(57)【要約】【課題】本発明は、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし車両間で情報の交換を行うことができる車車間通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】測位システムの衛星から受信した衛星時刻情報に合わせたタイミングで自車両のレーダ装置にレーダ波を送信させるタイミング合わせ手段と、他車両のレーダ装置から衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信されたレーダ波と自車両のレーダ装置から衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信するレーダ波とのビートから他車両の位置情報を検出する検出手段と、他車両の位置情報に基づいて他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、レーダ波に通信情報を載せて送信する送信手段と、他車両から受信したレーダ波から通信情報を分離して取り出す受信手段を有する。【選択図】図１
2007189436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位システムの衛星から受信した衛星時刻情報に合わせたタイミングで自車両のレーダ装置にレーダ波を送信させるタイミング合わせ手段と、
他車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信されたレーダ波と自車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信するレーダ波とのビートから前記他車両の位置情報を検出する検出手段と、
前記他車両の位置情報に基づいて前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記レーダ波に通信情報を載せて送信する送信手段と、
前記他車両から受信したレーダ波から通信情報を分離して取り出す受信手段を
有することを特徴とする車車間通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の車車間通信装置において、
前記レーダ波は、周波数上昇期間と周波数下降期間が繰り返す周波数変調期間と周波数変調期間の間で周波数変調を行わない非周波数変調期間からなり、
前記送信手段は、前記レーダ波の前記非周波数変調期間に前記通信情報を載せることを特徴とする車車間通信装置。
【請求項３】
請求項２記載の車車間通信装置において、
前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記タイミング合わせ手段を動作させる同期モードと、前記タイミング合わせ手段を停止させる非同期モードを切替えるモード切替え手段を
有することを特徴とする車車間通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車車間通信装置に係り、特に、レーダを用いて車車間通信データを送受信する車車間通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載レーダは他車両などの障害物を検出することができるが、追従制御や衝突回避制御を精度良く行うためには、お互いの車両挙動がどのように変化するかが高精度に分かっている必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、通信ベースバンド信号をアップコンバートして車載レーダアンテナから送信し、車載レーダアンテナで受信してレーダ送信信号を用いてダウンコンバートした信号から通信ベースバンド信号を分離することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、道路交通通信を利用して他車両のレーダが使用していない周波数にレーダ送信信号の周波数を変え、他車両のレーダ装置との干渉を防ぐことが記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、カメラ、レーダ、通信処理部によって周辺の車両の情報を取得し、周辺の車両が正常走行から逸脱するのを予測して回避策を決定することが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−３３１０６５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０４８５１号公報
【特許文献３】特開２００５−１１５４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
