路車間通信システムとこれに用いる光ビーコン、及び、光受信部の異常判定方法
【課題】 アップリンク領域の各分割領域に対応する複数の光受信部の異常をインフラ側で自律的に判定し、光受信部の異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止する。
【解決手段】 本発明は、通信領域Ａにおいて車載機２と光ビーコン４の投受光器８との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムである。このシステムは、通信領域Ａに含まれるアップリンク領域ＵＡを車両進行方向に分割してなる複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応してアップリンク情報３５を受信可能となるように、投受光器８に設けられた複数の光受信部１１と、複数の光受信部１１における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部１５と、計数された受信回数に基づいて複数の光受信部１１のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部１６と、を備えている。
【解決手段】 本発明は、通信領域Ａにおいて車載機２と光ビーコン４の投受光器８との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムである。このシステムは、通信領域Ａに含まれるアップリンク領域ＵＡを車両進行方向に分割してなる複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応してアップリンク情報３５を受信可能となるように、投受光器８に設けられた複数の光受信部１１と、複数の光受信部１１における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部１５と、計数された受信回数に基づいて複数の光受信部１１のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部１６と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路側に設置された光ビーコンと車両に搭載された車載機との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムと、これに用いる光ビーコン、及び、その光受信部の異常判定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通信を採用しており、車載機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機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、車載機との間で双方向通信を行うビーコンヘッド（投受光器）を備えており、この投受光器は、ダウンリンク情報を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、車載機からのアップリンク情報を受信するフォトダイオード（ＰＤ）とを備えている。
例えば図７に示すように、光ビーコン１０４のビーコンヘッド（投受光器）１０８は、通常、その直下よりも上流側よりに通信領域Ａが設定されている。光ビーコン（光学式車両感知器）１０４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、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端は互いに一致するものとされている。
【０００４】
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。また、上記規格によれば、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、ビーコンヘッド１０８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。従って、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。
【０００５】
もっとも、実際には、現在設定されているダウンリンク領域ＤＡの上流端は、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃよりも上流側（例えば、図７のｃ′）に設定されている場合が多い。
【０００６】
上記路車間通信システムでは、光ビーコン１０４と車載機１０２との間で次のような通信が行われる。まず、光ビーコン１０４は、最初に、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を道路のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常時送信する。
このダウンリンク領域ＤＡに車両が進入することで、その車両に搭載された車載機１０２の投受光器（車載ヘッド）が第１のダウンリンク情報を受信すると、当該車載機１０２は、自己の車両ＩＤを格納した車線通知情報を含むアップリンク情報の送信を開始する。
【０００７】
そして、上記アップリンク情報を光ビーコン１０４のビーコンヘッド１０８が受信すると、光ビーコン１０４は、ダウンリンクの切り替えを行い、車載機１０２に対して上記車両ＩＤを有する車線通知情報を含む第２のダウンリンク情報の送信を開始する。この第２のダウンリンク情報は、所定時間内において可能な限り繰り返し送信され、車載機１０２において受信される。
【０００８】
このような光ビーコンを用いた路車間通信システムにより、例えば、通信領域Ａ内の特定位置（例えば車両進行方向の上流端）を車両（車載機１０２）の位置と見立て、当該特定位置からその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、信号機の手前に設けられた停止線４０）までの「距離情報」を第２のダウンリンク情報に含ませておき、この距離情報を受信した車載機１０２により、当該距離情報を利用して、停止線４０の手前で強制停止するように車両を制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして、ドライバに対して安全運転支援を行う場合がある（例えば、特許文献２及び３参照）。
【０００９】
しかし、このような安全運転支援を行う場合、次のような問題がある。
現在、実際に運用されている光ビーコン１０４の通信領域Ａ、特にアップリンク領域ＵＡは、車載機１０２からのアップリンク情報をより確実に受信するため、例えば図１１に仮想線で示すように、前記規格で規定された正式な領域よりもかなり広い領域（例えば、△ｄｂ′ｃ′で示す領域）になっていることが多い。同様に、ダウンリンク領域ＤＡについても前記規格の領域よりも設定されている場合が多い。
【００１０】
このように通信領域Ａが正式な領域よりも広範であると、「距離情報」の始点となる通信領域Ａ内の特定位置と、車両が前記距離情報を受信した時点における実際の位置との差が大きくなってしまう可能性が高く、距離情報の精度が低下する。
このため、この距離情報を利用した安全運転支援の精度も同じように低下することになり、例えば、安全運転支援機能によって、停止線４０の手前に停止させるように車両を制動したにも関わらず、停止線４０をオーバーして車両が停止するといった事態が起こりうる。
【００１１】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本願発明者は、光ビーコンを用いた路車間通信システムによって安全運転支援を行うに当たり、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、ドライバに対する安全運転支援を精度よく行うために、アップリンク領域が車両進行方向に分割された複数の分割領域を設定し、この各分割領域に対応してアップリンク情報を受信するフォトダイオード等よりなる複数の光受信部を、投受光器に搭載するようにした光ビーコンを既に提案している（特願２００７−２０９１０号の明細書参照）。
【００１３】
アップリンク領域の各分割領域に対応する複数の光受信部を有する上記光ビーコン（以下、「ＰＤ分割タイプ」の光ビーコンと称することがある。）の場合、複数の光受信部のうちの１つに異常があった場合でも、以下に述べる通り、路車間通信が大抵は上手く完結するようになっている。
なお、ここでの光受信部の異常とは、フォトダイオード（ＰＤ）自体の故障が含まれることは勿論、このダイオードに繋がる回路配線の断線やアンプの故障等も含まれる。
【００１４】
ここで、例えば、４つの光受信部のうちの１つに異常があったとすると、ある車両がその異常のある光受信部に対応する分割領域内でアップリンク光を送信しても、光ビーコンではそのアップリンク光を認識しないので、当該光ビーコンでのダウンリンクの切り替えは実施されない。
そこで、車両はアップリンク送信後、アップリンク送信間隔（例えば３０ｍｓ間隔）に相当する時間が経過した時点で再びアップリンク光を送信する。
【００１５】
このとき、車両が正常な光受信部に対応する分割領域でアップリンク光を送信した場合には、その時点のアップリンク光が光ビーコンに認識され、これによってダウンリンクが切り替わり、車載機が切り替え後のダウンリンク情報を受信することができる。
このように、各分割領域に対応する複数の光受信部のうちの１つが壊れる程度ならば、路車間通信が結果的に成功裏に終了するため、その光受信部の異常に気が付かないままとなってしまう。
【００１６】
また、故障等の異常な光受信部があると、その分だけアップリンク光が光ビーコンで認識される確率が低下するので、車両が非常に高速で走行しているような場合には、路車間通信が失敗に終わるケースが増加するおそれがある。
特に、最も上流側の分割領域に対応する光受信部が故障すると、路車間通信の失敗に対する影響が大きくなる。その理由は、大抵の車両では、アップリンク領域の上流端付近で送信した初回目のアップリンク光で通信が確立し、このアップリンク光を端緒として路車間通信が完結するからである。
【００１７】
このため、最初にアップリンク光を受信し易い最上流側の分割領域に対応する光受信部が故障すると、車載機がアップリンク領域の上流端部を通過した後においても、２度３度とアップリンク光を送信しなければならない。
従って、その分だけダウンリンクの切り替えが行われる地点が通常より下流側に偏り、ダウンリンクの切り替え後に車載機が受信できるダウンリンクフレームの数が少なくなって、路車間通信の確実性や信頼性が低下してしまうという問題がある。
【００１８】
一方、上記ＰＤ分割タイプの光ビーコンにおいて、投受光器に搭載された各光受信部が故障しているか否かを個別に判定するには、例えば、各分割領域に設置した発光装置（車載機でもよい。）からアップリンク光を送信し、各光受信部がこれを適正に受信しているか否かを点検することで行うことができる。
しかし、このような点検作業は、最低限２人の作業員が必要で作業が大変であるし、作業時に交通規制を伴うために、道路渋滞を招きかねないという問題がある。
【００１９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ＰＤ分割タイプの光ビーコンにおいて、その光受信部の異常をインフラ側で自律的に判定するようにして、光受信部の異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の路車間通信システム（請求項１）は、道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、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複数の分割領域に対応してアップリンク情報を受信可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の光受信部と、前記複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部と、計数された受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
上記路車間通信システムよれば、カウンタ部が、アップリンク領域の各分割領域に対応する複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数し、判定部が、その計数された受信回数に基づいて複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定するので、複数の光受信部に発生した異常をインフラ側で自律的に判定することができる。
このため、交通規制を伴う点検作業を行わなくても、複数の光受信部の異常を発見することができ、光受信部の異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することができる。
【００２２】
本発明の路車間通信システムにおいて、前記判定部が行う具体的な判定手法としては、特定の前記光受信部の受信回数を予め定めた閾値と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する方法を採用し得る（請求項２）。
そして、この場合、上記判定部は、時間帯に関係なく閾値を一定値に固定するのではなく、前記車両の平均速度が異なる時間帯に対応して当該閾値を変更するようになっていることが好ましい（請求項３）。
【００２３】
その理由は、各光受信部における所定時間内の受信回数は、車両の平均速度や交通の時間帯によって相違するため、これらを考慮せずに閾値を一定値に固定すると、異常がある受信部を異常でないと判定したり或いはその逆の判定をしたりして、誤った判定を行うことがあるからである。
例えば、道路を走行する車両の平均速度が大きくなれば、アップリンク領域の最上流端部の分割領域に対応する光受信部でアップリンク光を受信する可能性が少なくなるので、車両の平均速度が通常より大きい道路の場合は、その平均速度に併せて閾値も通常より小さめに設定しておくことが好ましい。
【００２４】
また、朝夕の交通量がピークに達する時間帯では、車両の平均速度が低下して、アップリンク領域の最上流端部の分割領域に対応する光受信部でアップリンク光を受信する可能性が多くなるので、このような場合は、その時間帯に併せて閾値も通常より大きめに設定しておくことが好ましい。
本発明の路車間通信システムにおいて、閾値を用いないで行う別の具体的な判定手法として、特定の前記光受信部の受信回数を他の前記光受信部の受信回数と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する方法を採用することもできる（請求項４）。
【００２５】
例えば、すべての光受信部が健全な通常時は、アップリンク領域の上流側の光受信部であるほど、下流側のそれに比べて受信回数が多くなる筈である。
このため、上記とは逆の現象、すなわち、上流側の光受信部の受信回数がそれより下流側の光受信部の受信回数よりも下回る状態が続く場合には、その上流側の光受信部に異常が発生している可能性が高いと判定することができる。
【００２６】
本発明の路車間通信システムにおいて、前記投受光器が、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されている場合には、前記判定部は、次の（ａ）の光受信部の受信回数を次の（ｂ）の光受信部の受信回数と比較することにより、当該（ａ）の光受信部に異常が生じているか否かを判定することにしてもよい（請求項５）。
（ａ） 特定の車線の前記投受光器が有する特定の前記光受信部
（ｂ） 他の車線の前記投受光器が有する光受信部であって、上記（ａ）の光受信部が対応する前記分割領域と車両進行方向の位置が同じ前記分割領域に対応する光受信部
