路車間通信システム
【課題】路車間通信において得られた情報を用いることで自車両の位置を特定する精度を向上させた路車間通信システムを提供することを課題とする。
【解決手段】トンネル入口付近に設けられた情報提供装置１１と車載されたナビゲーションシステムとの間で通信を行う路車間通信システムにおいて、情報提供装置１１は設置された位置情報ならびに情報提供装置１１より先の道路の道路線形情報を送信提供し、ナビゲーションシステムは、情報提供装置１１から送信提供された情報を受信する送受信部１２と、ＣＡＮ１４を介して収集された自車両の挙動を認識する走行状態認識部１５４と、ＧＰＳ１３により自車両の位置を認識する位置認識部１５２と、情報提供装置１１から送信提供された情報に基づいて自車両の位置を補正し、補正された自車両の位置と自車両の挙動とに基づいて、自車両の位置を特定する自車位置処理部１５５とを備えて構成される。
【解決手段】トンネル入口付近に設けられた情報提供装置１１と車載されたナビゲーションシステムとの間で通信を行う路車間通信システムにおいて、情報提供装置１１は設置された位置情報ならびに情報提供装置１１より先の道路の道路線形情報を送信提供し、ナビゲーションシステムは、情報提供装置１１から送信提供された情報を受信する送受信部１２と、ＣＡＮ１４を介して収集された自車両の挙動を認識する走行状態認識部１５４と、ＧＰＳ１３により自車両の位置を認識する位置認識部１５２と、情報提供装置１１から送信提供された情報に基づいて自車両の位置を補正し、補正された自車両の位置と自車両の挙動とに基づいて、自車両の位置を特定する自車位置処理部１５５とを備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路沿いに設置されて各種情報を送信提供する情報提供装置と車両との間で通信行う路車間通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献には、道路沿いに設置された路側機と車両に搭載された車載機器との間で通信を行う避難誘導システムの技術が記載されている。この技術では、自車両がＧＰＳによる電波が受信し難いトンネルに進入する前に、ＧＰＳにより取得した自車両の位置を起点として、車両の進行方向や車速情報に基づいて自律航法システムによりトンネル内での自車両の位置を認識特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９３６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の路車間通信システムにおいては、ＧＰＳの電波が受信し難いトンネル等に自車両が進入する際に、自車両が自車両の位置情報を精度良く取得できない場合には、自律航法により自車両の位置を特定する際の起点となる位置が不正確となる。このため、この不正確な起点に基づいて算出されるトンネル内での自車両の位置も不正確となり、実際の自車両の位置との乖離が大きくなるといった不具合を招くおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、路車間通信において得られた情報を用いることで、トンネル内における自車両の位置を特定する精度を向上させた路車間通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、情報提供手段から送信提供された位置情報ならびに道路線形情報に基づいて自車両の位置を補正し、補正した自車両の位置と自車両の挙動情報とに基づいて自車両の位置を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、補正手段によって情報提供手段から送信提供された情報に基づいて自車両の位置が補正され、自車両位置特定手段によって補正された自車両の位置と自車両の挙動情報とに基づいて自車両の位置が特定されるので、トンネル内における自車両の位置を特定する精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る路車間通信システムの構成を示す図である。
【図２】情報提供装置と車両との路車間通信の様子を示す図である。
【図３】ナビゲーションユニットの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る路車間通信における基本的な処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１に係る路車間通信における自車両位置の認識処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】光ビーコン路側機と車両との路車間通信における各種情報のやりとりの様子を示す図である。
【図７】光ビーコン路側機と車両との路車間通信における受信状態の違いを示す図である。
【図８】トンネルの道路形状を表す提供情報の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明を実施するための実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の実施例１に係る路車間通信システムの構成を示す図である。図１に示す実施例１の路車間通信システムの特徴とするところは、道路交通情報通信システムセンター（略称ＶＩＣＳセンター）が収集、処理、編集した道路交通情報を通信・放送メディアによって送信し、車載用のナビゲーションシステムなどの車載装置に文字や図形（地図など）として表示させる道路交通情報通信システム（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、略称ＶＩＣＳ・ビックス（登録商標））を用いた通信システムであり、この通信システムを用いて自車両の位置を精度良く認識して特定するようにしたことにある。
【００１１】
