JP6319211B2

JP6319211B2 - 車々間通信による情報提供装置

Info

Publication number: JP6319211B2
Application number: JP2015137429A
Authority: JP
Inventors: 昌宏強矢; 秀行山田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: JP2017022503A

Description

本発明は、車々間通信による情報提供装置に関するものである。

車両、特に自動車の運転支援のために、無線通信を利用した車々間通信によって得られた他車両に関する情報を自車両の運転者に提供することが実用化されつつある。例えば、自車両の前方位置に存在する側路から、自車両が走行している自車両走行レーンへ他車両が進入してようとしている一方、障害物によってこの他車両が自車両の運転者から目視できない場合に、他車両が自車両走行レーンに進入しようとしている旨の情報を自車両の運転者に提供する等のことが考えられている。

車々間通信によって他車両の情報を入手する際に、車々間通信を行うための無線通信の品質というものが問題となる。すなわち、走行している車両にあっては、通信品質が時々刻々と変化するため、あるタイミングにおいて良好な通信品質が確保されていて、他車両に関する情報を適切に提供することができる場合があったり、通信品質が悪くて、他車両に関する情報を適切に提供することができない場合がある。特許文献１には、受信強度が所定のしきい値以下のときに通信品質が悪いとして、通信品質が悪い旨の情報を自車両の運転者に提供することが開示されている。

特開２０１４−８６７５０号公報

特許文献１に記載のものでは、受信強度がしきい値を超えているかあるいは超えていない状態が継続しているときは問題ないものの、車両の走行によって短時間のうちに受信強度がしきい値を度々跨ぐような場合には、自車両の運転者に提供する通信品質に関連した情報の提供が頻繁に切り替わることになり、運転者に煩わしさを与えてしまう等の問題を生じる。

ここで、通信品質を判定するために、携帯電話等のセルラー系で用いられているＬＣＲ（Level Crossing Rate）やＡＦＤ（Average Fade Duration）という通信品質判定モデルを用いることが考えられる。このＬＣＲは、単位時間あたりにおける受信電力がしきい値を下回る回数である。また、ＡＦＤは、受信電力がしきい値を下回る平均時間（通信が成立していない時間）である。ＬＣＲ、ＡＦＤ共に、大きいほど通信品質が悪いと判断される。

上記のようなセルラー系の通信品質判定モデルを、車々間通信にそのまま利用した場合、自車両が同じ位置にあってもＬＣＲあるいはＡＦＤがかなり大きく相違してしまう、という事態が発生するということが判明した。すなわち、自車両が同じ位置にあっても、その向き（進行方向）が相違すると、ＬＣＲやＡＦＤが大きく変化することになり（例えば実測結果と５ｄＢの相違）、このため、セルラー系の通信品質判定モデルをそのまま車々間通信に利用することは事実上採用し難いものとなる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、他車両に関する情報と共に提供される通信品質に関する情報提供を、運転者に対して煩わしさを与えることなく精度よく行えるようにした車々間通信による情報提供装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
他車両との間で無線通信を行う通信手段と、
前記通信手段を介して得られた他車両に関する情報を、自車両の運転者に対して提供する情報提供手段と、
自車両の車速を検出する車速検出手段と、
自車両の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
自車両が走行している自車両走行レーンに対する自車両の向きを検出する向き検出手段と、
前記走行環境検出手段によって検出される走行環境に応じて、自車両に到達する他車両からの電波の方向を決定する電波軌跡決定手段と、
前記車速検出手段で検出された車速と前記電波軌跡決定手段で決定された電波の方向と前記向き検出手段で検出された自車両の向きとに基づいて、前記通信手段による通信品質を推定する通信品質推定手段と、
前記通信品質推定手段によって推定された通信品質に関する情報を、前記情報提供手段によって提供する通信品質提供手段と、
を備えているようにしてある。

