路側通信機及び位置精度推定方法
【課題】車載通信機から送信されて来る位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できるようにする。
【解決手段】地上からＧＰＳ衛星までの距離は路側通信機と車載通信機との距離に比べて非常に長いため、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報（捕捉数、ＤＯＰ値等）に関して、車載通信機３と路側通信機２とは同じ条件であると解される。そこで、ＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓ５から送信される信号を路側通信機２が受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得し、取得したＧＰＳ情報に基づいて、車載通信機３のアップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する。
【解決手段】地上からＧＰＳ衛星までの距離は路側通信機と車載通信機との距離に比べて非常に長いため、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報（捕捉数、ＤＯＰ値等）に関して、車載通信機３と路側通信機２とは同じ条件であると解される。そこで、ＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓ５から送信される信号を路側通信機２が受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得し、取得したＧＰＳ情報に基づいて、車載通信機３のアップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の構成要素として好適な路側通信機、及び、この路側通信機が車載通信機から取得する位置情報についての位置精度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、道路に設置されたインフラ装置からの情報を受信し、この情報を活用することで車両の安全性を向上させる高度道路交通システムが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる高度道路交通システムは、主として、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である複数の車載通信機とによって構成される。
【０００３】
この場合、各通信主体間で行う通信の組み合わせには、路側通信機同士が行う路路間通信と、路側通信機と車載通信機とが行う路車（又は車路）間通信と、車載通信機同士が行う車車間通信とが含まれる。このように複数種類の通信が行われる通信システムでは、路側通信機と車載通信機とで送信タイミングを分けることにより互いの信号がぶつかることを防止している。また、路側通信機同士では互いに同じタイミングで送信するため、空間的に分離すべく、通信エリアがなるべく重ならないように工夫される。
【０００４】
車載通信機は自己の位置情報等をブロードキャストで送信する機能を有しており、路側通信機はこの位置情報によって車両の存在とその位置を検出する。また、この位置情報に基づいて、路側通信機は車載通信機との通信エリアを把握（若しくは推定）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来の路側通信機において、通信エリアを正確に把握するには、その基になる位置情報が正確でなければならない。しかしながら、現実には、位置情報の精度にばらつきがあって、精度が悪い場合もある。ところが、位置情報を受け取る側の路側通信機では、位置情報の精度の良否がわからないので、精度の悪い位置情報に基づいて誤差の多い位置検出をしてしまう場合がある。
【０００７】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、車載通信機から送信されて来る位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報に基づいて当該車載通信機の位置を検出する路側通信機であって、ＧＰＳ衛星から送信される信号を受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得するＧＰＳ受信機と、取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定する制御部とを備えたものである。
上記のように構成された路側通信機では、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報に基づいて、アップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する。これにより、車載通信機から送信されて来る位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できる。
【０００９】
（２）上記（１）の路側通信機において、ＧＰＳ情報には、ＧＰＳ衛星の捕捉数が含まれ得る。
この場合、捕捉数が閾値以上であるときのみの位置情報を採用することにより、位置情報の精度を高めることができる。
【００１０】
（３）上記（１）の路側通信機において、ＧＰＳ情報には、ＤＯＰ値が含まれ得る。
この場合、ＤＯＰ値が閾値以下であるときのみの位置情報を採用することにより、位置情報の精度を高めることができる。
【００１１】
（４）上記（１）の路側通信機において、ＧＰＳ情報には、ＧＰＳ衛星からの信号受信強度及び信号対雑音比の少なくとも一方が含まれ得る。
この場合、信号受信強度が閾値以上、及び／又は、信号対雑音比が閾値以上であるときのみの位置情報を採用することにより、位置情報の精度を高めることができる。
【００１２】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの路側通信機において、位置情報及び、推定した当該位置情報の精度に基づいて、アップリンク信号の受信可能な通信エリアを推定するようにしてもよい。
この場合、精度の高い位置情報のみに基づいて、通信エリアを、より正確に推定することができるようになる。
【００１３】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの路側通信機において、路側通信機は、所定のダウンリンクエリアに対して車載通信機が受信可能なダウンリンク情報を送信する送信部を備えており、送信部は、位置情報及び推定した当該位置情報の精度に基づいて、当該路側通信機が無線で提供するダウンリンク情報の内容を決定するようにしてもよい。
この場合、位置情報の精度の良否に応じて適切な内容のダウンリンク情報を提供することができる。
【００１４】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかの路側通信機において、ダウンリンク情報には、車載通信機が車両の安全運転を支援するための安全運転支援情報を含めることができるように構成されており、送信部は、位置情報及び推定した当該位置情報の精度が所定レベル以上と判断された場合にのみ、ダウンリンク情報に安全運転支援情報を含めるようにしてもよい。
この場合、位置情報の精度が所定レベル以上である場合にのみ、安全運転支援情報を提供することができるので、精度が良くないのに高度な安全運転支援情報を提供して却って安全性を損なうこと等を、防止することができる。
【００１５】
（８）一方、本発明は、車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する位置精度推定方法であって、ＧＰＳ衛星から送信される信号を路側通信機が受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得し、取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定することを特徴とするものである。
上記のような位置精度推定方法では、路側通信機が、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報に基づいて、アップリンクに含まれる位置情報の精度を推定する。これにより、車載通信機から送信されて来る位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の路側通信機／位置精度推定方法によれば、位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できる。また、このような推定に基づいて位置情報の取捨選択をすれば、位置情報の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る路側通信機を含む高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
【図３】路側通信機と車載通信機の内部構成を示すブロック図である。
【図４】車載通信機が送信するデータフォーマットの一例を示す図である。