図１において、路車間通信システムは、車両外に設けられた情報提供装置１１と、車載された送受信部１２、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、全地球測位システム）１３、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１４ならびにナビゲーションユニット１５を備えて構成されている。
【００１２】
情報提供装置１１は、道路沿いに設置された路側機で構成され、先のＶＩＣＳで用いられている例えば光ビーコンや電波ビーコンを用いた通信装置で構成されている。情報提供装置１１は、例えば図２に示すように、道路の上方に設けられて車両が道路の所定の通信領域に位置した際に通信領域内の車両との間で相互通信を行い、ＶＩＣＳセンターから送信された位置情報や道路の形状等を示す道路線形データを含む道路交通情報等を受信し、受信した道路交通情報を車両に送信する一方、車両側から送信された車両ＩＤや車載器の識別子等を受信する。
【００１３】
図１に戻って、送受信部１２、ＧＰＳ１３、ＣＡＮ１４ならびにナビゲーションユニット１５は、ユーザにより目的地や経由地が入力されると、ＧＰＳや車速情報、ジャイロなどの自律航法装置、ならびに道路地図情報を利用して車両の現在位置を認識し、車両の現在位置からユーザにより入力された目的地に至る最適経路を選定し、ディスプレイ（モニタ画面）に必要な地図を表示させながら経路案内を行う、車載用のナビゲーションシステムとして構成されている。
【００１４】
送受信部１２は、例えば先のＶＩＣＳで採用されている３メディアＶＩＣＳビーコンアンテナで構成され、情報提供装置１１との間で双方向の通信を行い、車両ＩＤや車載器の識別子等を送信する一方、位置情報や道路線形データを受信する。
【００１５】
ＧＰＳ１３は、従来から知られている、衛星からの電波を受けて自車両の位置を測位特定するシステムである。
【００１６】
ＣＡＮ１４は、車内ＬＡＮとして機能し、車速センサや車輪速センサ等から車速や車輪回転速度等の車両情報を収集するネットワークシステムである。
【００１７】
ナビゲーションユニット１５は、ナビゲーションシステムならびに本路車間通信システムの制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。ナビゲーションユニット１５は、上記送受信部１２、ＧＰＳ１３ならびにＣＡＮ１４を介して得られたデータを読み込み、読み込んだ各種データならびに予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、以下に説明する自車両の位置の認識特定を行う処理を含む本システムに必要なすべての動作を統括管理して制御する。
【００１８】
図３はナビゲーションユニット１５の構成を示す図である。図３において、ナビゲーションユニット１５は、データ処理部１５１、位置認識部１５２、道路線形認識部１５３、走行状態認識部１５４、自車位置処理部１５５、表示制御部１５６、地図データ１５７ならびに表示部１５８を備えて構成されている。
【００１９】
データ処理部１５１は、送受信部１２で受信した位置情報や道路線形データ等のデータを受けて解読し、解読の結果、情報提供装置１１が設置された位置情報（緯度、経度）は、自車位置処理部１５５に与えられ、その他の道路線形データ等の情報は、道路線形認識部１５３に与えられる。
【００２０】
位置認識部１５２は、ＧＰＳ１３で取得した位置情報を解読し、解読結果に基づいて自車両の位置を認識特定する。
【００２１】
道路線形認識部１５３は、データ処理部１５１から与えられた道路線形データに基づいて自車両が位置している先の道路のノードやリンク情報などを組み立て、これから先の道路線形を認識し、認識した道路線形を自車位置処理部１５５に与える。
【００２２】
走行状態認識部１５４は、ＣＡＮ１４を介して自車両の速度や車輪回転速度などの自車両の走行状態情報（挙動情報）を収集し、収集された走行状態情報は自車位置処理部１５５に与えられる。
【００２３】
自車位置処理部１５５は、データ処理部１５１ならびに位置認識部１５２から与えられた情報に基づいて自車両の現在位置を補正特定する。また、自車位置処理部１５５は、道路線形認識部１５３ならびに走行状態認識部１５４から与えられた情報に基づいて、自車両の移動に伴う自車両の現在位置を認識特定する。
【００２４】
表示制御部１５６は、自車位置処理部１５５で得られた自車両の位置を表示部１５８に表示される地図に反映させて表示する際の制御を行う。
【００２５】
表示部１５８は、地図データ１５７から与えられる地図情報に基づいて、ナビゲーションシステムに必要な地図を含む各種情報を画面表示するとともに、表示制御部１５６による制御の下に自車位置処理部１５５で得られた自車両の位置を画面表示された地図上に表示する。
【００２６】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、この実施例１の基本的な処理の概略について説明する。図４において、先ずステップＳ４１では、ナビゲーションシステムのＧＰＳ１３から得られた情報に基づいて自車両の位置が認識特定される。ステップＳ４２では、自車両が情報提供装置１１が設置された道路を走行してその通信範囲内に位置した際に、情報提供装置１１から送信された情報を受信する。ステップＳ４３では、情報提供装置１１から送信されて受信した情報には、情報提供装置１１の緯度、経度、高度の提供情報が含まれているので、これらの提供情報ならびに自車両が提供情報を受信した受信タイミングに基づいて自車両の位置を補正する。ステップＳ４４では、情報提供装置１１から送信された提供情報には、情報提供装置１１から先の道路線形データ（ノード緯度経度やリンク等）が含まれているので、この道路線形データに基づいて、自車両の現在位置から先の道路形状を認識把握するとともに、認識把握した道路形状に基づいて自車両の現在位置以降の自車両の位置を補正する。ステップＳ４５では、上記ステップＳ４３，Ｓ４４で得られた自車両の位置ならびに道路線形データに基づいて地図データとのマップマッチング処理により、表示部１５８に表示されている地図に自車両の位置を表示する。なお、このような処理は、予め設定された例えば数ミリ秒程度の周期で繰り返し実行される。
【００２７】
