JP7317948B2 - 車両間通信を確立するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも第１の商用車両および第２の商用車両の車両間通信を確立するためのシステムおよび方法に関する。

商用車両の分野では、トラック、トレーラ、複数のトレーラ間の有線通信インタフェース（例：ＩＳＯ１１９９２規格による定義）が広く使用されている。特に、自律走行車両の普及に伴い、著しく多くの量のデータをより確実に伝送する必要が生じている。これらの信号をサポートするために、無線通信インタフェースを使用した新しい通信ソリューションが登場している。

現在の通信ソリューションの問題点は、それらが全て単一の物理リンクに依存していることである。当該リンクが破損した場合、その上の通信の全ての層も同様に破損する。無線ソリューションに関しては、車両外のソースでさえも通信に悪影響を与える可能性があるため、この問題は重大である。

例えば、気象レーダおよび軍用レーダにより５ＧＨｚ帯のＵＮＩＩバンドの無線通信チャネルが一時的に遮断される場合や、近くにある高出力装置の誤動作により外乱信号が放射される場合、意図的に有害な放射により対象周波数での一時的な停止が引き起こされる場合がある。

本発明は、通信リンクの一部が一時的にダウンしても通信を維持することを可能とする冗長通信ソリューションに関するものである。

独国特許出願公開第１０２０１５２１２９５１号明細書は、第１の通信経路または第２の通信経路のいずれかを介してメッセージを送信するための２つの並列通信経路を有する車載通信システムを開示している。当該特許文献には、車両内通信が記載されている。

豪国特許出願公開第２０１２１０１５９９号明細書は、無線通信を使用して牽引車両とトレーラとの間でブレーキ情報を通信するための無線トレーラブレーキ制御システムを開示しており、ここでは、トレーラ制御モジュールはトレーラのトレーラブレーキシステムに通信的に結合されている。しかし、この先行技術では、信頼性および冗長性は考慮されていない。

米国特許出願公開第２０１７／０２１７３７２号明細書は、ビジョンシステムに関するものであり、カメラがトレーラ上に配置され、カメラ画像が牽引車両に無線で伝送され、カメラ画像が牽引車両内のスクリーン上に提示されている。この先行技術は、カメラ画像伝送のみに関するものであり、信頼性および冗長性は考慮されていない。

本発明の目的は、少なくとも第１の商用車両および第２の商用車両の車両間通信を確立するためのシステムおよび方法を提供することであり、特に、車両間通信における信号および情報伝送の信頼性および冗長性を改善し、より高い信頼性および冗長性を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する車両間通信を確立するためのシステムによって解決される。したがって、少なくとも第１の商用車両および第２の商用車両の車両間通信を確立するためのシステムが提供され、当該システムは、複数の無線通信回線および／または有線通信回線および／または物理的通信回線を含み、少なくとも１つのメッセージ送信モジュールおよび少なくとも１つのメッセージ受信モジュールをさらに含み、メッセージ送信モジュールは、１つ以上の回線を介して少なくとも１つのメッセージを送信するように構成および配置されており、メッセージ受信モジュールは、１つ以上の回線を介してメッセージを受信するように構成されている。

本発明は、商用車両の分野において、車両間通信システムが連結された車両間に提供されるという基本的な考え方に基づいており、例えば、かかる連結は、ロードトレインのシナリオの場合、トラックとトレーラとの連結またはトレーラ同士の連結でありうる。アーキテクチャは、複数の通信回線またはリンクを包含するものとする。１つ以上の通信リンクを介して、データまたはメッセージを転送することができる。リンクを介したメッセージの伝送は、同時に行うことも、またはウォームバックアップ方式で機能させることもできる。１つのリンクに障害が発生した場合、例えばサービスの品質が一定レベル以下に低下した場合、バックアップは直ちに通信を引き継ぐ。冗長物理通信リンクは全て、有線または無線で接続することができる。かかる冗長性が提供されることにより、意図的でない外乱または意図的な外乱に対する車両間通信の信頼性および可用性を大幅に向上させることができる。