【００２７】
例えば、一般に、特定の車線と他の車線の交通量の割合はインフラ側において統計的又は経験的に把握できるので、この車線間の交通量の割合と比較して、上記（ａ）と（ｂ）の受信回数の割合がずれている場合には、その（ａ）と（ｂ）のいずれかの光受信部に異常が発生している可能性が高いと判定することができる。
【００２８】
また、本発明の路車間通信システムにおいて、前記投受光器が、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されている場合には、前記判定部は、特定の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布と、他の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布とを比較することにより、いずれか一方の前記投受光器が有する前記光受信部に異常か生じているか否かを判定することにしてもよい（請求項６）。
【００２９】
例えば、一般に、下流側の光受信部の方が上流側よりも受信回数が減少することは、車線が変わっても同じであり、互いの車線が同じ直線車線であれば各光受信部の受信回数の分布もほぼ一致すると考えられるので、特定の車線と他の車線とで光受信部の受信回数の分布を比較して、両者に大きなずれが生じておれば、いずれか一方の車線の光受信部に異常が発生している可能性が高いと判定することができる。
【００３０】
本発明の光ビーコン（請求項７）は、前記路車間通信システム（請求項１）の主たる構成要素となる光ビーコンであり、同システムと同様の作用効果を奏する。
また、本発明の光受信部の異常判定方法（請求項８）は、前記路車間通信システム（請求項１）において行われる異常判定方法であり、同システムと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００３１】
以上の通り、本発明によれば、アップリンク領域の各分割領域に対応する複数の光受信部の異常をインフラ側で自律的に判定できるので、交通規制を伴う点検作業を行わなくても、複数の光受信部の異常を発見することができる。このため、光受信部の異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、この路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する各車両Ｃに搭載された車載機２とを備えて構成されている。
交通管制システム１は、管制室に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを有している。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で双方向通信を行う。なお、中央装置３は交通管制室に設けられている。
【００３３】
〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４は、電話回線等の通信回線５を介して中央装置３と接続された通信インタフェースである通信部６と、この通信部６が接続されたビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図例では４つ）のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
各ビーコンヘッド８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０と、フォトダイオード（ＰＤ）１１を含む光受信部９と、感知センサ１２とを筐体の内部に収納している（図３参照）。
【００３４】
このうち、発光ダイオード１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報３４，３６を構成する光信号）を後述する通信領域Ａに発光し、フォトダイオード１１は、車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯ（アップリンク情報３５を構成する光信号）を受光する。
ビーコンヘッド８には、後述するアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応して複数（図例では４つ）のフォトダイオード１１が設けられており、この各フォトダイオード１１は、その電気出力信号を増幅してデジタル信号に変換する増幅器やＡ／Ｄ変換回路とともに、アップリンク光ＵＯの光受信部を構成している。
【００３５】
上記感知センサ１２は、近赤外線又は超音波等の検出波を送信してその反射波を受信する送受信器よりなり、その検出波を路面に向けて間欠的（例えば５０ミリ秒ごと）に照射し、その検出波の反射波が車両Ｃからのものか路面からのものかを判定することによって車両Ｃの存在を感知するものである。
【００３６】
図２は、上記光ビーコン４の平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた前記複数のビーコンヘッド８と、これらビーコンヘッド８を一括制御する制御部である一台の前記ビーコン制御機７とを備えている。
上記ビーコン制御機７は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、通信部６（図１）による中央装置３との双方向通信と、ビーコンヘッド８による車載機２との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
なお、このビーコン制御機７による路車間通信の内容については後述する。
【００３７】
また、ビーコン制御機７は、所定の各機能を実行するコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、上記通信制御部としての機能部の他に、更に、複数のフォトダイオード１１における受信回数を所定時間（例えば５分間や１０分間）ごとに計数するカウンタ部１５と、計数された受信回数に基づいて複数のフォトダイオード１１のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部１６とを備えている（図１、図２及び図４参照）。
なお、この判定部１６の処理内容についても後述する。
【００３８】
ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されており、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
各ビーコンヘッド８のＬＥＤ１０は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。
【００３９】
〔通信領域について〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、車載機２の投受光器である車載ヘッド２７がダウンリンク情報を受信することができるダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、光ビーコン４のビーコンヘッド８が車載ヘッド２７からのアップリンク情報を受信することができるアップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
【００４０】
ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、道路Ｒ上の位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲に設定されている。また、アップリンク領域ＵＡは、前記位置ｄと、道路Ｒ上の位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲に設定されている。
従って、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、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３の右側部分）と重複している。また、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している。
【００４１】
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、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。この規定では、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、ビーコンヘッド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と規定されている。
また、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。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。
【００４２】
しかしながら、本実施形態では、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、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。
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、車載機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ことになる。
【００４３】
更に、アップリンク領域ＵＡは、車両Ｃの走行位置が特定可能な程度に当該領域ＵＡを車両進行方向に複数に分割してなる分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４よりなる。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４つに分割されている。
ビーコンヘッド８に設けられた４つのフォトダイオード１１（図１参照）は、それぞれアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を受信領域としている。従って、例えば、最も上流側に位置する分割領域ＵＡ１内で車載ヘッド２７から送信されたアップリンク光ＵＯは、この分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１によって受光される。
【００４４】
また、図３に示すように、交通量を検出するための前記感知センサ１２は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下に向けて近赤外線等の検出波を送出しており、これにより、前記通信領域Ａの下流側よりに、当該感知センサ１２の感知領域Ｋが配置されている。
車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられた各ビーコンヘッド８の感知センサ１２は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する感知領域Ｋを車両Ｃが通過した時の反射波を検出することによって、当該車両Ｃの存在を感知する。
【００４５】
ビーコン制御機７は、車両Ｃが存在しない場合には感知センサ１２からＯＦＦ信号を受信し、車両Ｃが存在する場合にはＯＮ信号を受信し、このＯＮ信号の数をカウントすることにより、各車線Ｒ１〜Ｒ４を通過する車両Ｃの台数（交通量）を検出する。
また、ビーコン制御機７は、上記ＯＮ信号の継続時間（感知センサ１２が車両Ｃの存在を感知し続ける占有時間）により、交通量だけでなく、車両Ｃの走行速度も検出できるようになっている。
【００４６】
〔車載機及び車両の構成〕
図４は、光ビーコン４と路車間通信する前記車載機２と、この車載機２が搭載された車両Ｃの概略構成図である。
図４に示すように、この車両Ｃは、ドライバの搭乗席（図示せず）を有する車体２１と、この車体２１に搭載された前記車載機２と、車両Ｃの各部を統合制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２２と、車体２１を駆動するエンジン２３と、車体２１を制動するブレーキ装置２４と、車両Ｃの現時の速度を常時検出している速度検出器２５とを備えている。
【００４７】
ＥＣＵ２２は、ドライバのアクセル操作に基づくエンジン２３の駆動制御や、ブレーキ操作に基づく制動制御等、車両Ｃに対する各種の制御を行う。
車載機２は、車載コンピュータ２６と、このコンピュータ２６のセンサ用インタフェースに接続された車載ヘッド（投受光器）２７と、搭乗席のドライバに対するヒューマンインタフェースとしてのディスプレイ２８及びスピーカ装置２９とを備えている。
【００４８】
上記車載ヘッド２７は、光ビーコンの投受光器８と同様に、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオードを備えている（図示せず）。このうち、ＬＥＤは、近赤外線よりなるアップリンク情報を発光し、フォトダイオードは、通信領域Ａに発光された近赤外線よりなるダウンリンク情報を受光する。
車載コンピュータ２６は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、車載ヘッド２７による光ビーコン４との路車間通信の制御処理を行う。
【００４９】
また、車載コンピュータ２６は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、距離認識部３０、補正部３１及び支援制御部３２を備えている。なお、これらの各機能部３０，３１，３２の処理内容については後述する。
【００５０】
〔路車間通信の内容〕
図５は、通信領域Ａにおいて、ビーコンヘッド８と車載ヘッド２７との間で行われる双方向での路車間通信の手順を示している。以下、図５を参照しつつ、本実施形態の路車間通信の内容を説明する。
まず、光ビーコン４のビーコン制御機７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５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。
【００５１】
車載機２を搭載した車両Ｃが実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載機２の車載ヘッド２７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。
この際、車載機２の車載コンピュータ２６は、当該車両Ｃ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、車載コンピュータ２６は、アップリンク情報３５の送信を開始し（図５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５のＦ３）。
【００５２】
車載コンピュータ２６は、車両Ｃ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、車載コンピュータ２６は、光ビーコン４のビーコン制御機７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。
【００５３】
一方、光ビーコン４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５のＦ４）、ビーコン制御機７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５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５のＦ６）。
【００５４】
