位置判定システム及び方法
【課題】 車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を路側で判定できるようにする。
【解決手段】 本発明は、光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両５の車載装置２が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するための位置判定システムに関する。このシステムでは、ビーコンヘッド８に対して車載装置２が送信したアップリンク光ＵＯに基づいてビーコンヘッド８の通信領域Ａに対する車両５の通過位置Ｘ０を路側で特定し、特定された車両５の通過位置Ｘ０を利用して、ビーコンヘッド８との光無線通信の後に車載装置２が送信する電波信号Ｓ５に含まれる車両５の自車位置Ｘ１が異常か否かを、路側で判定する。
【解決手段】 本発明は、光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両５の車載装置２が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するための位置判定システムに関する。このシステムでは、ビーコンヘッド８に対して車載装置２が送信したアップリンク光ＵＯに基づいてビーコンヘッド８の通信領域Ａに対する車両５の通過位置Ｘ０を路側で特定し、特定された車両５の通過位置Ｘ０を利用して、ビーコンヘッド８との光無線通信の後に車載装置２が送信する電波信号Ｓ５に含まれる車両５の自車位置Ｘ１が異常か否かを、路側で判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビーコンと車両に搭載した車載装置との間の光無線通信を利用して、車載装置が自律的に有する自車位置が異常か否かを路側で判定するようにした位置判定システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。このうち、光ビーコンは近赤外線を通信媒体とした光無線通信を採用しており、車載装置との双方向通信が可能となっている。
具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信され、逆に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が光ビーコンから車載装置に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記光ビーコンは、光無線通信のための通信領域が道路の所定範囲に設定された投受光器（ビーコンヘッド）を備えており、このビーコンヘッドは、ダウンリンク光を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、車載装置からのアップリンク光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）とを備えている。
他方、上記車載装置も、ビーコンヘッドとの間で双方向の光無線通信を行うために、発光ダイオードとフォトダイオードとを有する投受光器（車載ヘッド）を備えている。
【０００４】
本出願人は、上記光ビーコンを用いた路車間通信システムを用いて、道路上に設定されたアップリンク領域の基準位置（例えば、車両進行方向の上流端）を、通信領域を通過する車両の走行位置（通過位置）とみなし、その基準位置を起点とした距離情報をダウンリンク切り替え後のダウンリンク情報に含ませることで、車両側で正確な距離情報を把握させる技術を既に提案している（例えば、特許文献２及び３参照）。
この場合、例えば、上記基準位置から下流側の所定位置（例えば、信号機の手前に設けられた停止線）までの距離情報をダウンリンク情報に含ませれば、この距離情報を受けた車載装置により、停止線の手前で車両を強制的に制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして安全運転支援を行うことができる。
【０００５】
そして、光ビーコンのインタフェース規格によれば、アップリンク領域の車両進行方向の全長は１．６ｍと規定されている。従って、仮にこの規格通りにビーコンヘッドの通信領域が設定されておれば、アップリンク光の受光時刻と基準位置の通過時刻とをほぼ同じと見なすことで通信領域に対する車両の通過位置を特定することができ、この場合、ビーコン側で測定可能な通過位置の誤差は最大でも１．６ｍ程度であるということになる。
【０００６】
一方、ＶＩＣＳ対応の車載装置では、光ビーコンとの光無線通信だけでなく、電波無線通信にも対応していることが多い。
この場合、車車間通信を通じて自車位置の情報を他車両とやり取りすることにより、交差点での出合い頭衝突や右左折時衝突の防止に役立てる協調システムを構成したり（特許文献４参照）、路側の電波無線通信装置への車路間通信によって自車位置を交通情報センターに通知することにより、同センターが把握する交通情報の精度向上に役立てたりすることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９３６６０号公報
【特許文献３】特開２００７−３１７１６６号公報
【特許文献４】特開２００２−１８３８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ＶＩＣＳ対応の車載装置では、通常、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機で受信した測位データによって自車位置を自律的に捕捉している。しかし、このＧＰＳによる測位データには、環境に応じて１０ｍ程度の誤差を含むことがあり、この誤差は、光ビーコンへのアップリンク光で得られる前記通過位置の誤差よりも信頼性が低い。
従って、ＧＰＳによる測位データをそのまま自車位置として採用し、車車間通信や車路間通信の際に外部に送信すると、他の車両やインフラ側との協調システムが不調になる恐れがある。
【０００９】
そこで、アップリンク光の受光で特定できるより正確な前記通過位置をダウンリンク情報に含めて車載装置に通知し、この通過位置に基づいてＧＰＳによる自車位置を車載装置において補正することが推奨される。
しかしながら、このような補正機能を車載装置に設けても、ビーコンヘッドからのダウンリンク光の受光に失敗した場合には、比較的誤差の大きいＧＰＳによる測位データがそのまま踏襲されることになるし、また、車載装置での自車位置の管理機能に不具合がある場合には、上記補正の如何に拘わらず正確な自車位置が得られない。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑み、車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を路側で判定できるようにして、自車位置が異常な車両の存在を、当該車両やその他の車両に警告することができる位置判定システム及び方法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】
【００１１】
本発明の位置判定システム（請求項１）は、光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するための位置判定システムであって、前記車載装置との間で光無線通信を行うための通信領域が道路の所定範囲に設定されたビーコンヘッドと、前記車載装置との間で電波無線通信を行うための通信エリアを有しており、前記ビーコンヘッドとの光無線通信の後に前記車載装置が送信する、前記車両の自車位置に関する情報を含む電波信号よりなるアップリンク信号を受信可能な路側通信機と、前記ビーコンヘッドが受信するアップリンク光に基づいて前記通信領域に対する前記車両の通過位置を特定する位置特定部と、特定された前記通過位置と前記アップリンク信号に含まれる前記自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを判定する位置判定部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の位置判定システムによれば、上記位置特定部が、ビーコンヘッドが受信するアップリンク光に基づいて通信領域に対する車両の通過位置を特定し、上記位置判定部が、特定された通過位置とアップリンク信号に含まれる自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを判定するので、車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を路側で判定することができる。
このため、ある車両の自車位置が異常であると判定された場合は、例えば、路側通信機を通じて各車両の車載装置にその判定結果を通知することにより、自車位置精度の悪い車両の存在を、当該車両やその他の車両に警告することができる。
【００１３】
すなわち、本発明の位置判定システムにおいて、前記位置判定部が前記自車位置を異常と判定した場合に、この判定結果を含む電波信号よりなるダウンリンク信号を前記通信エリアに向けて前記路側通信機にブロードキャストで送信させる送信制御部を、更に備えていることが好ましい（請求項２）。
この場合、判定対象となった車両の車載装置が上記判定結果を含むダウンリンク信号を受信した場合には、例えば、車載ディスプレイ等によって当該判定結果を搭乗者に通知することにより、自車両の位置評定機能の不具合を搭乗者に警告することができる。
【００１４】
また、判定対象となった車両以外の他車両の車載装置が上記判定結果を含むダウンリンク信号を受信した場合には、この判定結果に対応する車両からの電波信号を無視する運用に変更等することにより、誤った自車位置の情報に基づいて車車間の協調システムが継続するのを防止することができる。
【００１５】
ところで、本発明の位置判定システムにおいて、前記位置判定部における判定処理は、アップリンク光によって特定される通過位置と、そのアップリンク光と同じ送信元のアップリンク信号に含まれる自車位置との差が所定範囲内か否かで行うことができる。
しかし、上記アップリンク光の受信時刻とアップリンク信号の受信時刻の間には時間的なずれがあるので、この時間的ずれを考慮せずに通過位置と自車位置との差を単純に比較しても、正確な異常判定処理を行うことができない。
【００１６】
そこで、前記位置判定部は、前記通過位置と前記自車位置との差を、次の第１時刻から第２時刻までの間に前記車両が走行した走行距離と比較することにより、当該自車位置が異常か否かを判定することが好ましい（請求項３）。
（ａ） 前記アップリンク光を前記ビーコンヘッドが受信した第１時刻
（ｂ） 前記アップリンク光と同じ送信元の前記車載装置からの前記アップリンク信号を前記路側通信機が受信した第２時刻
【００１７】
また、本発明の位置判定システムにおいて、前記ビーコンヘッドが、前記通信領域に含まれるアップリンク領域において前記車載装置からのアップリンク光を受光する１つの受光素子を有する場合には、前記位置特定部は、前記アップリンク領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定することができる（請求項４）。
もっとも、実際に運用されている光ビーコンの通信領域、特にアップリンク領域は、車載装置からのアップリンク光をより確実に受光するために、インタフェース規格による正式寸法よりもかなり広範囲になっていることがある。
【００１８】
このように通信領域が広範囲であると、通信領域内に設定した基準位置とアップリンク光の送信位置との乖離が大きくなってしまう可能性が高く、この場合には、アップリンク光に基づいて特定する実際の車両の通過位置の精度が低下する。
そこで、アップリンク領域が車両進行方向に広く設定されている場合であっても、車両の通過位置を路側で精度よく特定できるようにするため、前記ビーコンヘッドは、前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる各分割領域に対応する受光領域を有する複数の受光素子を有し、前記位置特定部は、複数の前記受光素子のうちで前記アップリンク光を受光した当該受光素子に対応する前記分割領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定することが好ましい（請求項５）。
【００１９】
かかる分割領域に対応する複数の受光素子を搭載した光ビーコン（以下、「ＰＤ分割タイプ」の光ビーコンと称することがある。）は、本出願人が既に提案しているものである（特願２００７−２０９１０号の明細書参照）。
このＰＤ分割タイプの光ビーコンを使用すれば、アップリンク光の受光機会を向上させるために、アップリンク領域を車両進行方向に長く設定する場合であっても、当該アップリンク領域を構成する個々の分割領域については、これを車両進行方向に狭く設定することが可能となる。
【００２０】
また、ＰＤ分割タイプの光ビーコンでは、複数のフォトダイオードのうちでどれが実際にアップリンク光を受光したかを判定することにより、走行中の車両（車載装置）がいずれの分割領域でアップリンク光を発光したかを路側で特定することができる。
従って、この場合、アップリンク光を発光した車両（車載装置）の走行位置を、各分割領域の車両進行方向長さ以下の精度で求めることが可能となり、通過位置の評定精度を向上することができる。
【００２１】
本発明の位置判定方法（請求項６）は、本発明の位置判定システム（請求項１）が行う判定方法であって、当該判定システムと同様の作用効果を奏する。
なお、本発明の位置判定方法においても、自車位置が異常であると判定された場合には、その判定結果を含む電波信号よりなるダウンリンク信号を通信エリアに向けて路側通信機にブロードキャストで送信することにより、自車両の位置評定機能の不具合を搭乗者に警告でき、また、誤った自車位置情報に基づいて他車両との間で車車間の協調システムが継続するのを防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の通り、本発明によれば、車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を路側で判定できるので、この判定結果を各車両の車載装置に無線送信することにより、自車位置が異常な車両の存在を当該車両やその他の車両に警告することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の位置判定システムの一例として例示する、交通信号制御システムの全体構成を示している。