システムはさらに、メッセージ送信モジュールからメッセージ受信モジュールに送信されるメッセージの伝送品質を監視および／または評価するように構成および配置された少なくとも１つのメッセージ伝送品質監視モジュールを含むことができる。伝送品質を監視することで、メッセージの伝送品質が安定した信頼性の高い通信を行うのに十分であるかどうかを、システムが知ることができる。品質が閾値以下であることが判明した場合、かかるイベントによって特定の対策がトリガされてもよい。

特に、メッセージ伝送品質監視モジュールは、伝送品質の低下が検出された場合に、１つ以上の回線を介したメッセージの追加伝送をトリガするように構成および配置されている。これにより、伝送品質の低下があっても、信号伝送に外乱が生じても、必要なデータの伝送または通信を確実に行うことができる。

さらに、少なくとも２本の通信回線は、非重複無線チャネルである可能性がある。かかる無線チャネルの選択によって、一方のチャネル内の外乱またはノイズは、他方の無線チャネルに影響を与えない。その結果、より高いレベルの伝送セキュリティが達成される。

無線チャネルは、５０ＭＨｚよりも互いに近接していない場合がある。その場合、チャネルは互いに周波数における十分な距離を有することになる。このように、システム全体としては、外乱に対する脆弱性が小さいため、より信頼性が高く、安定なものとなりうる。

さらに、無線回線のうちの少なくとも１つを介した通信は、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＡＶＥ、ＥＴＳＩ ＩＴＳ‐Ｇ５、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｃ‐Ｖ２Ｘなどの規格のうちの少なくとも１つに準拠している可能性がある。これらの規格のいずれかを使用することにより、かかる通信回線の実装形態の簡略化が可能になる。特に、独自の規格を確立する必要がなくなる。また、標準素子を使用することができ、他のネットワークとの互換性も可能となる。

さらに、本発明は、車両間通信を確立するための方法に関する。したがって、車両間通信を確立するための方法は、少なくとも、
‐複数の無線通信回線および／または有線通信回線および／または物理的通信回線を提供するステップと、
‐少なくとも１つのメッセージを１つ以上の回線を介して送信するステップと、
‐１つ以上の回線を介してメッセージを受信するステップと、
を含む。

メッセージは、少なくとも２つの通信回線を介して同時に送信することができる。

また、メッセージは、少なくとも２つの通信回線を介して送信されてもよく、第２の回線は、第１の回線が一時的に動作していない場合、および／または伝送品質が低下している場合、および／または第１の回線の伝送が破損している場合に使用される。

また、方法は、上述したようなシステムに係るシステムを用いて実施することができる。

さらに、本発明は、車両間通信を確立するためのシステムのメッセージ送信モジュールに関する。メッセージ送信モジュールは、本開示に記載されているように、メッセージ送信モジュールの特徴部を含む。特に、メッセージ送信モジュールは通信機でありうる。また、メッセージ送信モジュールが冗長送信機能（すなわち、少なくとも２つの送信要素が、データおよび／または情報を、特に通信回線を介してメッセージ受信モジュールに伝送する機能）を含むことも可能である。例えば、メッセージ送信モジュールは、２つの無線チャネルを介してメッセージを送信または伝送することができる。また、少なくとも１つの無線回線および少なくとも１つの有線回線および／または物理回線を介してメッセージを送信する機能を含んでいてもよい。

さらに、本発明は、車両間通信を確立するためのシステムのメッセージ受信モジュールに関する。メッセージ受信モジュールは、本開示に記載されているように、メッセージ受信モジュールの特徴部を含む。

特に、メッセージ受信モジュールは通信機でありうる。また、メッセージ受信モジュールが冗長受信機能（すなわち、少なくとも２つの受信要素が、データおよび／または情報を、特に通信回線を介してメッセージ送信モジュールへ受信する機能）を含むことも可能である。例えば、メッセージ受信モジュールは、２つの無線チャネルを介してメッセージを受信することができる。また、少なくとも１つの無線回線および少なくとも１つの有線回線および／または物理回線を介してメッセージを受信する機能を含んでいてもよい。

