置算出の動作について説明する。
他車位置の算出は、車車間通信装置１５を利用した他車との間の車車間距離と他車方向との測定の処理と、他車との間の車車間距離と他車方向を用いた他車位置算出部２１による他車位置の算出の処理とによって行われる。
まず、車車間通信装置１５を利用した他車との間の車車間距離の測定と他車方向の測定について説明する。
図２に、車車間通信装置１５の内部構成を示す。
図示するように車車間通信装置１５は、アンテナ１５１、アンテナ１５１で送受する信号の増幅や分離を行うアンテナスイッチモジュールなどであるアンテナ制御部１５２、受信信号を復調する復調部１５３、送信信号を変調する変調部１５４、制御部２２から制御部インタフェース１５５を介して受け取った送信データのフレーミングや変調部１５４への供給を行う送信データ処理部１５６、復調部１５３から受け取った自装置宛の受信データのデフレーミングや制御部インタフェース１５５を介した制御部２２への供給を行う受信データ処理部１５７とを有する。そして、このような構成によって、各車載システム１の制御部２２は、車車間通信装置１５を介して他車の制御部２２との間で無線通信を行うことができるようになっている。
【００１５】
また、図示するように車車間通信装置１５は、車車間距離と他車方向を測定するための構成として、メッセージ検出部１５８、ループバックカウンタ１６０、遅延カウンタ１５９、メッセージ送受制御部１６１と、受信電波の到来方向を算出する電波到来方向算出部１６２を有する。電波到来方向算出部１６２の受信電波の到来方向の算出は、たとえば、アンテナ１５１を３以上設け、各アンテナ１５１における受信電波の受信強度の差や受信電波のキャリア周波数信号の位相差より、受信電波の到来方向を推定することにより行ったり、アンテナ１５１として指向性が可変のアンテナ１５１を用い、アンテナ１５１の指向性を変化させながら電波を受信し受信した電波強度が最大であったときの指向性の方向より受信電波の到来方向を推定すること等により行う。
【００１６】
図３ａに、車車間通信装置１５の、車車間距離の測定の動作シーケンスを、車車間通信装置Ａと車車間通信装置Ｂとの間の車車間距離を測定する場合を例にとり示す。
図示するように、まず、車車間通信装置Ａのメッセージ送受制御部１６１は、探索メッセージを生成し、送信データ処理部１５６が送信を行っていない期間に変調部１５４に供給することにより、相互間の車車間距離を測定したい他車の車車間通信装置１５である車車間通信装置Ｂに送信する。ここで、図３ｂ１に示すように探索メッセージには、探索メッセージであることを示す所定のメッセージ識別パターンと、探索メッセージの送信先の車車間通信装置１５や自装置のアドレス情報と、当該探索メッセージにより開始される車車間距離測定のシーケンスを識別するためのシーケンス識別情報とが含まれている。また、探索メッセージの送信先の車車間通信装置１５のアドレスは、あらかじめ通信可能な車車間通信装置１５のアドレスを求めておき、アドレスを求めた車車間通信装置１５のうちの過去所定期間内に相互間の車車間距離を求めていない車車間通信装置１５のアドレスを、順次、相互間の車車間距離を測定する車車間通信装置１５のアドレスとすることにより決定する。なお、通信可能な車車間通信装置１５は、車車間通信装置１５の送信データ処理部１５６が定期的に自装置のアドレスを含めた存在通知メッセージを放送形式で送信すると共に、受信データ処理部１５７において過去一定期間内に受信した存在通知メッセージに含まれるアドレスを、通信可能な車車間通信装置１５のアドレスとして登録しておくようにすることなどにより求めることができる。ただし、探索メッセージは放送形式によって送信するようにしても良い。
【００１７】
さて、メッセージ検出部１５８は、変調部１５４への探索メッセージの入力を探索メッセージ中のメッセージ識別パターンより検出する。そして、変調部１５４への探索メッセージの入力を検出したならば、ループバックカウンタ１６０をスタートさせる。
【００１８】
一方、探索メッセージを受信した車車間通信装置Ｂにおいて、メッセージ検出部１５８は、復調部１５３からの復調された探索メッセージの出力を探索メッセージ中のメッセージ識別パターンより検出する。そして、復調された探索メッセージの出力を検出したならば、遅延カウンタ１５９をスタートさせる。また、メッセージ送受制御部１６１は、メッセージ検出部１５８の探索メッセージの検出に応答して、復調された探索メッセージを取り込む。
【００１９】
探索メッセージを取り込んだメッセージ送受制御部１６１は、次に、現在状態メモリ２０から現在状態情報を読み込み、第１応答メッセージを生成する。ここで図３ｂ２に示すように、第１応答メッセージには、第１応答メッセージであることを示す所定のメッセージ識別パターンと、第１応答メッセージの送信先の車車間通信装置１５や自装置のアドレス情報と、第１応答メッセージが利用される車車間距離測定のシーケンスを識別するためのシーケンス識別情報と、現在状態メモリ２０から読み出した現在状態情報とが含まれている。また、後述するように送信時に遅延時間が追加される。
【００２０】