次に、図５に示すフローチャートを参照して、この実施例１で実行される演算処理の手順を説明する。先ずステップＳ５１では、自車両が情報提供装置１１との送受信可能な通信エリアに位置すると、送受信部１２で情報提供装置１１から送信された提供情報を受信する。ステップＳ５２では、ＧＰＳ１３による測位により自車両の位置を認識特定する。ステップＳ５３では、先のステップＳ５２に引き続いてＧＰＳ１３による測位により自車両の位置を認識特定できるか否かを判別する。
【００２８】
判別の結果、自車両がトンネル等内に位置してＧＰＳ１３により自車両の位置を認識特定することが困難な箇所に位置するような場合には、その後の処理をステップＳ５４に移行する一方、自車両の位置が認識特定できる場合にはその後の処理をステップＳ５６に移行する。ステップＳ５４では、自律航法によって認識特定された自車両の位置、ならびに情報提供装置１１から提供された情報提供装置１１の設置位置の情報や情報提供装置１１の設置場所以降の道路の線形情報に基づいて、自車両の位置を再認識する。ステップＳ５５では、先のステップＳ５４で再認識されて特定された自車両の位置と地図データとのマップマッチング処理を行い、表示部１５８に表示された地図に自車両の位置を表示する。ステップＳ５６では、情報提供装置１１から提供された提供情報に基づいて、ＧＰＳ１３による測位により得られた自車両の位置を補正して自車両の位置を再調整して認識特定し、先のステップＳ５５に移行する。なお、このような処理は、予め設定された例えば数ミリ秒程度の周期で繰り返し実行される。
【００２９】
次に、自車両と情報提供装置１１として機能する例えば光ビーコン路側機との間で行われる各種情報の通信について、光ビーコン路側機と各シーケンス（１）〜（４）における通信エリアを示す図６を参照して説明する。図６において、通信エリアは例えば地上から地上高１ｍ程度の地点で定義されており、通信エリアの前後に通信が不安定となる不安定領域（グレーゾーン）が存在する。
【００３０】
シーケンス（１）における車線通知番号（ＩＤなし）は、ダウンリンク（ＤＬ）エリア全域（グレーゾーンを含む）にわたって受信可能であるが、車両がアップリンク（ＵＬ）エリア通過後に受信した場合には、通信が確立していないので、論理上はアップリンクエリアの終点までが通信可能範囲となる。
【００３１】
シーケンス（２）における車両ＩＤは、アップリンクエリア全域で通信可能となる。
【００３２】
シーケンス（３）における車線通知番号（ＩＤあり）は、ダウンリンクエリア全域（グレーゾーンを含む）にわたって受信可能であるが、車両がアップリンクエリア通過後に光ビーコン路側機から送信されるので、論理上はアップリンクエリアの始点からが通信可能範囲となる。
【００３３】
シーケンス（４）における実データとなる、ＡＭＩＳ（交通情報提供システム、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標））で提供される交通渋滞情報や事故などによる交通障害情報及び安全運動などの広報情報、ならびにＤＳＳＳ（安全運転支援システム、Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）で提供される安全運転支援情報は、ダウンリンクエリア全域（グレーゾーンを含む）にわたって受信可能であるが、車両がアップリンクエリア通過後に光ビーコン路側機から送信されるので、論理上はアップリンクエリアの始点からが通信可能範囲となる。
【００３４】
このように、予め設定された通信エリア内で各種情報が車両と光ビーコン路側機との間通信される。
【００３５】
次に、自車両と情報提供装置１１として機能する例えば光ビーコン路側機との間で行われる各種情報の通信環境を示す図７を参照して、上記したような通信環境において通信した際に得られた情報に基づいて、自車両の位置の補正について説明する。
【００３６】
自車両が光ビーコン路側機からの提供情報を上述した所定の通信エリア内で受信する際に、受信位置が光ビーコン路側機が設置された位置座標になるわけではないので、以下に示す各点（１）〜（４）を考慮して、自車両の位置を認識特定する際に活用する。
【００３７】
（１）通信エリアにおける受信タイミングに応じて光ビーコン路側機と自車両との位置関係を補正する。すなわち、車載された送受信部１２の地上からの高さが例えば概ね１ｍ程度である場合には、前述したようにグレーゾーンは所定の範囲として設定されているので、受信タイミングがグレーゾーンの始点（受信タイミング（Ｔ１）が早い場合）から終点（受信タイミング（Ｔ２＞Ｔ１）が遅い場合）との間で自車両の位置が異なる。したがって、この受信タイミング（受信開始地点）ならびに光ビーコン路側機の位置座標に基づいて自車両の位置を補正する。また、送受信部１２の車載高が、図７に示すように概ね２ｍ程度である場合であっても、受信タイミングがグレーゾーンの始点（受信タイミング（Ｔ３）が早い場合）から終点（受信タイミング（Ｔ４＞Ｔ３）が遅い場合）との間で自車両の位置が異なるので、同様に受信タイミングならびに光ビーコン路側機の位置座標に基づいて自車両の位置を補正する。
【００３８】
（２）通信データ（提供情報）のサイズによってデータの受信が完了するまでの時間が異なり、その間に走行中の自車両も移動するので、通信データのサイズにより自車両の位置が異なることになる。したがって、通信データのサイズならびに光ビーコン路側機の位置座標に基づいて自車両の位置を補正する。
【００３９】
（３）先の（１）で触れたように、車載された送受信部１２の設置高により提供情報の受信位置が異なる。すなわち、図７に示すように、設置高が１ｍ程度とその倍の２ｍ程度とでは、例えば同じグレーゾーンの始点で受信しても設置高１ｍ程度の場合には受信タイミングがＴ１なのに対して設置高２ｍ程度の場合には受信タイミングはＴ３（＞Ｔ３）となり、自車両の位置が異なることになる。したがって、送受信部１２の設置高に基づいて自車両の位置を補正する。
【００４０】
（４）提供情報されるデータ量は、図７に示すように、データを受信する時間と自車両の車速との積に応じて決まるため、自車両が所定量の提供情報の受信を完了する位置は車速に応じて異なることになる。したがって、車速に応じて自車両の位置を補正する。
