(57)【要約】【課題】車両間通信を利用して路車間通信を効率化すること。【解決手段】自車両Ｃ０の前方を走行中で、送信基地局Ａ１と通信中の他車両Ｃ１から送信基地局Ａ１の方向を路車間通信で取得する。取得した方向に基づいて自車両Ｃ０の指向性アンテナの方向を変更し、送信基地局Ａ１方向に近づけることで、送信基地局Ａ１が発する電波をより早く、確実に検知する。また、自車両周辺の地図情報に海などの送信基地局が存在する可能性のない領域が示されている場合には、この領域を除外して送信基地局を探索することで送信基地局の検知を効率化する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車と通信を行なう通信先について、当該通信先と通信を行なうための通信準備情報を他車両から取得する情報取得手段と、
前記他車両から取得した通信準備情報に基づいて自車に設けられた通信先と通信する指向性アンテナの方向を制御する指向性制御手段と、
を備えたことを特徴とする車載通信装置。
【請求項２】
前記情報取得手段は、前記他車両から前記通信先への方向を取得し、前記指向性制御手段は、当該取得した方向に基づいて前記指向性アンテナを制御することを特徴とする請求項１に記載の車載通信装置。
【請求項３】
前記指向性制御手段は、前記指向性アンテナによる電波検知を行ないつつ前記取得した方向と同一方向に前記指向性アンテナの方向を制御することを特徴とする請求項２に記載の車載通信装置。
【請求項４】
前記指向性制御手段は、前記指向性アンテナを前記取得した方向と同一方向に向けた後、自車両前方の方向へ制御しつつ電波検知を行なうことを特徴とする請求項２または３に記載の車載通信装置。
【請求項５】
前記指向性アンテナを複数備え、前記指向性制御手段は、前記複数の指向性アンテナのうち前記取得した方向に最も近い方向の指向性アンテナに前記目的の通信先との通信を担当させることを特徴とする請求項２，３または４に記載の車載通信装置。
【請求項６】
前記情報取得手段は、前記他車両から送信された通信準備情報を前記指向性アンテナによって受信することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の車載通信装置。
【請求項７】
前記指向性制御手段は、前記他車両からの情報を待機している状態において、前記指向性アンテナを自車両前方方向に向けることを特徴とする請求項６に記載の車載通信装置。
【請求項８】
前記指向性アンテナを複数備え、前記指向性制御手段は、前記他車両からの情報を待機している状態において、前記複数の指向性アンテナのうち少なくとも一つを自車両前方に向けることを特徴とする請求項６に記載の車載通信装置。
【請求項９】
前記指向性制御手段は、前記目的の通信先との通信を確立した場合に、自車両の移動に伴う通信先方向の変化に追従して前記指向性アンテナの方向を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の車載通信装置。
【請求項１０】
前記指向性アンテナを複数備え、前記指向性制御手段は、前記複数の指向性アンテナのうち目的の通信先と通信中の指向性アンテナ以外の指向性アンテナの少なくとも一つを自車両前方方向に向けることを特徴とする請求項９に記載の車載通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両外部と通信する車載通信装置に関し、特に目的の通信施設との通信を早期かつ確実に確立する車載通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に通信機能を持たせる技術が実用化され、車両間で通信を行う車両間通信や、特定の施設、アクセスポイントと車両との間で通信を行なう路車間通信の技術開発が進んでいる。これに伴い、たとえば特許文献１〜３が開示するように、路車間通信と車両間通信との協調システムも考案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８０３８３号公報
【特許文献２】特開２００４−０７７２８１号公報
【特許文献３】特許第３０９４１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車載用の通信装置は、一般にコストや筐体の大きさの点から高性能化が困難であった。その上、高速で移動しながら通信を行なうため、例えば目的の発信基地局を探索して接続を確立する処理が頻繁に生じる。
【０００５】