図１に示すように、本実施形態の交通信号制御システムは、交通信号機１、車載装置２（図２参照）、車両感知器３、中央装置４、光ビーコン１１のビーコンヘッド８、及び、車載装置２を搭載した車両５などを含む。
【００２４】
各交通信号機１は、複数の交差点Ｃｉ（ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置され、電話回線等の通信回線６を介してルータ７に接続されている。このルータ７は交通管制センター内の中央装置４に接続され、中央装置４は、所定エリア内の交差点Ｃｉの各交通信号機１とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。
従って、中央装置４は、各交通信号機１と双方向通信が可能であり、各交通信号機１は他の交通信号機１とも双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
【００２５】
車両感知器３は、各交差点Ｃｉに流入する車両台数をカウントするために、対応する各交差点Ｃｉの上流側に設置されており、専用の通信回線を介して対応する各交通信号機１と繋がっている。また、光ビーコン１１は、光無線通信によって車載装置２と所定の情報交換を行うために道路の各所に設置されており、この光ビーコン１１のビーコンヘッド８も専用の通信回線を介して各交通信号機１と繋がっている。
なお、図１では、図示を簡略化するために、各交差点Ｃｉに信号灯器１ｂが１つだけ描写されているが、実際の各交差点Ｃｉには、例えば図２に示すように、互いに交差する道路の上り下り用として４つの信号灯器１ｂが設置されている。
【００２６】
〔中央装置〕
図３は、中央装置４の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、中央装置４は、制御部４０１、表示部４０２、通信部４０３、記憶部４０４及び操作部４０５を含んでいる。
中央装置４の制御部４０１は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなり、内部バスを介して上記ハードウェア各部と繋がっており、これら各部の動作を制御する。
【００２７】
また、中央装置４の制御部４０１は、交通信号機１に繋がれた車両感知器３やビーコンヘッド８等からの各種の交通データを収集・処理（演算）・記録し、そのデータに基づいて信号制御や交通情報の提供等を統括的に行う。
例えば、制御部４０１は、自身のネットワークに属する交差点Ｃｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うものである。
【００２８】
中央装置４の表示部４０２は、自身が管理するエリアの道路地図と、この道路地図上のすべての交通信号機１、車両感知器３及びビーコンヘッド８等の位置が表示された表示画面により構成され、中央オペレータに渋滞や事故等の交通状況を報知するものである。
中央装置４の通信部４０３は、通信回線６を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースであり、所定時間ごとに信号灯器１ｂの灯色切り替えタイミング等に関する信号制御指令Ｓ１と、渋滞情報等よりなる交通情報Ｓ２とを各交通信号機１に送信している（図１及び図２参照）。
【００２９】
信号制御指令Ｓ１は、信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報Ｓ２は例えば５分ごとに送信される。
また、中央装置４の通信部４０３は、各交通信号機１から、ビーコンヘッド８から得られた車両５の旅行時間等に関するビーコン情報Ｓ３と、車両感知器３の感知信号Ｓ４とをほぼリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）で受信している（図１及び図２参照）。
【００３０】
中央装置４の記憶部４０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、前記系統制御や広域制御を行うための交通制御プログラムと、この制御に用いる交通指標の演算プログラム等を記憶している。また、記憶部４０４は、制御部４０１が生成した前記信号制御指令Ｓ１及び交通情報Ｓ２や、ＬＡＮ側から取得したビーコン情報Ｓ３及び感知信号Ｓ４等を一時的に記憶する。
中央装置４の操作部４０５は、キーボードやマウス等の入力インタフェースよりなり、この操作部４０５によって中央オペレータが上記表示部４０２に対する表示切り替え操作等を行えるようになっている。
【００３１】
〔交通信号機〕
図２は、交通信号機１の概要を示す道路平面図である。
図２では、比較的交通量の多い主道路ＲＭ１，ＲＭ２と、比較的交通量の少ない従道路ＲＳ１，ＲＳ２とが合流した交差点Ｃを例示している。
この交通信号機１は、主道路ＲＭ１，ＲＭ２及び従道路ＲＳ１，ＲＳ２のそれぞれに設置された４つの信号灯器１ｂと、この信号灯器１ｂと通信回線９を介して接続された交通信号制御機１ａとを備えている。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態の交通信号制御機１ａには、各信号灯器１ｂの他に、車両感知器３、ビーコンヘッド８、及び、車載装置２と電波無線通信が可能な路側通信機１０が通信回線９を介して接続されている。
交通信号制御機１ａは、中央装置４から信号制御指令Ｓ１を受信し、当該信号制御指令Ｓ１に基づいて、各信号灯器１ｂの青、黄、赤及び右折矢等の各信号灯の点灯、消灯及び点滅を制御する。
【００３３】
また、交通信号制御機１ａは、中央装置４から受信した交通情報Ｓ２や自身が記憶している交差点ＩＤ等をビーコンヘッド８が送出するダウンリンク情報に含め、光無線通信によって車載装置２に送信することができる。
更に、交通信号制御機１ａは、ビーコンヘッド８が車載装置２から受信したビーコン情報（アップリンク情報）Ｓ３を当該ビーコンヘッド８から取得し、車両感知器５から感知信号Ｓ４を取得することができる。
【００３４】
図４は、上記交通信号制御機１ａの構成を示すブロック図である。
図４に示すように、交通信号制御機１ａは、制御部１０１、灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４を含んでいる。
交通信号制御機１ａの制御部１０１は、１つ又は複数のマイクロコンピュータから構成されている。制御部１０１には、内部バスを介して灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４が接続されており、制御部１０１はこれらのハードウェア各部の動作を制御する。
【００３５】
この交通信号制御機１ａの制御部１０１は、中央装置４が前記系統制御や広域制御を行った結果の出力である信号制御指令Ｓ１に従って各信号灯器１ｂを駆動し、その指令Ｓ１に基づく所定のタイミングで各信号灯器１ｂの信号灯色を切り替える。
灯器駆動部１０２は、半導体リレー（図示せず）を備え、上記制御部１０１から入力された信号出力指令Ｓ１に基づいて、複数の信号灯器１ｂの青色灯、黄色灯、赤色灯それぞれに対応して各色の信号灯に供給される交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）又は直流電圧をオン／オフする。
【００３６】
交通信号制御機１ａの通信部１０３は、中央装置４、車両感知器３、ビーコンヘッド８及び路側通信機１０に接続されており、これらとの間で双方向の有線通信を行う通信インタフェースである。
また、路側通信機１０は、交差点Ｃに流入する車両５の車載装置２との間で双方向の電波無線通信を行う送受信機よりなり、車載装置２が送信した電波信号よりなるアップリンク信号Ｓ５を受信し、車載装置２に対して電波信号よりなるダウンリンク信号Ｓ６を送信することができる（図２参照）。
【００３７】
上記アップリンク信号Ｓ５には、少なくとも、車載装置２を搭載する車両５に対応する車両ＩＤと、当該車両５がそれぞれ自律的に有している、例えば、緯度、経度及び高度からなる自車位置に関する情報が含まれている。また、後述する位置判定部１０１Ｂが自車位置Ｘ１を異常と判定した場合には、少なくとも当該判定結果に関する情報が上記ダウンリンク信号Ｓ６に含められる。
なお、ビーコンヘッド８での光無線通信の場合と同様に、車載装置２が有する旅行時間情報をアップリンク信号Ｓ５で路側通信機１０に送信してもよいし、渋滞情報や事象規制情報等をダウンリンク信号Ｓ６で各車載装置２に送信してもよい。
【００３８】
本実施形態の路側通信機１０は、例えば、無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（World Interoperability for Microwave Access）等の中・広域通信装置よりなり、車両５に搭載された車載装置２との間で各種情報を電波信号Ｓ５，Ｓ６で双方向通信することができる。
また、路側通信機１０は、交差点Ｃ（図２参照）に流入する各道路ＲＭ１，ＲＭ２，ＲＳ１，ＲＳ２上を走行する車両５の車載装置２と通信可能である。路側通信機１０の通信エリアは、各道路ＲＭ１，ＲＭ２，ＲＳ１，ＲＳ２に設置されたビーコンヘッド９の通信領域Ａ（図７参照）を内部に包含できる広さを有し、例えば道路延長方向で５０〜２００ｍ程度に設定される。
【００３９】
もっとも、路側通信機１０の通信エリアは、必ずしもビーコンヘッド８の通信領域Ａをすべて包含している必要はなく、この通信領域Ａと一部重複する程度か、或いは、少なくともその通信領域Ａの下流側近傍に近接する程度の広さであればよい。
交通信号制御機１ａの記憶部１０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、一時記憶データとして、前記信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２、ビーコン情報Ｓ３、感知信号Ｓ５、アップリンク信号Ｓ５及びダウンリンク信号Ｓ６等を記憶する。
【００４０】
また、交通信号制御機１ａの記憶部１０４には、ビーコンヘッド８と車載装置２の間の光無線通信や、車載装置２と路側通信機１０の間の電波無線通信を実行するための、通信制御用のコンピュータプログラムが格納されており、制御部１０１はこれらのコンピュータプログラムを記憶部１０４から読み出して、ビーコンヘッド８や路側通信機１０に対する通信制御を実行する。
上記コンピュータプログラムは、車両５の車載装置２が自律的に有する自車位置の異常を判定するための判定処理を実行可能であり、その機能定義として、位置特定部１０１Ａと、位置判定部１０１Ｂと、送信制御部１０１Ｃとを含んでいる（図４参照）。なお、これら各部による処理内容は後述する。
【００４１】
〔車載装置〕
各車両５に搭載された車載装置２は、ＶＩＣＳ対応であり、ビーコンヘッド８との間の光無線通信による双方向通信機能と、路側通信機１０との間の電波無線通信による双方向通信機能と、搭乗者が設定した目的地点に案内するナビゲーション機能とを有する。
図５は、車載装置２（ＶＩＣＳ対応）の構成を示すブロック図である。
図５に示すように、この車載装置２は、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、車載通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８、処理部２０９及び車載ヘッド２１０等を含んでいる。
【００４２】
ＧＰＳ処理部２０１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報、ＧＰＳ衛星の軌道、測位補正情報等に基づいて、車両５の自車位置（緯度、経度及び高度）を計測する。
方位センサ２０２は、光ファイバジャイロなどで構成されており、車両５の方位及び角速度を計測する。車速取得部２０３は、車速センサ（図示せず）が車輪の角速度を検出することにより計測した車両５の速度データを取得する。
【００４３】
車載通信部２０４は、電波信号を通信媒体とした無線通信機であり、他車両５の車載装置２との間で例えばＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式による車車間通信を行うことができる。
また、車載通信部２０４は、路側通信部１０の通信エリアにおいては、路側通信部１０との無線通信を優先し、路側通信機１０が設定したタイムスロットに従って時分割多重（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）方式による車路間及び路車間通信を行う。
【００４４】
車載装置２の記憶部２０５は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、一時記憶データとして、車載通信部２０４や車載ヘッド２１０が受信した各種データを記憶している。
また、車載装置２の記憶部２０５は、路側の光ビーコン１１や路側無線機１０との間の通信制御のためのコンピュータプログラムと、目的地点への最適経路探索（カーナビゲーション）を実行するコンピュータプログラムと、その最適経路探索に必要な道路地図データ等を記憶している。
【００４５】
道路地図データには、交差点データとリンクデータとが含まれている。
上記交差点データは、交差点ＩＤと交差点の位置とを対応付けたデータである。また、上記リンクデータは、特定リンクのリンクＩＤに対して、特定リンクの始点・終点・補間点の位置、特定リンクの始点に接続する上流リンクのリンクＩＤ、特定リンクの終点に接続する下流リンクのリンクＩＤ、及び、特定リンクのリンクコストを対応付けたデータよりなる。
【００４６】
リンクコストは、例えば、特定リンクとその終点に接続する下流リンクの組み合わせの数だけ用意されており、特定リンクの始点に進入してから当該特定リンクの終点を退出し、下流リンクの始点に進入するまでに要する時間が設定されている。
すなわち、リンクコストには、特定リンクの始点から終点までを走行するのに要するコスト（時間）と、リンクの終点から次の下流リンクの始点までを走行するのに要するコスト（時間）、つまり、交差点を通過するのに要するコストが含まれている。
【００４７】