【００４１】
このような点を考慮して情報提供装置１１から提供される各種情報を活用することで、自車両の位置を補正する。
【００４２】
一方、情報提供装置１１の設置箇所の先に、ＧＰＳ１３による測位では自車両の位置を認識特定するのが難しい例えばトンネル等が存在する場合には、図８に示すようなトンネルの道路線形データとして以下に示すような情報が提供された場合には、これらの提供情報に基づいて道路の形状を推定し、推定結果を加味して自車両の位置を認識特定する。
【００４３】
（Ｘ０，Ｙ０）：情報提供装置の位置座標
（Ｘ１，Ｙ１）：トンネル開始位置座標
（Ｘ２，Ｙ２）：トンネル内の線形座標
（Ｘ３，Ｙ３）：トンネル内の線形座標
（Ｘ４，Ｙ４）：トンネル内の線形座標
（Ｘ５，Ｙ５）：トンネル開始位置座標
（Ｘ６，Ｙ６）：サービス終了の位置座標
Ｌ０：座標（Ｘ０，Ｙ０）と座標（Ｘ１，Ｙ１）間のリンク長
Ｌ１：座標（Ｘ１，Ｙ１）と座標（Ｘ２，Ｙ２）間のリンク長
Ｌ２：座標（Ｘ２，Ｙ２）と座標（Ｘ３，Ｙ３）間のリンク長
Ｌ３：座標（Ｘ３，Ｙ３）と座標（Ｘ４，Ｙ４）間のリンク長
Ｌ４：座標（Ｘ４，Ｙ４）と座標（Ｘ５，Ｙ５）間のリンク長
Ｌ５：座標（Ｘ５，Ｙ５）と座標（Ｘ６，Ｙ６）間のリンク長
θ０：座標（Ｘ０，Ｙ０）の座標（Ｘ１，Ｙ１）への接続方位角
θ１：座標（Ｘ１，Ｙ１）の座標（Ｘ２，Ｙ２）への接続方位角
θ２：座標（Ｘ２，Ｙ２）の座標（Ｘ３，Ｙ３）への接続方位角
θ３：座標（Ｘ３，Ｙ３）の座標（Ｘ４，Ｙ４）への接続方位角
θ４：座標（Ｘ４，Ｙ４）の座標（Ｘ５，Ｙ５）への接続方位角
θ５：座標（Ｘ５，Ｙ５）の座標（Ｘ６，Ｙ６）への接続方位角
すなわち、ＧＰＳ１３による測位で得られた自車両の位置、情報提供装置１１の位置座標（Ｘ０，Ｙ０）ならびに上述した（１）〜（４）に示す補正要件を考慮してトンネルに進入する以前の自車両の位置を認識特定する。その後、上記トンネルの道路線形情報に基づいて、トンネルの入口、出口、トンネルの道路形状を認識した上で、自車両の車速や車輪速等に基づいて自車両の移動位置を算出して、トンネル内での自車両の位置を認識特定する。
【００４４】
このように、上記実施例２では、情報提供装置１１から与えられる提供情報を受信する際の受信タイミングや受信エリア等の受信環境に基づいて自車両の位置を補正することで、情報提供装置１１と自車両との位置関係を精度よく得ることが可能となる。これにより、情報提供装置１１付近における自車両の位置を精度よく認識特定することができる。
【００４５】
また、上述したようにして認識特定した自車両の位置の先に、ＧＰＳ１３により自車両の位置が認識特定することが困難なトンネル等が存在し、情報提供装置１１から提供されたトンネルの道路形状や自車両の挙動情報に基づいてトンネル内での自車両の位置を認識特定する際に、トンネル内に進入する前の自車両の位置を精度よく認識特定することができるので、すなわちトンネル内での自車両の位置を認識特定する際の起点となる位置を精度よく得ることができるので、トンネル内での自車両の実際の位置と本システムで認識特定した自車両の位置との誤差を低減することができる、これにより、ＧＰＳ１３により自車両の位置が特定困難な箇所において自律航法により自車両の位置を認識特定する際の特定精度を従来に比べて向上することができる。
【００４６】
なお、ＧＰＳ１３により自車両の位置が認識特定することが困難な場所の一例として、トンネルを例に挙げたが、例えば、高速道路と一般道が重畳している場所（高架下）なども含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１１…情報提供装置
１２…送受信部
１３…ＧＰＳ
１４…ＣＡＮ
１５…ナビゲーションユニット
１５１…データ処理部
１５２…位置認識部
１５３…道路線形認識部
１５４…走行状態認識部
１５５…自車位置処理部
１５６…表示制御部
１５７…地図データ
１５８…表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路沿いに設置されて各種情報を送信提供する情報提供装置と車両との間で通信行う路車間通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献には、道路沿いに設置された路側機と車両に搭載された車載機器との間で通信を行う避難誘導システムの技術が記載されている。この技術では、自車両がＧＰＳによる電波が受信し難いトンネルに進入する前に、ＧＰＳにより取得した自車両の位置を起点として、車両の進行方向や車速情報に基づいて自律航法システムによりトンネル内での自車両の位置を認識特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９３６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の路車間通信システムにおいては、ＧＰＳの電波が受信し難いトンネル等に自車両が進入する際に、自車両が自車両の位置情報を精度良く取得できない場合には、自律航法により自車両の位置を特定する際の起点となる位置が不正確となる。このため、この不正確な起点に基づいて算出されるトンネル内での自車両の位置も不正確となり、実際の自車両の位置との乖離が大きくなるといった不具合を招くおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、路車間通信において得られた情報を用いることで、トンネル内における自車両の位置を特定する精度を向上させた路車間通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、情報提供手段から送信提供された位置情報ならびに道路線形情報に基づいて自車両の位置を補正し、補正した自車両の位置と自車両の挙動情報とに基づいて自車両の位置を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、補正手段によって情報提供手段から送信提供された情報に基づいて自車両の位置が補正され、自車両位置特定手段によって補正された自車両の位置と自車両の挙動情報とに基づいて自車両の位置が特定されるので、トンネル内における自車両の位置を特定する精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る路車間通信システムの構成を示す図である。