そこで、車両での通信では、限られた性能でいかに早く、効率的に目的の通信先との接続を確立するかが非常に重要な課題であった。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであって、車両間通信との協調によって路車間通信を効率化する車載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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る車載通信装置は、目的の通信先に関する情報を他車両から取得し、他車両から取得した情報に基づいて自車両の指向性アンテナの方向を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば車載通信装置は、目的の通信先に関する情報を他車両から取得し、他車両から取得した情報に基づいて自車両の指向性アンテナの方向を制御するので、車両間通信との協調によって路車間通信を効率化する車載通信装置を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る車載通信装置の好適な実施例について詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
まず、本発明の概念について図１を参照して説明する。同図では、自車両Ｃ０の前方に他車両Ｃ１が走行しており、他車両Ｃ１は送信基地局Ａ１と通信している。自車両Ｃ０は他車両Ｃ１から送信基地局Ａ１に関する情報を取得し、取得した情報や、自車両周辺の地図情報などを用いて、指向性アンテナの方向を制御する。
【００１１】
この指向性アンテナの方向制御によって、アンテナの指向性を送信基地局Ａ１方向に近づけることができ、送信基地局Ａ１が発する電波をより早く、確実に検知することが可能となる。
【００１２】
ここで、自車両Ｃ０が他車両Ｃ１から取得する送信基地局Ａ１の情報としては、送信基地局Ａ１の位置情報を用いることもできるが、他車両Ｃ１からの送信基地局Ａ１の方向を用いてもよい。例えば他車両Ｃ１が指向性可変のアンテナを用いて送信基地局Ａ１との通信を行なっているならば、他車両Ｃ１の指向性アンテナの方向を取得することで、送信基地局Ａ１の方向を推測することができる。
【００１３】
また、自車両周辺の地図情報に海などの送信基地局が存在する可能性のない領域が示されている場合には、この領域を除外して送信基地局を探索することで送信基地局の検知を効率化することができる。
【００１４】
自車両Ｃ０に搭載した通信装置の概要構成を図２に示す。同図に示すように、車両Ｃ０に搭載された通信装置１は、ナビゲーション装置２、車速センサ３および他の車載装置４に接続する。
【００１５】
ナビゲーション装置２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）人工衛星と通信して特定した自車両の位置と、予め記憶した地図データとを利用して走行経路の設定および誘導を行なう車載装置である。また、ナビゲーション装置２は、通信装置１に対して自車両の位置情報や周辺の地図情報、走行予定経路などを提供する。
【００１６】
車速センサ３は、タイヤの回転速度などから車両Ｃ０の走行速度を検知して、通信装置１に出力する。また、車載装置４は例えば、通信装置１からのデータに基づき、エンジン制御やブレーキ制御を行なう車両走行制御系の各種機器である。
【００１７】
通信装置１は、その内部に制御部１０、通信部１１、アンテナ１４、データ記憶部１７、ゲートウェイ部１８および指向性制御部２０を有する。
【００１８】
通信部１１は、他車両との通信（車両間通信）と基地局との通信（路車間通信）に共用可能な通信処理部であり、ＷｉＭＡＸ（world interoperability for microwave access）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）、ｗ−ＬＡＮなどによる通信処理を行ない、データをデコードする。データ記憶部１７は、通信部１１が取得した情報など各種情報を記憶する記憶手段である。
【００１９】
アンテナ１４は、指向性を有し、その指向性の方向や指向性の強さを変更することができる。具体的にはアンテナ１４は、エスパアンテナ、八木アンテナ、パラボラアンテナなどによって構成すればよい。このアンテナ１４の指向性の制御は、制御部１０からの指示に基づいて指向性制御部２０が実行する。
【００２０】
ゲートウェイ部１８は、制御部１０によって接続された通信部１１からのデータを、後段の車載装置４あるいはナビゲーション装置２へ各々伝送するための装置である。例えば、通信データが地図の更新であればゲートウェイ部１８を介してナビゲーション装置２にデータ伝送し、エンジン制御のメンテナンスデータであればゲートウェイ部１８を介して車載装置４へ伝送する。
【００２１】
制御部１０は、ＣＰＵから成るマイコンなどによって実現され、通信部１１に対する接続、切断、監視を行なうネットワーク制御を行なう制御部であり、その内部に基地局情報待機部１０ａ、基地局探索部１０ｂ、基地局通信部１０ｃを有する。
【００２２】
基地局情報待機部１０ａは、指向性制御部２０に制御指示を出力してアンテナ１４の指向性を制御し、通信部１１による他車両からの基地局に関する情報受信を待機する処理を行なう。
【００２３】
