(57)【要約】【課題】自車を中心とした周囲車両の状況把握を可能にする。【解決手段】車両Ａは、隣接車線の車両ａ１〜ａ３とＣＤＭＡ通信（マイクロ波通信）でリンクしている。車両Ｂは、隣接車線の車両ｂ１〜ｂ４とＣＤＭＡ通信（マイクロ波通信）でリンクしている。車両Ａと車両Ｂとはミリ波通信でリンクしている。ＣＤＭＡリンク間では基本的には自車の情報と周囲のＣＤＭＡチャネルの利用状況とをやりとりし、ミリ波リンク間では自車の情報に加えＣＤＭＡリンクで得た情報も伝送する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各車両に搭載された通信装置を用いて車両間でデータ通信を行う方法であって、
第１の車群に属する車両間でマイクロ波通信によるリンクを形成し、
前記第１の車群に属する第１の車両と前記第１の車群には属さない第２の車両との間でミリ波通信によるリンクを形成する
ことを特徴とする車々間通信方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の車両は第２の車群に属し、
前記第２の車群に属する車両間でマイクロ波通信によるリンクを形成する
ことを特徴とする車々間通信方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記マイクロ波通信はＣＤＭＡ方式による通信である
ことを特徴とする車々間通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両と車両との間で通信を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両同士が直接に通信リンクを形成して運転情報や道路交通情報などのやりとりを行う車々間通信の研究・開発が行われている。
（１）横須賀リサーチパーク（ＹＲＰ）
ＹＲＰでは、ミリ波（６０ＧＨｚ帯）の鋭い指向性と酸素減衰という物理特性を活かし、通信範囲を前後車両に限定した研究を行っている。また、画像などの大容量の伝送に着目している。
【０００３】
ここで研究されている通信方式では、同一車線上の前後の車両１台ずつとのみ通信を行う。最大通信距離は１００ｍ〜１５０ｍである。さらに前方または後方の車両との間では中継（ホッピング）により通信を行う方法も考えられている。側方および斜方の車両とは通信を行わない。
（２）自動車走行電子技術協会（ＪＳＫ）
ＪＳＫで研究されている車々間通信プロトコル（ＤＯＬＰＨＩＮＥ）では、通信範囲として自車の周囲車両８台を想定し、ＣＳＭＡ／ＣＡによってネットワークを構成する。送信したい車両は、まず他車が送信していないことを確認する。送信している車両があれば待機し、その後　送信可能であれば送信を行う。通信周期は最速で２０ｍｓである。
【０００４】
ＤＯＬＰＨＩＮＥには、マイクロ波ＤＯＬＰＨＩＮＥ（５．８ＧＨｚ帯）とミリ波ＤＯＬＰＨＩＮＥ（６０ＧＨｚ帯）とがある。マイクロ波ＤＯＬＰＨＩＮＥでは、送受信ともに無指向型の通信形態をとる。ミリ波ＤＯＬＰＨＩＮＥでは、受信は無指向型、送信は無線ゾーンを限定して複数アンテナやスキャニングで無指向型を構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ミリ波（６０ＧＨｚ帯）による車々間通信では、ミリ波の物理特性から通信ゾーンが限定されるため、単体（１つのアンテナ）では側方および斜方との通信ができない。また、車線変更時などに必要な隣接車線の車両情報が得られない。したがって、複数アンテナの配置やスキャニング技術が必要となりシステムが高価になると考えられる。
【０００６】
