JP4617723B2

JP4617723B2 - 中継装置

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Publication number: JP4617723B2
Application number: JP2004160648A
Authority: JP
Inventors: 亮一志水
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: JP2005339432A

Description

この発明は、例えば車両同士や車両と歩行者間の衝突事故を防止する中継装置に関する。

近接した車両同士の衝突防止装置としては、ミリ波レーダを用いた前方車両との衝突防止装置がある。車両の側方での衝突防止装置としては、近距離ミリ波センサを用いた衝突防止装置がある。
また、位置検出手段によって検出された車両位置情報を車両間で双方向通信し、自車両と他車両との相対的な位置関係を把握することにより、衝突を防止する衝突防止装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−７９１００号公報

しかし、ミリ波レーダを用いた前方車両との衝突防止装置の効果は、他車両が自車両の前方を近接して走行している場合に限られるという課題があった。
また、従来技術では、衝突防止の対象となる他車両は１台を想定しており、交差点のように多数の車両が往来するような場所での多数の車両を対象とした衝突防止は想定していない。従来技術により複数の車両を想定した車両衝突防止システムを構成すると、これら複数の車両と個別に双方向通信を行い、自車両と他車両との相対的な位置関係や車両速度を把握することにより衝突事故を防止する構成となる。しかしながらこのような構成では、双方向通信を行う車両数に依存して多数の無線通信回線を確保しなければならないという課題があった。また通信回線が確保できた場合であっても、ポーリング手順により各車両にアクセスし順次データの授受を行う方式では情報のリアルタイム性が損なわれるという課題があった。
また、従来技術では、車両の測位精度が十分でないことにより、車両後方から車両側方をすり抜けようとしているバイクや蛇行して走行しているような車両の検出は出来ず、また、走行している車線の判別ができないことから車線を逸脱して走行してくるような車両の検出は出来ないという課題があった。
また、車両が走行可能なエリアと進入できないエリアを区別する情報であり、例えば進行方向前方の道路幅、車線数、車線減少の有無、歩道の有無、道路工事の有無、進入禁止となる道路工事エリア、建物情報などの道路構造情報をも勘案した衝突事故防止システムは無かった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、多数の車両の位置情報と速度情報を車両側で少ない通信回線でリアルタイム性を損なうことなく受信し、車両位置情報の高精度化を実現することにより、衝突事故の危険判定の精度を向上させた衝突防止システムを得ることを目的とする。

この発明の中継装置は、道路の交差点において車両が走行可能なエリアの情報を含む道路構造情報が格納された書き換え可能な道路構造情報データベースと、前記交差点に設けられ、前記交差点を走行する車両と無線通信を行う通信部と、前記道路構造情報データベースと前記通信部に接続され、前記車両に向けて、前記道路構造情報データベースに格納された前記道路構造情報を前記通信部を介して送信する処理部と、を備え、前記処理部は、前記交差点の道路を走行する車両の車両位置データと車両速度を含む車両走行情報を前記通信部を介して取得し、前記車両位置データと前記車両走行情報を前記通信部を介して前記車両に向けて送信し、前記処理部は、更に、前記交差点に設置された交差点信号機と接続され、前記交差点信号機から信号機の信号情報を取得し、前記信号情報と前記道路構造情報と前記車両位置データと前記車両走行情報とに基づいて、車両進行方向の信号機が赤であって減速していない車両の有無を判定し、当該車両があれば警告処理を行う。

この発明によれば、通信エリア内の多数の車両に対して、車両測位データや車両走行情報や道路構造情報などの情報を一括して送受信する中継装置を備えていることにより、各車両の車載装置は中継装置に対して１回線の双方向通信を行うのみで通信エリア内の多数の車両の車両測位データや車両走行情報や道路構造情報などの情報をリアルタイム性を損なうことなく獲得することができるという効果がある。また、中継装置は道路構造情報を格納した道路構造情報データベースを備えており、この道路構造情報データベースは書換え可能であり、道路工事などの最新の道路構造情報を考慮した衝突事故の危険判定ができるという効果がある。

実施の形態１．
図１は本実施の形態１における交差点での衝突防止システムの概念図である。
図１において、十字路の交差点１には四方の車道から車両が進入し通過する。車両３、４，５，６は交差点１に進入しようとする車両であり、各車両３，４，５，６は車載装置１３を搭載している。交差点１中央付近には中継装置７が設置され、また信号機７４が設置されている。上空には複数のＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星８が位置し、車載装置１３はＧＰＳ衛星８からＧＰＳ信号９（ＧＰＳ衛星８が発信する測位信号で、Ｃ／Ａコードなどが含まれる）を受信する。

電子基準局が得た疑似距離などのＧＰＳ観測データを複数の電子基準局から受信し、受信したＧＰＳ観測データに基いて補正位置情報を演算し、求めた補正位置情報を送信するセンタを補正位置情報センタと呼ぶ。
疑似距離とはＧＰＳ衛星とＧＰＳ測位端末との測定距離であり、真の距離と誤差距離との和である。ＧＰＳ測位端末側では、補正位置情報センタから受信した補正位置情報により自己端末で受信したＧＰＳ観測データを補正することで疑似距離から誤差距離を除き、高精度な測位結果を得ることが出来る。
図１のＰＡＳ（ＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＡｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅｓ；国土位置情報サービス）センタ１１は、この補正位置情報センタの１つの名称であり、位置座標が正確に分かっている複数の電子基準局（図示せず）と接続されている。
中継装置７はＰＡＳセンタ１１とインターネット、衛星回線、無線回線等の通信回線で接続されており、ＰＡＳセンタ１１が送信する補正位置情報１４を受信し、受信した補正位置情報１４を交差点近傍の車両に対して送信する。