基地局探索部１０ｂは、他車両から基地局に関する情報を受信した場合に指向性制御部２０に制御指示を出力してアンテナ１４の指向性を制御し、基地局を探索する処理を行なう。
【００２４】
基地局通信部１０ｃは、基地局の探索によって基地局からの電波を受信した場合に基地局との通信を行なうとともに、指向性制御部２０に制御指示を出力してアンテナ１４の指向性を制御し、基地局との通信の効率化を行なう。
【００２５】
この制御部１０の処理動作について図３のフローチャートを参照して説明する。同図に示す処理フローは、例えば制御部１０が繰り返し実行するメインルーチンの一部とすることが好適である。
【００２６】
処理が開始されると、まず基地局情報待機部１０ａが基地局情報受信待機制御を実行する（ステップＳ１０１）。この基地局情報受信待機制御によって基地局情報を受信したならば（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、受信した基地局情報を用いて基地局探索部１０ｂが基地局探索制御を実行する（ステップＳ１０３）。
【００２７】
その結果、送信基地局からの電波を検知し、送信基地局との通信接続が確立したならば（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、基地局通信部１０ｃが送信基地局との通信制御を実行し（ステップＳ１０５）、送信基地局との通信が終了した場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００２８】
つづいて、それぞれの制御の具体的な内容について説明する。まず、基地局情報待機部１０ａによる基地局情報受信待機制御では、図４に示すようにアンテナ１４を自車両Ｃ０の前方に向けて他車両からの基地局に関する情報受信を待機する。このように初期状態において自車両前方に指向性を向けるのは、自車両が走行している関係上、前方車両の方が自車両よりも早く基地局との通信を確立している可能性が高いためである。
【００２９】
そして、他車両Ｃ１から基地局の方向を受信したならば、他車両Ｃ１のアンテナ方向と同一方向となるようアンテナ１４の指向性の方向を変更する。この時、通信部１１による電波検知を行ないつつ徐々にアンテナ１４の方向を変更し、基地局の探索を行なう。
【００３０】
自車両Ｃ０は他車両Ｃ１の後方に位置するため、自車両Ｃ０から基地局への方向は他車両Ｃ１から基地局への方向よりも前方側となる可能性が高い。そこで、基地局との通信が確立する前の段階では、電波検知を行ないつつ徐々にアンテナ１４の方向を変更することで、自車両Ｃ０から基地局への方向が他車両Ｃ１から取得した方向よりも前方側にずれていたとしても確実かつ効率的に基地局との通信を確立することができる。
【００３１】
また、図５に示すように、他車両Ｃ１から基地局の方向を受信した場合に、他車両Ｃ１のアンテナ方向と同一方向となるようアンテナ１４の指向性の方向を変更した後、通信部１１による電波検知を行ないつつ徐々にアンテナ１４の方向を前方側に変化させて基地局の探索を行なってもよい。
【００３２】
この基地局情報受信待機制御と基地局探索制御についてさらに説明すると、図６に示すように他車両Ｃ１ではまず基地局Ａ１と通信を確立した（基地局Ａ１の通信エリアに入った）時点の他車両Ｃ１進行方向に対するアンテナ方向θ１を記録している。
【００３３】
通信が確立したということは、その時点の環境において最も受信効率が最適な方向がアンテナ方向θ１であったということとである。また、その時点での他車両Ｃ１の位置座標と基地局の位置座標、基地局の通信形態、通信エリア、他車両の走行速度も合わせて記録する。さらに、その時点以降で、他車両が進行する度にアンテナ方向も変わるが、変更したアンテナ方向についても随時記録するようにしてもよい。
【００３４】
この他車両Ｃ１によって記録したデータ（位置情報、走行速度、アンテナ方向（θ1）、基地局位置、基地局通信形態、通信エリアなど）が自車両Ｃ０に通信先に関する情報として送信され、自車両Ｃ１はこの通信先に関する情報を目的の通信先（基地局Ａ１）と通信を行なうための通信準備情報として使用する。
【００３５】
すなわち、自車両Ｃ１は、受信したデータを一旦記録しておくとともに、そのデータに基づいてアンテナ方向変更準備をする。例えば、他車両Ｃ１が基地局Ａ１との通信を確立した時点の位置が、今後予測される自車両Ｃ１の位置と異なる（例えば他車両Ｃ１と自車両Ｃ０の走行レーンが違う場合など）ようであれば、そのズレ分を算出して方向を修正し、得られた方向であるθ０にアンテナを向ける。
【００３６】
自車両Ｃ０が通信基地局Ａ１の通信エリアに入る予測位置は、他車両Ｃ１から受信した基地局の通信エリアや、基地局の通信形態（例えば基地局座標と通信可能距離）から予測した通信エリアを用い、自車両の位置座標をナビゲーション装置２のＧＰＳによって特定して算出することができる。
【００３７】