マイクロ波（５．８ＧＨｚ帯）による車々間通信では、通信範囲を的確に限定できない。ＣＳＭＡ方式の場合には、車両密度が増加すると確率的にまた隠れ端末の影響で通信の衝突が増え、送信成功率が低下する。送信成功率が低下すると情報のリアルタイム性にかける。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明による車々間通信方法は、各車両に搭載された通信装置を用いて車両間でデータ通信を行う方法である。この車々間通信方法では、第１の車群に属する車両間でマイクロ波通信によるリンクを形成する。また、第１の車群に属する第１の車両と第１の車群には属さない第２の車両との間でミリ波通信によるリンクを形成する。
【０００８】
好ましくは、上記第２の車両は第２の車群に属する。そして、第２の車群に属する車両間でマイクロ波通信によるリンクを形成する。
【０００９】
好ましくは、上記マイクロ波通信はＣＤＭＡ方式による通信である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜通信リンクの形態＞
この発明の実施の形態による車々間通信方式において形成される通信リンクの通常の形態を図１に示す。ここでは、３車線の道路上を９台の車両Ａ，ａ１〜ａ３，Ｂ，ｂ１〜ｂ４が走行している場合を想定し、車両Ａ，Ｂに注目する。車両Ａは、隣接車線の車両ａ１〜ａ３とＣＤＭＡ通信（マイクロ波通信）でリンクしている。車両Ｂは、隣接車線の車両ｂ１〜ｂ４とＣＤＭＡ通信（マイクロ波通信）でリンクしている。車両Ａと車両Ｂとはミリ波通信でリンクしている。車両Ａ，ａ１〜ａ３は車群ＧＲ１を構成し、車両Ｂ，ｂ１〜ｂ４は車群ＧＲ２を構成している。ＣＤＭＡリンク間では基本的には自車の情報と周囲のＣＤＭＡチャネルの利用状況とをやりとりし、ミリ波リンク間では自車の情報に加えＣＤＭＡリンクで得た情報も伝送する。
【００１１】
図１に示した通信リンク形態において行われる通信例を図２に示す。車両Ａは、ＣＤＭＡリンクを形成している車両ａ１〜ａ３から周期的に送信される車両データを受信してＣＤＭＡリンク情報（ＣＤＭＡリンクで得た情報）を更新する。また車両Ａは、適切な時間間隔をもって車両Ｂとミリ波リンクで通信し、車両Ｂの情報と、車両ＢがＣＤＭＡリンクで得た情報とを得る。これらによって車両Ａは前後左右（前方・後方・側方・斜方）の車両の運行状況を把握できる。車両Ｂについても同様である。
【００１２】
＜ＣＤＭＡリンクへの参加手順＞
次に、他車との間でＣＤＭＡリンクを形成していない車両がＣＤＭＡリンクへ参加する手順について説明する。ここでは図３（ａ）に示すように、他車との間でＣＤＭＡリンクを形成していない車両Ｃが、車両Ａ，ａ１〜ａ３の間で形成されているＣＤＭＡリンクへ参加する場合を例にして説明する。なお、以下では図３（ｂ）も参照しつつ説明する。
【００１３】
車両Ａ，ａ１〜ａ３のうちのいずれか１つ（たとえば車両ａ２）と車両Ｃとの間でミリ波リンクが確立している場合、車両ＣはＣＤＭＡチャネルの利用状況をミリ波リンクにより入手する（ＳＴ４１，ＳＴ４２）。車両Ａ，ａ１〜ａ３のいずれともミリ波リンクが確立していない場合、車両ＣはＣＤＭＡリンクのアクセスチャネルで車両Ａ，ａ１〜ａ３のいずれか（ここでは車両ａ３）にアクセスしてＣＤＭＡチャネルの利用状況を入手する（ＳＴ４１，ＳＴ４３，ＳＴ４４）。空きチャネル（利用されていないチャネル）から自車（車両Ｃ）のＣＤＭＡチャネルを選択して（ＳＴ４５）、利用チャネルを伝達し、通信相手のＣＤＭＡチャネルで自車（車両Ｃ）チャネルの登録状況を確認する（ＳＴ４６〜ＳＴ４８）。アクセスチャネルを用いてアクセスした場合の通信手順の例を図４（ａ）に、通信仕様の例を図４（ｂ）示す。
【００１４】
＜ＣＤＭＡリンクの中継＞
次に、通常の通信リンクに異常が起こった場合の処理について説明する。ここでは図５（ａ）に示すように、車両Ａと車両ａ１〜ａ３との間でＣＤＭＡリンクＡが形成され、車両ａ３と車両Ａ，ａ２との間でＣＤＭＡリンクａ３が形成されているものとする。そしてＣＤＭＡリンクａ３に関し、車両Ａからの送信電力が大きいために車両ａ３が受信不能になった場合を想定する。このような場合に行われる中継処理について図５（ｂ）を参照しつつ説明する。
【００１５】
