路側無線装置、路側無線通信システム、路側無線通信方法

【課題】マルチパスやフェージング等による影響を受け難く、かつ、走行車線が多い道路でも良好な通信を行って通信エラーの発生及びサービス低下を抑制する。
【解決手段】通信エリアが異なる複数のアンテナ素子２７ａ〜２７ｎを備える通信アンテナ部２７と、アンテナ素子２７ａ〜２７ｎの１つと接続されて、該アンテナ素子２７ａ〜２７ｎを介して走行車両に搭載された車載端末１０と通信する無線部２３と、車両が走行するエリアを通信エリアとするアンテナ素子２７ａ〜２７ｎを選択して、該アンテナ素子２７ａ〜２７ｎを無線部２３に接続するアンテナ接続制御部２２と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路側無線装置、路側無線通信システム、路側無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、路側無線通信システムの開発が行われている。この路側無線通信システムは、ＧＰＳ搭載車両の走行データ（ルート、走行所要時間等）を収集して道路状況データを形成し、形成された道路状況データを車両に送信できるようになっている。
【０００３】
例えば、特許第４１５５０４５号公報においては、システム側に配置される路側無線装置と車両に搭載される搭載端末を主要構成とし、路肩にアンテナが設置されて、このアンテナを介して路側無線装置と搭載端末とが無線通信する路側無線通信システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１５５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許公報にかかる路側無線通信システムでは、以下のような問題があった。即ち、車両が狭い通信エリアを通過する間に大容量のデータを送受信する必要がある。このためマルチパスやフェージング等が生じ、また走行車線が多い道路では通信エリア内で通信に用いる電波の電界強度に差が生じることがある。そして、これらにより通信エラーが発生したり、正常なサービス提供が行えないことがあった。
【０００６】
そこで、本発明の主目的は、マルチパスやフェージング等による影響を受け難く、かつ、走行車線が多い道路でも良好な通信が行うことができて通信エラーの発生及びサービス低下を抑制した路側無線装置、路側無線通信システム、路側無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる路側無線装置は、通信エリアが異なる複数のアンテナ素子を備える通信アンテナ部と、アンテナ素子の１つと接続されて、該アンテナ素子を介して走行車両に搭載された車載端末と通信する無線部と、車両が走行するエリアを通信エリアとするアンテナ素子を選択して、該アンテナ素子を無線部に接続するアンテナ接続制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、路側無線通信方法は、複数のアンテナ素子の内の１つを介して走行車両に搭載された車載端末と通信する通信手順と、車両が走行するエリアを通信エリアとするアンテナ素子を選択して、該アンテナ素子を介して車両端末と通信できるようにするアンテナ接続制御手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両が走行するエリアを通信エリアとするアンテナ素子を選択して、該アンテナ素子を無線部に接続するので、マルチパスやフェージング等による影響を受け難く、かつ、走行車線が多い道路でも良好な通信を行うことが可能になり、通信エラーの発生及びサービス低下が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる路側無線通信システムのブロック図である。
【図２】第１の実施形態にかかる片側３車線の各車線に複数のエリアを設けた場合の通信エリアの説明図である。
【図３】第１の実施形態にかかる片側３車線の道路に、３車線に跨るエリアを複数設けた場合の通信エリアの説明図である。
【図４】第１の実施形態にかかる片側３車線の道路に、３車線に跨る１つのエリアを設けた場合の通信エリアの説明図である。
【図５】第１の実施形態にかかる路側無線通信システムにおけるアンテナ切替手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる路側無線通信システムにおけるアンテナ切替手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態にかかる路側無線通信システム２のブロック図である。路側無線通信システム２は、車両３に搭載された車載端末１０と、路側無線装置２０とを備える。また、路側無線装置２０は、アンテナ部２１、アンテナ接続制御部２２、無線部２３、制御部２４、外部インタフェース２５を備える。
【００１２】
車載端末１０と路側無線装置２０とは、無線通信により、プローブ情報及び交通情報の送受信を行う。そして、プローブ情報は、検出アンテナ部２６を介して、片方向通信により車載端末１０から路側無線装置２０に送信される。交通情報は、通信アンテナ部２７を介して、双方向通信により車載端末１０と路側無線装置２０との間で送受信される。
【００１３】