車載装置２の操作部２０６は、タッチパネルやボタン等から構成されており、ドライバを含む車両５の搭乗者が目的地の設定等を行えるようになっている。
車載装置２の表示部２０７は、車両５のダッシュボード部分に取り付けられたモニタ装置（図示せず）よりなり、処理部２０９が後述する感応要求処理において作成した画像データを搭乗者に表示する。また、音声出力部２０８は、処理部２０９が作成した音声データをスピーカー（図示せず）から出力する。
【００４８】
車載装置２の処理部２０９は、１又は複数のマイクロコンピュータ等から構成されており、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、車載通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８の各処理を制御する。
また、車載装置２の処理部２０９は、目的地点への最適経路探索の処理結果である最適ルートを表示部２０７の画面上に表示し、このルート表示に重ねて車両５の自車位置を画面上に表示する。
【００４９】
なお、上記最適ルートと車両５の自車位置とのマッチング処理は、ＧＰＳ処理部２０１が計測した車両５の自車位置と、方位センサ２０２が計測した車両５の方位及び角速度と、車速取得部２０３が取得した車両５の速度とを含む各種データと、記憶部２０５が記憶する道路地図データとに基づいて行われる。
更に、車載装置２の処理部２０９は、車載通信部２０４において他の車両５から受信した受信信号に含まれる自車位置に基づいて、交差点Ｃｉ（図１参照）における出合い頭衝突の防止等の車車間協調処理を実行可能である。
【００５０】
車載装置２の車載ヘッド２１０は、後述する光ビーコン１１の通信領域Ａ内において、ビーコンヘッド８との間で近赤外線光よりなる光信号の送受信を行うための投受光器であり、ビーコンヘッド８に上げるアップリンク光を送出する発光ダイオード（図示せず）等よりなる発光素子と、ビーコンヘッド８からのダウンリンク光を受光するフォトダイオード（図示せず）等からなる受光素子を内部に備えている。
この車載ヘッド２１０は、例えば、車両５のフロントガラスの手前のダッシュボード上に設置されている。
【００５１】
〔光ビーコンの構成〕
図６は、前記ビーコンヘッド８を有する光ビーコン１１の平面図である。
図６に示すように、本実施形態の光ビーコン１１は、同じ方向の複数（図６の例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒの脇に立設された支柱１２と、この支柱１２から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１３と、この架設バー１３における各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する位置に固定された複数のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
【００５２】
各ビーコンヘッド８はそれぞれ交通信号制御機１ａに接続されており、当該制御機１ａによって一括制御される。
各ビーコンヘッド８の内部には、発光ダイオード１４とフォトダイオード１５（図７参照）が搭載されている。発光ダイオード１４は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載装置２との間の光無線通信を行うための通信領域Ａが当該ビーコンヘッド８の上流側（図６の右側）に設定されている。
【００５３】
図７は、光ビーコン１１の通信領域Ａを示す側面図である。
図７に示すように、この通信領域Ａは、車載ヘッド２１０のフォトダイオードがダウンリンク光を受光可能なダウンリンク領域（図７において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、ビーコンヘッド８のフォトダイオード１５がアップリンク光ＵＯを受光可能なアップリンク領域（図７において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとから構成されている。
【００５４】
光ビーコン（光学式車両感知器）４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図７の右側部分）と重複しており、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致している。
従って、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは、通信領域Ａ全体の同方向長さと一致する。
【００５５】
また、上記規格では、一般道向けの光ビーコン４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、投受光器８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定され、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。この場合、通信領域Ａの車両進行方向の全長は３．７ｍとなる。
もっとも、各領域ＤＡ，ＵＡの車両進行方向長さは上記各数値に限定されない。また、図７に仮想線で示すように、ダウンリンク領域ＤＡの上流端ｃ’をアップリンク領域の上流端ｃよりも更に上流側（図７の右側）に位置させる場合もある。
【００５６】
〔双方向光無線通信の内容〕
図８は、ビーコンヘッド８と車載ヘッド２１０との間で行われる、双方向光無線通信のシーケンス図である。以下、図８を参照して、この双方向光無線通信の内容を説明する。
まず、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応するビーコンヘッド８から、ダウンリンクの切り替え前の第１情報として、車線通知情報を含む第１のダウンリンク情報３４を、各車線Ｒ１〜Ｒ４のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常に送信し続けている（図８のＦ１）。なお、この段階では、車線通知情報には未だ車両ＩＤは格納されていない。
【００５７】
車両５が実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載装置２の車載ヘッド２１０が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第１のダウンリンク情報３４を受信する。
このさい、車載装置２の処理部２０９は、当該車両５が実際の通信領域Ａ内に存在していることを認識する。その後、処理部２０９は、アップリンク情報３５の送信を開始し（図８のＦ２）、このアップリンク情報３５をビーコンヘッド８に対して所定の送信周期（アップリンク送信周期）で送信する（図８のＦ３）。
【００５８】
車載装置２の処理部２０９は、車両５に特定の車両ＩＤを上記アップリンク情報３５に格納して当該アップリンク情報３５を送信し、ビーコン間の旅行時間情報を有している場合には、この情報もアップリンク情報３５に含ませる。
また、車載装置２の処理部２０９は、光ビーコン１１側の制御機でもある交通信号制御機１ａの制御部１０１が、ダウンリンクの切り替えを行ったことを認識するまで、当該アップリンク情報３５を送信し続ける。
【００５９】
一方、光ビーコン１１のビーコンヘッド８がアップリンク情報３５受信すると（図８のＦ４）、制御部１０１は、ダウンリンクの切り替えを行い、第２情報として、車両ＩＤ情報を有する車線通知情報を含む、第２のダウンリンク情報３６の送信を開始し（図８のＦ５）、この第２のダウンリンク情報３６の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す（図８のＦ６）。
【００６０】
上記車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与することができる。このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する各車両５の車載装置２の処理部２０９は、その格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを判断することにより、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行しているかを認識できる。
第２のダウンリンク情報３６には、車両ＩＤを含む車線通知情報の他に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報、及び、ドライバに対する安全運転支援のための支援情報等が含まれており、この支援情報には、信号情報と走行位置情報とが含まれている。
【００６１】
このうち、信号情報は、光ビーコン１１より下流側の信号灯器１ｂの灯色（青、赤、黄又は青矢印等）が変わるタイミング情報である。
走行位置情報は、ビーコン通過時における車両５の実際の走行位置（通信領域Ａに対する通過位置）に関する情報である。本実施形態では、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃ（図７参照）が基準位置に設定され、この基準位置ｃをビーコン通過時における車両５の通過位置と見なしている。また、走行位置情報には、上記基準位置ｃからその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、停止線４０）までの距離Ｌ０も含まれている。
【００６２】
図８の右側に示すように、第２のダウンリンク情報３６は、単一又は複数の最小フレーム３７で構成されている。前記「近赤外線式インタフェース規格」によれば、この最小フレーム３７のデータ量は合計１２８バイトと規定され、ヘッダ部３８に５バイト、実データ部３９に１２３バイトが割り当てられている。
前記規格によれば、第２のダウンリンク情報３６は、１〜８０個の最小フレーム３７で構成することができ、送信可能時間は２５０ｍｓに設定されている。また、このダウンリンク情報３６は送信すべき情報量に対応した任意数の最小フレーム３７で構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。
【００６３】
最小フレーム３７の送信周期は約１ｍｓである。従って、例えば、３つの最小フレーム３７で一つのダウンリンク情報３６を構成する場合には、ダウンリンク情報３６の送信周期は約３ｍｓになるので、当該ダウンリンク情報３６は所定の送信可能時間（２５０ｍｓ）の間に約８０回繰り返して送信されることになる。
車載装置２の処理部２０９は、第２のダウンリンク情報３６を受信した時点（図８のＦ７）で光ビーコン１１でのダウンリンクの切り替えを認識し、この時点でアップリンク情報３５の送信を停止する。
【００６４】
車載装置２の処理部２０９は、第２のダウンリンク情報３６を受信すると、この情報３６から信号情報と走行位置情報を抽出して位置標定を行い（図８のＦ８）、これらの情報に基づいてドライバに対する安全運転支援を行う。
例えば、車載装置２の処理部２０９は、信号情報に基づいて、下流側の信号灯器１ｂが近々赤信号になることを察知すると、表示部２０７や音声出力部２０８によってその旨をドライバに通知したり、走行位置情報に含まれる距離Ｌ０と現時点の車両５の走行速度とから、停止線４０の手前で停止するための減速度を算出し、その減速度で車両５を制動して停止線４０の手前で強制停止させたりして、安全運転支援を実行することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、車載装置２の処理部２０９は、ダウンリンク情報３６に含まれる走行位置情報の中の通過位置（基準位置ｃ）に基づいて、ＧＰＳ処理部２０１によって常時捕捉している測位データを補正する自車位置の補正機能を有する。
【００６６】
〔自車位置の異常判定処理〕
図９は、交通信号制御機１ａの制御部１０１が行う自車位置の異常判定処理の内容を示すための、光ビーコン１１及び路側無線機１０の側面図である。以下、図９を参照して、本実施形態の異常判定処理について説明する。
図９（ａ）に示すように、まず、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、前記光無線通信のやり取りに用いられるビーコンヘッド８が受信したアップリンク光ＵＯに基づいて、ビーコンヘッド８の通信領域Ａに対する車両５の通過位置Ｘ０を特定する。
【００６７】
すなわち、前記した通り、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃがビーコン通過時における車両５の実際の通過位置Ｘ０と見なされ、ビーコンヘッド８が車載装置２からアップリンク光ＵＯを受光した受光時刻ｔ０に、車両５が通過位置Ｘ０にあるものと推定される。
その後、例えば図９（ｂ）に示すように、受光時刻ｔ０以降の所定時間内（例えば、２秒以内）に、上記通過位置Ｘ０が特定された車両５からのアップリンク信号Ｓ５を路側受信機１０が受信すると、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、そのアップリンク信号Ｓ５に含まれる自車位置Ｘ１に関する情報を抽出する。
なお、アップリンク光ＵＯとアップリンク信号Ｓ５との対応付けは、両者に含まれる車両ＩＤに基づいて行われる。
【００６８】
そして、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、より正確な位置情報である通過位置Ｘ０を利用して、車両５の車載装置２が自律的に有していた自車位置Ｘ１の異常の有無を判定する。
具体的には、制御部１０１は、通過位置Ｘ０と自車位置Ｘ１との差を、アップリンク光ＵＯの受信時刻（第１時刻）ｔ０からアップリンク信号Ｓ５の受信時刻（第２時刻）ｔ１までの間に車両５が走行した走行距離と比較することにより、自車位置Ｘ１が異常か否かを判定する。
すなわち、制御部１０１は、（Ｘ１−Ｘ０）の絶対値と、Ｖ×（ｔ１−ｔ０）（ただし、Ｖ：車両の走行速度）とを比較し、例えば、その絶対値がＶ×（ｔ１−ｔ０）よりも大きい場合には、車両５の自車位置Ｘ１が異常であると判定し、それ以下の場合には車両５の自車位置Ｘ１は正常であると判定する。
【００６９】