【図５】路側通信機から見た通信エリアを示す略図であり、（ａ）は路側通信機と、車載通信機を搭載した車両との位置関係を示している。（ｂ）は、路側通信機から見た全通信エリアのうち、路上の一方向へ拡がる通信エリアの形状イメージを平面的に表した図である。
【図６】一例として、路側通信機が捕捉することができるＧＰＳ衛星を概念的に示す図である。
【図７】路側通信機による位置精度推定（第１実施形態）に関するフローチャートである。
【図８】路側通信機による位置精度推定（第２実施形態）に関するフローチャートである。
【図９】路側通信機による位置精度推定（第３実施形態）に関するフローチャートである。
【図１０】図５に示す状態から通信エリアが変化した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る路側通信機を含む高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、車載通信機３（図２及び図３参照）、中央装置４、車載通信機３を搭載した車両５、及び、車両感知器や監視カメラ等よりなる路側センサ６を含む。
【００１９】
交通信号機１と路側通信機２は、複数の交差点Ｊｉ（図例では、ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置されており、電話回線等の通信回線７を介してルータ８に接続されている。このルータ８は交通管制センター内の中央装置４に接続されている。
中央装置４は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Ｊｉの交通信号機１及び路側通信機２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及び各路側通信機２との間で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。
【００２０】
路側センサ６は、各交差点Ｊｉに流入する車両台数をカウントする等の目的で、管轄エリア内の道路の各所に設置されている。この路側センサ６は、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器、或いは、道路の交通状況を時系列に撮影する監視カメラ等よりなり、感知情報Ｓ４や画像データＳ５は通信回線７を介して中央装置４に送信される。
なお、図１及び図２では、図示を簡略化するために、各交差点Ｊｉに信号灯器が１つだけ描写されているが、実際の各交差点Ｊｉには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも４つの信号灯器が設置されている。
【００２１】
〔中央装置〕
中央装置４は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなる制御部を有しており、この制御部は、路側通信機２、路側センサ６からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置４の制御部は、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）を行うことができる。
【００２２】
また、中央装置４は、通信回線７を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースである通信部を有しており、この通信部は、信号灯器の灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令Ｓ１や、渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２を所定時間ごとに交通信号機１及び路側通信機２に送信している（図１参照）。
信号制御指令Ｓ１は、前記系統制御や広域制御を行う場合の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。
【００２３】
また、中央装置４の通信部は、各交差点Ｊｉに対応する路側通信機２から、その通信機２が車載通信機３から受信した車両５の現在位置等を含む車両情報Ｓ３、車両通過時に生じるパルス信号よりなる車両感知器（図示せず）の感知情報Ｓ４、及び、監視カメラが撮影した道路のデジタル情報よりなる画像データＳ５等を受信しており、中央装置４の制御部は、これらの各種情報に基づいて前記系統制御や広域制御を実行する。
【００２４】
〔無線通信の方式等〕
図２は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図２では、互いに交差する２つの道路の各々が上りと下りで片側１車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図２にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機３との間で無線通信が可能な複数の路側通信機２と、キャリアセンス方式で他の通信機２，３と無線通信を行う移動無線送受信機の一種である車載通信機３と備えている。
【００２５】
複数の路側通信機２は、それぞれ路側の交差点Ｊｉごとに設置されていて、図１及び図２の例では交通信号機１の支柱に取り付けられている。一方、車載通信機３は、道路を走行する各車両５にそれぞれ搭載されている。
各路側通信機２は、その周囲に広がる通信エリア（路側通信機２の送信信号が十分に届く範囲）をそれぞれ有し、自身の通信エリアを走行する車両５の車載通信機３との無線通信が可能である。また、各路側通信機２は、他の路側通信機２とも通信可能である。
【００２６】
本実施形態の高度道路交通システムでは、路側通信機２同士（路路間通信）については無線通信が用いられ、また、路側通信機２と車載通信機３との間（「路」から「車」への路車間通信と「車」から「路」への車路間通信との双方を含む。）と車載通信機３同士（車車間通信）についても、無線通信が用いられている。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置４は、各路側通信機２と有線での双方向通信が可能となっているが、これらの間も無線通信であってもよい。
【００２７】
各路側通信機２は、自装置が無線送信するためのタイムスロットをＴＤＭＡ方式で割り当てており、このタイムスロット以外の時間帯には無線送信を行わない。従って、路側通信機２用のタイムスロット以外の時間帯は、車載通信機３のためのＣＳＭＡ方式による送信時間として開放されている。
また、路側通信機２は、自身の送信タイミングを制御するために他の路側通信機２との時刻同期機能を有している。この路側通信機２の時刻同期は、例えば、自身の時計をＧＰＳ時刻に合わせるＧＰＳ同期や、自身の時計を他の路側通信機２からの送信信号に合わせるエア同期等によって行われる。
【００２８】
〔路側通信機〕
図３は、路側通信機２と車載通信機３の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、無線通信のためのアンテナ２０が接続された無線通信部（送受信部）２１と、中央装置４と双方向通信する有線通信部２２と、それらの通信制御を行うＣＰＵ等よりなる制御部２３と、制御部２３に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部２４と、ＧＰＳ受信機２５とを備えている。記憶部２４は、制御部２３が実行する通信制御のためのプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。
【００２９】
路側通信機２の有線通信部２２には、中央装置４の他に、ＧＰＳ受信機２５が接続されている。このＧＰＳ受信機２５は、ＧＰＳアンテナ２６により、複数のＧＰＳ衛星（図示せず。）からＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信機２５は、電波の到達時間やＧＰＳ衛星の位置情報を取得してＧＰＳ測位を行うほか、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報（例えば、ＧＰＳ衛星の捕捉数、ＤＯＰ（Dilution Of Precision）値、受信強度（ＲＳＳＩ）、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比））を取得することができる。
【００３０】
制御部２３は、有線通信部２２が受信した中央装置４からの交通情報Ｓ２等を、記憶部２４に一時的に記憶させ、無線通信部２１を介して自己の通信エリアにブロードキャスト送信する。また、制御部２３は、無線通信部２１が受信した車両情報Ｓ３を、記憶部２４に一時的に記憶させ、有線通信部２２を介して中央装置４に転送する。
【００３１】
また、制御部２３は、記憶部２４に記憶されたタイムスロットの割当情報Ｓ６を、無線通信部２１を介して自己の通信エリアにブロードキャスト送信する。この割当情報Ｓ６は、路側通信機２の送信時間を車載通信機３に通知するためのものである。通信エリアを走行する車両５の車載通信機３は、路側通信機２が送信を行わない時間帯に、キャリアセンス方式による無線送信を行う。