そして、メッセージ送受制御部１６１は、生成した第１応答メッセージを、送信データ処理部１５６が送信を行っていない期間に第１応答メッセージに図３ｂ２に示すように、その時点の遅延カウンタ１５９のカウント値を遅延時間として付加して、変調部１５４に供給することにより、車車間通信装置Ａに送信する。一方、メッセージ検出部１５８は、変調部１５４への第１応答メッセージの入力を第１応答メッセージ中のメッセージ識別パターンより検出し、ループバックカウンタ１６０をスタートさせ遅延カウンタ１５９をストップする。
【００２１】
一方、第１応答メッセージを受信した車車間通信装置Ａにおいて、メッセージ検出部１５８は、復調部１５３からの復調された第１応答メッセージの出力を探索メッセージ中のメッセージ識別パターンより検出する。そして、復調された第１応答メッセージの出力を検出したならば、ループバックカウンタ１６０をストップし遅延カウンタ１５９をスタートさせる。また、メッセージ送受制御部１６１は、メッセージ検出部１５８の第１応答メッセージの検出に応答して、復調された第１応答メッセージを取り込むと共に、電波到来方向算出部１６２より、この第１応答メッセージ受信時の電波到来方向を入手する。
【００２２】
第１応答メッセージを取り込んだメッセージ送受制御部１６１は、次に、現在状態メモリ２０から現在状態情報を読み込み、第２応答メッセージを生成する。図３ｂ３に示すように第２応答メッセージには、第２応答メッセージであることを示す所定のメッセージ識別パターンと、第２応答メッセージの送信先の車車間通信装置１５や自装置のアドレス情報と、第２応答メッセージが利用される車車間距離測定のシーケンスを識別するためのシーケンス識別情報と、現在状態メモリ２０から読み出した現在状態情報とが含まれている。また、後述するように送信時に遅延時間が追加される。
【００２３】
そして、メッセージ送受制御部１６１は、生成した第２応答メッセージを、送信データ処理部１５６が送信を行っていない期間に第２応答メッセージに図３ｂ３に示すように、その時点の遅延カウンタ１５９のカウント値を遅延時間として付加して、変調部１５４に供給することにより、車車間通信装置Ｂに送信する。一方、変調部１５４への第２応答メッセージの入力を第２応答メッセージ中のメッセージ識別パターンより検出し、遅延カウンタ１５９をストップする。
【００２４】
そして、第２応答メッセージを受信した車車間通信装置Ｂにおいて、メッセージ検出部１５８は、復調部１５３からの復調された第２応答メッセージの出力を第２応答メッセージ中のメッセージ識別パターンより検出する。そして、復調された第２応答メッセージの出力を検出したならば、ループバックカウンタ１６０をストップする。また、メッセージ送受制御部１６１は、メッセージ検出部１５８の第２応答応答メッセージの検出に応答して、復調された第２応答メッセージを取り込むと共に、電波到来方向算出部１６２より、この第２応答メッセージ受信時の電波到来方向を入手する。
【００２５】
以上の車車間距離測定のシーケンスの実行後、車車間通信装置Ａのメッセージ送受制御部１６１は、ループバックカウンタ１６０のカウント値、車車間通信装置Ｂから受信した遅延時間、車車間通信装置Ｂから受信した現在状態情報を制御部２２に引き渡す。同様に車車間通信装置Ｂのメッセージ送受制御部１６１は、ループバックカウンタ１６０のカウント値、車車間通信装置Ａから受信した遅延時間、電波到来方向算出部１６２から取り込んだ電波到来方向、車車間通信装置Ａから受信した現在状態情報を制御部２２に引き渡す。
なお、以上の動作シーケンスを、複数並行して行う場合には、各メッセージに含まれるシーケンス識別情報を用いて、各メッセージが属するシーケンスを識別しながら、以上の処理を各シーケンスについてそれぞれ行うようにする。
【００２６】
各車載システム１の制御部２２は、メッセージ送受制御部１６１から受け取った各情報を他車情報として他車位置算出部２１に送り、他車位置の算出を行わせる。
以下、他車との間の車車間距離と他車方向を用いた他車位置算出部２１による他車位置の算出の処理について説明する。
他車位置算出部２１が、制御部２２から受け取った他車情報のループバックカウンタ１６０のカウント値から制御部２２から受け取った同他車情報の遅延時間と変復調等に要する固定時間を減算した値は、自車と他車間を電波が往復するの要した伝搬時間に依存した値となる。そこで、他車位置算出部２１は、まず、この伝搬時間と電波速度（光速）より、自車から他車までの距離を算出する。そして、電波到来方向と逆方向を他車方向として、自車位置より他車方向に算出した距離進んだ位置を他車位置とする。また、この際には、他車情報に含まれる現在状態情報が示す各情報を利用して、適宜他車位置を補正等する処理を行う。すなわち、図４ａにおいて自車がＡ、他車がＢであるとすると、自車Ａで測定した他車Ｂまでの距離がＬであって、自車Ａの進行方向に対して測った他車Ｂの方向がθである場合には、図示するように自車Ａの進行方向に対して角度θを成す方向に距離Ｌ離れた位置を他車位置とする。
【００２７】
さて、このようにして求めた他車位置は、前述したように、案内画像生成部１９によって、現在位置マークや誘導経路図形と共に、案内画像上に表示される。図５は、このような案内画像を示したものであり、図中、５０１が現在位置マーク、５０２が誘導経路図形、５０３が他車マークである。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明した。