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Ｃの車載コンピュータ２６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。
【００５５】
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いる。
この支援情報には、光ビーコン４より下流側の信号機の灯色が変わるタイミング情報である信号情報の他、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置（例えば、停止線）までの長さ情報である距離情報等が含まれている。
【００５６】
図５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。
【００５７】
最小フレーム３７の送信周期は約１ｍｓである。従って、例えば、三つの最小フレーム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。
車載機２の車載コンピュータ２６は、第２のダウンリンク情報３６を受信した時点（図６のＦ７）で光ビーコン４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。
【００５８】
本実施形態の路車間通信システムは、図３に示すように、通信領域Ａからその下流側の所定位置Ｐ０までの距離を認識して位置標定を行い（図５のＦ８）、これに基づいて、ドライバに対する安全運転支援を行う距離認識システムとして機能している。
以下、前記した距離情報の内容と、これに基づいて車載機２が行う安全運転支援のための距離認識について説明する。
【００５９】
〔距離情報の内容〕
図３に示すように、光ビーコン４のビーコン制御機７は、通信領域Ａの所定位置Ｐ１〜Ｐ４からその下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４の数値である前記距離情報を予め記憶装置に記憶している。そして、この距離Ｌ１〜Ｌ４についての距離情報を第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納して、当該フレームをビーコンヘッド８から繰り返し送出する。
距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端（終点）Ｐ０は、光ビーコン４の下流側に設置された、例えば信号機手前の停止線４０の位置に設定されている。
【００６０】
また、距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端（始点）Ｐ１〜Ｐ４は、アップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に応じて４カ所に設定されている。具体的に上流端Ｐ１〜Ｐ４の位置は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４における道路Ｒ上の車両進行方向の略中央位置に設定されている。
ビーコン制御機７は、予め記憶した複数の距離Ｌ１〜Ｌ４についての距離情報のうちいずれかを選択し、第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納する。そして、どの距離Ｌ１〜Ｌ４を選択するかは、ダウンリンクの切り換え前にアップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に基づいて決定される。
【００６１】
例えば、図３及び図６に示すように、最上流側の分割領域ＵＡ１において車載機２がアップリンク光ＵＯ１（図３の実線矢印）を送信し、このアップリンク光ＵＯ１を当該分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオードＰＤ１が受光して、ビーコン制御機７においてアップリンク情報３５として認識された場合、当該ビーコン制御機７は、その分割領域ＵＡ１に対応する距離情報Ｌ１を選択し、ダウンリンクの切り換えを行った上で、距離Ｌ１についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を、ＬＥＤ１０を介して車載機２に送信する。
【００６２】
なお、ビーコン制御機７は、その他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するフォトダイオードＰＤ２〜ＰＤ４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、上流点がＰ２〜Ｐ４となるいずれかの距離Ｌ２〜Ｌ４を選択し、当該距離Ｌ２〜Ｌ４についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を、ＬＥＤ１０を介して車載機２に送信する。
このように、ビーコン制御機７は、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４によって距離情報を特定し、この距離情報をダウンリンク情報３６に含めてダウンリンクの切り替えを行う制御部としての機能も併有している。
【００６３】
〔安全運転支援の内容〕
図４に示すように、上記距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信すると、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、そのダウンリンク情報３６のフレームに含まれている距離情報を抽出して、前記距離Ｌ２〜Ｌ４を認識する。
そして、車載コンピュータ２６の支援制御部３２は距離Ｌ１〜Ｌ４を利用して、ドライバに対する安全運転支援を行う。
【００６４】
例えば、支援制御部３２は、停止線４０までの距離Ｌ１〜Ｌ４と現時点の車両Ｃの走行速度とから、その停止線４０の手前で停止するための減速度（負の加速度）を算出し、その減速度をＥＣＵ２２に通知する。
ＥＣＵ２２は、当該減速度となるようにブレーキ装置２４を作動させ、これにより、車両Ｃを停止線４０の手前で自動停止させることができる。
【００６５】
また、支援制御部３２の安全運転支援としては、ディスプレイ２８やスピーカ装置２９を用いたドライバに対する注意喚起であってもよい。
例えば、支援制御部３２により、停止線４０までの距離Ｌ１をディスプレイ２８に表示させてもよい。また、現時の車両Ｃの走行速度が速すぎる場合には、支援制御部３２により、停車や減速を促す注意喚起をディスプレイ２８に表示させたり、その注意喚起をスピーカ装置２９から音声出力させたりしてもよい。
【００６６】
また、支援制御部３２は、前記距離情報と共に、第２のダウンリンク情報に含まれる信号情報を用いて安全運転支援を行うこともできる。
ここで、信号情報とは、交通信号機が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報（表示予定情報）等を含む。例えば、「現在灯色が青信号で継続予定時間が５秒であり、次の灯色が黄信号で継続予定時間が８秒であり、その次の灯色が右折青矢印灯で継続予定時間１０秒である」といった情報である。
【００６７】
この信号情報を受信した車載コンピュータ２７の支援制御部３２は、停止線４０までの距離Ｌ１〜Ｌ４と車両Ｃの走行速度ｖ等から、停止線４０に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。
そして、例えば、現在の信号灯色は青信号であるが、停止線４０に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線４０の手前で停止することができるように、車両Ｃを制動するための制御を行う。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、車両Ｃの速度を維持するための制御を行うことができる。
【００６８】
車両Ｃを制動したり速度を維持したりするため、支援制御部３２は、車両のブレーキ装置２４（図４）やアクセルに対して直接的に制御を行ってもよい。
また、支援制御部３２では単に制動や速度維持に関する情報を生成し、その情報をＥＣＵ２２に通知することによってＥＣＵ２２でブレーキ装置２４やアクセルを制御するものであってもよい。すなわち、支援制御部３２は、間接的な制御を行うものであってもよい。また、支援制御部３２は、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。
【００６９】
支援制御部３２は、車両Ｃの搭乗者に対して、信号灯色の推定の結果を音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をスピーカ装置２９からドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置等のディスプレイ２８に文字や図柄で表示したりすることができる。
安全運転の支援については、不適切なタイミングや内容でドライバに情報を通知することのないようなヒューマンインタフェースとするため、例えば低速走行時には音声や画像表示による報知を行わないようにすることができる。
【００７０】
なお、信号情報は、現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
また、信号情報は、光ビーコンから取得するものであってもよいし、光ビーコン以外のインフラ装置等から取得するものであってもよい。後者の場合、例えば、信号機の信号制御機が無線通信機を備えている場合には、当該無線通信機から取得してもよいし、前記信号情報を取得した先行車両から車々間通信によって取得してもよい。信号情報を受信する信号情報受信部は、車載ヘッド２７を用いてもよいし、車載機２に備えた別の受信器であってもよい。
【００７１】
〔異常判定処理の内容〕
次に、前記ビーコン制御機７の判定部１６が行う、光受信部の異常判定処理について説明する。
なお、以下において、複数のフォトダイオード１１のうち、最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１をＰＤ１といい、上流側から２番目、３番目及び４番目のフォトダイオード１１をそれぞれＰＤ２、ＰＤ３及びＰＤ４という。
【００７２】
〔異常判定処理（１）：閾値を用いる方法〕
前記した通り、ビーコン制御機７のカウンタ部１５は、各フォトダイオード１１（ＰＤ１〜ＰＤ４）のアップリンク光ＵＯの受信回数を所定期間ごとに集計している。
そこで、判定部１６は、ＰＤ１〜ＰＤ４ごとに設定した閾値とその受光回数とを比較することによって異常判定処理を行うことができる。
この場合、最上流側のＰＤ１での受信回数が最も多いはずなので、ＰＤ１の故障は所定時間内の受信回数を予め定めた閾値（時間帯ごとに定めた閾値）と比較する方法で容易に故障を発見しやすい。
【００７３】
すなわち、時間帯ごとに所定時間（５分間や１０分間）の交通量や車両Ｃの平均速度が概ね分かっている道路の場合、交通量と平均速度に応じて、ＰＤ１〜ＰＤ４の受光回数をおおよそ推定することができる。
例えば、車両Ｃの平均速度が４０ｋｍ／ｈの時間帯である場合には、ＰＤ１〜ＰＤ４におけるアップリンク情報３５の受信回数の分布は、統計的に、ＰＤ１が７０％、ＰＤ２が１５％、ＰＤ３が１０％、ＰＤ４が５％となることが把握されているとする。
【００７４】
そして、その所定時間内の交通量が例えば１００台の場合は、ＰＤ１は通常７０回アップリンク光ＵＯを受光する筈であるから、例えば７０回×６割＝４２回を所定時間内のＰＤ１における受信回数の閾値として設定することができる。ＰＤ１での受光回数が通常の６割以下（もっとも、この割合に限るものではなく、５割等でもよい。）であれば、ＰＤ１に何らかの異常が発生している可能性が高いと推定できるためである。
なお、他のＰＤ２〜ＰＤ４についても同様に閾値を設定し、実際の受信回数をその閾値と対比することによって異常を判定できる。
【００７５】
なお、本実施形態では、ビーコンヘッド８に感知センサ１２が搭載され、車両Ｃの台数（交通量）をビーコン制御機７で直接的に取得するようになっているが、同一の道路Ｒに車両感知器が設置されている場合には、その感知信号に基づいて交通量を取得するようにしてもよい。
また、車両Ｃの平均速度は、時間帯によって予め定めた統計値であってもよいし、感知センサ１２のＯＮ信号の継続時間で求めた車両Ｃの走行速度の平均値を使用することもできる。
【００７６】
〔閾値の変更処理〕
ビーコン制御機７の判定部１６は、時間帯や走行速度に応じて上記閾値を変更する機能を有していてもよい。
例えば、朝方や夕方のような交通量がピークに達する時間帯では、車両Ｃの平均速度が小さくなり、通信領域Ａを通過する各車両Ｃの速度も小さくなる。このため、ＰＤ１に対応する分割領域ＵＡ１内でアップリンク光ＵＯを送信する回数が、交通量の少ない時間帯と比べて相対的に多くなるので、ＰＤ１での受信回数が他のＰＤ２〜ＰＤ４の受信回数よりも大きくなる。
【００７７】
そこで、判定部１６は、車両Ｃの平均速度が高い時間帯と低い時間帯とに分け、その時間帯に応じて閾値を大きくしたり小さくしたりする処理を行うことが好ましい。
つまり、車両Ｃの平均速度が大きい時間帯であるほど、ＰＤ１の閾値がより小さくなり、かつ、ＰＤ２〜ＰＤ４の閾値がより大きくなるように、判定部１６の記憶領域に閾値を設定することで、時間帯による平均速度の変動に応じた適正な閾値に基づいた判定を行わせることができる。逆に、車両Ｃの平均速度が小さい時間帯であれば、ＰＤ１の閾値がより大きくなり、かつ、ＰＤ２〜ＰＤ４の閾値がより小さくなるように、判定部１６の記憶領域に閾値を設定すればよい。
【００７８】
また、ＰＤ１での受信回数と閾値を比較して判断してもよいが、ＰＤ１以外の他のＰＤ２〜ＰＤ４が受信した合計受信回数とで判断するようにしてもよい。
例えば、ＰＤ１における所定時間内の受信回数がＣ１で、ＰＤ２〜ＰＤ４の受信回数がそれぞれＣ２〜Ｃ４の場合、Ｃ１〜Ｃ４の合計回数ＣＡとの割合で判断してもよい。
この場合、平均速度が異なる時間帯に応じてその割合の閾値を、統計値などを基にして予め定めておき（例えばＰＤ１での受信回数は５０％など）、その割合よりも小さい場合には異常と判定する。
【００７９】
〔異常判定処理（２）：他のＰＤとの対比〕
また、ＰＤ１〜ＰＤ４ごとに閾値を設定せずに、他のＰＤに対する受信回数の割合に基づいて異常判定を行うこともできる。
すなわち、通常は、より上流側のフォトダイオード１１であるほど所定時間内の受信回数が大きくなる筈であるから、例えば、所定時間内でのＰＤ２の受信回数よりもＰＤ３の受光回数の方が多い状態が暫く続いたような場合には、ＰＤ２に何らかの異常が発生している可能性が高いと推定することができる。
【００８０】
従って、この場合、判定部１６は、特定のＰＤｉ（ｉ＝１〜４）の受信回数を、他のＰＤｊ（ｊ＝１〜４，ｊ≠ｉ）の受信回数と比較し、特定のＰＤｉの受信回数がそれより下流側の他のＰＤｊの受信回数よりも所定量以上少ない場合には、その特定のＰＤｉに異常が生じていると判定する処理を行っていることになる。
【００８１】
〔異常判定処理（３）：他の車線との対比〕
一般に、複数車線の道路Ｒの場合には、ある特定の車線Ｒｍ（ｍ＝１〜４）と他の車線Ｒｎ（ｎ＝１〜４，ｎ≠ｍ）の交通量の割合は、インフラ側において統計的又は経験的に把握されている。
そこで、ある車線Ｒｍでの受信回数と他の車線Ｒｎでの受信回数の割合を当該車線Ｒｍ，Ｒｎ間の交通量の割合と比較すれば、フォトダイオード１１に異常が発生しているか否かを判定することができる。
【００８２】
すなわち、本実施形態のように、複数の車線（同一の進行方向）Ｒ１〜Ｒ４ごとにビーコンヘッド８が取り付けられている場合には、その複数車線Ｒ１〜Ｒ４における受信回数やその分布を比較することで、異常判定を行うことができる。
例えば、図２に示す車線Ｒ１と車線Ｒ２において、その交通量の割合が６０：４０であることが統計的に分かっているとすると、車線Ｒ１のＰＤ１の受信回数と、車線Ｒ２のＰＤ１の受信回数が６０：４０よりも所定の閾値以上に相違する場合（例えば、３０：７０である場合等）には、車線Ｒ１のＰＤ１に何らかの異常が発生している可能性が高いと推定することができる。