【００３２】
〔車載通信機〕
一方、車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ３０に接続された通信部（送受信部）３１と、この通信部３１に対する通信制御を行うＣＰＵ等よりなる制御部３２と、この制御部３２に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部３３と、通信部３１に接続されたＧＰＳ受信機３４とを備えている。記憶部３３は、制御部３２が実行する通信制御のためのプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。ＧＰＳ受信機３４は、ＧＰＳアンテナ３５により、複数のＧＰＳ衛星（図示せず。）からＧＰＳ信号を受信する。また、通信部３１には、速度センサ３６が接続されている。
【００３３】
車載通信機３の制御部３２は、車車間通信のためのキャリアセンス方式による無線通信を通信部３１に行わせるものであり、路側通信機２との間の時分割多重方式での通信制御機能は有していない。
従って、車載通信機３の通信部３１は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。
【００３４】
なお、車載通信機３の制御部３２は、車両５（車載通信機３）の現時点の位置、方向、速度、車種等を含む車両情報Ｓ３を、通信部３１を介して外部にブロードキャストで無線送信させている。
また、車載通信機３の制御部３２は、他の車両５から直接受信した車両情報Ｓ３や、路側通信機２から受信した他の車両５の車両情報Ｓ３に含まれる、位置、速度及び方向に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。
【００３５】
図４は、車載通信機３が送信するデータフォーマットの一例を示す図である。
図４に示すように、車載通信機３の送信信号には、プリアンブル、ヘッダ、データ、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）が含まれている。
このうち、データには、車両５の位置、方向（進行方向）、速度、車種が含まれるが、路側通信機２からの送信信号を受信した場合の受信レベルを含めることもできる。車両５の位置や方向の情報は、ＧＰＳ受信機３４により、取得することができる。また、速度は、車両５の速度センサ３６に基づいた情報である。
【００３６】
〔路側通信機による位置精度推定：第１実施形態〕
次に、本発明の主要部分としての、第１実施形態に係る路側通信機による位置精度推定について説明する。
図５は、路側通信機２から見た通信エリアを示す略図であり、（ａ）は路側通信機２と、車載通信機３を搭載した車両５１，５２，５４との位置関係を示している。（ｂ）は、路側通信機２から見た全通信エリアのうち、路上の一方向へ拡がる通信エリＡの形状イメージを平面的に表した図である。
【００３７】
路側通信機２は、任意の車載通信機３がブロードキャストで送信するアップリンク信号（車両情報Ｓ３）を受信する。例えば、位置Ｐ４（距離２００ｍ）にある車両５４の車載通信機３からの受信電力は−８０ｄＢｍである。位置Ｐ１（路側通信機２からの距離５０ｍ）及びＰ２（距離１００ｍ）にそれぞれある車両５１及び５２の車載通信機３からの受信電力はそれぞれ、−７０ｄＢｍ及び−７５ｄＢｍである。また、位置Ｐ４より遠方からのアップリンク信号は受信できない。すなわち、アップリンク信号が届く範囲であるアップリンクエリアは、図５の（ｂ）におけるエリアＡである。
【００３８】
ここで、アップリンクエリアを正確に求めるためには、車載通信機３から送信されてくる位置情報が正確であることが重要である。そこで、ＧＰＳ情報を用いて位置情報の精度を調べる。ＧＰＳ衛星は、高度約２００００ｋｍの軌道を回っており、その個数は、２４個を基本に、予備機を加えた約３０個である。こららは、地球一周約１２時間で周回する準同期衛星であり、従って、地球上の一点から捕捉できるＧＰＳ衛星の数や方位は時間とともに変化する。
【００３９】
ここで、距離２００ｍ程度（すなわち衛星までの距離の１０万分の１程度）の範囲内にある車載通信機３のＧＰＳ受信機３４（図３）と、路側通信機２のＧＰＳ受信機２５（図３）とでは、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報（捕捉数、ＤＯＰ値等）に関して、同じ条件であると解される。従って、路側通信機２のＧＰＳ受信機２５（以下、単に路側通信機２という。）で得られるＧＰＳ情報に基づいて、車載通信機３の位置情報の精度を推定することができる。
【００４０】
図６は、一例として、路側通信機２が捕捉することができるＧＰＳ衛星を概念的に示す図である。この状態では、路側通信機２は５機のＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓ５を捕捉、すなわち、５機のＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓ５から送信される信号を受信している。ＧＰＳ測位は、３機のＧＰＳ衛星からそれぞれ送られてくる送信時刻と、受信時刻との差（到達時間）に光速を乗じて３つの距離を求め、これらの距離を、路側通信機２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）で表した３連立方程式を解くことにより、位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求めるものである。また、時刻の誤差修正のため、もう一つのＧＰＳ衛星についての方程式が必要であり、従って、最低でも４機のＧＰＳ衛星を捕捉することが必要である。また、さらに、４以上で、より多くのＧＰＳ衛星を捕捉することにより、位置精度を高めることができるので、例えば５又は６を、ＧＰＳ衛星の捕捉数についての閾値とすることができる。
【００４１】
図７は、位置精度推定に関するフローチャートである。この処理は、路側通信機２の制御部（図３）において定期的に実行される。図において、路側通信機２は、まず、ＧＰＳ衛星の捕捉数を取得する（ステップＳ１）。ここで、捕捉数が閾値以上であれば位置情報の精度が良好であると判断し（ステップＳ２）、車載通信機３からのアップリンク信号に含まれている位置情報を取得する（ステップＳ３）。なお、位置情報は、なるべく多数の車載通信機３から一定時間をかけて収集することが好ましい。
【００４２】
一方、ステップＳ２において捕捉数が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。従って、ＧＰＳ衛星の捕捉数が閾値に満たず、位置情報の精度が良くないと判断されるときは、路側通信機２は、車載通信機３から位置情報を取得しない。この結果、良好な精度の位置情報が得られる場合にのみ位置情報を取得することになり、車載通信機３に関して取得する位置の精度を高めることができる。
【００４３】
こうして、精度の高い位置情報に基づいて、図５の（ｂ）に示すアップリンクエリアを推定することができる。また、路側通信機２は、例えば自己が送信した情報の一部を車載通信機３に返信させるようにすれば、アップリンクエリアを、自己のダウンリンクエリアとしても確認し、双方からの通信が可能な通信エリアＡとすることができる。
【００４４】
〔路側通信機による位置精度推定：第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る路側通信機による位置精度推定について説明する。図８は、この位置精度推定に関するフローチャートである。図７との違いは、ＧＰＳ衛星の捕捉数ではなくＤＯＰ値を用いる点である。ＤＯＰ値は、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報の一つであり、捕捉できるＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機とを直線で結んで出来上がる多角錐の体積が大きいほどＤＯＰ値は小さく、ＧＰＳ測位精度は良くなる。逆に、多角錐の体積が小さいほどＤＯＰ値は大きく、ＧＰＳ測位精度は悪くなる。
【００４５】
多角錐の体積が大きいという状態は、ＧＰＳ受信機から見てＧＰＳ衛星が散らばった状態であり、逆に、多角錐の体積が小さいという状態は、ＧＰＳ受信機から見てＧＰＳ衛星が一方位近傍に密集するように集まっている状態である。なお、詳細には、ＤＯＰには水平方向へのＨＤＯＰ（Horizontal DOP）と、垂直方向へのＶＤＯＰ（Vertical DOP）とがあるが、ここで言うＤＯＰは、主としてＨＤＯＰである。
【００４６】
図８は、ＤＯＰ値に基づく位置精度推定に関するフローチャートである。この処理は、路側通信機２の制御部（図３）において定期的に実行される。図において、路側通信機２は、まず、ＧＰＳ衛星のＤＯＰ値を取得する（ステップＳ１）。ここで、ＤＯＰ値が閾値以下であれば位置情報の精度が良好であると判断し（ステップＳ２）、車載通信機３からのアップリンク信号に含まれている位置情報を取得する（ステップＳ３）。
【００４７】