車両Ａは車両ａ２からのデータを受信可能である。車両ａ３は車両Ａへ車両ａ２の中継要求を行う。この要求に応答して車両Ａは、現在持っている車両ａ２のデータを車両ａ３へ送信する。車両Ａはこれ以降の定期送信において車両ａ２からのデータを受信するたびに当該データを車両ａ３へ転送する。
【００１６】
＜隠れ車両の検知および対処＞
ここでは図６（ａ）のように、車両Ａと車両ａ１〜ａ３との間および車両Ｂと車両ｂ１〜ｂ４との間でＣＤＭＡリンクが確立しているものとする。また、車両Ａと車両Ｂとの間、車両Ｃと車両ｂ２との間および車両Ｃと車両ａ２との間ではミリ波リンクが確立しているものとする。この実施形態による車々間通信方式では以下のルールでネットワークが確立している。
・ミリ波リンクでは、車両情報は自車がリンクしている車両も含めて伝送する。・ＣＤＭＡリンクでは、車両情報はホッピングや中継以外は自車のみの情報を伝送する。
・ＣＤＭＡチャネルの利用状況は自車がリンクしている車両のＣＤＭＡチャネルを伝達する。
【００１７】
車両Ａ，Ｂの車両情報マップおよびＣＤＭＡチャネルテーブルは図６（ｂ）および（ｃ）の通りである。ミリ波リンクとＣＤＭＡリンクとによって自車の周辺の車両情報が判る。
【００１８】
図６（ａ）において、車両Ａ，ＢのＣＤＭＡリンクに属していない車両Ｃは、運転者の視覚的には認知できるが直接的に情報認知ができない。このような車両を隠れ車両と定義する。具体的には、図６（ｂ），（ｃ）に示した、入手した車両情報とＣＤＭＡチャネル情報を比較すると、車両情報にはない車両の存在がＣＤＭＡチャネル情報に確認されることがある。これを隠れ車両と定義する。車両Ａを例にとると、各リンクで得る車両情報とＣＤＭＡチャネル情報を比較すると、隠れ車両Ｃの存在に気づく。この場合、車両Ｃとリンクしている車両ａ２を中継して車両Ｃの車両情報を入手する。具体的には、以下の手順をもって情報伝達を行う。
▲１▼ＣＤＭＡリンクのチャネル利用状況と実際に所有する情報を比較することで隠れ車両の存在を把握する。
▲２▼隠れ車両を発見した場合、隠れ車両とリンクしている車両に情報を請求する。▲３▼隠れ車両として情報請求があった場合、請求元に対して直ちに情報伝達を行う。
▲４▼以後、隠れ車両の情報が更新されるたびに伝達する。
【００１９】
図７（ａ），（ｂ）を参照して説明すると、隠れ車両Ｃは車両ａ２およびｂ２とミリ波でリンクしている。車両Ａは各リンクで得られた車両情報とＣＤＭＡリンクのチャネル情報を比較することにより、隠れ車両Ｃの存在を認知できる。この場合、車両Ａは、車両Ｃとリンクしている車両ａ２にＣＤＭＡリンクで情報請求し、車両ａ２から車両Ｃの車両情報を得ることができる。車両Ａは直ちに自車のＣＤＭＡリンクで車両Ｃの車両情報を伝達する。車両Ｂについても同様である。
【００２０】
＜通信装置＞
各車両に搭載される通信装置の構成を図８（ａ）に、オブジェクトモデルを図８（ｂ）に示す。
【００２１】
ミリ波リンクおよびＣＤＭＡリンクはお互いに物理的、方式的に独立し、複合方式プロトコル（上位プロトコル）レベルでデータを共有する。複合方式プロトコルでは、ミリ波リンクおよびＣＤＭＡリンク、センサ系、モニタ系のデータ、設定に関する制御を行う。また、得られた車両データを解析し、マッピング、状況判断などを行う。ミリ波リンクでは、自車がリンクしている車両情報（ＣＤＭＡリンクおよびミリ波リンクで得た情報）と周囲のＣＤＭＡチャネルの利用状況を主として伝達する。ＣＤＭＡリンクでは、自車の情報のみと周囲のＣＤＭＡチャネル利用状況を主として伝達する。双方のリンク情報から自車周囲の車両の運行状況が把握でき、マッピングを行う。
【００２２】
ＣＤＭＡ方式の符号割り当ての補助として、通信時に自車がリンクしている車両の符号情報も同時に伝達することで、自車周囲の符号の利用状況が判り、符号間の衝突を回避する。
【００２３】
自車の近距離にいる車両でも遠近問題で通信が不可能となる車両（隠れ車両）が存在する。これは、ＣＤＭＡチャネルの利用状況から検知することができる。隠れ車両に関しては、ＣＤＭＡリンクで間接的に車両情報を得ることができる。