図２の本実施の形態１における衝突防止システムの構成図を用いて、このシステムの概略を説明する。
中継装置７はＰＡＳセンタ１１と通信回線を介して接続されており、ＰＡＳセンタから送信される補正位置情報１４を受信する。
中継装置７は、受信した補正位置情報１４を交差点近傍の車両に対し送信し、車両に搭載された車載装置１３は、前記補正位置情報１４を受信する。
また、車載装置１３は上空に位置する複数のＧＰＳ衛星８が発信する測位信号であるＧＰＳ信号９を受信する。車載装置１３は、受信したＧＰＳ信号による単独測位として得られたＧＰＳ衛星と車載装置との疑似距離を含むＧＰＳ観測データを補正位置情報１４を用いて補正し、補正されたＧＰＳ観測データを用いて測位演算を行うことで、高精度な車両測位データを獲得する。
一方、車載装置１３は獲得した自車両の車両測位データを中継装置７に対し送信する。また、車載装置１３は前記車両測位データと共に車両速度などの車両走行情報を中継装置７に対し送信する。図２においてデータ３０は車両測位データと車両走行情報を示している。

一方、中継装置７は、交差点近傍の通信エリア内を走行する各車両からデータ３０を受信し、通信エリア内を走行する車両に対しデータ３１を送信する。ここで通信エリアは、車載装置１３と中継装置７とが双方向通信可能なエリアのことである。また、データ３１は、交差点近傍の道路構造情報や、補正位置情報や、通信エリア内を走行する車両の車両測位データや、車両速度などの車両走行情報や、交差点の信号機情報を示している。
道路構造情報とは、車両が走行可能なエリアと進入できないエリアを区別できる道路情報であり、例えば交差点近傍の道路幅、車線数、車線減少の有無、歩道の有無、道路工事の有無、進入禁止となる道路工事エリアおよび建物情報など交差点近傍の道路情報を指し、中継装置７の道路構造情報データベースに格納されている。
車載装置１３は、自車両の車両測位データと中継装置７から送信された交差点近傍の道路構造情報と車両測位データと車両走行情報と信号機情報に基づいて衝突事故の危険判定をし、危険であると判定すれば音声などによりドライバーに対し警告を発する。

図３に、車載装置１３のブロック構成を示す。
車載装置１３は、アンテナ部３４と送受信・計算部３５と警告判定処理部３６から構成される。
アンテナ部３４は、送受信部３７に接続されたアンテナ３４１とＧＰＳ受信機３９に接続されたアンテナ３４２から構成される。
アンテナ３４１は、中継装置７から送信された補正位置情報、交差点近傍の道路構造情報、車両測位データ、車両走行情報、信号機情報などの情報を受信する。また、パイロット信号や、自車両の車両測位データや車両走行情報などの情報を送信する。アンテナ３４２は、ＧＰＳ衛星８からのＧＰＳ信号９を受信する。

送受信・計算部３５は、送受信部３７と測位処理部３８とＧＰＳ受信機３９とで構成される。
送受信部３７はアンテナ３４１を経由して補正位置情報、交差点近傍の道路構造情報、車両測位データ、車両走行情報、信号機情報を受信する。送受信部３７は受信した補正位置情報を測位処理部３８に出力し、道路構造情報、車両測位データ、車両走行情報、信号機情報を警告判定処理部３６に出力する。警告判定処理部３６は道路構造情報、車両測位データ、車両走行情報、信号機情報を記憶エリア４０に格納する。記憶エリア４０は書き換え可能で読み取り可能である。
ＧＰＳ受信機３９は、ＧＰＳ観測データを測位処理部３８に出力する。
測位処理部３８は、ＧＰＳ観測データと送受信部３７が出力した補正位置情報に基いて測位演算することで、１ｍ以下の高精度な自車両の車両測位データを得ることができる。ここで得た自車両の車両測位データは送受信部３７とアンテナ３４１を経由して中継装置７に対して送信すると共に、警告判定処理部３６に出力する。
警告判定処理部３６は記憶エリア４０に格納された道路構造情報、他車両の車両測位データと車両走行情報、信号機情報、自車両の車両測位データと車両走行情報に基いて衝突事項の危険判定を行い、衝突事故の危険があると判断すればドライバーに警告を発する。

図４に、中継装置７のブロック構成を示す。
中継装置７は、アンテナ７１と送受信部７２と処理部７３と道路構造情報データベース７５と車両測位データや車両走行情報等を記憶する記憶エリア７６から構成される。道路構造情報データベース７５には道路構造情報が格納されている。道路構造情報データベース７５は書き換え可能であり、読み取り可能である。
送受信部７２は、アンテナ７１を経由して通信エリア内の車両から送信されるパイロット信号、車両測位データ、車両走行情報を受信し、通信エリア内の車両に対して補正位置情報、道路構造情報、車両測位データ、車両走行情報、信号機情報などを送信する。