上記解決手法によれば、通信品質の推定を、自車両の車速と走行環境の他に、自車両走行レーンに対する自車両の向きをも加味して行うことにより、精度よく通信品質を推定して、運転者に対して通信品質に関する情報を適切に行うことができる。勿論、推定される通信品質が良否の間で短時間のうちに頻繁に変更されることもなくなるので、通信品質の変化に伴って運転者に提供される通信品質関する情報が頻繁に切り替わってしまうような事態を防止あるいは抑制して、運転者に対して煩わしさを与えることが防止あるいは抑制されることになる。以上に加えて、通信品質に大きな影響を与える電波軌跡（電波の方向）を走行環境を用いて取得して、通信品質の推定をより精度よく行う上で好ましいものとなる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記通信品質推定手段は、前記通信手段によって他車両の車速に関する情報を入手できるときは、該入手された他車両の車速をも加味して通信品質を推定する、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、他車両の車速に関する情報をも加味して通信品質を推定することによって、より精度よく通信品質を推定して、請求項１に対応した効果をより十分に発揮させる上で好ましいものとなる。

前記通信品質推定手段は、前記通信手段によって他車両の車速に関する情報を入手できるときは、他車両の車速を用いることなく推定した通信品質が良好なことを条件として該他車両の車速を加味して通信品質を再度推定する、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、他車両の車速として間違ったものを用いて通信品質を推定してしまう事態を防止すつつ、請求項２に対応した効果を得る上で好ましいものとなる。

前記電波軌跡決定手段は、前記通信手段によって入手された他車両の位置情報と前記走行環境検出手段で検出された走行環境とから、無線電波の軌跡を決定する、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、電波軌跡をより精度よく推定して、通信品質をより精度よく推定する上で好ましいものとなる。

前記通信品質提供手段は、前記他車両に関する情報と共に、通信品質の良否に関する情報を提供する、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、他車両に関する情報の信頼性を、提供される通信品質に関する情報を利用して適切に判断することができる。

前記通信品質提供手段は、前記通信品質推定手段によって推定された通信品質の良否の程度を他車両に関する情報の信頼度と関連づけることにより提供する、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、他車両に関する情報と通信品質に関する情報とを、極力簡便な情報提供の形態でもって提供する上で好ましいものとなる。

本発明によれば、他車両に関する情報と共に提供される通信品質に関する情報提供を、運転者に対して煩わしさを与えることなく精度よく行うことができる。

本発明の制御系統例を示す図。通信品質が良好な状態での自車両と他車両との関係例を示す簡略平面図。通信品質が悪い状態での自車両と他車両との関係例を示す簡略平面図。本発明の制御例を示すフローチャート。通信品質が良好な状態での自車両と他車両との第２の関係例を示す簡略平面図。通信品質が悪い状態での自車両と他車両との第２の関係例を示す簡略平面図。本発明の第２の制御例を示すフローチャート。本発明の第３の制御例を示すフローチャート。従来モデルでの通信品質の推定結果と実際の測定結果とを比較して示す図。本発明での通信品質の推定結果と実際の測定結果とを比較して示す図で、推定誤差のもっとも大きい場合を示すもの。本発明での通信品質の推定結果と実際の測定結果とを比較して示す図で、推定誤差のもっとも小さい場合を示すもの。

図１は、自車両に構成された車々間通信のための制御系統例を示すものである。この図１において、Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。コントローラＵには、各種機器類Ｓ１〜Ｓ５からの信号が入力される一方、コントローラＵから情報提供手段としてのディスプレイＳ１０に出力される。なお、コントローラＵは、そのメモリ（記憶手段）に、通信品質を推定するために用いる走行環境がデータベースとしてあらかじめ作成、記憶されている。このデータベースは、例えば、交差点の状況や、その周囲に存在する建物等の電波障害物や電波反射物を種々類型化して、前側方からの他車両Ｖ２からの電波が自車両ＶＢに到達する電波軌跡を取得するために用いるデータとして利用されることなる。そして、このデータベースに記憶されている走行環境に対応して、自車両ＶＢが走行レーン１０に沿った向きとなっているときの他車両Ｖ２からの自車両ＶＢへの電波軌跡を対応づけて記憶している。

上記Ｓ１は、他車両との間で無線通信を行うための通信手段の一構成要素となるアンテナである。このアンテナＳ１は、互いに相違する位置に複数設定されて、ダイバーシティ仕様での通信用とされており、特に前方（斜め前方を含む）からの電波に対する受信感度が良好となるように設定されている。Ｓ２は、車速検出手段としての車速センサである。Ｓ３は、自車両の位置情報を取得するＧＰＳであり、ナビゲーション装置のものを利用している。Ｓ４は、カメラであり、自車両の周囲、特に前方の走行環境を入手するためのものとなっている。Ｓ５は、レーダ（例えばミリ波レーダや赤外線レーダ等）であり、カメラＳ４と同様に、自車両の周囲、特に前方の走行環境を入手するためのものとなっている。上記入手する走行環境としては、前方の道路状況の他、他車両との間で通信の阻害要因となる各種障害物（例えば建物や塀）の存在をその位置と共に入手するものとなっている。