【００８３】
また、一般に、下流側のフォトダイオード１１の方が上流側よりも受信回数が減少することは、車線Ｒ１〜Ｒ４が変わっても同じであり、互いの車線Ｒｍ，Ｒｎ（ｍ≠ｎ）が同じ直線車線であれば、ＰＤ１〜ＰＤ４び受信回数の分布もほぼ一致すると考えられる。
このため、特定の車線Ｒｍと他の車線Ｒｎとでフォトダイオード１１受信回数の分布を比較して、両者に大きなずれが生じておれば、いずれか一方の車線Ｒｍ，Ｒｎのフォトダイオード１１に異常が発生している可能性が高いと推定することができる。
【００８４】
例えば、同じ時間帯において、車線Ｒ１におけるＰＤ１〜ＰＤ４の受信回数の分布が、７０：１５：１０：５であったのに対して、車線Ｒ２におけるＰＤ１〜ＰＤ４の受信回数の分布が、５０：３０：１５：５となっている場合には、いずれか一方の車線Ｒ１，Ｒ２に設置されたビーコンヘッド８のフォトダイオード１１に異常が発生した判定する。
【００８５】
なお、判定部１６による判定の結果、いずれかの車線Ｒ１〜Ｒ４のＰＤ１〜ＰＤ４に異常がありと判定された場合には、ビーコン制御機７は、その判定結果を通信部６によって中央装置３に通知し、これによって管制官がフォトダイオード１１の異常を察知する。
【００８６】
以上詳述したように、本実施形態の路車間通信システムによれば、ビーコン制御機７のカウンタ部１５が、アップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応するＰＤ１〜ＰＤ４における所定時間内の受信回数を計数し、判定部１６が、その計数された受信回数に基づいてＰＤ１〜ＰＤ４のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定するので、フォトダイオード１１に発生した異常をインフラ側で自律的に判定することができる。
このため、交通規制を伴う点検作業を行わなくても、ＰＤ１〜ＰＤ４の異常を発見することができ、その異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することができる。
【００８７】
〔その他の変形例〕
上記実施形態では、カウンタ部１５と判定部１６をともに光ビーコン４のビーコン制御機７に設けており、フォトダイオード１１の異常判定処理をビーコン制御機７が行っているが、その処理を中央装置３等の他のインフラ側装置で行うようにしてもよい。
この場合、カウンタ部１５を光ビーコン４に残して、判定部１６だけを他のインフラ側装置に設けてもよいし、カウンタ部１５と判定部１６の双方を他のインフラ側装置に設けてもよい。
【００８８】
一方、本実施形態の路車間通信システムにおいて、１回目のアップリンク情報３５の受信で直ぐにダウンリンクの切り替えを実行するのではなく、同一の車両Ｃから受信する複数のアップリンク情報３５に基づいて、光ビーコン４側で当該車両Ｃの走行速度ｖを算出するようにしてもよく、この場合、その走行速度ｖを第２のダウンリンク情報３６に含めることで、車両Ｃに正確な速度情報を提供することができる（詳細は、特願２００７−２８８１７５号の明細書参照）。
【００８９】
しかし、このように１回目のアップリンク受信でダウンリンク切り替えを行わないために、アップリンク情報３５の受信タイミングが余り遅くなり過ぎると、その後のダウンリンクの切り替えタイミングも遅れてしまう。
従って、この場合、通信領域Ａ内で第２のダウンリンク情報３６の送信ができなくなり、そのダウンリンク情報３６に渋滞情報等の所定情報を含めて車載機２に送るという本来的な路車間通信が阻害される恐れがある。
【００９０】
具体的には、車両Ｃがアップリンク領域ＵＡの下流側よりの領域（例えば、分割領域ＵＡ３）に至って初めて、初回のアップリンク情報３５を光ビーコン４が受信したような場合には、距離情報の他に速度情報を得るために更に２回目のアップリンク情報３５の受信を待っていると、ダウンリンクの切り替えタイミングが遅れて第２のダウンリンク情報３６が送信できなくなることがあり得る。
【００９１】
そこで、初回のアップリンク情報３５に対応する車両Ｃの走行位置がアップリンク領域ＵＡ内の上流側よりである場合（図３では、最初の分割領域ＵＡ１と２番目の分割領域ＵＡ２）に限り、車両Ｃの速度情報を算出するようにすることが好ましい。
もっとも、本実施形態において、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さは、距離認識精度として要求されるレベルに応じて設定することができる。また、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さは、互いに異なっていてもよい。
【００９２】
また、本実施形態では、距離Ｌ１〜Ｌ４の中からアップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた距離を選択してその距離情報を第２のダウンリンク情報３６に含ませる方法を説明したが、例えば、距離Ｌ１〜Ｌ４の全てに識別番号等を付与し、その全ての距離Ｌ１〜Ｌ４とそれに対応する識別番号とを第２のダウンリンク情報に含ませ、これと同時に、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた１の識別番号を第２のダウンリンク情報３６に含ませるようにしてもよい。
【００９３】
この場合、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、第２のダウンリンク情報３６に含まれる前記１の識別番号をもとに正確な距離を選択して認識することができる。
また、車載コンピュータ２６が予め距離Ｌ１〜Ｌ４とその識別番号とを記憶している場合には、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた１の識別番号のみを第２のダウンリンク情報に含ませてもよい。
【００９４】
更に、車載機２に通知する距離情報を、アップリンク領域ＵＡの最上流端ｃから所定位置Ｐ０までの距離Ｌ０に関する第１情報と、その最上流端ｃから各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の所定位置Ｐ１〜Ｐ４までの距離差Δ１〜Δ４に関する第２情報とに分けることにしてもよい。
この場合、車載機２の距離認識部３０において、第２のダウンリンク情報３６から第１情報と第２情報を抽出し、抽出した第１情報から第２情報を減算することにより、所定位置Ｐ０（停止線４０）までの実距離を演算することができる。
【００９５】
更に、例えば、図３に示すように、距離情報を構成する距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端Ｐ１〜Ｐ４の位置は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の道路Ｒ上の略中央位置に限らず任意に設定することができる。
例えば、上流端Ｐ１〜Ｐ４は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の道路Ｒ上の上流端（ｃ，ｅ１，ｅ２，ｅ３で示す位置）に設定したり、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の道路Ｒ上の下流端（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｂで示す位置）に設定したりすることができる。
【００９６】
また、分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の数（フォトダイオード１１の数）は、２つ、３つ、又は５つ以上としてもよい。
更に、距離情報を構成する距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端については、停止線４０のほか、信号機の設置位置や車両感知器の位置としてもよい。
また、本実施形態における距離情報は、所定位置Ｐ０までの距離の値を直接格納する形式に限られず、所定位置Ｐ０までの距離を一意に決定しうる情報であれば、どのような形式であってもよい。
【００９７】
例えば、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置Ｐ０までの間に１又は複数のノードを設定し、これらのノードに応じた複数の距離値群によって距離情報を構成することもできる。
例えば、始点となるアップリンク領域ＵＡ内の所定位置（例えばアップリンク領域ＵＡの上流端ｃ）からその直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び、所定位置Ｐ０直近のノードから所定位置Ｐ０までの距離によって距離情報を構成することができる。この場合、この距離情報を受信した車載コンピュータ２６は、各距離の合計値を求めることで、所定位置Ｐ０までの距離を認識することができる。
【００９８】
また、光ビーコン４が送信する距離情報は、距離そのものの値ではなく、当該距離の始点と終点との絶対位置（緯度・経度や宇宙空間上の任意の点を原点とする３次元空間の座標値等）を示す情報とすることができる。
例えば、距離情報を、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の絶対位置に関する情報と、所定位置Ｐ０の絶対位置に関する情報とを含む構成とし、双方の絶対位置をもとに、車載機２の距離認識部３０で距離を算出すればよい。また、車載機２側で所定位置Ｐ０の絶対位置に関する情報を記憶している場合には、光ビーコン４は、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の絶対位置に関する情報のみを送信してもよい。
【００９９】
また、所定位置Ｐ０の地点を含む道路の形状を示す道路形状情報や詳細な地図情報と、当該道路上又は地図上であって、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の位置に対応する位置情報とを光ビーコン４が送信し、この情報をもとに車載機２が所定位置Ｐ０までの距離を取得する方法を用いてもよい。この場合、道路形状情報や地図情報は予め車載機２に記憶させてもよいし、光ビーコン４以外の無線通信によって車載機２に送信する方法でもよい。
【０１００】
更に、車載コンピュータ２６の各機能部３０，３１，３２は、車両Ｃの電子制御装置（ＥＣＵ）に組み込むこともできる。
上記各実施形態では、通信領域Ａ（特に、アップリンク領域ＵＡ）が、光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」よりも広いものとして説明しているが、通信領域Ａは、当該規格に準じた寸法に設定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】光ビーコンの平面図である。
【図３】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図４】路車間通信する車載機と、これを搭載した車両の概略構成図である。
【図５】通信領域で行われる路車間通信の手順とデータ内容を示す概念図である。
【図６】いずれかの光受信部がアップリンク情報を受信してからダウンリンク情報を送信する手順を示す概略図である。
【図７】従来の光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 交通管制システム
２ 車載機
３ 中央装置
４ 光ビーコン
７ ビーコン制御機（通信制御部）
８ ビーコンヘッド（投受光器）
１０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１１ フォトダイオード（ＰＤ：光受信部）
１５ カウンタ部
１６ 判定部
３４ 第１のダウンリンク情報
３５ アップリンク情報
３６ 第２のダウンリンク情報
Ａ 通信領域
Ｃ 車両
Ｒ 道路
Ｐ０ 停止線（所定位置）
Ｐ１〜Ｐ４ 始点位置
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＡ アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４ 分割領域
ＤＯ ダウンリンク光
ＵＯ アップリンク光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路側に設置された光ビーコンと車両に搭載された車載機との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムと、これに用いる光ビーコン、及び、その光受信部の異常判定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通信を採用しており、車載機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機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、車載機との間で双方向通信を行うビーコンヘッド（投受光器）を備えており、この投受光器は、ダウンリンク情報を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、車載機からのアップリンク情報を受信するフォトダイオード（ＰＤ）とを備えている。
例えば図７に示すように、光ビーコン１０４のビーコンヘッド（投受光器）１０８は、通常、その直下よりも上流側よりに通信領域Ａが設定されている。光ビーコン（光学式車両感知器）１０４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、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端は互いに一致するものとされている。
【０００４】
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。また、上記規格によれば、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、ビーコンヘッド１０８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。従って、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。
【０００５】
もっとも、実際には、現在設定されているダウンリンク領域ＤＡの上流端は、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃよりも上流側（例えば、図７のｃ′）に設定されている場合が多い。
【０００６】
上記路車間通信システムでは、光ビーコン１０４と車載機１０２との間で次のような通信が行われる。まず、光ビーコン１０４は、最初に、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を道路のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常時送信する。
このダウンリンク領域ＤＡに車両が進入することで、その車両に搭載された車載機１０２の投受光器（車載ヘッド）が第１のダウンリンク情報を受信すると、当該車載機１０２は、自己の車両ＩＤを格納した車線通知情報を含むアップリンク情報の送信を開始する。
【０００７】
そして、上記アップリンク情報を光ビーコン１０４のビーコンヘッド１０８が受信すると、光ビーコン１０４は、ダウンリンクの切り替えを行い、車載機１０２に対して上記車両ＩＤを有する車線通知情報を含む第２のダウンリンク情報の送信を開始する。この第２のダウンリンク情報は、所定時間内において可能な限り繰り返し送信され、車載機１０２において受信される。
【０００８】