また、以上では車車間通信装置１５に遅延カウンタ１５９を設け、遅延カウンタ１５９を利用して、メッセージを受信してから、当該メッセージに対する応答メッセージを送信するまでの遅延時間を計測したが、このような遅延時間を固定時間と見なせるような場合には遅延カウンタ１５９を設ける必要はなく、ループバックカウンタ１６０の値から遅延カウンタ１５９の値に代えて当該固定時間を減算して用いれば良い。
【００２９】
また、以上では探索メッセージ、第１応答メッセージ、第２応答メッセージを用いた車車間の電波伝搬時間の測定シーケンス中で、現在状態情報や遅延時間を送受や他車からの電波到来方向の測定を行うようにしたが、これらの情報は、伝搬時間の測定シーケンスとは別のシーケンスにおいて送受するようにしてもよい。たとえば、第２応答メッセージの後に、車車間通信によって現在状態情報や遅延時間を相互に交換したり、電波到来方向算出のための送受シーケンスを実施するようにしてもよい。
【００３０】
また、以上で車車間の電波伝搬時間を直接測定して車車間の距離を算出したが、これは、たとえば、各車車間通信装置１５において車車間通信に用いるキャリアを相互に位相同期し、各車車間装置において自装置のキャリアの移動と他車装置から受信したキャリアの位相差を測定し、測定した位相差より自車と他車との距離を測定するなどの、車車間通信を利用した他の手法により行うようにしても良い。
【００３１】
また、たとえば、図４ｂに示すように、３車以上の車車間通信装置１５間で、相互に自車において測定した他車との間の距離を車車間通信によって交換し、交換した各距離を用いて他車位置の補正や算出を行うようにしても良い。たとえば、図中の車両Ａと車両Ｂ間で、それぞれが測定した車両Ｃとの間の距離を交換すれば、車両Ａにおいて車両Ｂの位置を正常に算出でき、かつ、車両Ｃとの距離は正常に算出できたが、車両Ｃの位置が特定できなかったような場合には、車両Ａと車両Ｂ間の距離Ｌ１と、車両Ａと車両Ｃ間の距離Ｌ２と、車両Ｂと車両Ｃ間の距離Ｌ３とより、車両Ｃが存在する位置を２つ（Ｘ１及びＸ２）に絞り込み、絞り込んだ位置の内から、たとえば道路とのマッチングや、車両Ｃから受信した現在状態情報が示す車両Ｃが測定した車両Ｃの現在位置より、車両Ｃの位置としてより確からしい位置を求め、求めた位置Ｘ１を車両Ｃの位置として算出することができるようになる。
【００３２】
また、本実施形態で求め自車と他車間の距離は、他車位置の算出以外の任意の用途に用いるようにしてかまわない。たとえば、各車両において、他車両から第１、第２応答メッセージに含めて入手した現在状態情報が示す他車の現在位置と現在状態メモリ２０に格納している現在状態情報が示す自車の現在位置との関係が、算出した自車と他車間の距離に整合するかどうかを調べ、整合していない場合であって自車のＧＰＳ受信機１１の受信状態が良好でない場合には、算出された自車の現在位置が間違っている可能性が高いものとして、現在状態算出部１７に、ＧＰＳ受信機１１が算出した現在位置よりも、車速センサ１３や方位センサ１２の出力を重視して自車の現在位置を算出し直させる、すなわち、たとえば自律航法のみによって現在位置を算出させ直させる。
【００３３】
以上のように本実施形態によれば、レーダ等の特段の設備を備えることなく、車両間で相互通信を行うための車車間通信を利用して他車間の距離を精度良く測定することができるようになる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、コストを大きく増加することなく、安定的に他車との距離や他車の位置の検出を行うことのできる車載装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車載システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車車間通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車車間距離測定シーケンスを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る他車位置算出のようすを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る車載システムの表示画面例を示す図である。
【符号の説明】
１：車載システム、１１：ＧＰＳ受信機、１２：方位センサ、１３：車速センサ、１４：道路地図データ記憶部、１５：車車間通信装置、１６：表示装置、１７：現在状態算出部、１８：ルート探索部、１９：案内画像生成部、２０：現在状態メモリ、２１：他車位置算出部、２２：制御部、１５１：アンテナ、１５２：アンテナ制御部、１５３：復調部、１５４：変調部、１５５：制御部インタフェース、１５６：送信データ処理部、１５７：受信データ処理部、１５８：メッセージ検出部、１５９：遅延カウンタ、１６０：ループバックカウンタ、１６１：メッセージ送受制御部、１６２：電波到来方向算出部。
【図１】
2004178028.tif 000003
【図２】
2004178028.tif 000004
【図３】
2004178028.tif 000005
【図４】
2004178028.tif 000006
【図５】
2004178028.tif 000007