【図２】情報提供装置と車両との路車間通信の様子を示す図である。
【図３】ナビゲーションユニットの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る路車間通信における基本的な処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１に係る路車間通信における自車両位置の認識処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】光ビーコン路側機と車両との路車間通信における各種情報のやりとりの様子を示す図である。
【図７】光ビーコン路側機と車両との路車間通信における受信状態の違いを示す図である。
【図８】トンネルの道路形状を表す提供情報の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明を実施するための実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の実施例１に係る路車間通信システムの構成を示す図である。図１に示す実施例１の路車間通信システムの特徴とするところは、道路交通情報通信システムセンター（略称ＶＩＣＳセンター）が収集、処理、編集した道路交通情報を通信・放送メディアによって送信し、車載用のナビゲーションシステムなどの車載装置に文字や図形（地図など）として表示させる道路交通情報通信システム（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、略称ＶＩＣＳ・ビックス（登録商標））を用いた通信システムであり、この通信システムを用いて自車両の位置を精度良く認識して特定するようにしたことにある。
【００１１】
図１において、路車間通信システムは、車両外に設けられた情報提供装置１１と、車載された送受信部１２、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、全地球測位システム）１３、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１４ならびにナビゲーションユニット１５を備えて構成されている。
【００１２】
情報提供装置１１は、道路沿いに設置された路側機で構成され、先のＶＩＣＳで用いられている例えば光ビーコンや電波ビーコンを用いた通信装置で構成されている。情報提供装置１１は、例えば図２に示すように、道路の上方に設けられて車両が道路の所定の通信領域に位置した際に通信領域内の車両との間で相互通信を行い、ＶＩＣＳセンターから送信された位置情報や道路の形状等を示す道路線形データを含む道路交通情報等を受信し、受信した道路交通情報を車両に送信する一方、車両側から送信された車両ＩＤや車載器の識別子等を受信する。
【００１３】
図１に戻って、送受信部１２、ＧＰＳ１３、ＣＡＮ１４ならびにナビゲーションユニット１５は、ユーザにより目的地や経由地が入力されると、ＧＰＳや車速情報、ジャイロなどの自律航法装置、ならびに道路地図情報を利用して車両の現在位置を認識し、車両の現在位置からユーザにより入力された目的地に至る最適経路を選定し、ディスプレイ（モニタ画面）に必要な地図を表示させながら経路案内を行う、車載用のナビゲーションシステムとして構成されている。
【００１４】
送受信部１２は、例えば先のＶＩＣＳで採用されている３メディアＶＩＣＳビーコンアンテナで構成され、情報提供装置１１との間で双方向の通信を行い、車両ＩＤや車載器の識別子等を送信する一方、位置情報や道路線形データを受信する。
【００１５】
ＧＰＳ１３は、従来から知られている、衛星からの電波を受けて自車両の位置を測位特定するシステムである。
【００１６】
ＣＡＮ１４は、車内ＬＡＮとして機能し、車速センサや車輪速センサ等から車速や車輪回転速度等の車両情報を収集するネットワークシステムである。
【００１７】
ナビゲーションユニット１５は、ナビゲーションシステムならびに本路車間通信システムの制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。ナビゲーションユニット１５は、上記送受信部１２、ＧＰＳ１３ならびにＣＡＮ１４を介して得られたデータを読み込み、読み込んだ各種データならびに予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、以下に説明する自車両の位置の認識特定を行う処理を含む本システムに必要なすべての動作を統括管理して制御する。
【００１８】
図３はナビゲーションユニット１５の構成を示す図である。図３において、ナビゲーションユニット１５は、データ処理部１５１、位置認識部１５２、道路線形認識部１５３、走行状態認識部１５４、自車位置処理部１５５、表示制御部１５６、地図データ１５７ならびに表示部１５８を備えて構成されている。
【００１９】
データ処理部１５１は、送受信部１２で受信した位置情報や道路線形データ等のデータを受けて解読し、解読の結果、情報提供装置１１が設置された位置情報（緯度、経度）は、自車位置処理部１５５に与えられ、その他の道路線形データ等の情報は、道路線形認識部１５３に与えられる。
【００２０】
位置認識部１５２は、ＧＰＳ１３で取得した位置情報を解読し、解読結果に基づいて自車両の位置を認識特定する。
【００２１】
道路線形認識部１５３は、データ処理部１５１から与えられた道路線形データに基づいて自車両が位置している先の道路のノードやリンク情報などを組み立て、これから先の道路線形を認識し、認識した道路線形を自車位置処理部１５５に与える。
【００２２】