このような光ビーコンを用いた路車間通信システムにより、例えば、通信領域Ａ内の特定位置（例えば車両進行方向の上流端）を車両（車載機１０２）の位置と見立て、当該特定位置からその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、信号機の手前に設けられた停止線４０）までの「距離情報」を第２のダウンリンク情報に含ませておき、この距離情報を受信した車載機１０２により、当該距離情報を利用して、停止線４０の手前で強制停止するように車両を制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして、ドライバに対して安全運転支援を行う場合がある（例えば、特許文献２及び３参照）。
【０００９】
しかし、このような安全運転支援を行う場合、次のような問題がある。
現在、実際に運用されている光ビーコン１０４の通信領域Ａ、特にアップリンク領域ＵＡは、車載機１０２からのアップリンク情報をより確実に受信するため、例えば図１１に仮想線で示すように、前記規格で規定された正式な領域よりもかなり広い領域（例えば、△ｄｂ′ｃ′で示す領域）になっていることが多い。同様に、ダウンリンク領域ＤＡについても前記規格の領域よりも設定されている場合が多い。
【００１０】
このように通信領域Ａが正式な領域よりも広範であると、「距離情報」の始点となる通信領域Ａ内の特定位置と、車両が前記距離情報を受信した時点における実際の位置との差が大きくなってしまう可能性が高く、距離情報の精度が低下する。
このため、この距離情報を利用した安全運転支援の精度も同じように低下することになり、例えば、安全運転支援機能によって、停止線４０の手前に停止させるように車両を制動したにも関わらず、停止線４０をオーバーして車両が停止するといった事態が起こりうる。
【００１１】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本願発明者は、光ビーコンを用いた路車間通信システムによって安全運転支援を行うに当たり、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、ドライバに対する安全運転支援を精度よく行うために、アップリンク領域が車両進行方向に分割された複数の分割領域を設定し、この各分割領域に対応してアップリンク情報を受信するフォトダイオード等よりなる複数の光受信部を、投受光器に搭載するようにした光ビーコンを既に提案している（特願２００７−２０９１０号の明細書参照）。
【００１３】
アップリンク領域の各分割領域に対応する複数の光受信部を有する上記光ビーコン（以下、「ＰＤ分割タイプ」の光ビーコンと称することがある。）の場合、複数の光受信部のうちの１つに異常があった場合でも、以下に述べる通り、路車間通信が大抵は上手く完結するようになっている。
なお、ここでの光受信部の異常とは、フォトダイオード（ＰＤ）自体の故障が含まれることは勿論、このダイオードに繋がる回路配線の断線やアンプの故障等も含まれる。
【００１４】
ここで、例えば、４つの光受信部のうちの１つに異常があったとすると、ある車両がその異常のある光受信部に対応する分割領域内でアップリンク光を送信しても、光ビーコンではそのアップリンク光を認識しないので、当該光ビーコンでのダウンリンクの切り替えは実施されない。
そこで、車両はアップリンク送信後、アップリンク送信間隔（例えば３０ｍｓ間隔）に相当する時間が経過した時点で再びアップリンク光を送信する。
【００１５】
このとき、車両が正常な光受信部に対応する分割領域でアップリンク光を送信した場合には、その時点のアップリンク光が光ビーコンに認識され、これによってダウンリンクが切り替わり、車載機が切り替え後のダウンリンク情報を受信することができる。
このように、各分割領域に対応する複数の光受信部のうちの１つが壊れる程度ならば、路車間通信が結果的に成功裏に終了するため、その光受信部の異常に気が付かないままとなってしまう。
【００１６】
また、故障等の異常な光受信部があると、その分だけアップリンク光が光ビーコンで認識される確率が低下するので、車両が非常に高速で走行しているような場合には、路車間通信が失敗に終わるケースが増加するおそれがある。
特に、最も上流側の分割領域に対応する光受信部が故障すると、路車間通信の失敗に対する影響が大きくなる。その理由は、大抵の車両では、アップリンク領域の上流端付近で送信した初回目のアップリンク光で通信が確立し、このアップリンク光を端緒として路車間通信が完結するからである。
【００１７】
このため、最初にアップリンク光を受信し易い最上流側の分割領域に対応する光受信部が故障すると、車載機がアップリンク領域の上流端部を通過した後においても、２度３度とアップリンク光を送信しなければならない。
従って、その分だけダウンリンクの切り替えが行われる地点が通常より下流側に偏り、ダウンリンクの切り替え後に車載機が受信できるダウンリンクフレームの数が少なくなって、路車間通信の確実性や信頼性が低下してしまうという問題がある。
【００１８】
一方、上記ＰＤ分割タイプの光ビーコンにおいて、投受光器に搭載された各光受信部が故障しているか否かを個別に判定するには、例えば、各分割領域に設置した発光装置（車載機でもよい。）からアップリンク光を送信し、各光受信部がこれを適正に受信しているか否かを点検することで行うことができる。
しかし、このような点検作業は、最低限２人の作業員が必要で作業が大変であるし、作業時に交通規制を伴うために、道路渋滞を招きかねないという問題がある。
【００１９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ＰＤ分割タイプの光ビーコンにおいて、その光受信部の異常をインフラ側で自律的に判定するようにして、光受信部の異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の路車間通信システム（請求項１）は、道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、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複数の分割領域に対応してアップリンク情報を受信可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の光受信部と、前記複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部と、計数された受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
上記路車間通信システムよれば、カウンタ部が、アップリンク領域の各分割領域に対応する複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数し、判定部が、その計数された受信回数に基づいて複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定するので、複数の光受信部に発生した異常をインフラ側で自律的に判定することができる。
このため、交通規制を伴う点検作業を行わなくても、複数の光受信部の異常を発見することができ、光受信部の異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することができる。
【００２２】
本発明の路車間通信システムにおいて、前記判定部が行う具体的な判定手法としては、特定の前記光受信部の受信回数を予め定めた閾値と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する方法を採用し得る（請求項２）。
そして、この場合、上記判定部は、時間帯に関係なく閾値を一定値に固定するのではなく、前記車両の平均速度が異なる時間帯に対応して当該閾値を変更するようになっていることが好ましい（請求項３）。
【００２３】
その理由は、各光受信部における所定時間内の受信回数は、車両の平均速度や交通の時間帯によって相違するため、これらを考慮せずに閾値を一定値に固定すると、異常がある受信部を異常でないと判定したり或いはその逆の判定をしたりして、誤った判定を行うことがあるからである。
例えば、道路を走行する車両の平均速度が大きくなれば、アップリンク領域の最上流端部の分割領域に対応する光受信部でアップリンク光を受信する可能性が少なくなるので、車両の平均速度が通常より大きい道路の場合は、その平均速度に併せて閾値も通常より小さめに設定しておくことが好ましい。
【００２４】
また、朝夕の交通量がピークに達する時間帯では、車両の平均速度が低下して、アップリンク領域の最上流端部の分割領域に対応する光受信部でアップリンク光を受信する可能性が多くなるので、このような場合は、その時間帯に併せて閾値も通常より大きめに設定しておくことが好ましい。
本発明の路車間通信システムにおいて、閾値を用いないで行う別の具体的な判定手法として、特定の前記光受信部の受信回数を他の前記光受信部の受信回数と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する方法を採用することもできる（請求項４）。
【００２５】
例えば、すべての光受信部が健全な通常時は、アップリンク領域の上流側の光受信部であるほど、下流側のそれに比べて受信回数が多くなる筈である。
このため、上記とは逆の現象、すなわち、上流側の光受信部の受信回数がそれより下流側の光受信部の受信回数よりも下回る状態が続く場合には、その上流側の光受信部に異常が発生している可能性が高いと判定することができる。
【００２６】
本発明の路車間通信システムにおいて、前記投受光器が、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されている場合には、前記判定部は、次の（ａ）の光受信部の受信回数を次の（ｂ）の光受信部の受信回数と比較することにより、当該（ａ）の光受信部に異常が生じているか否かを判定することにしてもよい（請求項５）。
（ａ） 特定の車線の前記投受光器が有する特定の前記光受信部
（ｂ） 他の車線の前記投受光器が有する光受信部であって、上記（ａ）の光受信部が対応する前記分割領域と車両進行方向の位置が同じ前記分割領域に対応する光受信部
【００２７】
例えば、一般に、特定の車線と他の車線の交通量の割合はインフラ側において統計的又は経験的に把握できるので、この車線間の交通量の割合と比較して、上記（ａ）と（ｂ）の受信回数の割合がずれている場合には、その（ａ）と（ｂ）のいずれかの光受信部に異常が発生している可能性が高いと判定することができる。
【００２８】
また、本発明の路車間通信システムにおいて、前記投受光器が、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されている場合には、前記判定部は、特定の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布と、他の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布とを比較することにより、いずれか一方の前記投受光器が有する前記光受信部に異常か生じているか否かを判定することにしてもよい（請求項６）。
【００２９】
例えば、一般に、下流側の光受信部の方が上流側よりも受信回数が減少することは、車線が変わっても同じであり、互いの車線が同じ直線車線であれば各光受信部の受信回数の分布もほぼ一致すると考えられるので、特定の車線と他の車線とで光受信部の受信回数の分布を比較して、両者に大きなずれが生じておれば、いずれか一方の車線の光受信部に異常が発生している可能性が高いと判定することができる。
【００３０】
本発明の光ビーコン（請求項７）は、前記路車間通信システム（請求項１）の主たる構成要素となる光ビーコンであり、同システムと同様の作用効果を奏する。
また、本発明の光受信部の異常判定方法（請求項８）は、前記路車間通信システム（請求項１）において行われる異常判定方法であり、同システムと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００３１】
以上の通り、本発明によれば、アップリンク領域の各分割領域に対応する複数の光受信部の異常をインフラ側で自律的に判定できるので、交通規制を伴う点検作業を行わなくても、複数の光受信部の異常を発見することができる。このため、光受信部の異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、この路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する各車両Ｃに搭載された車載機２とを備えて構成されている。
交通管制システム１は、管制室に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを有している。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で双方向通信を行う。なお、中央装置３は交通管制室に設けられている。
【００３３】
〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４は、電話回線等の通信回線５を介して中央装置３と接続された通信インタフェースである通信部６と、この通信部６が接続されたビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図例では４つ）のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
各ビーコンヘッド８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０と、フォトダイオード（ＰＤ）１１を含む光受信部９と、感知センサ１２とを筐体の内部に収納している（図３参照）。
【００３４】
このうち、発光ダイオード１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報３４，３６を構成する光信号）を後述する通信領域Ａに発光し、フォトダイオード１１は、車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯ（アップリンク情報３５を構成する光信号）を受光する。
ビーコンヘッド８には、後述するアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応して複数（図例では４つ）のフォトダイオード１１が設けられており、この各フォトダイオード１１は、その電気出力信号を増幅してデジタル信号に変換する増幅器やＡ／Ｄ変換回路とともに、アップリンク光ＵＯの光受信部を構成している。
【００３５】
上記感知センサ１２は、近赤外線又は超音波等の検出波を送信してその反射波を受信する送受信器よりなり、その検出波を路面に向けて間欠的（例えば５０ミリ秒ごと）に照射し、その検出波の反射波が車両Ｃからのものか路面からのものかを判定することによって車両Ｃの存在を感知するものである。
【００３６】
図２は、上記光ビーコン４の平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた前記複数のビーコンヘッド８と、これらビーコンヘッド８を一括制御する制御部である一台の前記ビーコン制御機７とを備えている。
上記ビーコン制御機７は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、通信部６（図１）による中央装置３との双方向通信と、ビーコンヘッド８による車載機２との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
なお、このビーコン制御機７による路車間通信の内容については後述する。
【００３７】