なお、車両５の走行速度Ｖは、予め記憶部１０４に記録された設定値が使用される。或いは、車両感知器３から得られる通過車両の台数等を基に、道路Ｒの渋滞状況を判断することで走行速度Ｖを可変に設定することもできる。また、後述の第２実施形態に述べる方法等によって車両５の走行速度Ｖを路側で実測するようにしてもよい。更に、車両５が自律的に有する自車速度をアップリンク光ＵＯやアップリンク信号Ｓ６に含め、車両５の走行速度Ｖを路側に通知することにしてもよい。
次に、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、自車位置Ｘ１が異常であるという判定結果となった場合には、この判定結果の情報と判定対象となった車両５の車両ＩＤをダウンリンク信号Ｓ６に含め、このダウンリンク信号Ｓ６を、路側通信機１０を通じてその通信エリアにブロードキャストで送信させる。
【００７０】
このように、本実施形態の通信システムによれば、路側のインフラ装置である交通信号制御機１ａの制御部１０１が、ビーコンヘッド８に対して車載装置２が送信したアップリンク光ＵＯに基づいて車両５の通過位置Ｘ０を特定し、このように特定された車両５の通過位置Ｘ０とアップリンク信号Ｓ５に含まれる車両５の自車位置Ｘ１との差に基づいて、当該自車位置Ｘ１の良否を判定するので、車両５の車載装置２が自律的に有する自車位置Ｘ１の異常を路側で判定することができる。
【００７１】
そして、本実施形態の通信システムによれば、上記制御部１０１が、車両５の自車位置Ｘ１が異常である場合に、この判定結果とこれに対応する車両ＩＤを含むダウンリンク信号Ｓ６を、路側通信機１０の通信エリアにブロードキャストで送信するので、判定対象となった車両５には、自車両の位置評定機能の不具合を通知することができ、他の車両５に対しては、自車位置Ｘ１が不正確である車両５の存在とその車両ＩＤを通知することができる。
【００７２】
このため、判定対象となった車両５の場合には、例えば、表示部２０７や音声出力部２０８で判定結果を出力することにより、車載装置２の位置評定機能の故障等を搭乗者に警告することができる。
また、他の車両５の場合には、例えば、判定結果が不良の車両５からの電波信号Ｓ６についてはこれを無視するという運用を採用することにより、誤った自車位置Ｘ１の情報に基づいて車車間の協調システムが継続するのを防止することができる。
【００７３】
〔第２実施形態〕
図１０は、第２実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコン１１と路側通信機１０Ａ，１０Ｂの側面図である。
この第２実施形態と前記第１実施形態の相違は、２台の路側無線機１０Ａ，１０Ｂで受信した信号周波数の間に生じるドップラーシフトを利用して、車両５の走行速度Ｖを路側で実測できるようにした点にある。
【００７４】
すなわち、本実施形態では、車両進行方向に離れた位置に２台の路側無線機１０Ａ，１０Ｂが設置されており、ビーコンヘッド８の下流側の遠方位置に第１の路側無線機１０Ａが設置され、ビーコンヘッド８の下流側の近接位置に第２の路側無線機１０Ｂが設置されている。
ここで、車両５の車載装置２が送信するアップリンク信号Ｓ５の原周波数をν0 とし、第１の路側無線機１０Ａが受信する周波数をνA 、第２の路側無線機１０Ｂが受信する周波数をνB 、光速をｃとすると、νA 及びνB は、それぞれ次の式（１）で算出することができる。
【００７５】
【数１】
【００７６】
従って、νA とνB との差をとると、次の式（２）のようになる。
【数２】
【００７７】
なお、上記各式（１）及び（２）において、θA とθB は、図１０に示すように、ビーコンヘッド８の通信領域Ａを通過する車両５から見た、各路側無線機１０Ａ，１０Ｂに対する仰角であり、この値は、各路側無線機１０Ａ，１０Ｂの設置場所が決まれば予め設定値として決めておくことができる。
従って、各路側無線機１０Ａ，１０Ｂで計測した周波数νA 及びνB を式（２）に代入すれば、走行速度Ｖを路側において実測することができる。
【００７８】
〔第３実施形態〕
図１１は、第３実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコン１１の平面図であり、図１２は、その光ビーコン１１の通信領域Ａを示す側面図である。
図１１及び図１２に示すように、本実施形態では、光ビーコン１１がいわゆる「ＰＤ分割タイプ」のものであり、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離全体は、上記規定よりも上流側及び下流側へ長く設定されている。その結果、アップリンク領域ＵＡは上記規定よりも車両進行方向に広がり、同時にダウンリンク領域ＤＡも上記規定よりも車両進行方向に広がっている。
【００７９】
このようにアップリンク領域ＵＡ及びダウンリンク領域ＤＡが広くなると、車載装置２と光ビーコン４との間のアップリンク情報３５及びダウンリンク情報３４，３６の送受信の確実性が増すが、その一方で、走行位置情報（通過位置Ｘ０や距離Ｌ０）の精度が低下する。
そこで、本実施形態では、通過位置Ｘ０をできるだけ正確に特定可能となるように、アップリンク領域ＵＡが車両進行方向に並ぶ複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に分割されている。
【００８０】
具体的には、本実施形態のアップリンク領域ＵＡは、位置ｄを上端とし、道路Ｒ上の位置ｅ１〜ｅ３を下端とする３本の境界線（境界部）ＢＬによって合計４つに分割されている。なお、本実施形態では、図１２に示す通り、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の基準位置Ｐ１〜Ｐ４は、その領域の中間地点に設定されている。
また、ビーコンヘッド８の内部には、アップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４をそれぞれ受光領域とした４つのフォトダイオード１５Ａ〜１５Ｄが収納されている。
【００８１】
従って、例えば、最上流側に位置する分割領域ＵＡ１内で車載ヘッド２１０がアップリンク光ＵＯを送出したとすると、このアップリンク光ＵＯ（図１２の実線矢印）は、その分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１５Ａによって受光される。
そして、アップリンク光ＵＯを最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１５Ａが受光し、交通信号制御機１ａの制御部１０１においてアップリンク情報３５として認識されると、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、最上流側の分割領域ＵＡ１に対応する基準位置Ｐ１を車両５の通過位置Ｘ０として特定し、かつ、この基準位置Ｐ１から所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１を選択し、ダウンリンクの切り換えを行った上で、基準位置Ｐ１と距離Ｌ１を第２のダウンリンク情報３６に含め、ダウンリンク光ＤＯを発光ダイオード１４から車載装置２に送出する。
【００８２】
また、他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するフォトダイオード１５Ｂ〜１５Ｄが受光したアップリンク光ＵＯによってアップリンク情報３５を取得した場合は、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、その分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応する基準位置Ｐ２〜Ｐ３と距離Ｌ２〜Ｌ４を選択し、それらを第２のダウンリンク情報３６に含め、ダウンリンクＤＯを発光ダイオード１４から車載装置２に送出する。
かかるＰＤ分割タイプの光ビーコン１１を用いた場合には、アップリンク光ＵＯの受光機会向上のためにアップリンク領域ＵＡを車両進行方向に長く設定しても、個々の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４についてはこれを車両進行方向に狭く設定することが可能である。
【００８３】
そして、ＰＤ分割タイプの光ビーコン１１によれば、複数のフォトダイオード１５のうちでどれが実際にアップリンク光ＵＯを受光したかを判定することにより、走行中の車両５（車載装置２）がいずれの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４でアップリンク光ＵＯを発光したかを路側で特定することができる。
従って、路側の制御部１０１において、アップリンク光ＵＯを発光した車両５（車載装置２）の通過位置Ｘ０を、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さ以下の精度で求めることでき、路側で行う通過位置Ｘ０の評定精度が向上する。
【００８４】
なお、ＰＤ分割タイプの光ビーコン１１を用いた場合には、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応するフォトダイオード１５Ａ〜１５Ｄに対する、アップリンク光ＵＯの受光位置の変化速度を検出することにより、車両５の走行速度Ｖを路側で実測することもできるという利点もある。
【００８５】
〔その他の変形例〕
これまで開示した実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内のすべての変更が本発明に含まれる。
例えば、上記各実施形態では、交通信号制御機１ａの制御部１０１が異常判定処理を行っているが、この異常判定処理の処理主体は路側であれば特に限定されるものではなく、中央装置４の制御部４０１であってもよいし、光ビーコン１１を個別に制御するビーコン制御機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】交通信号制御システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】交通信号機の概要を示す道路平面図である。
【図３】中央装置の構成を示すブロック図である。
【図４】交通信号制御機の構成を示すブロック図である。
【図５】車載装置の構成を示すブロック図である。
【図６】ビーコンヘッドを有する光ビーコンの平面図である。
【図７】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図８】双方向光無線通信のシーケンス図である。
【図９】車両の自車位置の異常判定処理を示すための、光ビーコンと路側無線機の側面図である。
【図１０】第２実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコンと路側通信機の側面図である。
【図１１】第３実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコンの平面図である。
【図１２】上記光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 交通信号機
１ａ 交通信号制御機
１０１ 制御部
１０１Ａ 位置特定部
１０１Ｂ 位置判定部
１０１Ｃ 送信制御部
２ 車載装置
５ 車両
８ ビーコンヘッド
１０ 路側通信機
１１ 光ビーコン
１４ 発光ダイオード（発光素子）
１５ フォトダイオード（受光素子）
Ａ 通信領域
ＵＡ アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４ 分割領域
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＯ アップリンク光
ＤＯ ダウンリンク光
Ｓ５ アップリンク信号（電波信号）
Ｓ６ ダウンリンク信号（電波信号）
Ｘ０ 通過位置
Ｘ１ 自車位置
ｔ０ 受信時刻（第１時刻）
ｔ１ 受信時刻（第２時刻）
Ｖ 走行速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビーコンと車両に搭載した車載装置との間の光無線通信を利用して、車載装置が自律的に有する自車位置が異常か否かを路側で判定するようにした位置判定システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。このうち、光ビーコンは近赤外線を通信媒体とした光無線通信を採用しており、車載装置との双方向通信が可能となっている。
具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信され、逆に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が光ビーコンから車載装置に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記光ビーコンは、光無線通信のための通信領域が道路の所定範囲に設定された投受光器（ビーコンヘッド）を備えており、このビーコンヘッドは、ダウンリンク光を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、車載装置からのアップリンク光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）とを備えている。
他方、上記車載装置も、ビーコンヘッドとの間で双方向の光無線通信を行うために、発光ダイオードとフォトダイオードとを有する投受光器（車載ヘッド）を備えている。
【０００４】
本出願人は、上記光ビーコンを用いた路車間通信システムを用いて、道路上に設定されたアップリンク領域の基準位置（例えば、車両進行方向の上流端）を、通信領域を通過する車両の走行位置（通過位置）とみなし、その基準位置を起点とした距離情報をダウンリンク切り替え後のダウンリンク情報に含ませることで、車両側で正確な距離情報を把握させる技術を既に提案している（例えば、特許文献２及び３参照）。
この場合、例えば、上記基準位置から下流側の所定位置（例えば、信号機の手前に設けられた停止線）までの距離情報をダウンリンク情報に含ませれば、この距離情報を受けた車載装置により、停止線の手前で車両を強制的に制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして安全運転支援を行うことができる。
【０００５】
