自 動 車

テストベッド活用によるコンセプト提案に向けたコネクティッド技術の実車評価

Evaluation of Connected Vehicle Technology for Concept Proposals Using Testbed

林＊良明

Yoshiaki Hayashi

大橋紳悟

Shingo Ohashi

目々澤泉

高山浩一

神頭Izumi Memezawa

卓司

Takuji Kantou

Koichi Takayama

無線通信を介して車外と繋がり、より安全で快適な運転の支援に加え、車の機能改善やセキュリティ向上、乗員への新たなサービスの提供が可能な「コネクティッドカー」が普及しつつある。我々は、さらに将来必要となる車載機器及びインフラ機器を含めたコンセプト提案に向け、テストベッドを活用した実環境での評価・検証を行っている。ここではテストベッドの構成と特徴を紹介すると共に、ITS 無線システムの性能比較や路車協調の機能に関する評価事例を報告する。

Connected vehicles that can wirelessly interact with the environment will become popular as they support safe andcomfortable driving and offer improved functionality, security, and services to passengers. We have been evaluating andtesting in-vehicle devices and infrastructure equipment in a realistic environment utilizing a testbed for concept proposals.
This paper describes the features of the testbed and its application to the performance comparison of intelligent transportsystem (ITS) radio communications and the evaluation of vehicle-to-infrastructure cooperative systems.
キーワード：テストベッド、コネクティッドカー、ITS 無線システム、路車協調

1.

緒言

ニケーション・社会システム研究開発センターと連携し、当近 年、情 報 通 信 技 術 の 進 歩 に よ り、ITS（Intelligent社横浜製作所のテストベッド※2のインフラ環境を構築し、無Transport Systems：高度道路交通システム）が発展し、線通信性能やコネクティッド技術の検証に活用している。本

道路交通の安全性、輸送効率、快適性が向上してきている。

稿では、テストベッドの構成とその事例について報告する。

更に、路車間通信や車車間通信といった専用の通信媒体を用いて、近傍車両に搭載された無線機や路側に設置された無線機と通信を行い、見通し外からの接近情報や交差点の信号灯火情報などを取得し、安全かつ快適な運転を支援するシステムが普及し始めている。
その際に必要となる無線通信技術は、ITS 専用無線を使

2.

開発フローとテストベッドの位置づけ

車載機器の開発において、実際の交通を模擬した環境で実車搭載して評価することは、課題を洗い出しその対策を検討する上で、必要なプロセスとなる。開発フローは図1に用する場合もあれば、クラウド、セキュリティ、人工知能等の IT 技術との融合も視野に、携帯電話用のデータ通信（以下、セルラー通信）を使用する場合もある。自動車に各コンセプト形成

種通信機能を搭載し、インターネットへの接続等による高度な情報通信端末としての機能を有する「コネクティッドカー

※1」が発展しようとしている。

これに対し当社は信号制御などを行う交通管制システムやセルラー通信のシステム向けサーバを製品化し、車の外側からコネクティッドカーの基本技術の普及を支えてきた。また、車の内側に目を向けると、当社は車内通信技術や信号を伝達するワイヤハーネスに関する技術を有してお車メーカ・
ユーザニーズ

検証結果のフィードバッグ(システム設計)

アーキテクチャ検討(設計、機能配置)
・機能配置
・制御構造
・路車協調

り、車内外の通信を統合することで車両および路側システムの高機能化を実現すべく、車載無線通信機の研究開発も開発品
コンセプト提案

評価/機能検証/テストベッドの活用)(効果・機能仕様確認)
検証結果のフィードバッグ（ユニット設計）

ユニット/部品開発(試作、要素技術開発)

実施している。
我々は、路側通信機を担当している当社のインフォコミュ

6

テストベッド活用によるコンセプト提案に向けたコネクティッド技術の実車評価図1 コンセプト形成フローのイメージ

示すように、開発品を実車に搭載して評価／機能検証を行

3－2

いその検証結果を開発にフィードバックする流れとなる。

3－2－1

開発と評価のサイクルを回しながら車載機器及びインフラ

路側センサ
カメラ型車両感知器

カメラ型車両感知器では交通流の計測や監視、対象車線機器を含めたコンセプトを立案し、顧客へのコンセプト提における車両の有無や車両までの距離等を認識できる。

案からコンセプト形成に繋げることを目指している。その3－2－2

評価／機能検証のため、テストベッドを活用することとなる。

高度化光ビーコン

光ビーコンとは、近赤外線を媒体とし、車載機との間で双方向通信を行う路側に設置される投受光装置である。車載機から光ビーコンへ自車両が光ビーコン間を通過した時間3.