また、ビーコン制御機７は、所定の各機能を実行するコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、上記通信制御部としての機能部の他に、更に、複数のフォトダイオード１１における受信回数を所定時間（例えば５分間や１０分間）ごとに計数するカウンタ部１５と、計数された受信回数に基づいて複数のフォトダイオード１１のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部１６とを備えている（図１、図２及び図４参照）。
なお、この判定部１６の処理内容についても後述する。
【００３８】
ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されており、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
各ビーコンヘッド８のＬＥＤ１０は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。
【００３９】
〔通信領域について〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、車載機２の投受光器である車載ヘッド２７がダウンリンク情報を受信することができるダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、光ビーコン４のビーコンヘッド８が車載ヘッド２７からのアップリンク情報を受信することができるアップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
【００４０】
ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、道路Ｒ上の位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲に設定されている。また、アップリンク領域ＵＡは、前記位置ｄと、道路Ｒ上の位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲に設定されている。
従って、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、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３の右側部分）と重複している。また、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している。
【００４１】
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、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。この規定では、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、ビーコンヘッド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と規定されている。
また、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。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。
【００４２】
しかしながら、本実施形態では、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、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。
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、車載機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ことになる。
【００４３】
更に、アップリンク領域ＵＡは、車両Ｃの走行位置が特定可能な程度に当該領域ＵＡを車両進行方向に複数に分割してなる分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４よりなる。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４つに分割されている。
ビーコンヘッド８に設けられた４つのフォトダイオード１１（図１参照）は、それぞれアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を受信領域としている。従って、例えば、最も上流側に位置する分割領域ＵＡ１内で車載ヘッド２７から送信されたアップリンク光ＵＯは、この分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１によって受光される。
【００４４】
また、図３に示すように、交通量を検出するための前記感知センサ１２は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下に向けて近赤外線等の検出波を送出しており、これにより、前記通信領域Ａの下流側よりに、当該感知センサ１２の感知領域Ｋが配置されている。
車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられた各ビーコンヘッド８の感知センサ１２は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応する感知領域Ｋを車両Ｃが通過した時の反射波を検出することによって、当該車両Ｃの存在を感知する。
【００４５】
ビーコン制御機７は、車両Ｃが存在しない場合には感知センサ１２からＯＦＦ信号を受信し、車両Ｃが存在する場合にはＯＮ信号を受信し、このＯＮ信号の数をカウントすることにより、各車線Ｒ１〜Ｒ４を通過する車両Ｃの台数（交通量）を検出する。
また、ビーコン制御機７は、上記ＯＮ信号の継続時間（感知センサ１２が車両Ｃの存在を感知し続ける占有時間）により、交通量だけでなく、車両Ｃの走行速度も検出できるようになっている。
【００４６】
〔車載機及び車両の構成〕
図４は、光ビーコン４と路車間通信する前記車載機２と、この車載機２が搭載された車両Ｃの概略構成図である。
図４に示すように、この車両Ｃは、ドライバの搭乗席（図示せず）を有する車体２１と、この車体２１に搭載された前記車載機２と、車両Ｃの各部を統合制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２２と、車体２１を駆動するエンジン２３と、車体２１を制動するブレーキ装置２４と、車両Ｃの現時の速度を常時検出している速度検出器２５とを備えている。
【００４７】
ＥＣＵ２２は、ドライバのアクセル操作に基づくエンジン２３の駆動制御や、ブレーキ操作に基づく制動制御等、車両Ｃに対する各種の制御を行う。
車載機２は、車載コンピュータ２６と、このコンピュータ２６のセンサ用インタフェースに接続された車載ヘッド（投受光器）２７と、搭乗席のドライバに対するヒューマンインタフェースとしてのディスプレイ２８及びスピーカ装置２９とを備えている。
【００４８】
上記車載ヘッド２７は、光ビーコンの投受光器８と同様に、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオードを備えている（図示せず）。このうち、ＬＥＤは、近赤外線よりなるアップリンク情報を発光し、フォトダイオードは、通信領域Ａに発光された近赤外線よりなるダウンリンク情報を受光する。
車載コンピュータ２６は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、車載ヘッド２７による光ビーコン４との路車間通信の制御処理を行う。
【００４９】
また、車載コンピュータ２６は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、距離認識部３０、補正部３１及び支援制御部３２を備えている。なお、これらの各機能部３０，３１，３２の処理内容については後述する。
【００５０】
〔路車間通信の内容〕
図５は、通信領域Ａにおいて、ビーコンヘッド８と車載ヘッド２７との間で行われる双方向での路車間通信の手順を示している。以下、図５を参照しつつ、本実施形態の路車間通信の内容を説明する。
まず、光ビーコン４のビーコン制御機７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５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。
【００５１】
車載機２を搭載した車両Ｃが実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載機２の車載ヘッド２７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。
この際、車載機２の車載コンピュータ２６は、当該車両Ｃ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、車載コンピュータ２６は、アップリンク情報３５の送信を開始し（図５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５のＦ３）。
【００５２】
車載コンピュータ２６は、車両Ｃ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、車載コンピュータ２６は、光ビーコン４のビーコン制御機７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。
【００５３】
一方、光ビーコン４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５のＦ４）、ビーコン制御機７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５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５のＦ６）。
【００５４】
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Ｃの車載コンピュータ２６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。
【００５５】
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いる。
この支援情報には、光ビーコン４より下流側の信号機の灯色が変わるタイミング情報である信号情報の他、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置（例えば、停止線）までの長さ情報である距離情報等が含まれている。
【００５６】
図５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。
【００５７】
最小フレーム３７の送信周期は約１ｍｓである。従って、例えば、三つの最小フレーム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。
車載機２の車載コンピュータ２６は、第２のダウンリンク情報３６を受信した時点（図６のＦ７）で光ビーコン４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。
【００５８】
本実施形態の路車間通信システムは、図３に示すように、通信領域Ａからその下流側の所定位置Ｐ０までの距離を認識して位置標定を行い（図５のＦ８）、これに基づいて、ドライバに対する安全運転支援を行う距離認識システムとして機能している。
以下、前記した距離情報の内容と、これに基づいて車載機２が行う安全運転支援のための距離認識について説明する。
【００５９】
〔距離情報の内容〕
図３に示すように、光ビーコン４のビーコン制御機７は、通信領域Ａの所定位置Ｐ１〜Ｐ４からその下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４の数値である前記距離情報を予め記憶装置に記憶している。そして、この距離Ｌ１〜Ｌ４についての距離情報を第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納して、当該フレームをビーコンヘッド８から繰り返し送出する。
距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端（終点）Ｐ０は、光ビーコン４の下流側に設置された、例えば信号機手前の停止線４０の位置に設定されている。
【００６０】
また、距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端（始点）Ｐ１〜Ｐ４は、アップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に応じて４カ所に設定されている。具体的に上流端Ｐ１〜Ｐ４の位置は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４における道路Ｒ上の車両進行方向の略中央位置に設定されている。
ビーコン制御機７は、予め記憶した複数の距離Ｌ１〜Ｌ４についての距離情報のうちいずれかを選択し、第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納する。そして、どの距離Ｌ１〜Ｌ４を選択するかは、ダウンリンクの切り換え前にアップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に基づいて決定される。
【００６１】
例えば、図３及び図６に示すように、最上流側の分割領域ＵＡ１において車載機２がアップリンク光ＵＯ１（図３の実線矢印）を送信し、このアップリンク光ＵＯ１を当該分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオードＰＤ１が受光して、ビーコン制御機７においてアップリンク情報３５として認識された場合、当該ビーコン制御機７は、その分割領域ＵＡ１に対応する距離情報Ｌ１を選択し、ダウンリンクの切り換えを行った上で、距離Ｌ１についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を、ＬＥＤ１０を介して車載機２に送信する。
【００６２】
なお、ビーコン制御機７は、その他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するフォトダイオードＰＤ２〜ＰＤ４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、上流点がＰ２〜Ｐ４となるいずれかの距離Ｌ２〜Ｌ４を選択し、当該距離Ｌ２〜Ｌ４についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を、ＬＥＤ１０を介して車載機２に送信する。
このように、ビーコン制御機７は、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４によって距離情報を特定し、この距離情報をダウンリンク情報３６に含めてダウンリンクの切り替えを行う制御部としての機能も併有している。
【００６３】
〔安全運転支援の内容〕
図４に示すように、上記距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信すると、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、そのダウンリンク情報３６のフレームに含まれている距離情報を抽出して、前記距離Ｌ２〜Ｌ４を認識する。
そして、車載コンピュータ２６の支援制御部３２は距離Ｌ１〜Ｌ４を利用して、ドライバに対する安全運転支援を行う。
【００６４】