なお、このプローブ情報は、ＧＰＳを搭載した車両３が通信相手を求める信号で、車両３から常時出力されている。また、交通情報は、車両３の走行履歴に関する情報（車両３の位置、速度、その他の車両制御等に関する情報）、道路状況情報（渋滞情報、所要時間情報、道路誘導情報等に関する情報）、車載端末１０が受信した電波の強度を示す電界強度情報である。そして、路側無線通信システム２がプローブ情報を取得することにより、通信を求めている車両３を検出する。これにより、車載端末１０と路側無線装置２０とは、双方向通信により交通情報を送受信する。
【００１４】
アンテナ部２１は、検出アンテナ部２６と通信アンテナ部２７とで構成される。検出アンテナ部２６は、１つのアンテナ素子を含み、通信アンテナ部２７は、仰角、方位角が異なる複数のアンテナ素子２７ａ〜２７ｎを含んでいる。
【００１５】
図２は、片側３車線の道路を想定した場合における、検出アンテナ部２６の検出エリアＲ、及び、通信アンテナ部２７の通信エリアＲ１ａ〜Ｒ１ｃ、Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃ、Ｒ３ａ〜Ｒ３ｃを示した図である。検出エリアＲは、全車線をカバーするように設定されて、車両３は矢印Ｄの方向に走行する。
【００１６】
但し、図２においては、一車線に３つの通信エリアが設けられている場合を示しているが、これは通信アンテナ部２７が３つのアンテナ素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃにより構成されている場合に対応させているためである。即ち、図２の通信エリアの数は、通信アンテナ部２７のアンテナ素子数に対応している。しかし、本発明は、通信エリアの数や配置を限定するものではない。例えば、図３及び図４に示すような構成であっても良い。図３は、各通信エリアＲｋａ〜Ｒｋｃは、全車線をカバーするように、各通信アンテナに対応して設けられている場合を示している。また、図４、１つの通信エリアＲｔが設けられた場合を示している。以下、図２を例に説明する。
【００１７】
なお、車両の検出待ちの状態においては、図２において検出エリアに最も近い通信エリアに対して設定されているアンテナ素子２７ａが無線部と接続されている。そして、後述するアンテナ選択手順に従い、他のアンテナ素子が選択されて無線部に接続される。
【００１８】
無線部２３は、通信アンテナ部２７を介して交通情報を送受信するために、最も電界強度の高い信号により通信できるように車載端末１０とデータの送受信を行うための通信制御を行う。
【００１９】
アンテナ接続制御部２２は、検出アンテナ部２６を介して無線部２３から電界強度情報を受信する。そして、アンテナ接続制御部２２は、この電界強度情報に基づき無線部２３と接続する最適なアンテナ素子２７ａ〜２７ｎの１つを判断して、選択する。これにより選択されたアンテナ素子は、無線部２３と接続されて、選択されたアンテナ素子を介して車載端末１０と交通情報の送受信が行われる。
【００２０】
外部インタフェース２５は、車載端末１０に交通情報等の各種の情報提供する外部上位装置４とのインタフェースを行う。制御部２４は、無線部２３及び外部インタフェース２５の制御を行う。
【００２１】
次に、上述した路側無線通信システム２におけるアンテナ切替手順を図５に示すフローチャートに従い説明する。なお、車両３は図２に示す車線を走行するとする。
【００２２】
車載端末１０は、車両３の走行ルート、混雑情報、所要時間等を記録すると共に、プローブ情報を出力している。また路側無線装置２０は、検出アンテナ部２６を介して車両３の検出を行っている。
【００２３】
このような状況において、車両３が検知エリアＲに進入すると、この車両３から出力されているプローブ情報が検出アンテナ部２６を介して無線部２３で検知される（ステップＳＡ１）。
【００２４】
プローブ情報が検出されると、無線部２３は通信アンテナ部２７のアンテナ素子２７ａを介して交通情報の送受信を開始する（ステップＳＡ２）。このとき、無線部は車載端末から送信された交通情報を制御部に出力する。制御部は外部インタフェースを制御して、外部上位装置（例えば、交通情報センタ等）に取得した交通情報を出力する。外部上位装置は、交通情報を解析して、道路状況を更新等する。また、制御部は、この外部上位装置から登録されている道路状況等の情報を取得し、無線部に出力する。無線部は、現在接続されているアンテナ素子を介して車載端末に送信する。
【００２５】
その後、無線部は、車載端末１０からの電界強度情報の受信待ちとなる（ステップＳＡ３）。
【００２６】
電界強度情報が受信されると、無線部２３は受信した電界強度情報をアンテナ接続制御部２２に転送する。アンテナ接続制御部２２は受信した電界強度情報から、車両３が位置する通信エリアを判断する。例えば、図２において車両が通信エリアＲ１ａから通信エリアＲ１ｂに移動した場合を考える。このとき、アンテナ素子２７ａが無線部に接続されているので、通信エリアＲ１ａから通信エリアＲ１ｂに車両が移動するに従い、車載端末の受信する電波の電界強度は弱くなる。そこで、アンテナ接続制御部２２は、車両３は車両が通信エリアＲ１ｂに進入したと判断して、この通信エリアＲ１ｂをカバーするアンテナ素子２７ｂを選択して切替える（ステップＳＡ４）。
【００２７】
先にも説明したように、車両３の搭載端末は、現時点までの走行ルートや所要時間等の走行履歴情報を路側無線通信システム２に送信し、また道路状況等の道路状況情報を路側無線通信システム２から受信する。これらの交通情報はデータ量が多いため、車両３が１つの通信エリアを走行している間に送受信することができない場合がある。そこで、無線部２３は交通情報の送受信が完了したか否かを判断する（ステップＳＡ５）。交通情報の送受信の完了は、例えば車載端末からの走行履歴情報の受信後に道路状況情報を送信することで判断できる。即ち、道路状況情報の送信が完了すると、交通情報の送受信が完了したと判断できる。交通情報の送受信が完了すると、処理は終了する。一方、交通情報の通信が魅了の場合には、ステップＳＡ２に戻り、通信を継続する。