一方、ステップＳ２においてＤＯＰ値が閾値を超える場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。従って、ＧＰＳ衛星のＤＯＰ値が閾値を超えて、位置情報の精度が良くないと判断されるときは、路側通信機２は、車載通信機３から位置情報を取得しない。この結果、良好な精度の位置情報が得られる場合にのみ位置情報を取得することになり、全体として、車載通信機３に関して取得する位置の精度を高めることができる。
【００４８】
こうして、第１実施形態と同様に、精度の高い位置情報に基づいて、図５の（ｂ）に示すアップリンクエリアを推定することができる。また、路側通信機２は、例えば自己が送信した情報の一部を車載通信機３に返信させるようにすれば、アップリンクエリアを、自己のダウンリンクエリアとして確認し、双方からの通信が可能な通信エリアＡとすることができる。
【００４９】
〔路側通信機による位置精度推定：第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る路側通信機による位置精度推定について説明する。図９は、この位置精度推定に関するフローチャートである。このフローチャートでは、第１実施形態におけるＧＰＳ衛星の捕捉数及び、第２実施形態におけるＤＯＰ値を共に、位置精度推定の要素としている。また、さらに、ＧＰＳ衛星から送信される信号の受信強度を示すＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indication）値及び、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）を位置精度推定の要素としている。
【００５０】
図において、路側通信機２は、まず、ＧＰＳ衛星の捕捉数を取得し（ステップＳ１１）、捕捉数は閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、捕捉数が閾値以上であれば次にＤＯＰ値を取得する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２において捕捉数が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５１】
次に、路側通信機２は、ＤＯＰ値が閾値以下か否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、ＤＯＰ値が閾値以下であれば次にＲＳＳＩ値を取得する（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４においてＤＯＰ値が閾値を超えている場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５２】
次に、路側通信機２は、全てのＧＰＳ衛星の信号受信に係るＲＳＳＩ値が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、ＲＳＳＩ値が閾値以上であれば次にＳ／Ｎ比を取得する（ステップＳ１７）。一方、ステップＳ１６においてＲＳＳＩ値が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、受信強度が弱いため良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５３】
次に、路側通信機２は、全てのＧＰＳ衛星の信号受信に係るＳ／Ｎ比が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、Ｓ／Ｎ比が閾値以上であれば、位置情報の精度が良好であると判断し、車載通信機３からのアップリンク信号に含まれている位置情報を取得する（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１８においてＳ／Ｎ比が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、相対的に雑音が多いため良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５４】
このようにして、ＧＰＳ衛星の捕捉数、ＤＯＰ値、ＲＳＳＩ値、Ｓ／Ｎ比の全てにおいて閾値条件をクリアした場合にのみ位置情報を取得し、１つでも閾値条件をクリアできなければ、路側通信機２は、車載通信機３から位置情報を取得しない。この結果、確実に良好な精度の位置情報が得られる場合にのみ位置情報を取得することになり、車載通信機３に関して取得する位置の精度を高めることができる。
また、第１，第２実施形態よりもさらに確実に精度の高い位置情報に基づいて、路側通信機２は、図５の（ｂ）に示すアップリンクエリアを推定することができ、さらに、これを、自己のダウンリンクエリアとして確認し、双方からの通信が可能な通信エリアＡとすることができる。
【００５５】
なお、図９は一例であり、ＧＰＳ衛星の捕捉数、ＤＯＰ値、ＲＳＳＩ値、Ｓ／Ｎ比という４つのＧＰＳ情報を任意に組み合わせて、あるいは第１，第２実施形態のように単独で、位置情報の精度の良否推定に使用してもよいことは言うまでもない。
【００５６】
〔その他〕
なお、上記各実施形態により位置情報を取捨選択して全体的に位置情報の精度を高めることによって、通信エリアＡをより正確に推定することができる。例えば、電波の伝搬環境は、道路周辺の建造物の変化や、道路交通上のインフラの設置あるいは撤去、街路樹の落葉等、種々の条件で変化する。従って、通信エリアも例えば図１０に示すように、ＡからＡ’へ変化する場合がある。すなわち、図示しているのは、アップリンク信号が届いて来る最遠端が２００ｍから１７０ｍに変化した例である。この場合には、路側通信機２の送信電力を増大させることにより、元のエリアＡに戻すことができる。逆に、エリアＡが拡がった場合には、路側通信機２の送信電力を減少させることにより、元のエリアＡに戻すことができる。
【００５７】
また、位置情報の精度を高めることによって、路側通信機２は、アップリンク信号の位置情報と、その信号の受信強度とを対応させ、エリア内の位置と受信強度とをマッピングした分布図を取得することも可能である。
【００５８】
〔その他の応用〕
上記のように、車両の位置情報は、アップリンクエリアの推定にも用いることができるが、安全運転支援のために利用することができ、車両に対して安全運転に資する情報の提供を行う場合の基礎的なデータとして活用することができる。
【００５９】
例えば、高速で交差点に向けて直進してくる車両がいる場合、その車両が交差点に近づいていることを対面方向の右折車両に知らせれば、右直事故の防止に役立つ。この場合、交差点に進入するタイミングを精度よく予測するには、車載通信機が自己発信してくる位置精度が高い方が良い。
精度が不十分な位置情報に基づいて警告を与えようとすると、警告が不要な場面でドライバに警告をしてしまう可能性もあり、かえって安全性の低下を招くことがありうるからである。
【００６０】
以上のように、車載通信機から発信される位置情報の精度を推定することができれば、その位置情報を利用した路側のサービスのレベル（例えば警告ではなく参考情報として提供するだけにする。）やサービスの実行の有無（情報提供をするかしないか）も判断することができるようになる。
【００６１】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６２】
２ 路側通信機
３ 車載通信機
２３ 制御部
２５ ＧＰＳ受信機
Ｓ１〜Ｓ５ ＧＰＳ衛星
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の構成要素として好適な路側通信機、及び、この路側通信機が車載通信機から取得する位置情報についての位置精度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、道路に設置されたインフラ装置からの情報を受信し、この情報を活用することで車両の安全性を向上させる高度道路交通システムが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる高度道路交通システムは、主として、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である複数の車載通信機とによって構成される。
【０００３】
この場合、各通信主体間で行う通信の組み合わせには、路側通信機同士が行う路路間通信と、路側通信機と車載通信機とが行う路車（又は車路）間通信と、車載通信機同士が行う車車間通信とが含まれる。このように複数種類の通信が行われる通信システムでは、路側通信機と車載通信機とで送信タイミングを分けることにより互いの信号がぶつかることを防止している。また、路側通信機同士では互いに同じタイミングで送信するため、空間的に分離すべく、通信エリアがなるべく重ならないように工夫される。
【０００４】