例えば、支援制御部３２は、停止線４０までの距離Ｌ１〜Ｌ４と現時点の車両Ｃの走行速度とから、その停止線４０の手前で停止するための減速度（負の加速度）を算出し、その減速度をＥＣＵ２２に通知する。
ＥＣＵ２２は、当該減速度となるようにブレーキ装置２４を作動させ、これにより、車両Ｃを停止線４０の手前で自動停止させることができる。
【００６５】
また、支援制御部３２の安全運転支援としては、ディスプレイ２８やスピーカ装置２９を用いたドライバに対する注意喚起であってもよい。
例えば、支援制御部３２により、停止線４０までの距離Ｌ１をディスプレイ２８に表示させてもよい。また、現時の車両Ｃの走行速度が速すぎる場合には、支援制御部３２により、停車や減速を促す注意喚起をディスプレイ２８に表示させたり、その注意喚起をスピーカ装置２９から音声出力させたりしてもよい。
【００６６】
また、支援制御部３２は、前記距離情報と共に、第２のダウンリンク情報に含まれる信号情報を用いて安全運転支援を行うこともできる。
ここで、信号情報とは、交通信号機が表示する現在又は将来の信号灯色に関する情報を指し、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報（表示予定情報）等を含む。例えば、「現在灯色が青信号で継続予定時間が５秒であり、次の灯色が黄信号で継続予定時間が８秒であり、その次の灯色が右折青矢印灯で継続予定時間１０秒である」といった情報である。
【００６７】
この信号情報を受信した車載コンピュータ２７の支援制御部３２は、停止線４０までの距離Ｌ１〜Ｌ４と車両Ｃの走行速度ｖ等から、停止線４０に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。
そして、例えば、現在の信号灯色は青信号であるが、停止線４０に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線４０の手前で停止することができるように、車両Ｃを制動するための制御を行う。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、車両Ｃの速度を維持するための制御を行うことができる。
【００６８】
車両Ｃを制動したり速度を維持したりするため、支援制御部３２は、車両のブレーキ装置２４（図４）やアクセルに対して直接的に制御を行ってもよい。
また、支援制御部３２では単に制動や速度維持に関する情報を生成し、その情報をＥＣＵ２２に通知することによってＥＣＵ２２でブレーキ装置２４やアクセルを制御するものであってもよい。すなわち、支援制御部３２は、間接的な制御を行うものであってもよい。また、支援制御部３２は、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。
【００６９】
支援制御部３２は、車両Ｃの搭乗者に対して、信号灯色の推定の結果を音声や画像情報によって通知するようにしても良い。例えば、「間もなく信号が変わるので停止すべきである」といった内容の音声をスピーカ装置２９からドライバに向けて発したり、ヘッドアップディスプレイやナビゲーション装置等のディスプレイ２８に文字や図柄で表示したりすることができる。
安全運転の支援については、不適切なタイミングや内容でドライバに情報を通知することのないようなヒューマンインタフェースとするため、例えば低速走行時には音声や画像表示による報知を行わないようにすることができる。
【００７０】
なお、信号情報は、現在表示している灯色とその継続時間だけとしても良いし、１サイクル分の情報をまとめて提供するようにしても良い。また、これらの情報に加えて、地点感応制御を実施している地点では、当該制御に関するパラメータ情報や制御を実施する時間帯の情報等を含ませても良い。
また、信号情報は、光ビーコンから取得するものであってもよいし、光ビーコン以外のインフラ装置等から取得するものであってもよい。後者の場合、例えば、信号機の信号制御機が無線通信機を備えている場合には、当該無線通信機から取得してもよいし、前記信号情報を取得した先行車両から車々間通信によって取得してもよい。信号情報を受信する信号情報受信部は、車載ヘッド２７を用いてもよいし、車載機２に備えた別の受信器であってもよい。
【００７１】
〔異常判定処理の内容〕
次に、前記ビーコン制御機７の判定部１６が行う、光受信部の異常判定処理について説明する。
なお、以下において、複数のフォトダイオード１１のうち、最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１をＰＤ１といい、上流側から２番目、３番目及び４番目のフォトダイオード１１をそれぞれＰＤ２、ＰＤ３及びＰＤ４という。
【００７２】
〔異常判定処理（１）：閾値を用いる方法〕
前記した通り、ビーコン制御機７のカウンタ部１５は、各フォトダイオード１１（ＰＤ１〜ＰＤ４）のアップリンク光ＵＯの受信回数を所定期間ごとに集計している。
そこで、判定部１６は、ＰＤ１〜ＰＤ４ごとに設定した閾値とその受光回数とを比較することによって異常判定処理を行うことができる。
この場合、最上流側のＰＤ１での受信回数が最も多いはずなので、ＰＤ１の故障は所定時間内の受信回数を予め定めた閾値（時間帯ごとに定めた閾値）と比較する方法で容易に故障を発見しやすい。
【００７３】
すなわち、時間帯ごとに所定時間（５分間や１０分間）の交通量や車両Ｃの平均速度が概ね分かっている道路の場合、交通量と平均速度に応じて、ＰＤ１〜ＰＤ４の受光回数をおおよそ推定することができる。
例えば、車両Ｃの平均速度が４０ｋｍ／ｈの時間帯である場合には、ＰＤ１〜ＰＤ４におけるアップリンク情報３５の受信回数の分布は、統計的に、ＰＤ１が７０％、ＰＤ２が１５％、ＰＤ３が１０％、ＰＤ４が５％となることが把握されているとする。
【００７４】
そして、その所定時間内の交通量が例えば１００台の場合は、ＰＤ１は通常７０回アップリンク光ＵＯを受光する筈であるから、例えば７０回×６割＝４２回を所定時間内のＰＤ１における受信回数の閾値として設定することができる。ＰＤ１での受光回数が通常の６割以下（もっとも、この割合に限るものではなく、５割等でもよい。）であれば、ＰＤ１に何らかの異常が発生している可能性が高いと推定できるためである。
なお、他のＰＤ２〜ＰＤ４についても同様に閾値を設定し、実際の受信回数をその閾値と対比することによって異常を判定できる。
【００７５】
なお、本実施形態では、ビーコンヘッド８に感知センサ１２が搭載され、車両Ｃの台数（交通量）をビーコン制御機７で直接的に取得するようになっているが、同一の道路Ｒに車両感知器が設置されている場合には、その感知信号に基づいて交通量を取得するようにしてもよい。
また、車両Ｃの平均速度は、時間帯によって予め定めた統計値であってもよいし、感知センサ１２のＯＮ信号の継続時間で求めた車両Ｃの走行速度の平均値を使用することもできる。
【００７６】
〔閾値の変更処理〕
ビーコン制御機７の判定部１６は、時間帯や走行速度に応じて上記閾値を変更する機能を有していてもよい。
例えば、朝方や夕方のような交通量がピークに達する時間帯では、車両Ｃの平均速度が小さくなり、通信領域Ａを通過する各車両Ｃの速度も小さくなる。このため、ＰＤ１に対応する分割領域ＵＡ１内でアップリンク光ＵＯを送信する回数が、交通量の少ない時間帯と比べて相対的に多くなるので、ＰＤ１での受信回数が他のＰＤ２〜ＰＤ４の受信回数よりも大きくなる。
【００７７】
そこで、判定部１６は、車両Ｃの平均速度が高い時間帯と低い時間帯とに分け、その時間帯に応じて閾値を大きくしたり小さくしたりする処理を行うことが好ましい。
つまり、車両Ｃの平均速度が大きい時間帯であるほど、ＰＤ１の閾値がより小さくなり、かつ、ＰＤ２〜ＰＤ４の閾値がより大きくなるように、判定部１６の記憶領域に閾値を設定することで、時間帯による平均速度の変動に応じた適正な閾値に基づいた判定を行わせることができる。逆に、車両Ｃの平均速度が小さい時間帯であれば、ＰＤ１の閾値がより大きくなり、かつ、ＰＤ２〜ＰＤ４の閾値がより小さくなるように、判定部１６の記憶領域に閾値を設定すればよい。
【００７８】
また、ＰＤ１での受信回数と閾値を比較して判断してもよいが、ＰＤ１以外の他のＰＤ２〜ＰＤ４が受信した合計受信回数とで判断するようにしてもよい。
例えば、ＰＤ１における所定時間内の受信回数がＣ１で、ＰＤ２〜ＰＤ４の受信回数がそれぞれＣ２〜Ｃ４の場合、Ｃ１〜Ｃ４の合計回数ＣＡとの割合で判断してもよい。
この場合、平均速度が異なる時間帯に応じてその割合の閾値を、統計値などを基にして予め定めておき（例えばＰＤ１での受信回数は５０％など）、その割合よりも小さい場合には異常と判定する。
【００７９】
〔異常判定処理（２）：他のＰＤとの対比〕
また、ＰＤ１〜ＰＤ４ごとに閾値を設定せずに、他のＰＤに対する受信回数の割合に基づいて異常判定を行うこともできる。
すなわち、通常は、より上流側のフォトダイオード１１であるほど所定時間内の受信回数が大きくなる筈であるから、例えば、所定時間内でのＰＤ２の受信回数よりもＰＤ３の受光回数の方が多い状態が暫く続いたような場合には、ＰＤ２に何らかの異常が発生している可能性が高いと推定することができる。
【００８０】
従って、この場合、判定部１６は、特定のＰＤｉ（ｉ＝１〜４）の受信回数を、他のＰＤｊ（ｊ＝１〜４，ｊ≠ｉ）の受信回数と比較し、特定のＰＤｉの受信回数がそれより下流側の他のＰＤｊの受信回数よりも所定量以上少ない場合には、その特定のＰＤｉに異常が生じていると判定する処理を行っていることになる。
【００８１】
〔異常判定処理（３）：他の車線との対比〕
一般に、複数車線の道路Ｒの場合には、ある特定の車線Ｒｍ（ｍ＝１〜４）と他の車線Ｒｎ（ｎ＝１〜４，ｎ≠ｍ）の交通量の割合は、インフラ側において統計的又は経験的に把握されている。
そこで、ある車線Ｒｍでの受信回数と他の車線Ｒｎでの受信回数の割合を当該車線Ｒｍ，Ｒｎ間の交通量の割合と比較すれば、フォトダイオード１１に異常が発生しているか否かを判定することができる。
【００８２】
すなわち、本実施形態のように、複数の車線（同一の進行方向）Ｒ１〜Ｒ４ごとにビーコンヘッド８が取り付けられている場合には、その複数車線Ｒ１〜Ｒ４における受信回数やその分布を比較することで、異常判定を行うことができる。
例えば、図２に示す車線Ｒ１と車線Ｒ２において、その交通量の割合が６０：４０であることが統計的に分かっているとすると、車線Ｒ１のＰＤ１の受信回数と、車線Ｒ２のＰＤ１の受信回数が６０：４０よりも所定の閾値以上に相違する場合（例えば、３０：７０である場合等）には、車線Ｒ１のＰＤ１に何らかの異常が発生している可能性が高いと推定することができる。
【００８３】
また、一般に、下流側のフォトダイオード１１の方が上流側よりも受信回数が減少することは、車線Ｒ１〜Ｒ４が変わっても同じであり、互いの車線Ｒｍ，Ｒｎ（ｍ≠ｎ）が同じ直線車線であれば、ＰＤ１〜ＰＤ４び受信回数の分布もほぼ一致すると考えられる。
このため、特定の車線Ｒｍと他の車線Ｒｎとでフォトダイオード１１受信回数の分布を比較して、両者に大きなずれが生じておれば、いずれか一方の車線Ｒｍ，Ｒｎのフォトダイオード１１に異常が発生している可能性が高いと推定することができる。
【００８４】
例えば、同じ時間帯において、車線Ｒ１におけるＰＤ１〜ＰＤ４の受信回数の分布が、７０：１５：１０：５であったのに対して、車線Ｒ２におけるＰＤ１〜ＰＤ４の受信回数の分布が、５０：３０：１５：５となっている場合には、いずれか一方の車線Ｒ１，Ｒ２に設置されたビーコンヘッド８のフォトダイオード１１に異常が発生した判定する。
【００８５】
なお、判定部１６による判定の結果、いずれかの車線Ｒ１〜Ｒ４のＰＤ１〜ＰＤ４に異常がありと判定された場合には、ビーコン制御機７は、その判定結果を通信部６によって中央装置３に通知し、これによって管制官がフォトダイオード１１の異常を察知する。
【００８６】
以上詳述したように、本実施形態の路車間通信システムによれば、ビーコン制御機７のカウンタ部１５が、アップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応するＰＤ１〜ＰＤ４における所定時間内の受信回数を計数し、判定部１６が、その計数された受信回数に基づいてＰＤ１〜ＰＤ４のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定するので、フォトダイオード１１に発生した異常をインフラ側で自律的に判定することができる。
このため、交通規制を伴う点検作業を行わなくても、ＰＤ１〜ＰＤ４の異常を発見することができ、その異常に伴う路車間通信の信頼度低下を簡便に防止することができる。
【００８７】
〔その他の変形例〕
上記実施形態では、カウンタ部１５と判定部１６をともに光ビーコン４のビーコン制御機７に設けており、フォトダイオード１１の異常判定処理をビーコン制御機７が行っているが、その処理を中央装置３等の他のインフラ側装置で行うようにしてもよい。
この場合、カウンタ部１５を光ビーコン４に残して、判定部１６だけを他のインフラ側装置に設けてもよいし、カウンタ部１５と判定部１６の双方を他のインフラ側装置に設けてもよい。
【００８８】
一方、本実施形態の路車間通信システムにおいて、１回目のアップリンク情報３５の受信で直ぐにダウンリンクの切り替えを実行するのではなく、同一の車両Ｃから受信する複数のアップリンク情報３５に基づいて、光ビーコン４側で当該車両Ｃの走行速度ｖを算出するようにしてもよく、この場合、その走行速度ｖを第２のダウンリンク情報３６に含めることで、車両Ｃに正確な速度情報を提供することができる（詳細は、特願２００７−２８８１７５号の明細書参照）。
【００８９】
しかし、このように１回目のアップリンク受信でダウンリンク切り替えを行わないために、アップリンク情報３５の受信タイミングが余り遅くなり過ぎると、その後のダウンリンクの切り替えタイミングも遅れてしまう。
従って、この場合、通信領域Ａ内で第２のダウンリンク情報３６の送信ができなくなり、そのダウンリンク情報３６に渋滞情報等の所定情報を含めて車載機２に送るという本来的な路車間通信が阻害される恐れがある。
【００９０】
具体的には、車両Ｃがアップリンク領域ＵＡの下流側よりの領域（例えば、分割領域ＵＡ３）に至って初めて、初回のアップリンク情報３５を光ビーコン４が受信したような場合には、距離情報の他に速度情報を得るために更に２回目のアップリンク情報３５の受信を待っていると、ダウンリンクの切り替えタイミングが遅れて第２のダウンリンク情報３６が送信できなくなることがあり得る。
【００９１】
そこで、初回のアップリンク情報３５に対応する車両Ｃの走行位置がアップリンク領域ＵＡ内の上流側よりである場合（図３では、最初の分割領域ＵＡ１と２番目の分割領域ＵＡ２）に限り、車両Ｃの速度情報を算出するようにすることが好ましい。
もっとも、本実施形態において、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さは、距離認識精度として要求されるレベルに応じて設定することができる。また、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向長さは、互いに異なっていてもよい。
【００９２】
また、本実施形態では、距離Ｌ１〜Ｌ４の中からアップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた距離を選択してその距離情報を第２のダウンリンク情報３６に含ませる方法を説明したが、例えば、距離Ｌ１〜Ｌ４の全てに識別番号等を付与し、その全ての距離Ｌ１〜Ｌ４とそれに対応する識別番号とを第２のダウンリンク情報に含ませ、これと同時に、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた１の識別番号を第２のダウンリンク情報３６に含ませるようにしてもよい。
【００９３】
この場合、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、第２のダウンリンク情報３６に含まれる前記１の識別番号をもとに正確な距離を選択して認識することができる。