【００２４】
＜ミリ波リンク＞
ミリ波を利用した車々間無線通信では以下の特徴がある。
・指向性が鋭いため、前後車両のような直線的な通信に適している。
・伝搬減衰が大きく、通信距離が限定される（〜２００ｍ、実用的には１２０ｍ程度まで）。
・キャリア周波数も高いことから、大容量の通信が可能である。
【００２５】
ミリ波リンクのオブジェクトモデルを図９（ａ）に示す。また、ミリ波リンクに必要な機能を以下に述べる。
（１）通信方式
以下の機能が組み込まれる必要がある。
・一定周期の断続的な通信機能
・状況に応じて通信周期や通信速度を変更する機能
・ＡＣＫを返す機能
・ノイズや干渉によってパケットが失敗したときの再送要求機能
・干渉時に希望局の送信タイミングを変更させる機能
（２）通信周期
通信周期と支援・制御内容を図９（ｂ）に示す。
（３）通信内容
・自車ＩＤ
・自車車両情報
・ＣＤＭＡリンク車両情報
・ＣＤＭＡチャネル利用状況
・緊急情報
【００２６】
＜ＣＤＭＡリンク＞
ＣＤＭＡリンクの特徴を以下に示す。
・無線周波数帯は、ＥＴＣなどのＤＳＲＣと同じにすることでコストダウンが期待できるため、マイクロ波帯（５．８ＧＨｚ）が望ましい。
・非同期ＣＤＭＡ方式を採用し、複雑なプロトコルは存在しない。
・基本的には一定周期で送信したいときに送信するが、近距離車両が送信しているときは送信しない。近距離車両の情報ほど重要度が高いためである。なお、単一周波数の無指向型の通信では、自局が送信状態のときは受信できない。
・通信エリアを近距離に限定したので、遠距離車両との通信を必要とせず、遠距離車両との送信信号は遠近問題によってキャンセルされる。
【００２７】
ＣＤＭＡリンクのオブジェクトモデルを図１０（ａ）に示す。また、ＣＤＭＡリンクに必要な機能を以下に述べる。
【００２８】
再送要求・・・受信フレームにエラーがあった場合、その車両へデータを再送要求する。
【００２９】
エラー判定・・・受信したフレームのエラーレートまたはパケット成功率などで、各チャネルの品質を管理する。品質悪く、エラーが発生する場合は、再送要求する。
（２）通信周期
通信周期と支援・制御内容を図１０（ｂ）に示す。
（３）通信内容
・自車ＩＤ
・自車情報
・ＣＤＭＡチャネル情報
・他車情報（隠れ車両情報請求があった場合にのみ）
【００３０】
＜複合方式プロトコル＞
複合方式プロトコルは、各オブジェクトに対し、図１１（ａ）に示す機能を持ち、制御を行う。
（１）ミリ波リンク通信フレーム作成
複合方式プロトコルではミリ波リンクの通信フレームを作成する。上述のとおり、ミリ波リンクでは自車の情報の他に、自車とＣＤＭＡリンクを形成している車両の情報と、自車がリンクしているＣＤＭＡチャネル情報を伝達するため、必要最低限にこれらの情報を記載する通信フレームを作成する。図１１（ｂ）にフレームフォーマット例を示す。
（２）ミリ波リンク優先度判定
図１１（ａ）に示すとおり、ミリ波リンクでは定常状態およびイベント（アプリケーション）発生に対し、必要性および信頼性に対応する通信周期を取ることが望ましい。複合方式プロトコルでは、周囲の状況を把握して適切な通信周期を判定し選択する。
（３）ＣＤＭＡリンク通信フレーム作成
複合方式プロトコルではＣＤＭＡリンクの通信フレームを作成する。上述のとおり、ＣＤＭＡリンクでは自車情報とＣＤＭＡチャネル情報を伝達するため、最低限にこの情報が記載される。図１１（ｃ）にフレームフォーマット例を示す。
（４）ＣＤＭＡリンク優先度判定
ミリ波リンク同様に、ＣＤＭＡリンクでも定常状態およびイベント発生に対し、図１１（ａ）に示すとおり、必要性および信頼性に対応する通信周期をとる。複合方式プロトコルでは、周囲の状況を把握して適切な通信周期を判定し選択する。
（５）周囲車両状況判定機能（演算機能）
ミリ波リンクおよびＣＤＭＡリンクで得た情報は、演算によって周囲状況が判断される。これによって自車の対処方法が判定され、制御系、モニタ系に対し命令を下す。周囲状況判定処理の例を図１２に示す。