そして、光ビーコンのインタフェース規格によれば、アップリンク領域の車両進行方向の全長は１．６ｍと規定されている。従って、仮にこの規格通りにビーコンヘッドの通信領域が設定されておれば、アップリンク光の受光時刻と基準位置の通過時刻とをほぼ同じと見なすことで通信領域に対する車両の通過位置を特定することができ、この場合、ビーコン側で測定可能な通過位置の誤差は最大でも１．６ｍ程度であるということになる。
【０００６】
一方、ＶＩＣＳ対応の車載装置では、光ビーコンとの光無線通信だけでなく、電波無線通信にも対応していることが多い。
この場合、車車間通信を通じて自車位置の情報を他車両とやり取りすることにより、交差点での出合い頭衝突や右左折時衝突の防止に役立てる協調システムを構成したり（特許文献４参照）、路側の電波無線通信装置への車路間通信によって自車位置を交通情報センターに通知することにより、同センターが把握する交通情報の精度向上に役立てたりすることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９３６６０号公報
【特許文献３】特開２００７−３１７１６６号公報
【特許文献４】特開２００２−１８３８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ＶＩＣＳ対応の車載装置では、通常、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機で受信した測位データによって自車位置を自律的に捕捉している。しかし、このＧＰＳによる測位データには、環境に応じて１０ｍ程度の誤差を含むことがあり、この誤差は、光ビーコンへのアップリンク光で得られる前記通過位置の誤差よりも信頼性が低い。
従って、ＧＰＳによる測位データをそのまま自車位置として採用し、車車間通信や車路間通信の際に外部に送信すると、他の車両やインフラ側との協調システムが不調になる恐れがある。
【０００９】
そこで、アップリンク光の受光で特定できるより正確な前記通過位置をダウンリンク情報に含めて車載装置に通知し、この通過位置に基づいてＧＰＳによる自車位置を車載装置において補正することが推奨される。
しかしながら、このような補正機能を車載装置に設けても、ビーコンヘッドからのダウンリンク光の受光に失敗した場合には、比較的誤差の大きいＧＰＳによる測位データがそのまま踏襲されることになるし、また、車載装置での自車位置の管理機能に不具合がある場合には、上記補正の如何に拘わらず正確な自車位置が得られない。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑み、車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を路側で判定できるようにして、自車位置が異常な車両の存在を、当該車両やその他の車両に警告することができる位置判定システム及び方法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】
【００１１】
本発明の位置判定システム（請求項１）は、光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するための位置判定システムであって、前記車載装置との間で光無線通信を行うための通信領域が道路の所定範囲に設定されたビーコンヘッドと、前記車載装置との間で電波無線通信を行うための通信エリアを有しており、前記ビーコンヘッドとの光無線通信の後に前記車載装置が送信する、前記車両の自車位置に関する情報を含む電波信号よりなるアップリンク信号を受信可能な路側通信機と、前記ビーコンヘッドが受信するアップリンク光に基づいて前記通信領域に対する前記車両の通過位置を特定する位置特定部と、特定された前記通過位置と前記アップリンク信号に含まれる前記自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを判定する位置判定部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の位置判定システムによれば、上記位置特定部が、ビーコンヘッドが受信するアップリンク光に基づいて通信領域に対する車両の通過位置を特定し、上記位置判定部が、特定された通過位置とアップリンク信号に含まれる自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを判定するので、車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を路側で判定することができる。
このため、ある車両の自車位置が異常であると判定された場合は、例えば、路側通信機を通じて各車両の車載装置にその判定結果を通知することにより、自車位置精度の悪い車両の存在を、当該車両やその他の車両に警告することができる。
【００１３】
すなわち、本発明の位置判定システムにおいて、前記位置判定部が前記自車位置を異常と判定した場合に、この判定結果を含む電波信号よりなるダウンリンク信号を前記通信エリアに向けて前記路側通信機にブロードキャストで送信させる送信制御部を、更に備えていることが好ましい（請求項２）。
この場合、判定対象となった車両の車載装置が上記判定結果を含むダウンリンク信号を受信した場合には、例えば、車載ディスプレイ等によって当該判定結果を搭乗者に通知することにより、自車両の位置評定機能の不具合を搭乗者に警告することができる。
【００１４】
また、判定対象となった車両以外の他車両の車載装置が上記判定結果を含むダウンリンク信号を受信した場合には、この判定結果に対応する車両からの電波信号を無視する運用に変更等することにより、誤った自車位置の情報に基づいて車車間の協調システムが継続するのを防止することができる。
【００１５】
ところで、本発明の位置判定システムにおいて、前記位置判定部における判定処理は、アップリンク光によって特定される通過位置と、そのアップリンク光と同じ送信元のアップリンク信号に含まれる自車位置との差が所定範囲内か否かで行うことができる。
しかし、上記アップリンク光の受信時刻とアップリンク信号の受信時刻の間には時間的なずれがあるので、この時間的ずれを考慮せずに通過位置と自車位置との差を単純に比較しても、正確な異常判定処理を行うことができない。
【００１６】
そこで、前記位置判定部は、前記通過位置と前記自車位置との差を、次の第１時刻から第２時刻までの間に前記車両が走行した走行距離と比較することにより、当該自車位置が異常か否かを判定することが好ましい（請求項３）。
（ａ） 前記アップリンク光を前記ビーコンヘッドが受信した第１時刻
（ｂ） 前記アップリンク光と同じ送信元の前記車載装置からの前記アップリンク信号を前記路側通信機が受信した第２時刻
【００１７】
また、本発明の位置判定システムにおいて、前記ビーコンヘッドが、前記通信領域に含まれるアップリンク領域において前記車載装置からのアップリンク光を受光する１つの受光素子を有する場合には、前記位置特定部は、前記アップリンク領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定することができる（請求項４）。
もっとも、実際に運用されている光ビーコンの通信領域、特にアップリンク領域は、車載装置からのアップリンク光をより確実に受光するために、インタフェース規格による正式寸法よりもかなり広範囲になっていることがある。
【００１８】
このように通信領域が広範囲であると、通信領域内に設定した基準位置とアップリンク光の送信位置との乖離が大きくなってしまう可能性が高く、この場合には、アップリンク光に基づいて特定する実際の車両の通過位置の精度が低下する。
そこで、アップリンク領域が車両進行方向に広く設定されている場合であっても、車両の通過位置を路側で精度よく特定できるようにするため、前記ビーコンヘッドは、前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる各分割領域に対応する受光領域を有する複数の受光素子を有し、前記位置特定部は、複数の前記受光素子のうちで前記アップリンク光を受光した当該受光素子に対応する前記分割領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定することが好ましい（請求項５）。
【００１９】
かかる分割領域に対応する複数の受光素子を搭載した光ビーコン（以下、「ＰＤ分割タイプ」の光ビーコンと称することがある。）は、本出願人が既に提案しているものである（特願２００７−２０９１０号の明細書参照）。
このＰＤ分割タイプの光ビーコンを使用すれば、アップリンク光の受光機会を向上させるために、アップリンク領域を車両進行方向に長く設定する場合であっても、当該アップリンク領域を構成する個々の分割領域については、これを車両進行方向に狭く設定することが可能となる。
【００２０】
また、ＰＤ分割タイプの光ビーコンでは、複数のフォトダイオードのうちでどれが実際にアップリンク光を受光したかを判定することにより、走行中の車両（車載装置）がいずれの分割領域でアップリンク光を発光したかを路側で特定することができる。
従って、この場合、アップリンク光を発光した車両（車載装置）の走行位置を、各分割領域の車両進行方向長さ以下の精度で求めることが可能となり、通過位置の評定精度を向上することができる。
【００２１】
本発明の位置判定方法（請求項６）は、本発明の位置判定システム（請求項１）が行う判定方法であって、当該判定システムと同様の作用効果を奏する。
なお、本発明の位置判定方法においても、自車位置が異常であると判定された場合には、その判定結果を含む電波信号よりなるダウンリンク信号を通信エリアに向けて路側通信機にブロードキャストで送信することにより、自車両の位置評定機能の不具合を搭乗者に警告でき、また、誤った自車位置情報に基づいて他車両との間で車車間の協調システムが継続するのを防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の通り、本発明によれば、車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を路側で判定できるので、この判定結果を各車両の車載装置に無線送信することにより、自車位置が異常な車両の存在を当該車両やその他の車両に警告することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の位置判定システムの一例として例示する、交通信号制御システムの全体構成を示している。
図１に示すように、本実施形態の交通信号制御システムは、交通信号機１、車載装置２（図２参照）、車両感知器３、中央装置４、光ビーコン１１のビーコンヘッド８、及び、車載装置２を搭載した車両５などを含む。
【００２４】
各交通信号機１は、複数の交差点Ｃｉ（ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置され、電話回線等の通信回線６を介してルータ７に接続されている。このルータ７は交通管制センター内の中央装置４に接続され、中央装置４は、所定エリア内の交差点Ｃｉの各交通信号機１とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。
従って、中央装置４は、各交通信号機１と双方向通信が可能であり、各交通信号機１は他の交通信号機１とも双方向通信が可能である。なお、中央装置４は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
【００２５】
車両感知器３は、各交差点Ｃｉに流入する車両台数をカウントするために、対応する各交差点Ｃｉの上流側に設置されており、専用の通信回線を介して対応する各交通信号機１と繋がっている。また、光ビーコン１１は、光無線通信によって車載装置２と所定の情報交換を行うために道路の各所に設置されており、この光ビーコン１１のビーコンヘッド８も専用の通信回線を介して各交通信号機１と繋がっている。
なお、図１では、図示を簡略化するために、各交差点Ｃｉに信号灯器１ｂが１つだけ描写されているが、実際の各交差点Ｃｉには、例えば図２に示すように、互いに交差する道路の上り下り用として４つの信号灯器１ｂが設置されている。
【００２６】
〔中央装置〕
図３は、中央装置４の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、中央装置４は、制御部４０１、表示部４０２、通信部４０３、記憶部４０４及び操作部４０５を含んでいる。
中央装置４の制御部４０１は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなり、内部バスを介して上記ハードウェア各部と繋がっており、これら各部の動作を制御する。
【００２７】
また、中央装置４の制御部４０１は、交通信号機１に繋がれた車両感知器３やビーコンヘッド８等からの各種の交通データを収集・処理（演算）・記録し、そのデータに基づいて信号制御や交通情報の提供等を統括的に行う。
例えば、制御部４０１は、自身のネットワークに属する交差点Ｃｉの交通信号機１に対して、同一道路上の交通信号機１群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御（面制御）を行うものである。
【００２８】
中央装置４の表示部４０２は、自身が管理するエリアの道路地図と、この道路地図上のすべての交通信号機１、車両感知器３及びビーコンヘッド８等の位置が表示された表示画面により構成され、中央オペレータに渋滞や事故等の交通状況を報知するものである。
中央装置４の通信部４０３は、通信回線６を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースであり、所定時間ごとに信号灯器１ｂの灯色切り替えタイミング等に関する信号制御指令Ｓ１と、渋滞情報等よりなる交通情報Ｓ２とを各交通信号機１に送信している（図１及び図２参照）。
【００２９】
信号制御指令Ｓ１は、信号制御パラメータの演算周期（例えば、１．０〜２．５分）ごとに送信され、交通情報Ｓ２は例えば５分ごとに送信される。
また、中央装置４の通信部４０３は、各交通信号機１から、ビーコンヘッド８から得られた車両５の旅行時間等に関するビーコン情報Ｓ３と、車両感知器３の感知信号Ｓ４とをほぼリアルタイム（例えば、０．１〜１．０秒周期）で受信している（図１及び図２参照）。
【００３０】