車載通信機は自己の位置情報等をブロードキャストで送信する機能を有しており、路側通信機はこの位置情報によって車両の存在とその位置を検出する。また、この位置情報に基づいて、路側通信機は車載通信機との通信エリアを把握（若しくは推定）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来の路側通信機において、通信エリアを正確に把握するには、その基になる位置情報が正確でなければならない。しかしながら、現実には、位置情報の精度にばらつきがあって、精度が悪い場合もある。ところが、位置情報を受け取る側の路側通信機では、位置情報の精度の良否がわからないので、精度の悪い位置情報に基づいて誤差の多い位置検出をしてしまう場合がある。
【０００７】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、車載通信機から送信されて来る位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報に基づいて当該車載通信機の位置を検出する路側通信機であって、ＧＰＳ衛星から送信される信号を受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得するＧＰＳ受信機と、取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定する制御部とを備えたものである。
上記のように構成された路側通信機では、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報に基づいて、アップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する。これにより、車載通信機から送信されて来る位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できる。
【０００９】
（２）上記（１）の路側通信機において、ＧＰＳ情報には、ＧＰＳ衛星の捕捉数が含まれ得る。
この場合、捕捉数が閾値以上であるときのみの位置情報を採用することにより、位置情報の精度を高めることができる。
【００１０】
（３）上記（１）の路側通信機において、ＧＰＳ情報には、ＤＯＰ値が含まれ得る。
この場合、ＤＯＰ値が閾値以下であるときのみの位置情報を採用することにより、位置情報の精度を高めることができる。
【００１１】
（４）上記（１）の路側通信機において、ＧＰＳ情報には、ＧＰＳ衛星からの信号受信強度及び信号対雑音比の少なくとも一方が含まれ得る。
この場合、信号受信強度が閾値以上、及び／又は、信号対雑音比が閾値以上であるときのみの位置情報を採用することにより、位置情報の精度を高めることができる。
【００１２】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの路側通信機において、位置情報及び、推定した当該位置情報の精度に基づいて、アップリンク信号の受信可能な通信エリアを推定するようにしてもよい。
この場合、精度の高い位置情報のみに基づいて、通信エリアを、より正確に推定することができるようになる。
【００１３】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの路側通信機において、路側通信機は、所定のダウンリンクエリアに対して車載通信機が受信可能なダウンリンク情報を送信する送信部を備えており、送信部は、位置情報及び推定した当該位置情報の精度に基づいて、当該路側通信機が無線で提供するダウンリンク情報の内容を決定するようにしてもよい。
この場合、位置情報の精度の良否に応じて適切な内容のダウンリンク情報を提供することができる。
【００１４】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかの路側通信機において、ダウンリンク情報には、車載通信機が車両の安全運転を支援するための安全運転支援情報を含めることができるように構成されており、送信部は、位置情報及び推定した当該位置情報の精度が所定レベル以上と判断された場合にのみ、ダウンリンク情報に安全運転支援情報を含めるようにしてもよい。
この場合、位置情報の精度が所定レベル以上である場合にのみ、安全運転支援情報を提供することができるので、精度が良くないのに高度な安全運転支援情報を提供して却って安全性を損なうこと等を、防止することができる。
【００１５】
（８）一方、本発明は、車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する位置精度推定方法であって、ＧＰＳ衛星から送信される信号を路側通信機が受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得し、取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定することを特徴とするものである。
上記のような位置精度推定方法では、路側通信機が、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報に基づいて、アップリンクに含まれる位置情報の精度を推定する。これにより、車載通信機から送信されて来る位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の路側通信機／位置精度推定方法によれば、位置情報の精度の良否を、路側通信機側で把握できる。また、このような推定に基づいて位置情報の取捨選択をすれば、位置情報の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る路側通信機を含む高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
【図３】路側通信機と車載通信機の内部構成を示すブロック図である。
【図４】車載通信機が送信するデータフォーマットの一例を示す図である。
【図５】路側通信機から見た通信エリアを示す略図であり、（ａ）は路側通信機と、車載通信機を搭載した車両との位置関係を示している。（ｂ）は、路側通信機から見た全通信エリアのうち、路上の一方向へ拡がる通信エリアの形状イメージを平面的に表した図である。
【図６】一例として、路側通信機が捕捉することができるＧＰＳ衛星を概念的に示す図である。
【図７】路側通信機による位置精度推定（第１実施形態）に関するフローチャートである。
【図８】路側通信機による位置精度推定（第２実施形態）に関するフローチャートである。
【図９】路側通信機による位置精度推定（第３実施形態）に関するフローチャートである。
【図１０】図５に示す状態から通信エリアが変化した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る路側通信機を含む高度道路交通システム（ＩＴＳ）の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機１、路側通信機２、車載通信機３（図２及び図３参照）、中央装置４、車載通信機３を搭載した車両５、及び、車両感知器や監視カメラ等よりなる路側センサ６を含む。
【００１９】
交通信号機１と路側通信機２は、複数の交差点Ｊｉ（図例では、ｉ＝１〜１２）のそれぞれに設置されており、電話回線等の通信回線７を介してルータ８に接続されている。このルータ８は交通管制センター内の中央装置４に接続されている。
中央装置４は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Ｊｉの交通信号機１及び路側通信機２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及び各路側通信機２との間で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。
【００２０】
路側センサ６は、各交差点Ｊｉに流入する車両台数をカウントする等の目的で、管轄エリア内の道路の各所に設置されている。この路側センサ６は、直下を通行する車両５を超音波感知する車両感知器、或いは、道路の交通状況を時系列に撮影する監視カメラ等よりなり、感知情報Ｓ４や画像データＳ５は通信回線７を介して中央装置４に送信される。
なお、図１及び図２では、図示を簡略化するために、各交差点Ｊｉに信号灯器が１つだけ描写されているが、実際の各交差点Ｊｉには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも４つの信号灯器が設置されている。
【００２１】
〔中央装置〕
中央装置４は、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等よりなる制御部を有しており、この制御部は、路側通信機２、路側センサ６からの各種の交通情報の収集・処理（演算）・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置４の制御部は、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）を行うことができる。
【００２２】
また、中央装置４は、通信回線７を介してＬＡＮ側と接続された通信インタフェースである通信部を有しており、この通信部は、信号灯器の灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令Ｓ１や、渋滞情報等を含む交通情報Ｓ２を所定時間ごとに交通信号機１及び路側通信機２に送信している（図１参照）。