処理部７３は、道路構造情報データベース７５、記憶エリア７６、ＰＡＳセンタ１１、交差点信号機７４、送受信部７２と接続されている。
処理部７３は、車両が常時送信するパイロット信号をアンテナ７１を経由して送受信部７２が受信することで車両が通信エリア内に入ったことを判別すると、未使用状態の車両ＩＤ番号の中から車両ＩＤ番号を選択し、前記車両ＩＤ番号と道路構造情報データベース７５から取出した交差点近傍の道路構造情報をアンテナ７１を経由して車両に送信する。通信エリア内に入った車両は交差点近傍の道路構造情報とともに車両ＩＤ番号の送信を受信することで、通信エリア内における自車両の車両ＩＤ番号を獲得する。
また、処理部７３は、車両が通信エリア外に出たことを判別するとその車両に付与していた車両ＩＤ番号を使用中の状態から未使用状態に変更する。車両が通信エリア外であることの判別は、判別すべき車両ＩＤ番号を含んだ情報の受信が無くなったことで判別してもよいし、あるいは、受信した車両測位データからわかる車両位置をもって通信エリア外であることを判別してもよい。
このように中継装置は、車載装置が発信するパイロット信号を受信することで、車両が通信エリアに入ったことを判別し、また、判別すべき車両が発信する車両ＩＤ番号を含んだ情報の受信が一定期間無くなったことにより、あるいは、判別すべき車両位置情報により、車両が通信エリア外に出たことを判別する。

図５（ａ）〜（ｃ）に、道路構造情報データベース７５に格納されている交差点近傍の道路構造情報のデータ形式の一例を示す。図５（ａ）はノード情報テーブル、（ｂ）はノード間を接続するリンク情報テーブル、（ｃ）は建物情報テーブルである。
図５（ａ）において、ノードは例えば道路交差点位置や道路の屈曲点などに仮想的に付けられたポイントであり、ノードＩＤ番号はノードに付けられた番号である。ノード情報テーブルにはノードが位置するノード位置座標、隣接するノード数を表す隣接ノード数、接続する接続ノード番号、ノード間を接続するリンクＩＤ番号が格納される。
図５（ｂ）はリンク情報テーブルであり、リンクＩＤ番号に付随する情報が格納される。例えば、道路幅、車線数、車線減少の有無、車道脇の歩道の有無、道路工事の有無、道路工事エリアである。道路工事エリアは、工事エリアの角４点の座標で示され地図上に車両進入禁止を示す表示がされる。
図５（ｃ）は建物情報テーブルであり、座標位置に対する建物情報が格納される。例えば建物の名称、建物の寸法、階数などである。
道路構造情報データベースは書換え可能である。例えば道路工事が完了した時点で、図５（ｂ）リンク情報テーブルの道路工事の有無の欄を有(1)から無(0)に変更することにより地図上の車両進入禁止の表示は消去される。
道路構造情報データベースの書換えは、データベース端末の入力により行う。

図６は、中継装置内の処理部７３が行う情報処理のタイムチャート図である。
処理部７３は、記憶エリア７６に格納した通信エリア内を走行する車両の車両測位データと車両走行情報および補正位置情報と交差点信号機情報などの受信情報を周期的に集計し、送受信部７２に対してまとめて出力する。
図６の例では、通信エリア内の車両は車両測位データや車両走行情報を１０Ｈｚ周期で発信しており、ＰＡＳセンタ１１は補正位置情報１４を１Ｈｚ周期で発信している。処理部７３はアンテナ７１と送受信部７２を経由してこれらの情報を受信し、車両ＩＤ番号と対応させる形式で記憶エリア７６に格納する。
処理部７３は１０Ｈｚ周期で直前の１周期（１００ｍｓ）の間に受信した情報（各車両のＩＤ番号、車両測位データ、車両走行情報、補正位置情報、交差点信号機情報など）を記憶エリア７６から取出し、送受信部７２に出力する。
送受信部７２は処理部７３から受信した受信情報を、通信エリア内の車両に対して１０Ｈｚ周期で送信する。
車載装置は中継装置７から情報を受信することにより、１回線の通信回線で、１回線よりも多い数の他車両の車両測位データや車両走行情報や道路構造情報などの情報をリアルタイム性を損なうことなく獲得することができる
処理部７３は、受信情報を一旦記憶エリアに格納し直前の１周期中に受信した情報をまとめ周期的に出力する構成をとっている。この構成をとることにより、受信情報の履歴を記憶エリアに残すことができるという効果がある。また、通信エリア内に車両が多数存在し、受信情報が中継装置７に一時に集中するような際においても、中継装置７が車両からの情報を受信したと同時にその受信情報を出力する構成と比較し、情報の送り損じや情報紛失の問題が発生せず、通信の信頼性が向上するという効果がある。

図４で、中継装置７は通信回線を経由してＰＡＳセンタ１１と接続されている。ＰＡＳセンタ１１は測定した電子基準局位置と関連付けて補正位置情報１４を送信しており、処理部７3は交差点に最も近い電子基準局における補正位置情報１４を受信することができる。