中央装置４の記憶部４０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、前記系統制御や広域制御を行うための交通制御プログラムと、この制御に用いる交通指標の演算プログラム等を記憶している。また、記憶部４０４は、制御部４０１が生成した前記信号制御指令Ｓ１及び交通情報Ｓ２や、ＬＡＮ側から取得したビーコン情報Ｓ３及び感知信号Ｓ４等を一時的に記憶する。
中央装置４の操作部４０５は、キーボードやマウス等の入力インタフェースよりなり、この操作部４０５によって中央オペレータが上記表示部４０２に対する表示切り替え操作等を行えるようになっている。
【００３１】
〔交通信号機〕
図２は、交通信号機１の概要を示す道路平面図である。
図２では、比較的交通量の多い主道路ＲＭ１，ＲＭ２と、比較的交通量の少ない従道路ＲＳ１，ＲＳ２とが合流した交差点Ｃを例示している。
この交通信号機１は、主道路ＲＭ１，ＲＭ２及び従道路ＲＳ１，ＲＳ２のそれぞれに設置された４つの信号灯器１ｂと、この信号灯器１ｂと通信回線９を介して接続された交通信号制御機１ａとを備えている。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態の交通信号制御機１ａには、各信号灯器１ｂの他に、車両感知器３、ビーコンヘッド８、及び、車載装置２と電波無線通信が可能な路側通信機１０が通信回線９を介して接続されている。
交通信号制御機１ａは、中央装置４から信号制御指令Ｓ１を受信し、当該信号制御指令Ｓ１に基づいて、各信号灯器１ｂの青、黄、赤及び右折矢等の各信号灯の点灯、消灯及び点滅を制御する。
【００３３】
また、交通信号制御機１ａは、中央装置４から受信した交通情報Ｓ２や自身が記憶している交差点ＩＤ等をビーコンヘッド８が送出するダウンリンク情報に含め、光無線通信によって車載装置２に送信することができる。
更に、交通信号制御機１ａは、ビーコンヘッド８が車載装置２から受信したビーコン情報（アップリンク情報）Ｓ３を当該ビーコンヘッド８から取得し、車両感知器５から感知信号Ｓ４を取得することができる。
【００３４】
図４は、上記交通信号制御機１ａの構成を示すブロック図である。
図４に示すように、交通信号制御機１ａは、制御部１０１、灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４を含んでいる。
交通信号制御機１ａの制御部１０１は、１つ又は複数のマイクロコンピュータから構成されている。制御部１０１には、内部バスを介して灯器駆動部１０２、通信部１０３及び記憶部１０４が接続されており、制御部１０１はこれらのハードウェア各部の動作を制御する。
【００３５】
この交通信号制御機１ａの制御部１０１は、中央装置４が前記系統制御や広域制御を行った結果の出力である信号制御指令Ｓ１に従って各信号灯器１ｂを駆動し、その指令Ｓ１に基づく所定のタイミングで各信号灯器１ｂの信号灯色を切り替える。
灯器駆動部１０２は、半導体リレー（図示せず）を備え、上記制御部１０１から入力された信号出力指令Ｓ１に基づいて、複数の信号灯器１ｂの青色灯、黄色灯、赤色灯それぞれに対応して各色の信号灯に供給される交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）又は直流電圧をオン／オフする。
【００３６】
交通信号制御機１ａの通信部１０３は、中央装置４、車両感知器３、ビーコンヘッド８及び路側通信機１０に接続されており、これらとの間で双方向の有線通信を行う通信インタフェースである。
また、路側通信機１０は、交差点Ｃに流入する車両５の車載装置２との間で双方向の電波無線通信を行う送受信機よりなり、車載装置２が送信した電波信号よりなるアップリンク信号Ｓ５を受信し、車載装置２に対して電波信号よりなるダウンリンク信号Ｓ６を送信することができる（図２参照）。
【００３７】
上記アップリンク信号Ｓ５には、少なくとも、車載装置２を搭載する車両５に対応する車両ＩＤと、当該車両５がそれぞれ自律的に有している、例えば、緯度、経度及び高度からなる自車位置に関する情報が含まれている。また、後述する位置判定部１０１Ｂが自車位置Ｘ１を異常と判定した場合には、少なくとも当該判定結果に関する情報が上記ダウンリンク信号Ｓ６に含められる。
なお、ビーコンヘッド８での光無線通信の場合と同様に、車載装置２が有する旅行時間情報をアップリンク信号Ｓ５で路側通信機１０に送信してもよいし、渋滞情報や事象規制情報等をダウンリンク信号Ｓ６で各車載装置２に送信してもよい。
【００３８】
本実施形態の路側通信機１０は、例えば、無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（World Interoperability for Microwave Access）等の中・広域通信装置よりなり、車両５に搭載された車載装置２との間で各種情報を電波信号Ｓ５，Ｓ６で双方向通信することができる。
また、路側通信機１０は、交差点Ｃ（図２参照）に流入する各道路ＲＭ１，ＲＭ２，ＲＳ１，ＲＳ２上を走行する車両５の車載装置２と通信可能である。路側通信機１０の通信エリアは、各道路ＲＭ１，ＲＭ２，ＲＳ１，ＲＳ２に設置されたビーコンヘッド９の通信領域Ａ（図７参照）を内部に包含できる広さを有し、例えば道路延長方向で５０〜２００ｍ程度に設定される。
【００３９】
もっとも、路側通信機１０の通信エリアは、必ずしもビーコンヘッド８の通信領域Ａをすべて包含している必要はなく、この通信領域Ａと一部重複する程度か、或いは、少なくともその通信領域Ａの下流側近傍に近接する程度の広さであればよい。
交通信号制御機１ａの記憶部１０４は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、一時記憶データとして、前記信号制御指令Ｓ１、交通情報Ｓ２、ビーコン情報Ｓ３、感知信号Ｓ５、アップリンク信号Ｓ５及びダウンリンク信号Ｓ６等を記憶する。
【００４０】
また、交通信号制御機１ａの記憶部１０４には、ビーコンヘッド８と車載装置２の間の光無線通信や、車載装置２と路側通信機１０の間の電波無線通信を実行するための、通信制御用のコンピュータプログラムが格納されており、制御部１０１はこれらのコンピュータプログラムを記憶部１０４から読み出して、ビーコンヘッド８や路側通信機１０に対する通信制御を実行する。
上記コンピュータプログラムは、車両５の車載装置２が自律的に有する自車位置の異常を判定するための判定処理を実行可能であり、その機能定義として、位置特定部１０１Ａと、位置判定部１０１Ｂと、送信制御部１０１Ｃとを含んでいる（図４参照）。なお、これら各部による処理内容は後述する。
【００４１】
〔車載装置〕
各車両５に搭載された車載装置２は、ＶＩＣＳ対応であり、ビーコンヘッド８との間の光無線通信による双方向通信機能と、路側通信機１０との間の電波無線通信による双方向通信機能と、搭乗者が設定した目的地点に案内するナビゲーション機能とを有する。
図５は、車載装置２（ＶＩＣＳ対応）の構成を示すブロック図である。
図５に示すように、この車載装置２は、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、車載通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８、処理部２０９及び車載ヘッド２１０等を含んでいる。
【００４２】
ＧＰＳ処理部２０１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報、ＧＰＳ衛星の軌道、測位補正情報等に基づいて、車両５の自車位置（緯度、経度及び高度）を計測する。
方位センサ２０２は、光ファイバジャイロなどで構成されており、車両５の方位及び角速度を計測する。車速取得部２０３は、車速センサ（図示せず）が車輪の角速度を検出することにより計測した車両５の速度データを取得する。
【００４３】
車載通信部２０４は、電波信号を通信媒体とした無線通信機であり、他車両５の車載装置２との間で例えばＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式による車車間通信を行うことができる。
また、車載通信部２０４は、路側通信部１０の通信エリアにおいては、路側通信部１０との無線通信を優先し、路側通信機１０が設定したタイムスロットに従って時分割多重（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）方式による車路間及び路車間通信を行う。
【００４４】
車載装置２の記憶部２０５は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成されており、一時記憶データとして、車載通信部２０４や車載ヘッド２１０が受信した各種データを記憶している。
また、車載装置２の記憶部２０５は、路側の光ビーコン１１や路側無線機１０との間の通信制御のためのコンピュータプログラムと、目的地点への最適経路探索（カーナビゲーション）を実行するコンピュータプログラムと、その最適経路探索に必要な道路地図データ等を記憶している。
【００４５】
道路地図データには、交差点データとリンクデータとが含まれている。
上記交差点データは、交差点ＩＤと交差点の位置とを対応付けたデータである。また、上記リンクデータは、特定リンクのリンクＩＤに対して、特定リンクの始点・終点・補間点の位置、特定リンクの始点に接続する上流リンクのリンクＩＤ、特定リンクの終点に接続する下流リンクのリンクＩＤ、及び、特定リンクのリンクコストを対応付けたデータよりなる。
【００４６】
リンクコストは、例えば、特定リンクとその終点に接続する下流リンクの組み合わせの数だけ用意されており、特定リンクの始点に進入してから当該特定リンクの終点を退出し、下流リンクの始点に進入するまでに要する時間が設定されている。
すなわち、リンクコストには、特定リンクの始点から終点までを走行するのに要するコスト（時間）と、リンクの終点から次の下流リンクの始点までを走行するのに要するコスト（時間）、つまり、交差点を通過するのに要するコストが含まれている。
【００４７】
車載装置２の操作部２０６は、タッチパネルやボタン等から構成されており、ドライバを含む車両５の搭乗者が目的地の設定等を行えるようになっている。
車載装置２の表示部２０７は、車両５のダッシュボード部分に取り付けられたモニタ装置（図示せず）よりなり、処理部２０９が後述する感応要求処理において作成した画像データを搭乗者に表示する。また、音声出力部２０８は、処理部２０９が作成した音声データをスピーカー（図示せず）から出力する。
【００４８】
車載装置２の処理部２０９は、１又は複数のマイクロコンピュータ等から構成されており、ＧＰＳ処理部２０１、方位センサ２０２、車速取得部２０３、車載通信部２０４、記憶部２０５、操作部２０６、表示部２０７、音声出力部２０８の各処理を制御する。
また、車載装置２の処理部２０９は、目的地点への最適経路探索の処理結果である最適ルートを表示部２０７の画面上に表示し、このルート表示に重ねて車両５の自車位置を画面上に表示する。
【００４９】
なお、上記最適ルートと車両５の自車位置とのマッチング処理は、ＧＰＳ処理部２０１が計測した車両５の自車位置と、方位センサ２０２が計測した車両５の方位及び角速度と、車速取得部２０３が取得した車両５の速度とを含む各種データと、記憶部２０５が記憶する道路地図データとに基づいて行われる。
更に、車載装置２の処理部２０９は、車載通信部２０４において他の車両５から受信した受信信号に含まれる自車位置に基づいて、交差点Ｃｉ（図１参照）における出合い頭衝突の防止等の車車間協調処理を実行可能である。
【００５０】
車載装置２の車載ヘッド２１０は、後述する光ビーコン１１の通信領域Ａ内において、ビーコンヘッド８との間で近赤外線光よりなる光信号の送受信を行うための投受光器であり、ビーコンヘッド８に上げるアップリンク光を送出する発光ダイオード（図示せず）等よりなる発光素子と、ビーコンヘッド８からのダウンリンク光を受光するフォトダイオード（図示せず）等からなる受光素子を内部に備えている。
この車載ヘッド２１０は、例えば、車両５のフロントガラスの手前のダッシュボード上に設置されている。
【００５１】
〔光ビーコンの構成〕
図６は、前記ビーコンヘッド８を有する光ビーコン１１の平面図である。
図６に示すように、本実施形態の光ビーコン１１は、同じ方向の複数（図６の例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒの脇に立設された支柱１２と、この支柱１２から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１３と、この架設バー１３における各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する位置に固定された複数のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
【００５２】
各ビーコンヘッド８はそれぞれ交通信号制御機１ａに接続されており、当該制御機１ａによって一括制御される。
各ビーコンヘッド８の内部には、発光ダイオード１４とフォトダイオード１５（図７参照）が搭載されている。発光ダイオード１４は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載装置２との間の光無線通信を行うための通信領域Ａが当該ビーコンヘッド８の上流側（図６の右側）に設定されている。
【００５３】
図７は、光ビーコン１１の通信領域Ａを示す側面図である。
図７に示すように、この通信領域Ａは、車載ヘッド２１０のフォトダイオードがダウンリンク光を受光可能なダウンリンク領域（図７において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、ビーコンヘッド８のフォトダイオード１５がアップリンク光ＵＯを受光可能なアップリンク領域（図７において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとから構成されている。
【００５４】
光ビーコン（光学式車両感知器）４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図７の右側部分）と重複しており、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致している。