信号制御指令Ｓ１は、前記系統制御や広域制御を行う場合の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。
【００２３】
また、中央装置４の通信部は、各交差点Ｊｉに対応する路側通信機２から、その通信機２が車載通信機３から受信した車両５の現在位置等を含む車両情報Ｓ３、車両通過時に生じるパルス信号よりなる車両感知器（図示せず）の感知情報Ｓ４、及び、監視カメラが撮影した道路のデジタル情報よりなる画像データＳ５等を受信しており、中央装置４の制御部は、これらの各種情報に基づいて前記系統制御や広域制御を実行する。
【００２４】
〔無線通信の方式等〕
図２は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図２では、互いに交差する２つの道路の各々が上りと下りで片側１車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図２にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機３との間で無線通信が可能な複数の路側通信機２と、キャリアセンス方式で他の通信機２，３と無線通信を行う移動無線送受信機の一種である車載通信機３と備えている。
【００２５】
複数の路側通信機２は、それぞれ路側の交差点Ｊｉごとに設置されていて、図１及び図２の例では交通信号機１の支柱に取り付けられている。一方、車載通信機３は、道路を走行する各車両５にそれぞれ搭載されている。
各路側通信機２は、その周囲に広がる通信エリア（路側通信機２の送信信号が十分に届く範囲）をそれぞれ有し、自身の通信エリアを走行する車両５の車載通信機３との無線通信が可能である。また、各路側通信機２は、他の路側通信機２とも通信可能である。
【００２６】
本実施形態の高度道路交通システムでは、路側通信機２同士（路路間通信）については無線通信が用いられ、また、路側通信機２と車載通信機３との間（「路」から「車」への路車間通信と「車」から「路」への車路間通信との双方を含む。）と車載通信機３同士（車車間通信）についても、無線通信が用いられている。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置４は、各路側通信機２と有線での双方向通信が可能となっているが、これらの間も無線通信であってもよい。
【００２７】
各路側通信機２は、自装置が無線送信するためのタイムスロットをＴＤＭＡ方式で割り当てており、このタイムスロット以外の時間帯には無線送信を行わない。従って、路側通信機２用のタイムスロット以外の時間帯は、車載通信機３のためのＣＳＭＡ方式による送信時間として開放されている。
また、路側通信機２は、自身の送信タイミングを制御するために他の路側通信機２との時刻同期機能を有している。この路側通信機２の時刻同期は、例えば、自身の時計をＧＰＳ時刻に合わせるＧＰＳ同期や、自身の時計を他の路側通信機２からの送信信号に合わせるエア同期等によって行われる。
【００２８】
〔路側通信機〕
図３は、路側通信機２と車載通信機３の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、無線通信のためのアンテナ２０が接続された無線通信部（送受信部）２１と、中央装置４と双方向通信する有線通信部２２と、それらの通信制御を行うＣＰＵ等よりなる制御部２３と、制御部２３に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部２４と、ＧＰＳ受信機２５とを備えている。記憶部２４は、制御部２３が実行する通信制御のためのプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。
【００２９】
路側通信機２の有線通信部２２には、中央装置４の他に、ＧＰＳ受信機２５が接続されている。このＧＰＳ受信機２５は、ＧＰＳアンテナ２６により、複数のＧＰＳ衛星（図示せず。）からＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信機２５は、電波の到達時間やＧＰＳ衛星の位置情報を取得してＧＰＳ測位を行うほか、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報（例えば、ＧＰＳ衛星の捕捉数、ＤＯＰ（Dilution Of Precision）値、受信強度（ＲＳＳＩ）、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比））を取得することができる。
【００３０】
制御部２３は、有線通信部２２が受信した中央装置４からの交通情報Ｓ２等を、記憶部２４に一時的に記憶させ、無線通信部２１を介して自己の通信エリアにブロードキャスト送信する。また、制御部２３は、無線通信部２１が受信した車両情報Ｓ３を、記憶部２４に一時的に記憶させ、有線通信部２２を介して中央装置４に転送する。
【００３１】
また、制御部２３は、記憶部２４に記憶されたタイムスロットの割当情報Ｓ６を、無線通信部２１を介して自己の通信エリアにブロードキャスト送信する。この割当情報Ｓ６は、路側通信機２の送信時間を車載通信機３に通知するためのものである。通信エリアを走行する車両５の車載通信機３は、路側通信機２が送信を行わない時間帯に、キャリアセンス方式による無線送信を行う。
【００３２】
〔車載通信機〕
一方、車載通信機３は、無線通信のためのアンテナ３０に接続された通信部（送受信部）３１と、この通信部３１に対する通信制御を行うＣＰＵ等よりなる制御部３２と、この制御部３２に接続されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置よりなる記憶部３３と、通信部３１に接続されたＧＰＳ受信機３４とを備えている。記憶部３３は、制御部３２が実行する通信制御のためのプログラムや、各通信機２，３の通信機ＩＤ等を記憶している。ＧＰＳ受信機３４は、ＧＰＳアンテナ３５により、複数のＧＰＳ衛星（図示せず。）からＧＰＳ信号を受信する。また、通信部３１には、速度センサ３６が接続されている。
【００３３】
車載通信機３の制御部３２は、車車間通信のためのキャリアセンス方式による無線通信を通信部３１に行わせるものであり、路側通信機２との間の時分割多重方式での通信制御機能は有していない。
従って、車載通信機３の通信部３１は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。
【００３４】
なお、車載通信機３の制御部３２は、車両５（車載通信機３）の現時点の位置、方向、速度、車種等を含む車両情報Ｓ３を、通信部３１を介して外部にブロードキャストで無線送信させている。
また、車載通信機３の制御部３２は、他の車両５から直接受信した車両情報Ｓ３や、路側通信機２から受信した他の車両５の車両情報Ｓ３に含まれる、位置、速度及び方向に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。
【００３５】
図４は、車載通信機３が送信するデータフォーマットの一例を示す図である。
図４に示すように、車載通信機３の送信信号には、プリアンブル、ヘッダ、データ、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）が含まれている。
このうち、データには、車両５の位置、方向（進行方向）、速度、車種が含まれるが、路側通信機２からの送信信号を受信した場合の受信レベルを含めることもできる。車両５の位置や方向の情報は、ＧＰＳ受信機３４により、取得することができる。また、速度は、車両５の速度センサ３６に基づいた情報である。
【００３６】
〔路側通信機による位置精度推定：第１実施形態〕
次に、本発明の主要部分としての、第１実施形態に係る路側通信機による位置精度推定について説明する。
図５は、路側通信機２から見た通信エリアを示す略図であり、（ａ）は路側通信機２と、車載通信機３を搭載した車両５１，５２，５４との位置関係を示している。（ｂ）は、路側通信機２から見た全通信エリアのうち、路上の一方向へ拡がる通信エリＡの形状イメージを平面的に表した図である。
【００３７】
路側通信機２は、任意の車載通信機３がブロードキャストで送信するアップリンク信号（車両情報Ｓ３）を受信する。例えば、位置Ｐ４（距離２００ｍ）にある車両５４の車載通信機３からの受信電力は−８０ｄＢｍである。位置Ｐ１（路側通信機２からの距離５０ｍ）及びＰ２（距離１００ｍ）にそれぞれある車両５１及び５２の車載通信機３からの受信電力はそれぞれ、−７０ｄＢｍ及び−７５ｄＢｍである。また、位置Ｐ４より遠方からのアップリンク信号は受信できない。すなわち、アップリンク信号が届く範囲であるアップリンクエリアは、図５の（ｂ）におけるエリアＡである。
【００３８】
ここで、アップリンクエリアを正確に求めるためには、車載通信機３から送信されてくる位置情報が正確であることが重要である。そこで、ＧＰＳ情報を用いて位置情報の精度を調べる。ＧＰＳ衛星は、高度約２００００ｋｍの軌道を回っており、その個数は、２４個を基本に、予備機を加えた約３０個である。こららは、地球一周約１２時間で周回する準同期衛星であり、従って、地球上の一点から捕捉できるＧＰＳ衛星の数や方位は時間とともに変化する。