走行状態認識部１５４は、ＣＡＮ１４を介して自車両の速度や車輪回転速度などの自車両の走行状態情報（挙動情報）を収集し、収集された走行状態情報は自車位置処理部１５５に与えられる。
【００２３】
自車位置処理部１５５は、データ処理部１５１ならびに位置認識部１５２から与えられた情報に基づいて自車両の現在位置を補正特定する。また、自車位置処理部１５５は、道路線形認識部１５３ならびに走行状態認識部１５４から与えられた情報に基づいて、自車両の移動に伴う自車両の現在位置を認識特定する。
【００２４】
表示制御部１５６は、自車位置処理部１５５で得られた自車両の位置を表示部１５８に表示される地図に反映させて表示する際の制御を行う。
【００２５】
表示部１５８は、地図データ１５７から与えられる地図情報に基づいて、ナビゲーションシステムに必要な地図を含む各種情報を画面表示するとともに、表示制御部１５６による制御の下に自車位置処理部１５５で得られた自車両の位置を画面表示された地図上に表示する。
【００２６】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、この実施例１の基本的な処理の概略について説明する。図４において、先ずステップＳ４１では、ナビゲーションシステムのＧＰＳ１３から得られた情報に基づいて自車両の位置が認識特定される。ステップＳ４２では、自車両が情報提供装置１１が設置された道路を走行してその通信範囲内に位置した際に、情報提供装置１１から送信された情報を受信する。ステップＳ４３では、情報提供装置１１から送信されて受信した情報には、情報提供装置１１の緯度、経度、高度の提供情報が含まれているので、これらの提供情報ならびに自車両が提供情報を受信した受信タイミングに基づいて自車両の位置を補正する。ステップＳ４４では、情報提供装置１１から送信された提供情報には、情報提供装置１１から先の道路線形データ（ノード緯度経度やリンク等）が含まれているので、この道路線形データに基づいて、自車両の現在位置から先の道路形状を認識把握するとともに、認識把握した道路形状に基づいて自車両の現在位置以降の自車両の位置を補正する。ステップＳ４５では、上記ステップＳ４３，Ｓ４４で得られた自車両の位置ならびに道路線形データに基づいて地図データとのマップマッチング処理により、表示部１５８に表示されている地図に自車両の位置を表示する。なお、このような処理は、予め設定された例えば数ミリ秒程度の周期で繰り返し実行される。
【００２７】
次に、図５に示すフローチャートを参照して、この実施例１で実行される演算処理の手順を説明する。先ずステップＳ５１では、自車両が情報提供装置１１との送受信可能な通信エリアに位置すると、送受信部１２で情報提供装置１１から送信された提供情報を受信する。ステップＳ５２では、ＧＰＳ１３による測位により自車両の位置を認識特定する。ステップＳ５３では、先のステップＳ５２に引き続いてＧＰＳ１３による測位により自車両の位置を認識特定できるか否かを判別する。
【００２８】
判別の結果、自車両がトンネル等内に位置してＧＰＳ１３により自車両の位置を認識特定することが困難な箇所に位置するような場合には、その後の処理をステップＳ５４に移行する一方、自車両の位置が認識特定できる場合にはその後の処理をステップＳ５６に移行する。ステップＳ５４では、自律航法によって認識特定された自車両の位置、ならびに情報提供装置１１から提供された情報提供装置１１の設置位置の情報や情報提供装置１１の設置場所以降の道路の線形情報に基づいて、自車両の位置を再認識する。ステップＳ５５では、先のステップＳ５４で再認識されて特定された自車両の位置と地図データとのマップマッチング処理を行い、表示部１５８に表示された地図に自車両の位置を表示する。ステップＳ５６では、情報提供装置１１から提供された提供情報に基づいて、ＧＰＳ１３による測位により得られた自車両の位置を補正して自車両の位置を再調整して認識特定し、先のステップＳ５５に移行する。なお、このような処理は、予め設定された例えば数ミリ秒程度の周期で繰り返し実行される。
【００２９】
次に、自車両と情報提供装置１１として機能する例えば光ビーコン路側機との間で行われる各種情報の通信について、光ビーコン路側機と各シーケンス（１）〜（４）における通信エリアを示す図６を参照して説明する。図６において、通信エリアは例えば地上から地上高１ｍ程度の地点で定義されており、通信エリアの前後に通信が不安定となる不安定領域（グレーゾーン）が存在する。
【００３０】
シーケンス（１）における車線通知番号（ＩＤなし）は、ダウンリンク（ＤＬ）エリア全域（グレーゾーンを含む）にわたって受信可能であるが、車両がアップリンク（ＵＬ）エリア通過後に受信した場合には、通信が確立していないので、論理上はアップリンクエリアの終点までが通信可能範囲となる。
【００３１】
シーケンス（２）における車両ＩＤは、アップリンクエリア全域で通信可能となる。
【００３２】
シーケンス（３）における車線通知番号（ＩＤあり）は、ダウンリンクエリア全域（グレーゾーンを含む）にわたって受信可能であるが、車両がアップリンクエリア通過後に光ビーコン路側機から送信されるので、論理上はアップリンクエリアの始点からが通信可能範囲となる。
【００３３】
シーケンス（４）における実データとなる、ＡＭＩＳ（交通情報提供システム、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標））で提供される交通渋滞情報や事故などによる交通障害情報及び安全運動などの広報情報、ならびにＤＳＳＳ（安全運転支援システム、Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）で提供される安全運転支援情報は、ダウンリンクエリア全域（グレーゾーンを含む）にわたって受信可能であるが、車両がアップリンクエリア通過後に光ビーコン路側機から送信されるので、論理上はアップリンクエリアの始点からが通信可能範囲となる。
【００３４】
このように、予め設定された通信エリア内で各種情報が車両と光ビーコン路側機との間通信される。
【００３５】