追従制御や衝突回避制御を行うに際し、お互いの車両挙動がどのように変化するかを知るために、車車間通信によって車両間の情報を交換する方法が検討されているが、周辺に多数の車両が存在する場合、位置情報を交換する相手（追従制御や衝突回避制御の相手）を特定するために比較的長い時間が必要となる。このため、特に、衝突回避のように短時間で制御を行う必要がある場合、車車間通信では実用上無理があるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１のレーダを用いた車車間通信システムでは、レーダ波が干渉して正確に通信できない場合があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし車両間で情報の交換を行うことができる車車間通信装置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】
【０００９】
本発明の車車間通信装置は、測位システムの衛星から受信した衛星時刻情報に合わせたタイミングで自車両のレーダ装置にレーダ波を送信させるタイミング合わせ手段と、
他車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信されたレーダ波と自車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信するレーダ波とのビートから前記他車両の位置情報を検出する検出手段と、
前記他車両の位置情報に基づいて前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記レーダ波に通信情報を載せて送信する送信手段と、
前記他車両から受信したレーダ波から通信情報を分離して取り出す受信手段を有することにより、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし車両間で情報の交換を行うことができる。
【００１０】
前記車車間通信装置において、
前記レーダ波は、周波数上昇期間と周波数下降期間が繰り返す周波数変調期間と周波数変調期間の間で周波数変調を行わない非周波数変調期間からなり、
前記送信手段は、前記レーダ波の前記非周波数変調期間に前記通信情報を載せることができる。
【００１１】
前記車車間通信装置において、
前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記タイミング合わせ手段を動作させる同期モードと、前記タイミング合わせ手段を停止させる非同期モードを切替えるモード切替え手段を有することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし車両間で情報の交換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の車車間通信装置の一実施形態のブロック図を示す。同図中、車両制御ＥＣＵ（電子制御装置）１１は、車両１０の追従制御や衝突回避制御を行う。レーダ装置１２は、例えばアレイアンテナを持ち電波の受信方向を判別できるミリ波またはレーザーを使ったＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーダであり、車両の前方または前方及び後方の障害物を検出し、検出した障害物の方向、距離、相対速度を車両制御ＥＣＵ１１に通知する。また、レーダ装置１２はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１３で受信した測位システムの衛星時刻情報を供給されると共に、車両制御ＥＣＵ１１から加減速、操舵等の自車両制御情報を供給されており、上記自車両制御情報で変調したレーダ波を上記衛星時刻情報に同期して送信する。
【００１５】
車両２０は車両１０と車両制御情報の相互通信を行う。車両制御ＥＣＵ２１は、車両２０の追従制御や衝突回避制御を行う。レーダ装置２２は、例えばアレイアンテナを持ち電波の到来方向を判別できるミリ波またはレーザーを使ったＦＭＣＷレーダであり、車両の前方または前方及び後方の障害物を検出し、検出した障害物の方向、距離、相対速度を車両制御ＥＣＵ２１に通知する。また、レーダ装置２２はＧＰＳ受信機２３で受信した測位システムの衛星時刻情報を供給されると共に、車両制御ＥＣＵ２１から加減速、操舵等の自車両制御情報を供給されており、上記自車両制御情報で変調したレーダ波を上記衛星時刻情報に同期して送信する。
【００１６】
図２は、レーダ装置１２，２２の一実施形態のブロック図を示す。同図中、発振器３１は連続波（ＣＷ）を周波数変調（ＦＭ）した送信信号を発生し、この送信信号は送信アンテナ３２から送信される。
【００１７】
素子アンテナ３３１〜３３ｎは受信アレイアンテナを構成しており、素子アンテナ３３１〜３３ｎで受信された信号はミキサ３４１〜３４ｎで送信信号とミキシングされてビート信号とされてＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）３５１〜３５ｎに供給され、デジタル化されたのちに周波数分析される。この後、合成回路３６で合成されてレーダ信号解析回路３７に供給される。レーダ信号解析回路３７は障害物または制御対象車両の位置（方向、距離、相対速度）を解析する。この解析結果は車両制御ＥＣＵに通知される。