等を含むプローブ情報が送信され、光ビーコンから車載機テストベッドと実証試験車の概要へ渋滞や旅行時間等を含む交通情報が送信される。高度化

図2に、テストベッドの主要設備を示す。そこに備わる

光ビーコン（2）では、更に路線信号情報が追加されており、交通インフラと実証試験車を以下で説明する。

車両側に信号機の灯火サイクルや信号機間の距離情報を加3－1味した機能（信号待ち時間案内、信号通過支援等）が提供

ITS 無線システム路側装置

ITS 無線システムでは、車車・路車・路路間通信を実現する。テストベッドには760MHz 帯 ITS 無線システムの路（1）側装置（以下、ITS 無線路側機）を設置している。以下に可能となる。テストベッドには高度化光ビーコンを複数台設置している。
3－3

走行テストコース

説明するカメラ型車両感知器の情報を元に、ITS 無線路側

テストベッドには約100m ×約100m の十字路交差点や機を通じて周囲の車両等へ情報を発信することができる。

カーブ、合流、分岐、車線数減を実現した走行テストコー
スを設置している。メイン道路として約300m の直線があり、信号機複数台と信号制御室を設置している。
3－4

約100m

実証試験車

車載機器の検証において、実証試験車によるテストベッドでの評価による課題の洗い出しが重要になる。実証試験

信号機車両感知器

車には、セルラー通信を介してサーバと通信を行う車載無光ビーコン

線通信機、ITS 無線路側機と通信することを可能にする ITS
無線車載機、高度化光ビーコン車載機等が搭載されている。
図3に実証試験車と周囲との情報の流れを示す。

車
庫

モニタ

約300m

ITS無線路側機GPS
CAN IFHMI PC

車載無線通信機

セルラー
アンテナ

プローブ情報など

高度化
光ビーコン
車載機

路線信号情報
信号情報サーバ

高度化光ビーコン

ITS無線
車載機

信号制御室

サーバ

ITS
無線
アンテナ

位置、車両情報

実証試験車

試験風景

図3

ITS無線搭載車
I

車両検知情報交差点信号情報
ITS無線路側機実証試験車と周囲との情報の流れ

十字路交差点4.

テストベッドの活用事例

4－1

ITS 無線システムの性能比較検証

ITS 無線システムは、国内では760MHz 帯を使用した ITS
安全運転支援無線システムとして実用化されている。一方、欧州や北米では5.9GHz 帯が法制化されつつあることから、図2

テストベッドの主要設備

海外への展開も視野に入れて、両方の周波数での性能評価

2017 年 7 月・S E I テクニカルレビュー・第 191 号

7

を行う必要があった。但し、国内では5.9GHz 帯は ITS 用途に使用できないため、近傍周波数の5.8GHz 帯（ETC：ノ

図6に電波強度、図7にパケット到達率を比較した結果例を示す。

ンストップ自動料金収受システム）の周波数帯で実験局免許を取得し、評価を行うことで5.9GHz 帯の性能を予測することとした。
一般的に、無線通信に用いる周波数の違いによる特性として、低周波（760MHz 帯）の方が高周波（5.8GHz 帯）より電波伝搬の減衰量は小さいこと、回り込み量は大きいこと、の2点が言われている。まず初めにこれらを定量的に比較するため、実際に車両に無線機を搭載して比較測定することを考えた。
そこでテストベッドにおいて電波伝搬状況を可視化するため、2つの周波数帯の ITS 無線機の送信出力を同一にして、送信側の車両を停車させた状態で、受信側の車両を走行させながら電波強度の測定を実施した。測定結果から作図6成した電波強度マップを図4に示す。

回り込み比較例（電波強度）

電波伝搬の減衰量は5.8GHz 帯の方が18dB ～26dB 程度

ム（3）の出会い頭衝突防止支援システムのサービス例を参考にして、遮蔽障害物（建屋）のある環境で測定を行った。

0102030405060708090100110120130140

示す総務省で検討されている ITS 安全運転支援無線システ

パケット到達率 [%]して、電波の回り込み性能を比較することにした。図5に1009080706050403020

交差点角からの距離 [m]図75.8GHz 帯
パケット到達率 [%]760MHz 帯

次に、実際の ITS 無線システムを使ったサービスを例と1009080706050403020

通信できる限界距離0102030405060708090100110120130140

大きく、理論と一致することを確認できた。

交差点角からの距離 [m]回り込み比較例（パケット到達率）

その結果、送信車両から建屋の角を回り込んで到達する距離は760MHz 帯の方が長いという結果となった。この結果と総務省の ITS 安全運転支援無線システムにおける試験結果を同条件で比較するとほぼ合致したことから、測定の図4

テストベッドの電波強度マップ例信頼性も確保できていると考えられる。
今回の性能比較検証を実施するにあたり、実証試験車で送信データと受信データを指定したフォーマットで全て保存

交差点角からの距離[m]できるようにした。天気・気温・交通量・時間帯・車速等の測定条件を変えた時の測定結果を蓄積して、通信の再現

遮断
障害
物性や周囲環境の影響を比較できるようにしている。また、リアルタイムに通信情報を確認できる分析ツールも開発したことで、即時に課題解決に向けた検討を行うことができるようになった。
今後、様々な環境での測定結果を蓄積することで、構造物等の影響による電波状況を予測し、車載機器やアンテナの設計に繋げていく。
送信車両10m図58