次に、他車両との車々間通信の具体例について、図２を参照しつつ説明する。まず、１０、１１は走行レーンであり、交差点αでもって交差している。走行レーン１０は、自車両ＶＢが走行する自車両走行レーンとなっている。また、走行レーン１１は、他車両Ｖ２が走行している状態となっている。そして、各車両とＶＢとＶ２とは、それぞれ交差点α付近に位置して、交差点αに向けて走行している。なお、交差点α付近、特に自車両ＶＢと他車両Ｖ２との間には、建物等の障害物が存在して、自車両ＶＢの運転者からは他車両Ｖ２が目視できないものとなっている。

図２では、自車両ＶＢは、自車両走行レーン１０の方向と同一方向となっており（同一向き）、他車両Ｖ２との間で良好な通信品質が確保されている状態とされている。この場合、図１に示すディスプレイＳ１０には、例えば、「正しくシステムが作動しており、右からの接近車両あり」という表示（情報提供）が行われる。自車両ＶＢの運転者は、このディスプレイＳ１０での情報提供により、通信品質が良好であって、右から他車両Ｖ２が接近しているという情報を確信度の高い他車両情報として認識することになる。なお、通信品質を判定する手法については、後述する。

一方、図３は、図２と同じような道路状況において、自車両ＶＢが、交差点αで右折すべく、走行レーン１０に対して右方に向いている状態となっており、通信品質が悪い状態となっている。このときは、ディスプレイＳ１０での表示として、例えば「正しく電波が受信できません。十分な注意を払って下さい。」というような情報が表示される。自車両ＶＢの運転者は、車々間通信が良好に行われていないために、他車両Ｖ２の情報が入手できないことを、ディスプレイＳ１０の表示によって知ることができ、注意をもって右折することになる。なお、図２の場合が通信品質が良好で、図３の場合が通信品質が悪いというのはあくまで例示であり、交差点α付近での障害物、特に電波を反射する障害物の存在次第で通信品質は変化するものである。

図４は、通信品質の良否を判定するためのコントローラＵによる制御例を示すフローチャートであり、以下このフローチャートについて説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、自車両ＶＢの車速が取得される。この後、Ｑ２において、カメラＳ４、レーダＳ５からの信号に基づいて、自車両ＶＢの前方の走行環境が入手される（例えば電波障害物や電波反射物の形状、大きさ、位置等）。

Ｑ３では、取得した走行環境に応じて、電波軌跡、つまり自車両ＶＢに到達する電波の方向が取得される。すなわち、入手された走行環境を、データベースの記憶内容のうちもっとも近似している走行環境が選択されて、このもっとも近似している走行環境に対応した電波軌跡が取得されることになる（データベースに走行環境と電波軌跡が対応づけて記憶されているため）。なお、走行環境と電波軌跡とを対応づけて記憶しておくことなく、記憶されている走行環境からあらためて電波軌跡を演算によって取得するようにしてもよい。

Ｑ３の後、Ｑ４において、自車両ＶＢが走行している走行レーン１０に対する自車両ＶＢの進行方向が取得される。この自車両ＶＢの進行方向としては、平面視において、走行レーン１０に沿う方向を角度０度として、例えば右周りに３６０度の回転角度でもって示される。

Ｑ４の後、Ｑ５において、車速と電波軌跡と自車両ＶＢの向きとに基づいて、通信品質が推定される。この通信品質の推定は、例えば、従来既知のセルラー系のモデルとなるＬＣＲの関数に対して、自車両ＶＢの向き（角度）をパラメータとする関数を乗算することにより得ることができる。なお、セルラー系のモデルＬＣＲでは、移動体の速度に応じた最大ドップラー周波数と環境に依存したフェーシング特性の２つの要素によって通信品質を推定するものとなっており、Ｑ５の処理は、セルラー系の推定モデルを自車両ＶＢの向きをパラメータとする関数で補正するものと考えることができる。この後、Ｑ６において、通信品質を含めて、他車両Ｖ２に関する情報が、ディスプレイ１０に表示される（例えば、図２、図３におけるカッコ書きでの記載のような表示）。