さらなる詳細および利点について、ここで図に関連して説明する。

本発明の実施形態による、少なくとも第１の商用車両および第２の商用車両の車両間通信を確立するためのシステムを備えた車両間通信のブロック図における、トラックとトレーラとを含む連結車両を有する商用車両の概略図である。 同時メッセージングの時間ダイアグラムである。 ウォームバックアップメッセージングにおける冗長通信の時間ダイアグラムである。

図１は、少なくとも第１の商用車両および第２の商用車両（ここではトラック５とトレーラ７との間）の車両間通信を確立するためのシステム１０を備えた、トラック５およびトレーラ７を含む連結車両を有する商用車両の概略図を示している。

本実施形態では、連結車両は、トラック５およびトレーラ７である。

全体として言えば、例えばロードトレインのシナリオでは、連結車両を第１のトレーラおよび第２のトレーラとすることも可能であろう。かかるシナリオでは、連結車両は、トラック、第１のトレーラおよび第２のトレーラでありうる。

両車両は、少なくとも１つの通信ＥＣＵ１３，１４を有する。

ＥＣＵ１３はトレーラ７のＥＣＵであり、ＥＣＵ１４はトラック５のＥＣＵである。

両ＥＣＵ１３，１４は、２つ以上の通信リンク１１，１２を備えている。

通信リンク１１，１２は有線であってもよいし、または無線であってもよい。図示の実施形態では、通信リンク１１，１２は無線である。

また、任意の適切な種類の物理的な通信リンクを使用することができる。

ここで、通信リンク１１，１２はＷｉＦｉ接続である。

トレーラのＥＣＵ１３は、２つのそれぞれの通信機１１Ｂ，１２Ｂを有し、トラック５のＥＣＵ１４は、それぞれ対応する通信機１１Ａ，１２Ａを有している。

通信機１１Ａ，１１Ｂおよび１２Ａ，１２Ｂは、システムのメッセージ送信モジュールおよびメッセージ受信モジュールを形成する。

通信機１１Ａ，１１Ｂおよび１２Ａ，１２Ｂは、送受信機能を有しているので、メッセージ送信機能とメッセージ受信機能を統合したモジュールを形成している。したがって、通信機１１Ａ，１１Ｂおよび１２Ａ，１２Ｂは、メッセージ送信モジュールとメッセージ受信モジュールとを同時に有し、１つ以上の通信リンク／回線１１，１２を介してメッセージを送信するように構成および配置されており、１つ以上の通信リンク／回線１１，１２を介してメッセージを受信するように構成されている。

２つ以上のＷｉＦｉチャネル／ＷｉＦｉ接続１１，１２は、周波数に関して互いに十分に離れている。

ＷｉＦｉの代替として、無線回線のうちの少なくとも１つを介した通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＡＶＥ、ＥＴＳＩ ＩＴＳ‐Ｇ５、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｃ‐Ｖ２Ｘなどの規格のうちの少なくとも１つに準拠しうる。

組み合わせとして、ＷｉＦｉ規格に加え、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを使用することが考えられる。そのため、一方の通信リンクはＷｉＦｉリンクであってよく、他方の通信リンクはＢｌｕｅｔｏｏｔｈリンクであってよい。

概して、第１のリンクに第１の規格を使用し、第２のリンクに第２の規格を使用することができる。ここで、第２の規格は、第１のリンクに使用される規格とは異なるものである。

これらのリンクは、非重複無線チャネル１１，１２として配置および構成されてもよい。

したがって、同一の外乱源により双方に害が及ぼされる可能性は低い。

例えば、無線チャネル１１，１２は、５０ＭＨｚよりも互いに近接しないように選択することができる。

代替的に、接続部１１，１２のうちの一方は、５ＧＨｚ範囲のＷｉＦｉリンクであってもよく、他方の接続部は、２．４ＧＨｚ範囲のＢｌｕｅｔｏｏｔｈリンクであってもよい。

システム１０は、少なくとも１つのメッセージ伝送品質監視モジュール１５をさらに含む。

メッセージ伝送品質監視モジュール１５は、メッセージ送信モジュール１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂからメッセージ受信モジュール１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂに送信されるメッセージの伝送品質を監視および／または評価するように構成および配置されている。