また、車載コンピュータ２６が予め距離Ｌ１〜Ｌ４とその識別番号とを記憶している場合には、アップリンク情報３５を受信したフォトダイオード１１に応じた１の識別番号のみを第２のダウンリンク情報に含ませてもよい。
【００９４】
更に、車載機２に通知する距離情報を、アップリンク領域ＵＡの最上流端ｃから所定位置Ｐ０までの距離Ｌ０に関する第１情報と、その最上流端ｃから各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の所定位置Ｐ１〜Ｐ４までの距離差Δ１〜Δ４に関する第２情報とに分けることにしてもよい。
この場合、車載機２の距離認識部３０において、第２のダウンリンク情報３６から第１情報と第２情報を抽出し、抽出した第１情報から第２情報を減算することにより、所定位置Ｐ０（停止線４０）までの実距離を演算することができる。
【００９５】
更に、例えば、図３に示すように、距離情報を構成する距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端Ｐ１〜Ｐ４の位置は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の道路Ｒ上の略中央位置に限らず任意に設定することができる。
例えば、上流端Ｐ１〜Ｐ４は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の道路Ｒ上の上流端（ｃ，ｅ１，ｅ２，ｅ３で示す位置）に設定したり、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の道路Ｒ上の下流端（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｂで示す位置）に設定したりすることができる。
【００９６】
また、分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の数（フォトダイオード１１の数）は、２つ、３つ、又は５つ以上としてもよい。
更に、距離情報を構成する距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端については、停止線４０のほか、信号機の設置位置や車両感知器の位置としてもよい。
また、本実施形態における距離情報は、所定位置Ｐ０までの距離の値を直接格納する形式に限られず、所定位置Ｐ０までの距離を一意に決定しうる情報であれば、どのような形式であってもよい。
【００９７】
例えば、アップリンク領域ＵＡからその下流側の所定位置Ｐ０までの間に１又は複数のノードを設定し、これらのノードに応じた複数の距離値群によって距離情報を構成することもできる。
例えば、始点となるアップリンク領域ＵＡ内の所定位置（例えばアップリンク領域ＵＡの上流端ｃ）からその直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び、所定位置Ｐ０直近のノードから所定位置Ｐ０までの距離によって距離情報を構成することができる。この場合、この距離情報を受信した車載コンピュータ２６は、各距離の合計値を求めることで、所定位置Ｐ０までの距離を認識することができる。
【００９８】
また、光ビーコン４が送信する距離情報は、距離そのものの値ではなく、当該距離の始点と終点との絶対位置（緯度・経度や宇宙空間上の任意の点を原点とする３次元空間の座標値等）を示す情報とすることができる。
例えば、距離情報を、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の絶対位置に関する情報と、所定位置Ｐ０の絶対位置に関する情報とを含む構成とし、双方の絶対位置をもとに、車載機２の距離認識部３０で距離を算出すればよい。また、車載機２側で所定位置Ｐ０の絶対位置に関する情報を記憶している場合には、光ビーコン４は、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の絶対位置に関する情報のみを送信してもよい。
【００９９】
また、所定位置Ｐ０の地点を含む道路の形状を示す道路形状情報や詳細な地図情報と、当該道路上又は地図上であって、本発明によって得られるアップリンク領域ＵＡ内の位置に対応する位置情報とを光ビーコン４が送信し、この情報をもとに車載機２が所定位置Ｐ０までの距離を取得する方法を用いてもよい。この場合、道路形状情報や地図情報は予め車載機２に記憶させてもよいし、光ビーコン４以外の無線通信によって車載機２に送信する方法でもよい。
【０１００】
更に、車載コンピュータ２６の各機能部３０，３１，３２は、車両Ｃの電子制御装置（ＥＣＵ）に組み込むこともできる。
上記各実施形態では、通信領域Ａ（特に、アップリンク領域ＵＡ）が、光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」よりも広いものとして説明しているが、通信領域Ａは、当該規格に準じた寸法に設定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】光ビーコンの平面図である。
【図３】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図４】路車間通信する車載機と、これを搭載した車両の概略構成図である。
【図５】通信領域で行われる路車間通信の手順とデータ内容を示す概念図である。
【図６】いずれかの光受信部がアップリンク情報を受信してからダウンリンク情報を送信する手順を示す概略図である。
【図７】従来の光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 交通管制システム
２ 車載機
３ 中央装置
４ 光ビーコン
７ ビーコン制御機（通信制御部）
８ ビーコンヘッド（投受光器）
１０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１１ フォトダイオード（ＰＤ：光受信部）
１５ カウンタ部
１６ 判定部
３４ 第１のダウンリンク情報
３５ アップリンク情報
３６ 第２のダウンリンク情報
Ａ 通信領域
Ｃ 車両
Ｒ 道路
Ｐ０ 停止線（所定位置）
Ｐ１〜Ｐ４ 始点位置
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＡ アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４ 分割領域
ＤＯ ダウンリンク光
ＵＯ アップリンク光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、
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複数の分割領域に対応してアップリンク情報を受信可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の光受信部と、
前記複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部と、
計数された受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部と、
を備えていることを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】
前記判定部は、特定の前記光受信部の受信回数を予め定めた閾値と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項３】
前記判定部は、前記車両の平均速度が異なる時間帯に対応して前記閾値を変更する請求項２に記載の路車間通信システム。
【請求項４】
前記判定部は、特定の前記光受信部の受信回数を他の前記光受信部の受信回数と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項５】
前記投受光器は、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されており、
前記判定部は、次の（ａ）の光受信部の受信回数を次の（ｂ）の光受信部の受信回数と比較することにより、当該（ａ）の光受信部に異常が生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
（ａ） 特定の車線の前記投受光器が有する特定の前記光受信部
（ｂ） 他の車線の前記投受光器が有する光受信部であって、上記（ａ）の光受信部が対応する前記分割領域と車両進行方向の位置が同じ前記分割領域に対応する光受信部
【請求項６】
前記投受光器は、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されており、
前記判定部は、特定の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布と、他の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布とを比較することにより、いずれか一方の前記投受光器が有する前記光受信部に異常か生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項７】
道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有し、前記通信領域において前記投受光器と車両の車載機との間で光信号による双方向通信を行う光ビーコンであって、
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複数の分割領域に対応してアップリンク情報を受信可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の光受信部と、
前記複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部と、
計数された受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部と、
を備えていることを特徴とする光ビーコン。
【請求項８】
アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる複数の分割領域に対応するように、光ビーコンの投受光器に設けられた複数の光受信部のうちのいずれかに生じた異常を検出するための異常検出方法であって、
前記複数の光受信部における所定期間内の受信回数を計数し、その計数した受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定することを特徴とする光ビーコンの光受信部の異常判定方法。
【請求項１】
道路を走行する車両の車載機と、前記道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有する光ビーコンとを備え、前記通信領域において前記車載機と前記光ビーコンの投受光器との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムであって、
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複数の分割領域に対応してアップリンク情報を受信可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の光受信部と、
前記複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部と、
計数された受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部と、
を備えていることを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】
前記判定部は、特定の前記光受信部の受信回数を予め定めた閾値と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項３】
前記判定部は、前記車両の平均速度が異なる時間帯に対応して前記閾値を変更する請求項２に記載の路車間通信システム。
【請求項４】
前記判定部は、特定の前記光受信部の受信回数を他の前記光受信部の受信回数と比較することにより、その特定の前記光受信部に異常が生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項５】
前記投受光器は、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されており、
前記判定部は、次の（ａ）の光受信部の受信回数を次の（ｂ）の光受信部の受信回数と比較することにより、当該（ａ）の光受信部に異常が生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
（ａ） 特定の車線の前記投受光器が有する特定の前記光受信部
（ｂ） 他の車線の前記投受光器が有する光受信部であって、上記（ａ）の光受信部が対応する前記分割領域と車両進行方向の位置が同じ前記分割領域に対応する光受信部
【請求項６】
前記投受光器は、複数車線の前記道路の各車線に対応してそれぞれ設置されており、
前記判定部は、特定の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布と、他の車線の前記投受光器が有する複数の前記光受信部の受信回数の分布とを比較することにより、いずれか一方の前記投受光器が有する前記光受信部に異常か生じているか否かを判定する請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項７】
道路の所定範囲に通信領域が設定された投受光器を有し、前記通信領域において前記投受光器と車両の車載機との間で光信号による双方向通信を行う光ビーコンであって、
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複数の分割領域に対応してアップリンク情報を受信可能となるように、前記投受光器に設けられた複数の光受信部と、
前記複数の光受信部における所定時間内の受信回数を計数するカウンタ部と、
計数された受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定する判定部と、
を備えていることを特徴とする光ビーコン。
【請求項８】
アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる複数の分割領域に対応するように、光ビーコンの投受光器に設けられた複数の光受信部のうちのいずれかに生じた異常を検出するための異常検出方法であって、
前記複数の光受信部における所定期間内の受信回数を計数し、その計数した受信回数に基づいて前記複数の光受信部のうちのいずれかに異常が生じているか否かを判定することを特徴とする光ビーコンの光受信部の異常判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２０５４４３（Ｐ２００９−２０５４４３Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４７０６７（Ｐ２００８−４７０６７）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【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２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【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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