【００１８】
制御回路３８はレーダ装置全体の制御を行うもので、ＧＰＳ受信機から衛星時刻情報を供給されて、同期モードと非同期モードの切替え、同期モードにおける周波数変調期間と非周波数変調期間のタイミング、非周波数変調期間の通信データの挿入等を発振器３１に指示する。通信回路３９は、外部から供給された通信データを非周波数変調期間に挿入して他車両に送信するために制御回路３８に供給する。また、通信回路３９はＦＦＴ３５ｎの出力信号を供給され、この信号から他車両が送信した通信データを取り出して車両制御ＥＣＵに通知する。
【００１９】
図３は、追従制御を説明するための図を示す。同図中、車両１０は自車から所定距離（例えば数１０ｍ）以内で先行する車両２０との間でレーダ装置１２，２２を用いて相互に通信することで、車両２０の加減速、操舵等の車両制御情報をリアルタイムに得て、車間を狭め操舵追従を行う。なお、追従制御を行う場合には、先行する車両２０のレーダ装置２２は車両２０の後方の障害物を検出できる必要がある。
【００２０】
図４は、衝突回避制御を説明するための図を示す。同図中、車両１０は所定距離（例えば数１０ｍ）以内で対向する車両２０との間でレーダ装置１２，２２を用いて相互に通信することで、互いの加減速、操舵等の車両制御情報を得て、車両１０，２０が共に例えば左方向に操舵することで衝突回避を行う。
【００２１】
ここで、ミリ波またはレーザーを使ったレーダ装置１２は、近くに同種のレーダ装置２２が存在する場合に、相互干渉を起こすことがある。しかし、近くに存在する同種のレーダ装置１２，２２が同期して正確に同一タイミングで発信を行うと、近くに存在する相手のレーダ装置の位置をビート信号として検出することができる。そして、ＧＰＳ受信機１３，２３で得た衛星時刻情報を用いれば、レーダ装置１２，２２は、１０ｎｓｅｃ以下の誤差で精度良く同期をとることが可能となる。
【００２２】
追従制御または衝突回避制御時について説明する。レーダ装置１２，２２が出力するレーダ波は、周波数上昇期間と周波数下降期間が繰り返す周波数変調期間と、周波数変調期間の間で周波数変調を行わない非周波数変調期間からなり、両レーダ波は同期がとれており周波数変調期間と非周波数変調期間は同一タイミングとなっている。
【００２３】
レーダ装置１２において、車両１０のレーダ装置１２が出力するレーダ波は図５（Ａ）に実線Ｉａで示すようになり、車両２０のレーダ装置２２が出力するレーダ波は図５（Ａ）に破線Ｉｂで示すようになり（縦軸は周波数差）、このビート信号から車両１０，２０間の距離と相対速度が求められる。
【００２４】
また、レーダ装置２２において、車両２０のレーダ装置２２が出力するレーダ波は図５（Ｂ）に実線IIａで示すようになり、車両１０のレーダ装置１２が出力するレーダ波は図５（Ｂ）に破線IIｂで示すようになり、両レーダ波のビート信号は図５（Ｂ）に実線IIｃで示すようになり、このビート信号から車両１０，２０間の距離と相対速度が求められる。
【００２５】
レーダ装置１２，２２を用いて車車間通信を行う場合、非周波数変調期間に通信データを載せる。レーダ装置１２において、図６（Ａ）に実線IIIａで示すように、非周波数変調期間を均等に分割したタイミングで例えば８つの周波数ピークを形成し、そのうち１，３，４番目の周波数ピークＰ１，Ｐ３，Ｐ４は非周波数変調期間を均等に分割したタイミングの変更を行わず、残りの２，５，６，７，８番目の周波数ピークＰ２，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８は非周波数変調期間を均等に分割したタイミングから、レーダ装置１２にて検出されたレーダ装置１２のレーダ波とレーダ装置２２のレーダ波の位相差分だけ進め（早め）て送信する。
【００２６】
ここで、位相を進めていない周波数ピークＰ１，Ｐ３，Ｐ４を例えば値１に対応させ、残りの位相を進めた周波数ピークＰ２，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８を値０に対応させた通信データを送信する。
【００２７】
レーダ装置２２において、図６（Ｂ）に実線IVａで示すように、非周波数変調期間を均等に分割したタイミングで例えば８つの周波数ピークを形成する。レーダ装置２２において、車両１０のレーダ装置１２が出力するレーダ波は図６（Ｂ）に破線IVｂで示すようになり、両レーダ波のビート信号は図６（Ｂ）に実線IVｃで示すようになる。
【００２８】
すなわち、レーダ装置１２で位相を進めた周波数ピークＰ２，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８は、レーダ装置２２の対応する周波数ピークと位相差がなくなるためにビートが発生せず、レーダ装置１２で位相を進めていない周波数ピークＰ１，Ｐ３，Ｐ４がレーダ装置２２の対応する周波数ピークとの間でビートを発生する。この非周波数変調期間の周波数ピークの発生の有無により、例えば８ビットの通信データを送受信することができる。なお、通信データは８ビットに限るものではない。