【００３９】
ここで、距離２００ｍ程度（すなわち衛星までの距離の１０万分の１程度）の範囲内にある車載通信機３のＧＰＳ受信機３４（図３）と、路側通信機２のＧＰＳ受信機２５（図３）とでは、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報（捕捉数、ＤＯＰ値等）に関して、同じ条件であると解される。従って、路側通信機２のＧＰＳ受信機２５（以下、単に路側通信機２という。）で得られるＧＰＳ情報に基づいて、車載通信機３の位置情報の精度を推定することができる。
【００４０】
図６は、一例として、路側通信機２が捕捉することができるＧＰＳ衛星を概念的に示す図である。この状態では、路側通信機２は５機のＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓ５を捕捉、すなわち、５機のＧＰＳ衛星Ｓ１〜Ｓ５から送信される信号を受信している。ＧＰＳ測位は、３機のＧＰＳ衛星からそれぞれ送られてくる送信時刻と、受信時刻との差（到達時間）に光速を乗じて３つの距離を求め、これらの距離を、路側通信機２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）で表した３連立方程式を解くことにより、位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求めるものである。また、時刻の誤差修正のため、もう一つのＧＰＳ衛星についての方程式が必要であり、従って、最低でも４機のＧＰＳ衛星を捕捉することが必要である。また、さらに、４以上で、より多くのＧＰＳ衛星を捕捉することにより、位置精度を高めることができるので、例えば５又は６を、ＧＰＳ衛星の捕捉数についての閾値とすることができる。
【００４１】
図７は、位置精度推定に関するフローチャートである。この処理は、路側通信機２の制御部（図３）において定期的に実行される。図において、路側通信機２は、まず、ＧＰＳ衛星の捕捉数を取得する（ステップＳ１）。ここで、捕捉数が閾値以上であれば位置情報の精度が良好であると判断し（ステップＳ２）、車載通信機３からのアップリンク信号に含まれている位置情報を取得する（ステップＳ３）。なお、位置情報は、なるべく多数の車載通信機３から一定時間をかけて収集することが好ましい。
【００４２】
一方、ステップＳ２において捕捉数が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。従って、ＧＰＳ衛星の捕捉数が閾値に満たず、位置情報の精度が良くないと判断されるときは、路側通信機２は、車載通信機３から位置情報を取得しない。この結果、良好な精度の位置情報が得られる場合にのみ位置情報を取得することになり、車載通信機３に関して取得する位置の精度を高めることができる。
【００４３】
こうして、精度の高い位置情報に基づいて、図５の（ｂ）に示すアップリンクエリアを推定することができる。また、路側通信機２は、例えば自己が送信した情報の一部を車載通信機３に返信させるようにすれば、アップリンクエリアを、自己のダウンリンクエリアとしても確認し、双方からの通信が可能な通信エリアＡとすることができる。
【００４４】
〔路側通信機による位置精度推定：第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る路側通信機による位置精度推定について説明する。図８は、この位置精度推定に関するフローチャートである。図７との違いは、ＧＰＳ衛星の捕捉数ではなくＤＯＰ値を用いる点である。ＤＯＰ値は、ＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報の一つであり、捕捉できるＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機とを直線で結んで出来上がる多角錐の体積が大きいほどＤＯＰ値は小さく、ＧＰＳ測位精度は良くなる。逆に、多角錐の体積が小さいほどＤＯＰ値は大きく、ＧＰＳ測位精度は悪くなる。
【００４５】
多角錐の体積が大きいという状態は、ＧＰＳ受信機から見てＧＰＳ衛星が散らばった状態であり、逆に、多角錐の体積が小さいという状態は、ＧＰＳ受信機から見てＧＰＳ衛星が一方位近傍に密集するように集まっている状態である。なお、詳細には、ＤＯＰには水平方向へのＨＤＯＰ（Horizontal DOP）と、垂直方向へのＶＤＯＰ（Vertical DOP）とがあるが、ここで言うＤＯＰは、主としてＨＤＯＰである。
【００４６】
図８は、ＤＯＰ値に基づく位置精度推定に関するフローチャートである。この処理は、路側通信機２の制御部（図３）において定期的に実行される。図において、路側通信機２は、まず、ＧＰＳ衛星のＤＯＰ値を取得する（ステップＳ１）。ここで、ＤＯＰ値が閾値以下であれば位置情報の精度が良好であると判断し（ステップＳ２）、車載通信機３からのアップリンク信号に含まれている位置情報を取得する（ステップＳ３）。
【００４７】
一方、ステップＳ２においてＤＯＰ値が閾値を超える場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。従って、ＧＰＳ衛星のＤＯＰ値が閾値を超えて、位置情報の精度が良くないと判断されるときは、路側通信機２は、車載通信機３から位置情報を取得しない。この結果、良好な精度の位置情報が得られる場合にのみ位置情報を取得することになり、全体として、車載通信機３に関して取得する位置の精度を高めることができる。
【００４８】
こうして、第１実施形態と同様に、精度の高い位置情報に基づいて、図５の（ｂ）に示すアップリンクエリアを推定することができる。また、路側通信機２は、例えば自己が送信した情報の一部を車載通信機３に返信させるようにすれば、アップリンクエリアを、自己のダウンリンクエリアとして確認し、双方からの通信が可能な通信エリアＡとすることができる。
【００４９】
〔路側通信機による位置精度推定：第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る路側通信機による位置精度推定について説明する。図９は、この位置精度推定に関するフローチャートである。このフローチャートでは、第１実施形態におけるＧＰＳ衛星の捕捉数及び、第２実施形態におけるＤＯＰ値を共に、位置精度推定の要素としている。また、さらに、ＧＰＳ衛星から送信される信号の受信強度を示すＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indication）値及び、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）を位置精度推定の要素としている。
【００５０】
図において、路側通信機２は、まず、ＧＰＳ衛星の捕捉数を取得し（ステップＳ１１）、捕捉数は閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、捕捉数が閾値以上であれば次にＤＯＰ値を取得する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２において捕捉数が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５１】
次に、路側通信機２は、ＤＯＰ値が閾値以下か否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、ＤＯＰ値が閾値以下であれば次にＲＳＳＩ値を取得する（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４においてＤＯＰ値が閾値を超えている場合には、路側通信機２は、良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５２】
次に、路側通信機２は、全てのＧＰＳ衛星の信号受信に係るＲＳＳＩ値が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、ＲＳＳＩ値が閾値以上であれば次にＳ／Ｎ比を取得する（ステップＳ１７）。一方、ステップＳ１６においてＲＳＳＩ値が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、受信強度が弱いため良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５３】
次に、路側通信機２は、全てのＧＰＳ衛星の信号受信に係るＳ／Ｎ比が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、Ｓ／Ｎ比が閾値以上であれば、位置情報の精度が良好であると判断し、車載通信機３からのアップリンク信号に含まれている位置情報を取得する（ステップＳ１９）。一方、ステップＳ１８においてＳ／Ｎ比が閾値に満たない場合には、路側通信機２は、相対的に雑音が多いため良好な精度の位置情報が得られる保証がないと判断し、位置情報の取得を回避する。
【００５４】