【００２８】
このように、複数のアンテナ素子により車線上に複数の通信エリアが形成され、最も大きい電界強度で通信が行えるように、各アンテナ素子を切り替えるので、通信結果に対する信頼性が向上する。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。第１の実施形態においては、電界強度に基づき通信アンテナ部のアンテナ素子を切り替えることにより、常に最適な通信状態で送受信が行えるようにした。これに対して、本実施形態では、電界強度情報の変化量から車両速度を演算してアンテナ素子の切替を行うようにした。
【００２９】
図６は、このような場合のアンテナ切替手順を示すフローチャートである。車載端末は、所定時間でプローブ情報を出力する。そこで、無線部がプローブ情報を検出すると（ステップＳＢ１）、交通情報の送受信が開始される（ステップＳＢ２）。その後、アンテナ接続制御部は、無線部を介して電界強度情報を受信する。このとき、所定の時間間隔で電界強度情報を複数回受信する。そして、電界強度の変化量と時間間隔から車両速度を演算する（ステップＳＢ３，ＳＢ４）。
【００３０】
複数の通信エリアの間の距離が予め解っているので、アンテナ接続制御部は、車両速度とプローブ情報を検出してから現在までの時間から車両の位置を演算して、車両が隣接する通信エリアに進入したか否かを判断する（ステップＳＢ５）。
【００３１】
隣接する通信エリアに進入したと判断した場合には、アンテナ素子を切替る（ステップＳＢ６）。そして交通情報の送受信が完了したか否かを判断し（ステップＳＢ７）、未了の場合にはステップＳＢ２に戻り交通情報の送受信を継続する。
【００３２】
一方、交通情報の送受信が完了したと判断した場合には、通信終了となり（ステップＳＢ８）、アンテナ素子切替手順が終了する。以上により、車両速度に基づきアンテナ素子の切替が行うことができて、通信結果に対する信頼性が向上する。
【符号の説明】
【００３３】
２路側無線通信システム
３車両
４外部上位装置
１０車載端末
２０路側無線装置
２１アンテナ部
２２アンテナ接続制御部
２３無線部
２４制御部
２５外部インタフェース
２６検出アンテナ部
２７通信アンテナ部
２７ａ〜２７ｎアンテナ素子

【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信エリアが異なる複数のアンテナ素子を備える通信アンテナ部と、
前記アンテナ素子の１つと接続されて、該アンテナ素子を介して走行車両に搭載された車載端末と通信する無線部と、
車両が走行するエリアを前記通信エリアとする前記アンテナ素子を選択して、該アンテナ素子を前記無線部に接続するアンテナ接続制御部と、を備えることを特徴とする路側無線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の路側無線装置であって、
前記車載端末は、前記通信アンテナ部を介して受信した電波の電界強度を示す電界強度情報を、当該通信アンテナ部を介して前記無線部に送信することを特徴とする路側無線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の路側無線装置であって、
前記アンテナ接続制御部は、前記無線部を介して前記電界強度情報を受信して、電界強度が最も大きくなる前記アンテナ素子を選択して前記無線部と接続することを特徴とする路側無線装置。
【請求項４】
請求項２に記載の路側無線装置であって、
前記アンテナ接続制御部は、前記無線部を介して前記電界強度情報を受信し、該電界強度情報に基づき前記車両の走行速度を演算して、当該車両の位置に対応するエリアを通信エリアとする前記アンテナ素子を選択して前記無線部と接続することを特徴とする路側無線装置。
【請求項５】
交通情報を管理する外部上位装置と、
請求項１〜４に記載の路側無線装置と、を備えて、
前記路側無線装置が前記車載端末と通信して、前記車両の走行履歴情報を受信して前記外部上位装置に出力すると共に、当該外部上位装置から交通情報を取得して前記車載端末に送信することを特徴とする路側無線通信システム。
【請求項６】
複数の前記アンテナ素子の内の１つを介して走行車両に搭載された車載端末と通信する通信手順と、
車両が走行するエリアを前記通信エリアとする前記アンテナ素子を選択して、該アンテナ素子を介して前記車両端末と通信できるようにするアンテナ接続制御手順と、を含むことを特徴とする路側無線通信方法
【請求項７】
請求項６に記載の路側無線通信方法であって、
前記車載端末が受信した電波の電界強度を示す電界強度情報を送信する手順を含むことを特徴とする路側無線通信方法。
【請求項８】
請求項７に記載の路側無線通信方法であって、
前記電界強度情報を受信して、電界強度が最も大きくなる前記アンテナ素子を選択する手順を含むことを特徴とする路側無線通信方法。
【請求項９】
請求項７に記載の路側無線通信方法であって、
前記電界強度情報に基づき前記車両の走行速度を演算する手順と、
演算された前記車両の走行速度に基づき、当該車両が位置するエリアを通信エリアとする前記アンテナ素子を選択する手順と、を含むことを特徴とする路側無線通信方法。

【図１】