出会い頭衝突防止支援システムのサービス例

4－2

路車協調セルラー通信応用の機能検証

車載無線通信機の評価事例として、車両からのプローブ情報を使った路車協調セルラー通信応用の事例を図8に示す。車側では、車両の急ハンドルや急ブレーキ等の車両挙テストベッド活用によるコンセプト提案に向けたコネクティッド技術の実車評価

動をトリガとして、車載カメラ画像の簡易認識を行い、例挙動を正確に検出できることが分かった。図9に改善前とえば落下物の画像である可能性が高いと認識された時点でセ改善後の詳細を示す。このように、車載無線通信機とサールラー通信によりサーバへプローブ情報として位置情報や車バが協調したシステムの検証が行えるようになっており、載カメラ画像を送信する。サーバ側では Deep Learning

コンセプト提案に繋げていく。

※3による詳細な画像分類を行い、車両から送信された画像から対象物が何か？（例：落下物、工事中等）の判断を行う。
その判断結果により、位置、時刻、画像等を含む動的情報を作成し、後続車両を含む周囲の車両にセルラー通信経由

5.

結言

テストベッドと実証試験車の概要とその活用事例として、ITS 無線システムの性能比較や路車協調セルラー通信応用で配信する。
急ハンドルの車両挙動をトリガとして設定するため、の機能の検証における活用事例について紹介した。今後、テストベッドの走行テストコースを利用して車両の CAN更なる安全かつ快適な運転の支援に向け、インフラ側には（Controller Area Network：車載ネットワーク用のシリセンサ類（カメラ、歩行者用ミリ波レーダ等）が増えていアルバス）情報を収集し、急ハンドルが検知可能かを検証くことが予想され、通信もより広帯域なデータ送受信を行した。当初は、操舵角と横加速度を用いて検出しようとしう必要性が高まってくる。これに対応したコネクティッド

たが、トリガ検出結果で誤検出が多く想定した結果になら技術の開発においても、テストベッドでの路側、車側含めなかった。そこで、実車による走行データを蓄積して検討たシステム全体を俯瞰した検証結果をフィードバックするした結果、横加速度の微分を用いると、急ハンドルの車両事でコンセプト形成に活用していく。

動的情報

ECU
GPS
動的情報活用

サーバセルラー通信
CAN

プローブ情報
車載無線
通信機

プローブトリガ①車両の異常挙動②画像簡易認識

図8※1

コネクティッドカー

ICT 端末（情報通信端末）としての機能を有する自動車。

カメラ「車両の状態や周囲の道路状況などの様々なデータをセン
Deep Learning＋動的情報配信①プローブ情報収集・解析
Deep Learning画像分類

DeepLearning

地図表示/音声警告

用 語 集 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

落下物（4）ことで、新たな価値を生み出すことが期待されている。」

工事中

・・・
②動的情報作成
緯度、経度、時刻、画像
Deep Learning分類結果（落下物/…）③動的情報配信
セルラー通信経由でデータ送信

路車協調セルラー通信応用の例

サーにより取得し、ネットワークを介して集積・分析する※2

テストベッド

大規模なシステム開発で用いられる、実際の運用環境に近づけた試験用プラットフォームの総称。
本稿では、コネクティッド技術の検証を目的に横浜製作所に備わる交通インフラと走行テストコースを含めた設備を示している。
※3

Deep Learning

多層構造のニューラルネットワークを用いた機械学習。特徴量を人が抽出する必要がなく、人が設計した入力と、出力に合わせて特徴を自動設計できる。2012年に開催された画像認識コンテストで圧倒的な認識精度で注目された。

図9

急ハンドルを検知する条件設定例

2017 年 7 月・S E I テクニカルレビュー・第 191 号

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参考文

献

（1） 岸 本健吾 他、「700MHz 帯無線による車車・路車・路路間通信システム」、SEI テクニカルレビュー第184号、P15（2014）（2） 葉山幸治 他、「通信容量を拡大した高度化光ビーコンの開発」、SEI テク
ニカルレビュー第185号、P72（2014）（3） 総務省、ITS 無線システム委員会 HP URL
http：//www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/
joho_tsusin/its_radio_system/its_radio_system.html（4） 総務省、平成27年度版情報通信白書（2016）
http://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/h27/html/nc241210.html

執筆林

者 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
良 明＊ ：自動車新領域研究開発センター

主席

目々澤

泉

：自動車新領域研究開発センター

神頭卓司：自動車新領域研究開発センター
グループ長

大橋紳悟

：自動車事業本部

新製品企画部主幹

高山浩一：自動車新領域研究開発センター部長

主席ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
＊主執筆者

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テストベッド活用によるコンセプト提案に向けたコネクティッド技術の実車評価