次に、自車両と情報提供装置１１として機能する例えば光ビーコン路側機との間で行われる各種情報の通信環境を示す図７を参照して、上記したような通信環境において通信した際に得られた情報に基づいて、自車両の位置の補正について説明する。
【００３６】
自車両が光ビーコン路側機からの提供情報を上述した所定の通信エリア内で受信する際に、受信位置が光ビーコン路側機が設置された位置座標になるわけではないので、以下に示す各点（１）〜（４）を考慮して、自車両の位置を認識特定する際に活用する。
【００３７】
（１）通信エリアにおける受信タイミングに応じて光ビーコン路側機と自車両との位置関係を補正する。すなわち、車載された送受信部１２の地上からの高さが例えば概ね１ｍ程度である場合には、前述したようにグレーゾーンは所定の範囲として設定されているので、受信タイミングがグレーゾーンの始点（受信タイミング（Ｔ１）が早い場合）から終点（受信タイミング（Ｔ２＞Ｔ１）が遅い場合）との間で自車両の位置が異なる。したがって、この受信タイミング（受信開始地点）ならびに光ビーコン路側機の位置座標に基づいて自車両の位置を補正する。また、送受信部１２の車載高が、図７に示すように概ね２ｍ程度である場合であっても、受信タイミングがグレーゾーンの始点（受信タイミング（Ｔ３）が早い場合）から終点（受信タイミング（Ｔ４＞Ｔ３）が遅い場合）との間で自車両の位置が異なるので、同様に受信タイミングならびに光ビーコン路側機の位置座標に基づいて自車両の位置を補正する。
【００３８】
（２）通信データ（提供情報）のサイズによってデータの受信が完了するまでの時間が異なり、その間に走行中の自車両も移動するので、通信データのサイズにより自車両の位置が異なることになる。したがって、通信データのサイズならびに光ビーコン路側機の位置座標に基づいて自車両の位置を補正する。
【００３９】
（３）先の（１）で触れたように、車載された送受信部１２の設置高により提供情報の受信位置が異なる。すなわち、図７に示すように、設置高が１ｍ程度とその倍の２ｍ程度とでは、例えば同じグレーゾーンの始点で受信しても設置高１ｍ程度の場合には受信タイミングがＴ１なのに対して設置高２ｍ程度の場合には受信タイミングはＴ３（＞Ｔ３）となり、自車両の位置が異なることになる。したがって、送受信部１２の設置高に基づいて自車両の位置を補正する。
【００４０】
（４）提供情報されるデータ量は、図７に示すように、データを受信する時間と自車両の車速との積に応じて決まるため、自車両が所定量の提供情報の受信を完了する位置は車速に応じて異なることになる。したがって、車速に応じて自車両の位置を補正する。
【００４１】
このような点を考慮して情報提供装置１１から提供される各種情報を活用することで、自車両の位置を補正する。
【００４２】
一方、情報提供装置１１の設置箇所の先に、ＧＰＳ１３による測位では自車両の位置を認識特定するのが難しい例えばトンネル等が存在する場合には、図８に示すようなトンネルの道路線形データとして以下に示すような情報が提供された場合には、これらの提供情報に基づいて道路の形状を推定し、推定結果を加味して自車両の位置を認識特定する。
【００４３】
（Ｘ０，Ｙ０）：情報提供装置の位置座標
（Ｘ１，Ｙ１）：トンネル開始位置座標
（Ｘ２，Ｙ２）：トンネル内の線形座標
（Ｘ３，Ｙ３）：トンネル内の線形座標
（Ｘ４，Ｙ４）：トンネル内の線形座標
（Ｘ５，Ｙ５）：トンネル開始位置座標
（Ｘ６，Ｙ６）：サービス終了の位置座標
Ｌ０：座標（Ｘ０，Ｙ０）と座標（Ｘ１，Ｙ１）間のリンク長
Ｌ１：座標（Ｘ１，Ｙ１）と座標（Ｘ２，Ｙ２）間のリンク長
Ｌ２：座標（Ｘ２，Ｙ２）と座標（Ｘ３，Ｙ３）間のリンク長
Ｌ３：座標（Ｘ３，Ｙ３）と座標（Ｘ４，Ｙ４）間のリンク長
Ｌ４：座標（Ｘ４，Ｙ４）と座標（Ｘ５，Ｙ５）間のリンク長
Ｌ５：座標（Ｘ５，Ｙ５）と座標（Ｘ６，Ｙ６）間のリンク長
θ０：座標（Ｘ０，Ｙ０）の座標（Ｘ１，Ｙ１）への接続方位角
θ１：座標（Ｘ１，Ｙ１）の座標（Ｘ２，Ｙ２）への接続方位角
θ２：座標（Ｘ２，Ｙ２）の座標（Ｘ３，Ｙ３）への接続方位角
θ３：座標（Ｘ３，Ｙ３）の座標（Ｘ４，Ｙ４）への接続方位角
θ４：座標（Ｘ４，Ｙ４）の座標（Ｘ５，Ｙ５）への接続方位角
θ５：座標（Ｘ５，Ｙ５）の座標（Ｘ６，Ｙ６）への接続方位角
すなわち、ＧＰＳ１３による測位で得られた自車両の位置、情報提供装置１１の位置座標（Ｘ０，Ｙ０）ならびに上述した（１）〜（４）に示す補正要件を考慮してトンネルに進入する以前の自車両の位置を認識特定する。その後、上記トンネルの道路線形情報に基づいて、トンネルの入口、出口、トンネルの道路形状を認識した上で、自車両の車速や車輪速等に基づいて自車両の移動位置を算出して、トンネル内での自車両の位置を認識特定する。
【００４４】
このように、上記実施例２では、情報提供装置１１から与えられる提供情報を受信する際の受信タイミングや受信エリア等の受信環境に基づいて自車両の位置を補正することで、情報提供装置１１と自車両との位置関係を精度よく得ることが可能となる。これにより、情報提供装置１１付近における自車両の位置を精度よく認識特定することができる。
【００４５】
また、上述したようにして認識特定した自車両の位置の先に、ＧＰＳ１３により自車両の位置が認識特定することが困難なトンネル等が存在し、情報提供装置１１から提供されたトンネルの道路形状や自車両の挙動情報に基づいてトンネル内での自車両の位置を認識特定する際に、トンネル内に進入する前の自車両の位置を精度よく認識特定することができるので、すなわちトンネル内での自車両の位置を認識特定する際の起点となる位置を精度よく得ることができるので、トンネル内での自車両の実際の位置と本システムで認識特定した自車両の位置との誤差を低減することができる、これにより、ＧＰＳ１３により自車両の位置が特定困難な箇所において自律航法により自車両の位置を認識特定する際の特定精度を従来に比べて向上することができる。
【００４６】
なお、ＧＰＳ１３により自車両の位置が認識特定することが困難な場所の一例として、トンネルを例に挙げたが、例えば、高速道路と一般道が重畳している場所（高架下）なども含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１１…情報提供装置