従って、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは、通信領域Ａ全体の同方向長さと一致する。
【００５５】
また、上記規格では、一般道向けの光ビーコン４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、投受光器８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定され、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。この場合、通信領域Ａの車両進行方向の全長は３．７ｍとなる。
もっとも、各領域ＤＡ，ＵＡの車両進行方向長さは上記各数値に限定されない。また、図７に仮想線で示すように、ダウンリンク領域ＤＡの上流端ｃ’をアップリンク領域の上流端ｃよりも更に上流側（図７の右側）に位置させる場合もある。
【００５６】
〔双方向光無線通信の内容〕
図８は、ビーコンヘッド８と車載ヘッド２１０との間で行われる、双方向光無線通信のシーケンス図である。以下、図８を参照して、この双方向光無線通信の内容を説明する。
まず、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応するビーコンヘッド８から、ダウンリンクの切り替え前の第１情報として、車線通知情報を含む第１のダウンリンク情報３４を、各車線Ｒ１〜Ｒ４のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常に送信し続けている（図８のＦ１）。なお、この段階では、車線通知情報には未だ車両ＩＤは格納されていない。
【００５７】
車両５が実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載装置２の車載ヘッド２１０が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第１のダウンリンク情報３４を受信する。
このさい、車載装置２の処理部２０９は、当該車両５が実際の通信領域Ａ内に存在していることを認識する。その後、処理部２０９は、アップリンク情報３５の送信を開始し（図８のＦ２）、このアップリンク情報３５をビーコンヘッド８に対して所定の送信周期（アップリンク送信周期）で送信する（図８のＦ３）。
【００５８】
車載装置２の処理部２０９は、車両５に特定の車両ＩＤを上記アップリンク情報３５に格納して当該アップリンク情報３５を送信し、ビーコン間の旅行時間情報を有している場合には、この情報もアップリンク情報３５に含ませる。
また、車載装置２の処理部２０９は、光ビーコン１１側の制御機でもある交通信号制御機１ａの制御部１０１が、ダウンリンクの切り替えを行ったことを認識するまで、当該アップリンク情報３５を送信し続ける。
【００５９】
一方、光ビーコン１１のビーコンヘッド８がアップリンク情報３５受信すると（図８のＦ４）、制御部１０１は、ダウンリンクの切り替えを行い、第２情報として、車両ＩＤ情報を有する車線通知情報を含む、第２のダウンリンク情報３６の送信を開始し（図８のＦ５）、この第２のダウンリンク情報３６の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す（図８のＦ６）。
【００６０】
上記車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２）ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与することができる。このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する各車両５の車載装置２の処理部２０９は、その格納フィールド内のいずれに自車両の車両ＩＤが含まれるかを判断することにより、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行しているかを認識できる。
第２のダウンリンク情報３６には、車両ＩＤを含む車線通知情報の他に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報、及び、ドライバに対する安全運転支援のための支援情報等が含まれており、この支援情報には、信号情報と走行位置情報とが含まれている。
【００６１】
このうち、信号情報は、光ビーコン１１より下流側の信号灯器１ｂの灯色（青、赤、黄又は青矢印等）が変わるタイミング情報である。
走行位置情報は、ビーコン通過時における車両５の実際の走行位置（通信領域Ａに対する通過位置）に関する情報である。本実施形態では、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃ（図７参照）が基準位置に設定され、この基準位置ｃをビーコン通過時における車両５の通過位置と見なしている。また、走行位置情報には、上記基準位置ｃからその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、停止線４０）までの距離Ｌ０も含まれている。
【００６２】
図８の右側に示すように、第２のダウンリンク情報３６は、単一又は複数の最小フレーム３７で構成されている。前記「近赤外線式インタフェース規格」によれば、この最小フレーム３７のデータ量は合計１２８バイトと規定され、ヘッダ部３８に５バイト、実データ部３９に１２３バイトが割り当てられている。
前記規格によれば、第２のダウンリンク情報３６は、１〜８０個の最小フレーム３７で構成することができ、送信可能時間は２５０ｍｓに設定されている。また、このダウンリンク情報３６は送信すべき情報量に対応した任意数の最小フレーム３７で構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。
【００６３】
最小フレーム３７の送信周期は約１ｍｓである。従って、例えば、３つの最小フレーム３７で一つのダウンリンク情報３６を構成する場合には、ダウンリンク情報３６の送信周期は約３ｍｓになるので、当該ダウンリンク情報３６は所定の送信可能時間（２５０ｍｓ）の間に約８０回繰り返して送信されることになる。
車載装置２の処理部２０９は、第２のダウンリンク情報３６を受信した時点（図８のＦ７）で光ビーコン１１でのダウンリンクの切り替えを認識し、この時点でアップリンク情報３５の送信を停止する。
【００６４】
車載装置２の処理部２０９は、第２のダウンリンク情報３６を受信すると、この情報３６から信号情報と走行位置情報を抽出して位置標定を行い（図８のＦ８）、これらの情報に基づいてドライバに対する安全運転支援を行う。
例えば、車載装置２の処理部２０９は、信号情報に基づいて、下流側の信号灯器１ｂが近々赤信号になることを察知すると、表示部２０７や音声出力部２０８によってその旨をドライバに通知したり、走行位置情報に含まれる距離Ｌ０と現時点の車両５の走行速度とから、停止線４０の手前で停止するための減速度を算出し、その減速度で車両５を制動して停止線４０の手前で強制停止させたりして、安全運転支援を実行することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、車載装置２の処理部２０９は、ダウンリンク情報３６に含まれる走行位置情報の中の通過位置（基準位置ｃ）に基づいて、ＧＰＳ処理部２０１によって常時捕捉している測位データを補正する自車位置の補正機能を有する。
【００６６】
〔自車位置の異常判定処理〕
図９は、交通信号制御機１ａの制御部１０１が行う自車位置の異常判定処理の内容を示すための、光ビーコン１１及び路側無線機１０の側面図である。以下、図９を参照して、本実施形態の異常判定処理について説明する。
図９（ａ）に示すように、まず、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、前記光無線通信のやり取りに用いられるビーコンヘッド８が受信したアップリンク光ＵＯに基づいて、ビーコンヘッド８の通信領域Ａに対する車両５の通過位置Ｘ０を特定する。
【００６７】
すなわち、前記した通り、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃがビーコン通過時における車両５の実際の通過位置Ｘ０と見なされ、ビーコンヘッド８が車載装置２からアップリンク光ＵＯを受光した受光時刻ｔ０に、車両５が通過位置Ｘ０にあるものと推定される。
その後、例えば図９（ｂ）に示すように、受光時刻ｔ０以降の所定時間内（例えば、２秒以内）に、上記通過位置Ｘ０が特定された車両５からのアップリンク信号Ｓ５を路側受信機１０が受信すると、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、そのアップリンク信号Ｓ５に含まれる自車位置Ｘ１に関する情報を抽出する。
なお、アップリンク光ＵＯとアップリンク信号Ｓ５との対応付けは、両者に含まれる車両ＩＤに基づいて行われる。
【００６８】
そして、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、より正確な位置情報である通過位置Ｘ０を利用して、車両５の車載装置２が自律的に有していた自車位置Ｘ１の異常の有無を判定する。
具体的には、制御部１０１は、通過位置Ｘ０と自車位置Ｘ１との差を、アップリンク光ＵＯの受信時刻（第１時刻）ｔ０からアップリンク信号Ｓ５の受信時刻（第２時刻）ｔ１までの間に車両５が走行した走行距離と比較することにより、自車位置Ｘ１が異常か否かを判定する。
すなわち、制御部１０１は、（Ｘ１−Ｘ０）の絶対値と、Ｖ×（ｔ１−ｔ０）（ただし、Ｖ：車両の走行速度）とを比較し、例えば、その絶対値がＶ×（ｔ１−ｔ０）よりも大きい場合には、車両５の自車位置Ｘ１が異常であると判定し、それ以下の場合には車両５の自車位置Ｘ１は正常であると判定する。
【００６９】
なお、車両５の走行速度Ｖは、予め記憶部１０４に記録された設定値が使用される。或いは、車両感知器３から得られる通過車両の台数等を基に、道路Ｒの渋滞状況を判断することで走行速度Ｖを可変に設定することもできる。また、後述の第２実施形態に述べる方法等によって車両５の走行速度Ｖを路側で実測するようにしてもよい。更に、車両５が自律的に有する自車速度をアップリンク光ＵＯやアップリンク信号Ｓ６に含め、車両５の走行速度Ｖを路側に通知することにしてもよい。
次に、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、自車位置Ｘ１が異常であるという判定結果となった場合には、この判定結果の情報と判定対象となった車両５の車両ＩＤをダウンリンク信号Ｓ６に含め、このダウンリンク信号Ｓ６を、路側通信機１０を通じてその通信エリアにブロードキャストで送信させる。
【００７０】
このように、本実施形態の通信システムによれば、路側のインフラ装置である交通信号制御機１ａの制御部１０１が、ビーコンヘッド８に対して車載装置２が送信したアップリンク光ＵＯに基づいて車両５の通過位置Ｘ０を特定し、このように特定された車両５の通過位置Ｘ０とアップリンク信号Ｓ５に含まれる車両５の自車位置Ｘ１との差に基づいて、当該自車位置Ｘ１の良否を判定するので、車両５の車載装置２が自律的に有する自車位置Ｘ１の異常を路側で判定することができる。
【００７１】
そして、本実施形態の通信システムによれば、上記制御部１０１が、車両５の自車位置Ｘ１が異常である場合に、この判定結果とこれに対応する車両ＩＤを含むダウンリンク信号Ｓ６を、路側通信機１０の通信エリアにブロードキャストで送信するので、判定対象となった車両５には、自車両の位置評定機能の不具合を通知することができ、他の車両５に対しては、自車位置Ｘ１が不正確である車両５の存在とその車両ＩＤを通知することができる。
【００７２】
このため、判定対象となった車両５の場合には、例えば、表示部２０７や音声出力部２０８で判定結果を出力することにより、車載装置２の位置評定機能の故障等を搭乗者に警告することができる。
また、他の車両５の場合には、例えば、判定結果が不良の車両５からの電波信号Ｓ６についてはこれを無視するという運用を採用することにより、誤った自車位置Ｘ１の情報に基づいて車車間の協調システムが継続するのを防止することができる。
【００７３】
〔第２実施形態〕
図１０は、第２実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコン１１と路側通信機１０Ａ，１０Ｂの側面図である。
この第２実施形態と前記第１実施形態の相違は、２台の路側無線機１０Ａ，１０Ｂで受信した信号周波数の間に生じるドップラーシフトを利用して、車両５の走行速度Ｖを路側で実測できるようにした点にある。
【００７４】
すなわち、本実施形態では、車両進行方向に離れた位置に２台の路側無線機１０Ａ，１０Ｂが設置されており、ビーコンヘッド８の下流側の遠方位置に第１の路側無線機１０Ａが設置され、ビーコンヘッド８の下流側の近接位置に第２の路側無線機１０Ｂが設置されている。
ここで、車両５の車載装置２が送信するアップリンク信号Ｓ５の原周波数をν0 とし、第１の路側無線機１０Ａが受信する周波数をνA 、第２の路側無線機１０Ｂが受信する周波数をνB 、光速をｃとすると、νA 及びνB は、それぞれ次の式（１）で算出することができる。
【００７５】
【数１】
【００７６】
従って、νA とνB との差をとると、次の式（２）のようになる。
【数２】
【００７７】
なお、上記各式（１）及び（２）において、θA とθB は、図１０に示すように、ビーコンヘッド８の通信領域Ａを通過する車両５から見た、各路側無線機１０Ａ，１０Ｂに対する仰角であり、この値は、各路側無線機１０Ａ，１０Ｂの設置場所が決まれば予め設定値として決めておくことができる。
従って、各路側無線機１０Ａ，１０Ｂで計測した周波数νA 及びνB を式（２）に代入すれば、走行速度Ｖを路側において実測することができる。
【００７８】
〔第３実施形態〕
図１１は、第３実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコン１１の平面図であり、図１２は、その光ビーコン１１の通信領域Ａを示す側面図である。