ここでＰＡＳセンタ１１は、複数の電子基準局に設置されたＧＰＳ受信器とネットワークで接続されている。ＧＰＳ受信器はＧＰＳ衛星からＬ１搬送波（１５７５．４２ＭＨｚ）とＬ２搬送波（１２２７．６ＭＨｚ）の２周波からなる搬送波位相情報、衛星測位時間データ、エフェメリスデータ、アルマナックデータ、及び疑似距離などのＧＰＳ観測データを取得する。電子基準局はこれらのＧＰＳ観測データを電子基準局の識別コードとともにＰＡＳセンタ１１に送信している。
ＰＡＳセンタ１１はネットワークで結ばれた各電子基準局のＧＰＳ観測データを受信し、これらのＧＰＳ観測データを用いることで、ＦＫＰ方式の演算処理によりその電子基準局に対応した補正位置情報１４を演算する（例えば、Ｇ．Ｗｕｂｂｅｎａ，Ａ．Ｂａｇｇｅ，Ｍ．Ｓｃｈｍｉｔｚ，”ＲＴＫＮｅｔｗｏｒｋｓｂａｓｅｄｏｎＧｅｏ＋＋ＧＮＳＭＡＲＴ−Ｃｏｎｃｅｐｔ，Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，Ｒｅｓｕｌｔｓ”，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｔｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＭｅｅｔｉｎｇ，ＩＯＮＧＰＳ−０１，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１１．−１４．，２００１参照）。
ここで補正位置情報１４とはＤＧＰＳにより得られる各電子基準局の補正値ｅとＦＫＰ方式により演算された面補正パラメータのことである。面補正パラメータは電子基準点がおかれた位置からの距離に対する補正量を面で表した補正パラメータである。

ＰＡＳセンタ１１は得られた補正位置情報１４を周期的に送信している。

表１に、本実施の形態１における車載装置１３と中継装置７との間の通信仕様と測位精度を示す。

車載装置１３から中継装置７に送信する通信情報は、車両ＩＤ番号、測位時刻、車両測位データ（緯度、経度、高度）、車両進行方向、車両方向指示器、車両速度、車両外形の情報である。
また、中継装置７から車載装置１３に送信する通信情報は、補正位置情報、道路構造情報、交差点信号機情報、通信エリア内を走行する各車両の車両ＩＤ番号、測位時刻、車両測位データ（緯度、経度、高度）、車両進行方向、車両方向指示器、車両速度、車両外形の情報である。
車両から中継装置への送信および中継装置から車両への送信の通信周期は、共に１０Ｈｚである。

車両の測位精度は１ｍ以下である。表1に記載したＦＫＰ−ＤＧＰＳ方式とは、ＤＧＰＳ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）の改良方式であり（例えば、特願２００４−０５７３８０参照）、測定点に最も近い電子基準点における疑似距離と、その電子基準点に対応した面補正パラメータより与えられる補正値δｅを受信し、これら受信情報に基き位置の補正演算を行う方式である。
従来のＤＧＰＳにおいては、それぞれの基準点における補正値ｅしか得られず、測定点が電子基準点から離れるに従って測定点での誤差が大きくなる。これに対し本改良方式のＦＫＰ−ＤＧＰＳ方式では、測定点が電子基準点かなり離れていても面補正パラメータより与えられる補正値δｅにより、正確な誤差量が得られる。結果として測位精度が１ｍ以下という高い測位精度が実現される。
本ＦＫＰ−ＤＧＰＳ方式により、例えば通常４．５ｍ〜５ｍある道路幅の車線で車両が走行している車線の区別をすることが可能となる。

通信エリアは、中継装置７を中心とした半径１００ｍの領域を規定している。これは、ドライバーが警告をうけてから安全確保に必要な時間を４秒と想定し、車両速度が９０ｋｍ／ｈの時で安全確保時間（４秒）の間に車両が走行する距離が１００ｍ（＝９０ｋｍ／ｈ×４秒）であることに基いている。

中継装置が通信する対象車両数は最大６０台で規定している。
前述の通りＦＫＰ−ＤＧＰＳ方式では移動体を１ｍ以下の精度で測位することができ、走行している車線の区別が可能である。また、車頭間隔１０ｍの車両を識別することも可能である。
車両の車頭間隔を１０ｍとしたとき半径１００ｍの通信エリアには１車線あたり１０台の車両が通信対象となる。片側１車線の十時の交差点として、対象となる最大車両数は６０台（＝１０×２×３）となる。
車両と中継装置間で授受されるデータの通信方式は、例えば、車両から中継装置に対してはＣＤＭＡ方式であり、中継装置から車両に対しては同一周波数の放送方式を用いて授受される。

次に、図７と図１〜図４を用いて、本実施の形態１における衝突防止システムの情報の流れについて説明する。
図７は、自車両３が交差点に進入し危険予知判定を行うまでの通信手順の一例を表したものである。
車両３（自車両）に搭載された車載装置１３の送受信部３７は、前方１００ｍの半円（直近の側後方を含む）方向にパイロット信号を常時送信している（図７に示す(1)）。パイロット信号を受信した中継装置７は道路構造情報データベース７５から交差点１近傍の道路構造情報を取出し、この道路構造情報と車両に割り当てる車両ＩＤ番号を送信する（図７に示す(2)）。中継装置７は最も近い電子基準局の補正位置情報１４を車両に対し送信する（図７に示す(3)）。車両３の車載装置１３は受信した道路構造情報を警告判定処理部３６に出力し、警告判定処理部３６は道路構造情報を記憶エリア４０に保存する。