図５、図６は、自車両ＶＢと他車両Ｖ２とが、交差点αに向けて進行している点では図２の場合と同じであるが、図５は他車両Ｖ２の車速が小さく（自車両ＶＢと他車両Ｖ２との間の相対速度が遅くて）通信品質が良好な場合が示され、図６は他車両Ｖ２の車速が大きくて（上記相対速度が早くて）通信品質が悪い場合が示される。

図７の制御例は、図５、図６に示すような他車両Ｖ２の車速をも加味して、通信品質を推定するようにしたものである。この図７について説明すると、Ｑ１１〜Ｑ１５の処理は、図４におけるＱ１〜Ｑ５の処理に対応している。

Ｑ１５の後、Ｑ１６において、Ｑ１５において通信品質が良好であるか否かが判別される。このＱ１６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１７において、車々間通信によって他車両（２の車速が取得される。この後、Ｑ１８において、他車両Ｖ２の車速をも加味して通信品質が再度推定される。Ｑ１８の後、あるいはＱ１６の判別でＮＯのときは、Ｑ１９の処理が行われる（図４のＱ６対応）。本制御例では、他車両Ｖ２の車速情報が取得できるときは、この他車両Ｖ２の車速をも加味して通信品質が再推定されるので、最終的に推定される通信品質をより精度のよいものとする上で好ましいものとなる。

図８の制御例は、他車両Ｖ２の位置をも加味して、通信品質を推定するようにしたものである。この図８について説明すると、Ｑ２１、Ｑ２２の処理は、図４のＱ１、Ｑ２の処理に対応している。Ｑ２２の後、Ｑ２３において、車々間通信によって、他車両Ｖ２の位置情報が取得される。この後、Ｑ２４において、走行環境と他車両Ｖ２の位置情報とから、自車両ＶＢに到達する電波軌跡が取得される。

Ｑ２４の後、Ｑ２５において、走行レーン１０に対する自車両ＶＢの向きが取得される（図４のＱ４対応）。この後、Ｑ２６において、電波の軌跡と自車両ＶＢの向きとから、通信品質が推定される。この後は、Ｑ２７の処理が行われる（図４のＱ６対応）。このように、本制御例では、他車両Ｖ２の位置情報が取得できるときは、走行環境に加えて他車両Ｖ２の位置情報をも加味して電波軌跡が取得されるので、通信品質の推定をより一層精度のよいものとすることができる。なお、図８の制御例でも、図７の制御例と同様に、他車両Ｖ２の位置情報を用いないで推定された通信品質が良好なときを条件として、他車両Ｖ２の位置情報を用いて通信品質を再度推定するようにしてもよい。

ここで、図９は、実験結果を示すもので、従来の通信品質推定モデル（既知のセルラー系による通信品質の推定モデルで、自車両ＶＢの向きを考慮しない推定手法）による推定結果としてのＬＣＲを破線で示し、実際の測定結果によるＬＣＲを実線で示したものである。実験に際しては、図２、図３、図５、図６のような態様で、他車両Ｖ２の位置、車速を種々変更し、また自車両ＶＢの車速、位置、向きを種々変更して数多く実験したうち、実際の計測結果と推定結果とがもっとも相違する場合を示した。このように、自車両ＶＢの向きを加味しない通信品質の推定結果では、実際の測定結果ともっとも相違する場合では５ｄＢ程度の誤差を生じてしまうこととなり、車々間通信に利用するには事実上難しいものとなる。