（６）ＣＤＭＡチャネル選択
ＣＤＭＡ方式は通信相手の符号が判らないと受信不可能なので、通信時に周囲のチャネル情報を伝達し、符号の割り当てを軽減している。つまり、周囲の車両１台を受信できれば、周囲の符号の利用状況が判るシステムである。チャネル選択アルゴリズムについては、上述の＜ＣＤＭＡリンクへの参加手順＞において示したとおりである。
（７）隠れ車両検知
ＣＤＭＡリンクでは、隣接車線で比較的近距離にいる車両でも、遠近問題で通信が不可能となる車両（隠れ車両）の存在が予想される。しかし、これはＣＤＭＡチャネルの利用状況から検知することができ、複合方式プロトコルでその処理を行う。処理のアルゴリズムは上述の＜隠れ車両の検知および対処＞において示したとおりである。
【００３１】
＜効果＞
この発明の実施の形態による車々間通信方式によれば以下の効果が得られる。
・側方、斜方の車々間通信にマイクロ波リンクを追加し、前後方向のミリ波リンクで自車のマイクロ波リンクで得た車両情報も伝達することで、自車を中心とした周囲車両の状況把握が可能となる。
・近距離車両の情報ほど重要度が高いので、遠距離車両とは通信する必要はない。したがって、マイクロ波リンクに非同期ＣＤＭＡを採用したことにより、遠近問題によって通信範囲を方式的に限定できる。
【００３２】
【発明の効果】
ミリ波通信を利用して、マイクロ波通信で得た情報を伝達することで、自車を中心とした周辺車両の状況把握が可能となる。これによって車線変更など２次元的な車両制御、運転支援が可能となる。
【００３３】
マイクロ波通信にＣＤＭＡ方式を用いることで、周辺車両との通信の干渉を緩和し、方式的に通信範囲を狭範囲に限定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態による車々間通信方式において形成される通信リンクの通常の形態を示す図である。
【図２】図１に示した通信リンク形態において行われる通信例を示す図である。
【図３】（ａ）は、他車との間でＣＤＭＡリンクを形成していない車両がＣＤＭＡリンクへ参加する場合の車両の配置状況を示す図である。（ｂ）は、他車との間でＣＤＭＡリンクを形成していない車両がＣＤＭＡリンクへ参加する手順を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、アクセスチャネルを用いてアクセスした場合の通信手順の例を示す図である。（ｂ）は、アクセスチャネルを用いてアクセスした場合の通信仕様の例を示す図である。
【図５】通常の通信リンクに異常が起こった場合の処理について説明するための図であり、（ａ）は車両配置を示し、（ｂ）は処理の手順を示す。
【図６】隠れ車両の検知について説明するための図であり、（ａ）は車両配置を示し、（ｂ）および（ｃ）は車両ＡおよびＢの入手情報を示す。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、隠れ車両との間での情報伝達の手順を示す図である。
【図８】（ａ）は、各車両に搭載される通信装置の構成を示すブロック図である。（ｂ）は、（ａ）に示した通信装置のオブジェクトモデルを示す。
【図９】（ａ）は、ミリ波リンクのオブジェクトモデルを示す。（ｂ）は、ミリ波リンクにおける通信周期と支援・制御内容を示す。
【図１０】（ａ）は、ＣＤＭＡリンクのオブジェクトモデルを示す。（ｂ）は、ＣＤＭＡリンクにおける通信周期と支援・制御内容を示す。
【図１１】（ａ）は、複合方式プロトコルの機能を示す。（ｂ）は、ミリ波リンクのフレームフォーマット例を示す。（ｃ）はＣＤＭＡリンクのフレームフォーマット例を示す。
【図１２】周囲状況判定処理の例を示す図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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