車載装置１３は上空に位置する少なくとも４機以上の複数のＧＰＳ衛星からアンテナ３４３を経由してＧＰＳ信号を受信しＧＰＳ観測データを測位処理部３８に出力する。測位処理部３８は、ＧＰＳ観測データを図７に示す(3)で得た補正位置情報１４を用いて補正演算し、高精度な車両測位データを獲得する。獲得した車両測位データは送受信部３７に出力され、送受信部３７は車両測位データと車両走行情報を中継装置７に対して送信する（図７に示す(4)）。

通信エリア内を走行する他の車両４，５，６も個別に中継装置７との間で図７に示す(1)〜(3)の信号授受を行い（図示を省略）、各車両が車両測位データと車両走行情報を中継装置７に送信する（図７に示す(5)、(6)、(7)）。
中継装置７は、周期（Ｔ＝１００ｍｓ）期間中に受信した車両測位データと車両走行情報を集積し通信エリア内の車両に対し送信する（図７に示す(8)）。
中継装置７は、信号機より交差点信号機情報を受信していれば通信エリア内の車両に対し送信する（図７に示す(9)）。

車載装置１３は、送受信部３７で受信した車両測位データと車両走行情報と信号機情報を警告判定処理部３６に出力する。
警告判定処理部３６は、受信した道路構造情報と、自車両の車両測位データと車両走行情報と、他車両の車両測位データと車両走行情報と、信号機情報により、自車両が交差点を走行する際に危険があるかを予知し（図７に示す(10)）、危険であると判断すればドライバーに対し音声などによる手段で警告を発する。
これらの動作を繰り返し、通信エリア外に出た時点で、衝突の危険予知判定を終了する。
以上が、自車両３が交差点に進入し危険予知判定を行うまでの通信手順の一例である。

次に、図８を用いて警告判定処理部３６における判定処理フローの一例を説明する。
警告判定処理部３６は中継装置７から、道路構造情報と車両ＩＤ番号を受信する（図８に示すステップＳ１０１）。
警告判定処理部３６は中継装置７から、車両測位データと車両走行情報を受信する（図８に示すＳ１０２）。
次いで、警告判定処理部３６は中継装置７から、交差点信号機情報を受信する（図８に示すＳ１０３）。
警告判定処理部３６は、ステップＳ１０２で受信した車両測位データと車両走行情報から速度オーバーの車両の有無を判定する（図８に示すＳ１０４）。一例として、車両走行情報から得た車両４の車両速度がＶ４であり基準速度がＶＳ１０５としたときにＶ４＞ＶＳ１０５であるときに車両４は速度オーバーであると判定する。判定により速度オーバーの車両があれば警告処理を行う。

警告判定処理部３６はステップＳ１０１で受信した道路構造情報により、交差点の形状や交差点に接続されている道路の道路幅、歩道の有無、道路工事の有無、道路工事有りのときの車両進入禁止エリア、高層建物の有無、建物の寸法や階数などの地図情報を得る。
警告判定処理部３６は自車両の車両測位データと車両走行情報に基き自車両の走行位置と進行方向を認識し地図情報上に自車両の位置をプロットする。警告判定処理部３６は進行方向に道路工事による車両進入禁止エリアの有無を調べ、禁止エリアがあれば警告処理を行う（図８に示すＳ１０５）。
また、警告判定処理部３６は、中継装置７から受信した他車両の車両測位データに基いて他車両の走行位置と進行方向を認識し地図情報上に他車両位置をプロットする。
次に、警告判定処理部３６は地図情報に基いて、建物のために自車両位置からは死角ができ見通しが効かない見通し外エリアがあるかを判定する（図８に示すＳ１０６）。見通し外エリアの有無を判定するには、例えば地図情報上で自車両位置から建物の角位置に仮想直線を引き、建物の後方で仮想直線で囲まれたエリアは自車両位置からは見通しが効かないエリアとなる。このエリアを車線が通っているとき、見通し外エリアがあると判定し、判定フラグを立てる。
見通し外エリアの判定フラグが立つと、警告判定処理部３６はその見通し外エリアを走行している車両があるかを判定する（図８に示すＳ１０７）。車両有無の判定は、前記Ｓ１０６での見通し外エリアと、Ｓ１０３での車両測位データから判定できる。地図情報上で他車両の車両位置が前記見通し外エリアにあれば、判定フラグを立てる。
見通し外エリアを走行する車両の判定フラグが立つと、次に車両の車両速度がある速度以上であるかを判定する（図８に示すＳ１０８）。例えば車両走行情報から得た車両４の車両速度がＶ４であり基準速度をＶＳ１０８としたときに、Ｖ４＞ＶＳ１０８であるときに車両４は速度オーバーであると判定する。このとき判定フラグを立て警告処理を行う。ここで、基準速度ＶＳ１０８は個別に設定することができ、書換え可能である。また、Ｓ１０５で設定した基準速度ＶＳ１０５と同一である必要はない。