このようにして、ＧＰＳ衛星の捕捉数、ＤＯＰ値、ＲＳＳＩ値、Ｓ／Ｎ比の全てにおいて閾値条件をクリアした場合にのみ位置情報を取得し、１つでも閾値条件をクリアできなければ、路側通信機２は、車載通信機３から位置情報を取得しない。この結果、確実に良好な精度の位置情報が得られる場合にのみ位置情報を取得することになり、車載通信機３に関して取得する位置の精度を高めることができる。
また、第１，第２実施形態よりもさらに確実に精度の高い位置情報に基づいて、路側通信機２は、図５の（ｂ）に示すアップリンクエリアを推定することができ、さらに、これを、自己のダウンリンクエリアとして確認し、双方からの通信が可能な通信エリアＡとすることができる。
【００５５】
なお、図９は一例であり、ＧＰＳ衛星の捕捉数、ＤＯＰ値、ＲＳＳＩ値、Ｓ／Ｎ比という４つのＧＰＳ情報を任意に組み合わせて、あるいは第１，第２実施形態のように単独で、位置情報の精度の良否推定に使用してもよいことは言うまでもない。
【００５６】
〔その他〕
なお、上記各実施形態により位置情報を取捨選択して全体的に位置情報の精度を高めることによって、通信エリアＡをより正確に推定することができる。例えば、電波の伝搬環境は、道路周辺の建造物の変化や、道路交通上のインフラの設置あるいは撤去、街路樹の落葉等、種々の条件で変化する。従って、通信エリアも例えば図１０に示すように、ＡからＡ’へ変化する場合がある。すなわち、図示しているのは、アップリンク信号が届いて来る最遠端が２００ｍから１７０ｍに変化した例である。この場合には、路側通信機２の送信電力を増大させることにより、元のエリアＡに戻すことができる。逆に、エリアＡが拡がった場合には、路側通信機２の送信電力を減少させることにより、元のエリアＡに戻すことができる。
【００５７】
また、位置情報の精度を高めることによって、路側通信機２は、アップリンク信号の位置情報と、その信号の受信強度とを対応させ、エリア内の位置と受信強度とをマッピングした分布図を取得することも可能である。
【００５８】
〔その他の応用〕
上記のように、車両の位置情報は、アップリンクエリアの推定にも用いることができるが、安全運転支援のために利用することができ、車両に対して安全運転に資する情報の提供を行う場合の基礎的なデータとして活用することができる。
【００５９】
例えば、高速で交差点に向けて直進してくる車両がいる場合、その車両が交差点に近づいていることを対面方向の右折車両に知らせれば、右直事故の防止に役立つ。この場合、交差点に進入するタイミングを精度よく予測するには、車載通信機が自己発信してくる位置精度が高い方が良い。
精度が不十分な位置情報に基づいて警告を与えようとすると、警告が不要な場面でドライバに警告をしてしまう可能性もあり、かえって安全性の低下を招くことがありうるからである。
【００６０】
以上のように、車載通信機から発信される位置情報の精度を推定することができれば、その位置情報を利用した路側のサービスのレベル（例えば警告ではなく参考情報として提供するだけにする。）やサービスの実行の有無（情報提供をするかしないか）も判断することができるようになる。
【００６１】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６２】
２ 路側通信機
３ 車載通信機
２３ 制御部
２５ ＧＰＳ受信機
Ｓ１〜Ｓ５ ＧＰＳ衛星
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報に基づいて当該車載通信機の位置を検出する路側通信機であって、
ＧＰＳ衛星から送信される信号を受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得するＧＰＳ受信機と、
取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定する制御部と
を備えたことを特徴とする路側通信機。
【請求項２】
前記ＧＰＳ情報には、ＧＰＳ衛星の捕捉数が含まれる請求項１記載の路側通信機。
【請求項３】
前記ＧＰＳ情報には、ＤＯＰ値が含まれる請求項１記載の路側通信機。
【請求項４】
前記ＧＰＳ情報には、前記ＧＰＳ衛星からの信号受信強度及び信号対雑音比の少なくとも一方が含まれる請求項１記載の路側通信機。
【請求項５】
前記位置情報及び、推定した当該位置情報の精度に基づいて、前記アップリンク信号の受信可能な通信エリアを推定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項６】
前記路側通信機は、所定のダウンリンクエリアに対して前記車載通信機が受信可能なダウンリンク情報を送信する送信部を備えており、
前記送信部は、前記位置情報及び推定した当該位置情報の精度に基づいて、当該路側通信機が無線で提供するダウンリンク情報の内容を決定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項７】
前記ダウンリンク情報には、前記車載通信機が車両の安全運転を支援するための安全運転支援情報を含めることができるように構成されており、
前記送信部は、前記位置情報及び推定した当該位置情報の精度が所定レベル以上と判断された場合にのみ、前記ダウンリンク情報に前記安全運転支援情報を含める請求項１〜６のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項８】
車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する位置精度推定方法であって、
ＧＰＳ衛星から送信される信号を路側通信機が受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得し、
取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定する
ことを特徴とする位置精度推定方法。
【請求項１】
車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報に基づいて当該車載通信機の位置を検出する路側通信機であって、
ＧＰＳ衛星から送信される信号を受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得するＧＰＳ受信機と、
取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定する制御部と
を備えたことを特徴とする路側通信機。
【請求項２】
前記ＧＰＳ情報には、ＧＰＳ衛星の捕捉数が含まれる請求項１記載の路側通信機。
【請求項３】
前記ＧＰＳ情報には、ＤＯＰ値が含まれる請求項１記載の路側通信機。
【請求項４】
前記ＧＰＳ情報には、前記ＧＰＳ衛星からの信号受信強度及び信号対雑音比の少なくとも一方が含まれる請求項１記載の路側通信機。
【請求項５】
前記位置情報及び、推定した当該位置情報の精度に基づいて、前記アップリンク信号の受信可能な通信エリアを推定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項６】
前記路側通信機は、所定のダウンリンクエリアに対して前記車載通信機が受信可能なダウンリンク情報を送信する送信部を備えており、
前記送信部は、前記位置情報及び推定した当該位置情報の精度に基づいて、当該路側通信機が無線で提供するダウンリンク情報の内容を決定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項７】
前記ダウンリンク情報には、前記車載通信機が車両の安全運転を支援するための安全運転支援情報を含めることができるように構成されており、
前記送信部は、前記位置情報及び推定した当該位置情報の精度が所定レベル以上と判断された場合にのみ、前記ダウンリンク情報に前記安全運転支援情報を含める請求項１〜６のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項８】
車載通信機のアップリンク信号に含まれる位置情報の精度を推定する位置精度推定方法であって、
ＧＰＳ衛星から送信される信号を路側通信機が受信してＧＰＳ測位精度に関するＧＰＳ情報を取得し、
取得したＧＰＳ情報に基づいて、前記位置情報の精度を推定する
ことを特徴とする位置精度推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２０９８８３（Ｐ２０１１−２０９８８３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７５５０１（Ｐ２０１０−７５５０１）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【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２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【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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