なお、基地局の位置、通信形態、通信エリアについては、自車両Ｃ０内のナビゲーション装置２に予め記憶させておいてもよい。
【００３８】
図６に示したように他車両Ｃ１が基地局Ａ１の通信エリアに進入した時点の位置とアンテナ方向を記録し、自車両Ｃ０が同じく通信エリアに進入する時点でのアンテナ方向を算出する他にも、例えば図７に示したように、通信エリア内の他車両Ｃ１がその時点でのアンテナ方向（基地局Ａ１の方向）を記録し、自車両Ｃ０が即座にアンテナ方向を制御して送信基地局Ａ１を探索ずるようにしてもよい。
【００３９】
これらの動作により、他車両からその時の環境に応じた最適なアンテナ方向を受け取り、最適なアンテナ方向を予め準備することができる。また、自車両が基地局との通信を確立した際には、そのデータを後続の他車両に対して送信させればよい。
【００４０】
基地局との通信が確立した後の送信基地局通信制御では、基地局通信部１０ｃは、図８に示すように自車両の移動に伴う基地局方向の変化に追従してアンテナ１４の方向を制御することで、基地局とより長く、安定して通信可能となるように制御する。なお、自車両の移動状態は、ナビゲーション装置２や車速センサ３から取得すればよい。
【００４１】
また、アンテナ１４の指向性の制御では、その方向に加えて指向性の強さを変更するようにしてもよい。例えば、図９に示すように、基地局情報待機制御においては自車両Ｃ０の前方に向けるとともに指向性を弱めて広範囲（広角度）から基地局情報を取得可能とし、基地局探索制御や基地局通信制御においては基地局法方向にアンテナを向けると共に指向性を強めてより遠くまで安定した通信を可能とすることができる。
【００４２】
つぎに、指向性アンテナを複数有する場合通信装置の構成と制御について説明する。図１０は、複数の指向性アンテナを有する通信装置の概要構成を示す概要構成図である。同図に示すように、通信装置１ａは、その内部に制御部１０、通信部１１〜１６、アンテナ１４〜１６、データ記憶部１７および指向性制御部２１を有する。
【００４３】
通信部１２，１３は、通信部１１と同様に、他車両との通信（車両間通信）と基地局との通信（路車間通信）に共用可能な通信処理部である。また、アンテナ１５，１６は、アンテナ１４と同様に、指向性を有し、その指向性の方向や指向性の強さを変更することができる。そして、指向性制御部２１は、アンテナ１４〜１６の指向性を個別に制御する。
【００４４】
その他の構成および動作は図２に示した通信装置１と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、以降指向性制御部２１によるアンテナ１４〜１６の制御について説明する。
【００４５】
まず、基地局情報受信待機制御においては、複数のアンテナのうちの一つを前方に向けて他車両からの基地局に関する情報受信を待機する。そして、他のアンテナによって前方以外の方向を等間隔（等角度）に配分する。
【００４６】
例えば、アンテナが２本の場合における基地局情報受信待機制御では、図１１に示すように一方のアンテナを前方に向け、他方のアンテナを自車両後方に向ける。また、アンテナが３本の場合には、図１２に示すように１つのアンテナを前方に向け、他のアンテナの方向を１２０度ずつずらすよう制御する。
【００４７】
ここで、例えば自車両が海岸沿いを走行中である場合のように、基地局が存在する可能性のない（また、他車両が存在する可能性の無い）領域がある場合には、図１３に示すようにその領域の方向を除外してアンテナ１４〜１６の指向性配分を決定することで、基地局情報の待機を効率的に実行可能である。
【００４８】
また、基地局探索制御や基地局通信制御においても、基地局が存在する可能性のない領域の方向を除外して指向性制御を行なうことができる。なお、かかる自車両周辺の情報は、たとえばナビゲーション装置２から取得して利用すればよい。
【００４９】
他車両Ｃ１から基地局の方向を取得した場合、指向性制御部２１は図１４に示すように、アンテナ１４〜１６のうち、取得した方向に最も近い方向のアンテナに基地局の探索および基地局との通信を担当させる。ここで、基地局の探索を担当するアンテナの指向性制御は、通信装置１の場合と同様である。
【００５０】
送信基地局との通信が確立した後の基地局通信制御では、図１５に示すように、基地局との通信を担当するアンテナの方向を、自車両の移動に伴う基地局方向の変化に追従して制御する。さらに、自車両と基地局との位置関係の変化によっては、基地局との通信を担当するアンテナを切り替えても良い。
【００５１】
ここで、基地局通信制御中において、基地局と通信中のアンテナ以外のアンテナの指向性については、図１５に示すように通信中のアンテナ以外の方向を等間隔（等角度）となるように配分してもよいし、図１６に示すように通信中のアンテナ以外のアンテナのうち、少なくとも一つを自車両前方方向に向けることで、前方の他車両との通信が可能な状態としても良い。
【００５２】