次に警告判定処理部３６は、受信した他車両の車両測位データと車両走行情報から車両の走行軌道を計算し、車両の走行軌道が蛇行していないかを判定する（図８に示すＳ１０９）。蛇行の判定において、警告判定処理部３６は中継装置から受信した車両測位データと車両走行情報を車両ＩＤ番号と関連付けて警告判定処理部３６に備えられた記憶エリア４０に格納している。警告判定処理部３６は車両ＩＤ番号と対応付けられた車両測位データに基づき、地図情報上に車両の走行軌道をプロットする。ここで例えば走行車線中央位置からの車両位置のずれ量を計算し、そのずれ量の最大値と最小値の差Δｄが規定値ｄmaxより大（Δｄ＞Δｄmax）であれば車両は蛇行していると判定し判定フラグを立てる。走行軌道が蛇行していると判断すれば車両が車線を外れて衝突してくる可能性があるとして、警告処理を行う。ここで、規定値ｄmaxは個別に設定することができ、書換え可能である。

次に警告判定処理部３６は、受信した交差点信号機情報から交差点での信号が赤の車線を走行する車両の有無を判定し（図８で示すＳ１１０）、該当する車両があればその車両の車両ＩＤ番号より車両走行情報を検索する。車両走行情報より車両速度を入手し減速しているか否かを判定する（図８で示すＳ１１１）。減速していない車両があれば、信号を見落として交差点に進入してくる可能性があるとして判定フラグを立て警告処理を行う。

次に警告判定処理部３６は、受信した車両走行情報より車両方向指示器の情報を得て交差点での右折車があるかを判定する（図８で示すＳ１１２）。右折車がある時にはその右折車の予測走行軌道を、地図情報上の車道の配置と、車両測位データと、車両走行情報からと推定し地図情報上にプロットする。同じく自車両の走行軌道を、地図情報上の車道の配置と、車両測位データと、車両走行情報から推定し地図情報上にプロットする。
地図情報上で車両の予測走行軌道が交差する場合には、車両衝突の可能性があるとして警告処理を行う。
警告判定処理部３６は、車両測位データと車両走行情報から接近してくる車両の有無を判定し（図８で示すＳ１１４）、接近してくる車両があれば、判定フラグを立て、衝突してくる可能性があるとして警告処理を行う。

ここで、自車両の車両測位データ等と他車両の車両測位データ等は周期的（例えば１０Ｈｚ周期）に更新される。自車両が交差点を通過し終わるまで上記判定を繰り返し（図８のＳ１１５）、判定処理フローにより危険であると判断すれば警告処理を行う。自車両が交差点を走行中であれば前記Ｓ１０２の工程に戻り、衝突事故の危険判定を継続する。

図９に、道路構造情報から得られる交差点近傍の地図情報と地図上にプロットされた車両の模式図を示す。
道路構造情報は図５で説明したように道路幅や車線数、車線減少の有無、横断歩道の有無、道路工事エリア、近傍の建物の形状等の情報を得る。
図９で、自車両３は青信号の交差点に進入しようとしており、また車道左側は建物により見通しが効かない。
交差点左側からは、赤信号にも関わらず速度を落とさない車両４が交差点に進入している。また、前方道路の坂の下からは走行軌道が蛇行している車両５が同じく交差点を通過しようとしている。

図８で示した判定処理フローによれば、交差点左側から進入してくる車両４に対してはステップＳ１０８の判定によりドライバーに警告処置がなされ、また、車両５に対してはステップＳ１０９の判定により警告処置がなされる。
この例のようにドライバーは危険車両に対し衝突事故の危険判定を行うことができ、よって、交差点での衝突を防ぐことができる。

以上のようにこの実施の形態１によれば中継装置７が交差点に設置されており、中継装置７が通信エリア内の多数の車両に対して、車両測位データや車両走行情報や道路構造情報などの情報を一括して送受信することから、各車両の車載装置は中継装置に対して１回線の双方向通信を行うのみで通信エリア内の多数の車両の車両測位データや車両走行情報や交差点近傍の道路構造情報などの情報をリアルタイム性を損なうことなく獲得することができるという効果がある。
またこの発明によれば、補正位置情報センタと中継装置を設けているので、中継装置が通信可能なエリア内で、車道を走行している車両の高精度な車両測位データを獲得できるという効果がある。
また、中継装置は道路構造情報を格納した道路構造情報データベースを備えており、この道路構造情報データベースは書換え可能であり、道路工事などの最新の道路構造情報を考慮した衝突事故の危険判定ができるという効果がある。

図８で示した警告判定処理部の判定フローは一例であり、衝突事故の危険判定を目的とした他の判定フローであってもよいことは言うまでもない。
また、この実施の形態では警告判定処理部は車載装置に搭載されているが中継装置に搭載されていてもよく、この場合は中継装置が車載装置に対して警告信号を送信する。
車載装置での衝突事故の危険判定は通信エリア内全域で行ってもよいし、通信エリア内のある特定のエリアに限るようにしてもよい。
また、道路構造情報は中継装置７の通信エリア内をすべてをカバーしていることが望ましいが、その一領域のみをカバーすることであってもよい。このときは、精度の高い衝突事故の危険判定は道路構造情報を受信したエリアのみとなり、道路構造情報を受信できなかったエリアについては、危険判定の精度が落ちることになる。

また、中継装置７の通信エリアは中継装置を中心とした半径１００ｍ、通信対象の最大数は６０台としたがこれに限られるものではない。
また、ドライバーへの警告は音声によるもの、バイブレータによる振動によるもの、その他ドライバーが警告を認識できる方法であればよい。

また、車載装置はパイロット信号を常時前方１００ｍの半円（直近の側後方を含む）方向に送信しているが、中継装置７がパイロット信号を常時半径１００ｍの通信エリアに送信する方式であってもよい。この場合は車載装置がパイロット信号を受信し、衝突事故の危険判定を行う動作を開始する。