図１１及び図１２に示すように、本実施形態では、光ビーコン１１がいわゆる「ＰＤ分割タイプ」のものであり、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離全体は、上記規定よりも上流側及び下流側へ長く設定されている。その結果、アップリンク領域ＵＡは上記規定よりも車両進行方向に広がり、同時にダウンリンク領域ＤＡも上記規定よりも車両進行方向に広がっている。
【００７９】
このようにアップリンク領域ＵＡ及びダウンリンク領域ＤＡが広くなると、車載装置２と光ビーコン４との間のアップリンク情報３５及びダウンリンク情報３４，３６の送受信の確実性が増すが、その一方で、走行位置情報（通過位置Ｘ０や距離Ｌ０）の精度が低下する。
そこで、本実施形態では、通過位置Ｘ０をできるだけ正確に特定可能となるように、アップリンク領域ＵＡが車両進行方向に並ぶ複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に分割されている。
【００８０】
具体的には、本実施形態のアップリンク領域ＵＡは、位置ｄを上端とし、道路Ｒ上の位置ｅ１〜ｅ３を下端とする３本の境界線（境界部）ＢＬによって合計４つに分割されている。なお、本実施形態では、図１２に示す通り、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の基準位置Ｐ１〜Ｐ４は、その領域の中間地点に設定されている。
また、ビーコンヘッド８の内部には、アップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４をそれぞれ受光領域とした４つのフォトダイオード１５Ａ〜１５Ｄが収納されている。
【００８１】
従って、例えば、最上流側に位置する分割領域ＵＡ１内で車載ヘッド２１０がアップリンク光ＵＯを送出したとすると、このアップリンク光ＵＯ（図１２の実線矢印）は、その分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１５Ａによって受光される。
そして、アップリンク光ＵＯを最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１５Ａが受光し、交通信号制御機１ａの制御部１０１においてアップリンク情報３５として認識されると、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、最上流側の分割領域ＵＡ１に対応する基準位置Ｐ１を車両５の通過位置Ｘ０として特定し、かつ、この基準位置Ｐ１から所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１を選択し、ダウンリンクの切り換えを行った上で、基準位置Ｐ１と距離Ｌ１を第２のダウンリンク情報３６に含め、ダウンリンク光ＤＯを発光ダイオード１４から車載装置２に送出する。
【００８２】
また、他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するフォトダイオード１５Ｂ〜１５Ｄが受光したアップリンク光ＵＯによってアップリンク情報３５を取得した場合は、交通信号制御機１ａの制御部１０１は、その分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応する基準位置Ｐ２〜Ｐ３と距離Ｌ２〜Ｌ４を選択し、それらを第２のダウンリンク情報３６に含め、ダウンリンクＤＯを発光ダイオード１４から車載装置２に送出する。
かかるＰＤ分割タイプの光ビーコン１１を用いた場合には、アップリンク光ＵＯの受光機会向上のためにアップリンク領域ＵＡを車両進行方向に長く設定しても、個々の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４についてはこれを車両進行方向に狭く設定することが可能である。
【００８３】
そして、ＰＤ分割タイプの光ビーコン１１によれば、複数のフォトダイオード１５のうちでどれが実際にアップリンク光ＵＯを受光したかを判定することにより、走行中の車両５（車載装置２）がいずれの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４でアップリンク光ＵＯを発光したかを路側で特定することができる。
従って、路側の制御部１０１において、アップリンク光ＵＯを発光した車両５（車載装置２）の通過位置Ｘ０を、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さ以下の精度で求めることでき、路側で行う通過位置Ｘ０の評定精度が向上する。
【００８４】
なお、ＰＤ分割タイプの光ビーコン１１を用いた場合には、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応するフォトダイオード１５Ａ〜１５Ｄに対する、アップリンク光ＵＯの受光位置の変化速度を検出することにより、車両５の走行速度Ｖを路側で実測することもできるという利点もある。
【００８５】
〔その他の変形例〕
これまで開示した実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内のすべての変更が本発明に含まれる。
例えば、上記各実施形態では、交通信号制御機１ａの制御部１０１が異常判定処理を行っているが、この異常判定処理の処理主体は路側であれば特に限定されるものではなく、中央装置４の制御部４０１であってもよいし、光ビーコン１１を個別に制御するビーコン制御機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】交通信号制御システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】交通信号機の概要を示す道路平面図である。
【図３】中央装置の構成を示すブロック図である。
【図４】交通信号制御機の構成を示すブロック図である。
【図５】車載装置の構成を示すブロック図である。
【図６】ビーコンヘッドを有する光ビーコンの平面図である。
【図７】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図８】双方向光無線通信のシーケンス図である。
【図９】車両の自車位置の異常判定処理を示すための、光ビーコンと路側無線機の側面図である。
【図１０】第２実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコンと路側通信機の側面図である。
【図１１】第３実施形態の位置判定システムに用いる光ビーコンの平面図である。
【図１２】上記光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 交通信号機
１ａ 交通信号制御機
１０１ 制御部
１０１Ａ 位置特定部
１０１Ｂ 位置判定部
１０１Ｃ 送信制御部
２ 車載装置
５ 車両
８ ビーコンヘッド
１０ 路側通信機
１１ 光ビーコン
１４ 発光ダイオード（発光素子）
１５ フォトダイオード（受光素子）
Ａ 通信領域
ＵＡ アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４ 分割領域
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＯ アップリンク光
ＤＯ ダウンリンク光
Ｓ５ アップリンク信号（電波信号）
Ｓ６ ダウンリンク信号（電波信号）
Ｘ０ 通過位置
Ｘ１ 自車位置
ｔ０ 受信時刻（第１時刻）
ｔ１ 受信時刻（第２時刻）
Ｖ 走行速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するための位置判定システムであって、
前記車載装置との間で光無線通信を行うための通信領域が道路の所定範囲に設定されたビーコンヘッドと、
前記車載装置との間で電波無線通信を行うための通信エリアを有しており、前記ビーコンヘッドとの光無線通信の後に前記車載装置が送信する、前記車両の自車位置に関する情報を含む電波信号よりなるアップリンク信号を受信可能な路側通信機と、
前記ビーコンヘッドが受信するアップリンク光に基づいて前記通信領域に対する前記車両の通過位置を特定する位置特定部と、
特定された前記通過位置と前記アップリンク信号に含まれる前記自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを判定する位置判定部と、
を備えていることを特徴とする位置判定システム。
【請求項２】
前記位置判定部が前記自車位置を異常と判定した場合に、この判定結果を含む電波信号よりなるダウンリンク信号を前記通信エリアに向けて前記路側通信機にブロードキャストで送信させる送信制御部を、更に備えている請求項１に記載の位置判定システム。
【請求項３】
前記位置判定部は、前記通過位置と前記自車位置との差を、次の第１時刻から第２時刻までの間に前記車両が走行した走行距離と比較することにより、当該自車位置が異常か否かを判定する請求項１又は２に記載の位置判定システム。
（ａ） 前記アップリンク光を前記ビーコンヘッドが受信した第１時刻
（ｂ） 前記アップリンク光と同じ送信元の前記車載装置からの前記アップリンク信号を前記路側通信機が受信した第２時刻
【請求項４】
前記ビーコンヘッドは、前記通信領域に含まれるアップリンク領域において前記車載装置からのアップリンク光を受光する１つの受光素子を有し、
前記位置特定部は、前記アップリンク領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置判定システム。
【請求項５】
前記ビーコンヘッドは、前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる各分割領域に対応する受光領域を有する複数の受光素子を有し、
前記位置特定部は、複数の前記受光素子のうちで前記アップリンク光を受光した当該受光素子に対応する前記分割領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置判定システム。
【請求項６】
光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するようにした位置判定方法であって、
ビーコンヘッドに対して前記車載装置が送信したアップリンク光に基づいて、当該ビーコンヘッドの通信領域に対する前記車両の通過位置を路側で特定し、
前記ビーコンヘッドとの光無線通信の後に前記車載装置が送信する、前記車両の自車位置に関する情報を含む電波信号を路側で受信し、
特定した前記通過位置と受信した前記電波信号に含まれる前記自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを路側で判定することを特徴とする位置判定方法。
【請求項１】
光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するための位置判定システムであって、
前記車載装置との間で光無線通信を行うための通信領域が道路の所定範囲に設定されたビーコンヘッドと、
前記車載装置との間で電波無線通信を行うための通信エリアを有しており、前記ビーコンヘッドとの光無線通信の後に前記車載装置が送信する、前記車両の自車位置に関する情報を含む電波信号よりなるアップリンク信号を受信可能な路側通信機と、
前記ビーコンヘッドが受信するアップリンク光に基づいて前記通信領域に対する前記車両の通過位置を特定する位置特定部と、
特定された前記通過位置と前記アップリンク信号に含まれる前記自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを判定する位置判定部と、
を備えていることを特徴とする位置判定システム。
【請求項２】
前記位置判定部が前記自車位置を異常と判定した場合に、この判定結果を含む電波信号よりなるダウンリンク信号を前記通信エリアに向けて前記路側通信機にブロードキャストで送信させる送信制御部を、更に備えている請求項１に記載の位置判定システム。
【請求項３】
前記位置判定部は、前記通過位置と前記自車位置との差を、次の第１時刻から第２時刻までの間に前記車両が走行した走行距離と比較することにより、当該自車位置が異常か否かを判定する請求項１又は２に記載の位置判定システム。
（ａ） 前記アップリンク光を前記ビーコンヘッドが受信した第１時刻
（ｂ） 前記アップリンク光と同じ送信元の前記車載装置からの前記アップリンク信号を前記路側通信機が受信した第２時刻
【請求項４】
前記ビーコンヘッドは、前記通信領域に含まれるアップリンク領域において前記車載装置からのアップリンク光を受光する１つの受光素子を有し、
前記位置特定部は、前記アップリンク領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置判定システム。
【請求項５】
前記ビーコンヘッドは、前記通信領域に含まれるアップリンク領域を車両進行方向に分割してなる各分割領域に対応する受光領域を有する複数の受光素子を有し、
前記位置特定部は、複数の前記受光素子のうちで前記アップリンク光を受光した当該受光素子に対応する前記分割領域に設定された基準位置を前記車両の通過位置として特定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置判定システム。
【請求項６】
光無線通信と電波無線通信の双方に対応する車両の車載装置が自律的に有する自車位置の異常を、路側で判定するようにした位置判定方法であって、
ビーコンヘッドに対して前記車載装置が送信したアップリンク光に基づいて、当該ビーコンヘッドの通信領域に対する前記車両の通過位置を路側で特定し、
前記ビーコンヘッドとの光無線通信の後に前記車載装置が送信する、前記車両の自車位置に関する情報を含む電波信号を路側で受信し、
特定した前記通過位置と受信した前記電波信号に含まれる前記自車位置との差に基づいて、当該自車位置が異常か否かを路側で判定することを特徴とする位置判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２２６０（Ｐ２０１０−２２６０Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６０２２１（Ｐ２００８−１６０２２１）
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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