一方、図１０、図１１は、それぞれ、本発明による推定結果（自車両ＶＢの向きを加味した通信品質の推定で得られたＬＣＲ）と実際に計測されたＬＣＲとの関係を示すものである。実験に際しては、図９の場合と同様に、図２、図３、図５、図６のような態様で、他車両Ｖ２の位置、車速を種々変更し、また自車両ＶＢの車速、位置、向きを種々変更して数多く実験したもので、そのうちもっとも推定結果が悪い場合が図１０に示され、もっとも良好な推定結果が図１１に示される。このように、本発明による通信品質の推定手法においては、もっとも良好な場合は、実際の測定結果とほぼ完全に一致し（図１１参照）、またもっとも精度の悪い場合でも、実測結果に比して２ｄＢ程度というわずかの誤差しか生じないものであった（図１０参照）。このように、本発明においては、通信品質の推定誤差が小さく、車々間通信として好適であることが容易に理解される。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。自車両ＶＢへ向かう電波軌跡を精度よく取得（推定）することが、最終的な通信品質の推定に大きく影響を及ぼすことから、自車両ＶＢの向きを加味した通信品質の推定に際しては、他車両Ｖ２の位置および車速の少なくとも一方あるいは両方を利用するのが好ましい。他車両Ｖ２としては、実施形態では前側方から自車両走行レーン１０に進入するものを対象としたが、斜め後方からの接近車両等、適宜の他車両を対象とすることができる。通信品質に関する情報の提供としては、通信品質そのものに着目した情報のみならず、他車両に関する情報に対する信頼度（確信度）でもって行うことができる。具体的には、例えば、「電波の状況からして他車両が右から接近してくる可能性が大です。」という表示を行い、この「大」は通信品質が良好なときで、「大」に代えて「中」としたときは通信品質が中程度であり、「大」に代えて「小」としたときは通信品質が悪い場合とされる（「電波の状況からして」という趣旨の表示を無くしてもよい）。この他、通信品質に関する情報の提供態様としては、これ以外に適宜の態様を採択することができる。通信品質の推定モデルとして、自車両ＶＢの向きを加味してＬＣＲを演算することに代えて、ＡＦＤ（Average Fade Duration）を演算するようにしてもよい（既知のＡＦＤの関数に自車両ＶＢの向きを加味した関数を乗算）。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、他車両に関する情報提供による運転支援をより好適に行う上で好ましいものとなる。

Ｕ：コントローラ
Ｓ１：アンテナ（無線通信用）
Ｓ２：車速センサ
Ｓ３：ＧＰＳ
Ｓ４：カメラ（走行環境取得用）
Ｓ５：レーダ（走行環境取得用）
ＶＢ：自車両
Ｖ２：他車両
１０：走行レーン（自車両走行）
１１：走行レーン（他車両走行）
α：交差点

Claims

他車両との間で無線通信を行う通信手段と、
前記通信手段を介して得られた他車両に関する情報を、自車両の運転者に対して提供する情報提供手段と、
自車両の車速を検出する車速検出手段と、
自車両の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
自車両が走行している自車両走行レーンに対する自車両の向きを検出する向き検出手段と、
前記走行環境検出手段によって検出される走行環境に応じて、自車両に到達する他車両からの電波の方向を決定する電波軌跡決定手段と、
前記車速検出手段で検出された車速と前記電波軌跡決定手段で決定された電波の方向と前記向き検出手段で検出された自車両の向きとに基づいて、前記通信手段による通信品質を推定する通信品質推定手段と、
前記通信品質推定手段によって推定された通信品質に関する情報を、前記情報提供手段によって提供する通信品質提供手段と、
を備えていることを特徴とする車々間通信による情報提供装置。
請求項１において、
前記通信品質推定手段は、前記通信手段によって他車両の車速に関する情報を入手できるときは、該入手された他車両の車速をも加味して通信品質を推定する、ことを特徴とする車々間通信による情報提供装置。
請求項２において、
前記通信品質推定手段は、前記通信手段によって他車両の車速に関する情報を入手できるときは、他車両の車速を用いることなく推定した通信品質が良好なことを条件として該他車両の車速を加味して通信品質を再度推定する、ことを特徴とする車々間通信による情報提供装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
前記電波軌跡決定手段は、前記通信手段によって入手された他車両の位置情報と前記走行環境検出手段で検出された走行環境とから、無線電波の軌跡を決定する、ことを特徴とする車々間通信による情報提供装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記通信品質提供手段は、前記他車両に関する情報と共に、通信品質の良否に関する情報を提供する、ことを特徴とする車々間通信による情報提供装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
前記通信品質提供手段は、前記通信品質推定手段によって推定された通信品質の良否の程度を他車両に関する情報の信頼度と関連づけることにより提供する、ことを特徴とする車々間通信による情報提供装置。