１２…送受信部
１３…ＧＰＳ
１４…ＣＡＮ
１５…ナビゲーションユニット
１５１…データ処理部
１５２…位置認識部
１５３…道路線形認識部
１５４…走行状態認識部
１５５…自車位置処理部
１５６…表示制御部
１５７…地図データ
１５８…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路沿いに設置された情報提供手段と車載された情報処理手段との間で通信を行う路車間通信システムにおいて、
前記情報提供手段は、当該情報提供手段が設置された位置情報ならびに前記情報提供手段より先の道路の道路線形情報を送信提供し、
前記情報処理手段は、
前記情報提供手段から送信提供された情報を受信する受信手段と、
自車両の車速、車輪速を含む自車両の挙動情報を認識する挙動認識手段と、
ＧＰＳによる測位により自車両の位置を認識する自車両位置認識手段と、
前記情報提供手段から送信提供された情報に基づいて、前記自車両位置認識手段で認識された自車両の位置を補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された前記自車両の位置と前記挙動認識手段で認識された前記自車両の挙動情報とに基づいて、前記自車両の位置を特定する自車両位置特定手段とを備えている
ことを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】
前記自車両位置特定手段で特定された前記自車両の位置を地図データとマッチングさせて地図上に表示する表示手段
を有することを特徴とする請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項３】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の受信タイミングにより変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の路車間通信システム。
【請求項４】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の通信データのサイズにより変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の路車間通信システム。
【請求項５】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の前記受信手段の設置高さにより変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の路車間通信システム。
【請求項６】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の前記自車両の車速により変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の路車間通信システム。
【請求項１】
道路沿いに設置された情報提供手段と車載された情報処理手段との間で通信を行う路車間通信システムにおいて、
前記情報提供手段は、当該情報提供手段が設置された位置情報ならびに前記情報提供手段より先の道路の道路線形情報を送信提供し、
前記情報処理手段は、
前記情報提供手段から送信提供された情報を受信する受信手段と、
自車両の車速、車輪速を含む自車両の挙動情報を認識する挙動認識手段と、
ＧＰＳによる測位により自車両の位置を認識する自車両位置認識手段と、
前記情報提供手段から送信提供された情報に基づいて、前記自車両位置認識手段で認識された自車両の位置を補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された前記自車両の位置と前記挙動認識手段で認識された前記自車両の挙動情報とに基づいて、前記自車両の位置を特定する自車両位置特定手段とを備えている
ことを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】
前記自車両位置特定手段で特定された前記自車両の位置を地図データとマッチングさせて地図上に表示する表示手段
を有することを特徴とする請求項１に記載の路車間通信システム。
【請求項３】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の受信タイミングにより変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の路車間通信システム。
【請求項４】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の通信データのサイズにより変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の路車間通信システム。
【請求項５】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の前記受信手段の設置高さにより変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の路車間通信システム。
【請求項６】
前記補正手段は、前記情報提供手段から送信提供される情報を予め設定された通信エリア内で前記自車両が受信する際の前記自車両の車速により変化する受信位置に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の路車間通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２６６２２４（Ｐ２０１０−２６６２２４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５５１５（Ｐ２００９−１１５５１５）
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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