また、車両ID番号は中継装置が各車両に割り当てるようにしているが、車載装置が独自に保有している車両ID番号を中継装置に送信し、車両の識別番号として使用するようにしてもよい。

また、位置補正方式としてFKP−DGPS方式を用いたがこれ以外の測位方式であってもよく、例えば基準点を交差点においたＤＧＰＳ方式であってもよい。

また、この実施の形態では車両と中継装置間の通信方式の一例として、上り（車載装置から中継装置に対する通信）はＣＤＭＡ方式、下りは同一周波数の放送方式としたが、この方式に限られるものではない。

また、補正位置情報を用いてＧＰＳ位置情報を補正する方式として同期方式と非同期方式がある。同期方式はＧＰＳ位置情報を得た時刻と同時刻の補正位置情報を用いて補正する方式であり、非同期方式とはＧＰＳ位置情報を得た時刻以前の補正位置情報を用いて補正する方式である。
この発明の実施においては同期方式が望ましいが、非同期方式であってもよい。ＧＰＳ位置情報の測定周期は１０Ｈｚであり、測位間隔は１００ミリセカンドである。一方、ＰＡＳセンタ１１から送信される補正位置情報は１ないし２秒毎に更新されるので、非同期方式としても精度はそれほど低下しない。

実施の形態２．
図１０に、本実施の形態２における交差点での衝突防止システムのブロック構成を示す。
実施の形態２では、補正位置情報はＰＡＳセンタから通信回線を介して無線基地局６５に送信され、無線基地局６５から車両に送信する構成をとる。

この実施の形態２では、車両は常に補正位置情報を受信しており、高精度測位を行っている。実施の形態２では、実施の形態１示した車両が交差点近傍に来てから補正位置情報を受信し高精度測位を開始する構成と比較し、図７で示した通信手段で(3)の補正位置情報の送信が不要となり、車載装置と中継装置との間でやり取りする通信時間が短縮される効果がある。通信時間の短縮により、危険予知の精度が向上する。

補正位置情報の送信方法としては、補正位置情報を衛星から送信する構成であってもよい。

実施の形態３．
図１１に、本実施の形態３における見通しの悪い車道での衝突防止システムの実施例を示す。
図１１において、自車両３は高層建物６０によって見通しが効かないカーブを曲がろうとしており、対向車線からは車両４が規定以上の速度で走行している。中継装置７は車道外側のカーブ地点に設置されている。
車両４はカーブを曲がる際に車線を外れて衝突してくる危険がある。図８で示した判定処理フローによれば、ステップＳ１０８の判定により警告処置がなされ、ドライバーは危険を予知して減速するなどの対応をとることができる。

本実施の形態４で示したように、この発明は交差点近傍での実施のみならず一般車道においても車両の衝突事故の防止に効果をもつ。

実施の形態４．
図１２に、本実施の形態４における交差点での衝突防止システムの実施例を示す。
図において自車両３は交差点を走行しており、交差点には横断歩道７０が設置され歩行者７１が交差点を渡ろうとしている。車両３には車載装置１３が搭載されている。また、歩行者７１は歩行者用位置送信装置７２を携帯している。交差点には中継装置７が設置されており、自車両３の左側には高層建物６０が建てられており、横断歩道の方向に対して見通しが悪い。

図１３に、歩行者が携帯している歩行者用位置送信装置７２のブロック構成を示す。
歩行者用位置送信装置７２はアンテナ部３４と、送受信・計算部３５と、警告判定処理部３６で構成される。
アンテナ部３４は、歩行者の自己測位データを送信し、車両測位データや車両走行情報などの情報を受信するアンテナ３４１と、ＧＰＳ信号９を受信するＧＰＳアンテナ３４２から構成される。
送受信・計算部３５は、送受信部３７と測位処理部３８とＧＰＳ受信機３９と方位計８１と歩測計８２で構成される。
ＧＰＳ受信機３９はＧＰＳアンテナ３４２と接続されＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信機３９は受信したＧＰＳ信号をＧＰＳ観測データとして測位処理部３８に出力する。
測位処理部３８は送受信部３７と接続され、補正位置情報を受信する。また、測位処理部３８は方位計８１と歩測計８２と接続されており、歩行者の歩行方位と歩測数から計算される歩行速度を演算する。
測位処理部３８は、ＧＰＳ観測データを補正位置情報１４と歩行方位と歩行速度を用いて補正演算し、自己位置を示す歩行者測位データと歩行者歩行情報を警告判定処理部３６と送受信部３７に出力する。

次に、本実施の形態４における動作を説明する。
歩行者用位置送信装置７２の送受信部３７は、自己の歩行者測位データ（歩行位置）と歩行者歩行情報（方向、速度など）を中継装置７に対し、例えば周期１００ｍｓの周期で送信する。
車両３は中継装置７を経由して歩行者の位置情報を受信する。車両３は警告判定処理部３６にて、中継装置７から受信した歩行者の位置情報と道路構造情報と、自車両の車両測位データと車両走行情報に基いて衝突事故の危険判定を行い、、危険であると判断すればドライバーに対し警告を発する。衝突事故の危険判定については、例えば図８で示した判定フローに歩行者の位置情報を追加したものとなる。
ここでは、車両の車載装置側が衝突事故の危険判定を行う例を示したが、歩行者が携行する歩行者用位置送信装置側が衝突事故の危険判定を行ってもよい。