このように、基地局と通信中であっても、他車両（特に前方車両）から基地局情報を取得可能とすることで、現在通信中の基地局の次に接続すべき基地局の方向を予め取得しておき、基地局との通信を継続して行なうことが可能となる。
【００５３】
ところで、通信装置１および通信装置１ａでは、指向性の方向を変更可能なアンテナを用いて本発明を適用する場合について説明を行なったが、方向が固定の指向性アンテナを切り替えて用いることでも本発明を実施することができる。
【００５４】
図１７は、方向固定の指向性アンテナを切り替える場合の通信装置の概要構成を示す概要構成図である。同図に示すように、通信装置１ｂは、その内部に制御部１０、通信部１１〜１６、アンテナ３１〜３３、データ記憶部１７、指向性制御部２２および切替機構２３を有する。
【００５５】
アンテナ３１〜３３は、方向が固定の指向性アンテナであり、その方向が各々異なる。また、アンテナ３１〜３３は、切り替え機構２３を介して通信部１１〜１３に接続される。
【００５６】
切替機構２３は、通信部１１〜１３とアンテナ３１〜３３との間の接続を任意に切り替えるスイッチであり、指向性制御部２２は、この切替機構２３の制御によって通信方向の切替を実現する。
【００５７】
その他の構成および動作は図２に示した通信装置１および図１０に示した通信装置１ａと同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
上述してきたように、本実施例にかかる通信装置１，１ａ，１ｂは、他車両から送信基地局に関する情報、例えば基地局の方向を取得し、取得した情報を用いて指向性アンテナの方向を制御して目的の基地局と通信するので、より早く、確実に基地局との通信を確立し、効率的な路車間通信を行なことができる。
【００５９】
また、自車両周辺の地図情報に海などの送信基地局が存在する可能性のない領域が示されている場合には、この領域を除外して送信基地局を探索することで送信基地局の検知を効率化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる車載通信装置は、車両における通信制御に有用であり、特に路車間通信の効率化に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の概念を説明する概念図である。
【図２】本発明の実施例にかかる通信装置の概要構成を示す概要構成図である。
【図３】図１に示した制御部１０の処理動作を説明するフローチャートである。
【図４】基地局の探索動作について説明する説明図である（その１）。
【図５】基地局の探索動作について説明する説明図である（その２）。
【図６】基地局情報受信待機制御と基地局探索制御の詳細な例である（その１）。
【図７】基地局情報受信待機制御と基地局探索制御の詳細な例である（その２）。
【図８】基地局との通信時における指向性制御について説明する説明図である。
【図９】指向性強度の変更について説明する説明図である。
【図１０】複数のアンテナを有する通信装置の概要構成を示す概要構成図である。
【図１１】２本のアンテナによる基地局情報受信待機について説明する説明図である。
【図１２】３本のアンテナによる基地局情報受信待機について説明する説明図である。
【図１３】地図情報を用いた基地局情報受信待機について説明する説明図である。
【図１４】複数アンテナの場合の基地局探索制御について説明する説明図である。
【図１５】基地局との通信時における指向性制御について説明する説明図である（その１）。
【図１６】基地局との通信時における指向性制御について説明する説明図である（その２）。
【図１７】方向固定の指向性アンテナを切り替える場合の通信装置の概要構成を示す概要構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    通信装置
２    ナビゲーション装置
３    車速センサ
４    車載装置
１０    制御部
１０ａ  基地局情報待機部
１０ｂ  基地局探索部
１０ｃ  基地局通信部
１１〜１３  通信部
１４〜１６，３１〜３３  アンテナ
１７    データ記憶部
１８    ゲートウェイ部
２０〜２２  指向性制御部
２３    切替機構
Ａ１    送信基地局
Ｃ０    自車両
Ｃ１    他車両
【図１】
2007318433.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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007318433.tif 000013
【図１２】
2007318433.tif 000014
【図１３】
2007318433.tif 000015
【図１４】
2007318433.tif 000016
【図１５】
2007318433.tif 000017
【図１６】
2007318433.tif 000018
【図１７】
2007318433.tif 000019