【００２９】
図７は、レーダ装置１２，２２が同期モードで実行する車車間通信処理のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１１ではＧＰＳ受信機１３，２３で得た衛星時刻情報を用いて周波数変調期間と非周波数変調期間のタイミングを決定する。
【００３０】
次に、ステップＳ１２で受信したレーダ波をＦＦＴにより周波数分析し自装置から送信したレーダ波の反射波と他車両のレーダ装置から送信されたレーダ波のビート信号を分離する。ステップＳ１３で図５に示すようなビート信号から他車両のレーダ装置の位置（方向、距離、相対速度）を算出する。
【００３１】
次に、ステップＳ１４で他車両のレーダ装置を載せた車両が図３に示すような追従制御を行う所定距離以内、または、図４に示すような衝突回避制御を行う所定距離以内に存在するか否かを判別する。
【００３２】
他車両が追従制御または衝突回避制御を行う所定距離以内で存在する場合には、ステップＳ１５で自車の加減速、操舵等の車両制御情報をレーダ波の非周波数変調期間に載せて相手車両に送信する。また、ステップＳ１６で相手車両からレーダ波の非周波数変調期間に載せて送信される他車両の加減速、操舵等の車両制御情報の通信データを受信する。そして、ステップＳ１７で他車両の車両制御情報を車両制御ＥＣＵに通知する。これにより、車両制御ＥＣＵで他車両の車両制御情報を考慮して自車の追従制御または衝突回避制御を行って、ステップＳ１４に進む。
【００３３】
一方、ステップＳ１４で他車両が追従制御または衝突回避制御を行う所定距離以内に存在しない場合にはステップＳ１１に進む。
【００３４】
図８は、レーダ装置１２，２２が実行するモード切替え処理のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ２１でレーダ装置は非同期モードとなり、衛星時刻情報に同期することなく自車両近傍の障害物を検出する。
【００３５】
ステップＳ２２で他車両のレーダ波との干渉があるか否かを判別し、他車両のレーダ波との干渉がない場合にはステップＳ２１に進む。他車両のレーダ波との干渉がある場合にはステップＳ２３で同期モードに遷移し、ＧＰＳ受信機で得た衛星時刻情報を用いて周波数変調期間と非周波数変調期間のタイミングを決定し、自車両近傍の障害物を検出する。
【００３６】
次に、ステップＳ２４で一定時間Ｔ１が経過したか否かを判別し、一定時間Ｔ１（例えば数ｍ秒〜数秒）が経過するとステップＳ２５で非同期モードに遷移し、衛星時刻情報に同期することなく自車両近傍の障害物を検出する。さらに、ステップＳ２６で一定時間Ｔ２（例えば数ｍ秒〜数秒）が経過したか否かを判別し、一定時間Ｔ２が経過するとステップＳ２２に進む。
【００３７】
このようにして、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし、車両間で情報の交換を行うことができ、これによって、追従制御または衝突回避制御を行う高精度に行うことができる。
【００３８】
また、追従制御または衝突回避制御を行う同期モードと自車両近傍の障害物を検出する非同期モードとを交互に切替えて、追従制御または衝突回避制御の相手車両と障害物の切り分けを行うことができる。
【００３９】
なお、ステップＳ１１が請求項記載のタイミング合わせ手段に相当し、ステップＳ１３が検出手段に相当し、ステップＳ１５が送信手段に相当し、ステップＳ１６が受信手段に相当し、ステップＳ２３〜Ｓ２６がモード切替え手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の車車間通信装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】レーダ装置の一実施形態のブロック図である。
【図３】追従制御を説明するための図である。
【図４】衝突回避制御を説明するための図である。
【図５】レーダ波形及びビート波形を示す図である。
【図６】レーダ波形及びビート波形を示す図である。
【図７】同期モードで実行する車車間通信処理のフローチャートである。
【図８】モード切替え処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  車両
１１  車両制御ＥＣＵ
１２  レーダ装置
１３  ＧＰＳ受信機
２０  車両
２１  車両制御ＥＣＵ
２２  レーダ装置
２３  ＧＰＳ受信機
３１  発振器
３２  送信アンテナ
３３１〜３３ｎ  素子アンテナ
３４１〜３４ｎ  ミキサ
３５１〜３５ｎ  ＦＦＴ
３６  合成回路
３７  レーダ信号解析回路
３８  制御回路
３９  通信回路
【図１】
2007189436.tif 000003
【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】
2007189436.tif 000009
【図８】
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