以上のように本実施の形態４によれば、歩行者が歩行者用位置送信装置７２を携帯することにより、歩行者および車両のドライバーの双方が衝突事故の危険判定を精度よく行うことができる。

実施の形態５．
図１４に、本実施の形態５における衝突防止システムの実施例を示す。
中継装置７は車道脇に設置されている。自車両である車両３は片側２車線の道路の右側追い越し車線を走行しており、車両４は車両3後方で左側車線を走行している。車両３と車両４は各々車載装置１３を搭載しており、車両測位データや車両走行情報を中継装置７に対し定期的に送信している。
ここで、車載装置１３は実施の形態１で記載したように、中継装置７から補正位置情報を得ることにより１ｍ以下の測定精度を得ることができる。この高精度位置情報を得ることにより、地図情報上では車両が走行している車線の区別も可能となる。車線の区別ができることにより、車両３が車線変更をするときの衝突事故の危険判定を行うことができるようになる。図１４の例では、図８で示した判定フローのＳ１１４のステップにより車両３のドライバーに警告処置がなされる。

以上のように本実施の形態５によれば、異なる車線を走行する車両が車線変更する際に接近して衝突事故を起こす危険判定を精度よく行うことができる。

実施の形態６．
本実施の形態６では、実施の形態１において車載装置１３の測位処理部３８に車両の角速度を検出するジャイロと、車両速度計を接続する。
本実施の形態により、車載装置がＧＰＳ信号が受信できない状況においても自車両位置を高精度に計測できる。よって、ＧＰＳ信号が受信できない状況であっても、衝突事故の危険判定を精度よく行うことができる。

本実施の形態１における交差点での衝突防止システムの概念を示した図である。本実施の形態１における衝突防止システムの構成を示した図である。本実施の形態１における車載装置のブロック構成を示した図である。本実施の形態１における中継装置のブロック構成を示した図である。本実施の形態１における道路構造情報のデータ形式の一例である。本実施の形態１における処理部の情報処理タイムチャートの一例である。本実施の形態１における通信手順の一例である。本実施の形態１における警告判定処理部の判定フローの一例である。本実施の形態１における地図情報と地図上の車両位置を表した摸式図である。本実施の形態２における交差点での衝突防止システムのブロック構成図である。本実施の形態３における衝突防止システムの説明図である。本実施の形態４における交差点での衝突防止システムの説明図である。本実施の形態４における歩行者用位置送信装置のブロック構成図である。本実施の形態５における衝突防止システムの説明図である。

符号の説明

１交差点、３，４，５，６車両、７中継装置、８ＧＰＳ衛星、９ＧＰＳ信号、１１ＰＡＳセンタ、１３車載装置、１４補正位置情報、３０車両が中継装置に対し送信する送信データ、３１中継装置が車両に対し送信する送信データ、３４アンテナ部、３５送受信・計算部、３６警告判定処理部、３７送受信部、３８測位処理部、３９ＧＰＳ受信機、４０記憶エリア、７２送受信部、７３処理部、７５道路構造情報データベース。

Claims

道路の交差点において車両が走行可能なエリアの情報を含む道路構造情報が格納された書き換え可能な道路構造情報データベースと、
前記交差点に設けられ、前記交差点を走行する車両と無線通信を行う通信部と、
前記道路構造情報データベースと前記通信部に接続され、前記車両に向けて、前記道路構造情報データベースに格納された前記道路構造情報を前記通信部を介して送信する処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記交差点の道路を走行する車両の車両位置データと車両速度を含む車両走行情報を前記通信部を介して取得し、前記車両位置データと前記車両走行情報を前記通信部を介して前記車両に向けて送信し、
前記処理部は、更に、前記交差点に設置された交差点信号機と接続され、前記交差点信号機から信号機の信号情報を取得し、前記信号情報と前記道路構造情報と前記車両位置データと前記車両走行情報とに基づいて、車両進行方向の信号機が赤であって減速していない車両の有無を判定し、当該車両があれば警告処理を行うことを特徴とする中継装置。
前記道路構造情報は、前記交差点の高層建物の有無、建物の寸法や階数などの地図情報を含み、
前記処理部は、前記道路構造情報と前記車両位置データと前記車両情報とを用いて、前記交差点を走行する車両について当該車両からは車両位置と前記建物の位置と高さとの関係から建物の陰になって見通しが利かない見通し外エリアを規定し、当該見通し外エリアを走行する車両があるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
前記車両走行情報は、車両の車両方向指示器の情報を含み、
前記処理部は、前記車両方向指示器の情報に基づき交差点での右折車があるか否かを判定し、右折車があると判断したときには、当該右折車の予想走行軌道を前記道路構造情報と当該右折車の前記車両位置データと前記車両走行情報とから推定して前記交差点の地図情報上にプロットするとともに、前記右折車以外の他の車両の予想走行軌道を前記道路構造情報と前記車両位置データと前記車両走行情報とから推定して前記交差点の地図情報上にプロットし、前記右折車の予想走行軌道と前記他の車両の予想走行軌道とが交差する場合に衝突事故の可能性があると判定して警告処理を行うことを特徴とする請求項１記載の中継装置。