図２に示すように、一実施形態では、メッセージＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７またはＭ８の形態のデータが、通信リンク１１を介して、通信機１１Ａから通信機１１Ｂへ（またその逆に）同時に移動する。

同時に、同じメッセージＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７またはＭ８は、他方の通信リンク１２を介して、通信機１２Ａから通信機１２Ｂへ（またその逆に）同時に移動する。

通信リンク１１で送信されたメッセージＭ４～Ｍ７の場合のように、通信リンクの一方が破損した場合、その破損が一時的なものであったとしても（ここでは、ある一定の短い時間のサービス品質の低下の事例が示されている）、他方の通信リンク１２は依然として機能しており、これにより、データを伝送することができる。

かかるサービス品質の低下は、メッセージ伝送品質監視モジュール１５によって検出される。

このモジュールは、通信リンク１１，１２におけるデータまたはメッセージ伝送のサービス品質を連続的に測定する。

その結果、メッセージＭ４～Ｍ７は正しく送受信されることになり、かかる場合でも、車両間通信はアクティブなままで動作することができる。

ここで、第２のチャネルまたは通信リンク１２はアクティブであり、かつ外乱のない状態のままであり、これにより、連続した通信が可能となる。

図３に示すように、別の実施形態では、全ての通信リンクが連続的にアクティブにはされない。

当該実施形態では、図１のシステム３の全ての構造的特徴部および機能的特徴部が存在し、実現されている。

以下の相違点のみが存在しており、これを以下で説明する。

ここでは、通信リンク１１，１２が設けられている。

非アクティブなリンクは、通信機１２Ａ，１２Ｂ間の通信リンク１２である。

通信機１２Ａ，１２Ｂ間の通信リンク１２は、ウォームバックアップ状態にあり、必要な場合に通信を引き継ぐことができるように準備されている。必要な場合とは、例えば、通信機１１Ａ，１１Ｂ間の通信リンク１１のサービス品質の低下があった場合である。

図３に示すようなサービスの低下は、メッセージＭ４～Ｍ７の伝送に影響を与える。

これを実現するためには、トラック５とトレーラ７との両方の車両にリンクセレクタロジック１７を実装する必要がある。

リンクセレクタロジック１７は、メッセージ伝送品質監視モジュール１５の一部でありうる。

リンクセレクタロジック１５は、アクティブな通信リンクのサービス品質がいつ閾値レベルを下回るかを判別できなければならない。かかるソリューションの利点は、無線リンクの場合、スペクトルをより効率的に使用できることである。

そこで、メッセージ伝送品質監視モジュール１５は、伝送品質の低下が検出された場合、１つ以上の回線、すなわち通信リンク１１，１２を介したメッセージの追加の伝送をトリガするように構成および配置されている。

５ トラック
７ トレーラ
１０ 車両間通信を確立するためのシステム
１１，１２ 通信回線、通信リンク
１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ 通信機
１３，１４ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１５ メッセージ伝送品質監視モジュール
１７ リンクセレクタロジック
Ｍ１ メッセージ１
Ｍ２ メッセージ２
Ｍ３ メッセージ３
Ｍ４ メッセージ４
Ｍ５ メッセージ５
Ｍ６ メッセージ６
Ｍ７ メッセージ７
Ｍ８ メッセージ８

Claims (8)

1. 少なくとも第１の商用車両（５）および第２の商用車両（７）の車両間通信を確立するためのシステム（１０）であって、該システム（１０）が、
   少なくとも第１および第２の無線通信回線および／または有線通信回線および／または物理的通信回線（１１，１２）を含み、少なくとも第１および第２のメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）および少なくとも第１および第２のメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）をさらに含み、
   前記第１および第２のメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）が、前記第１および第２の通信回線（１１，１２）を介して少なくとも１つのメッセージを送信するように構成および配置されており、
   前記第１および第２のメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）が、前記第１および第２の通信回線（１１，１２）を介してメッセージを受信するように構成され、
   前記システム（１０）が、前記メッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）から前記メッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）に送信されるメッセージの伝送品質を監視および／または評価するように構成および配置された、少なくとも１つのメッセージ伝送品質監視モジュール（１５）をさらに含み、
   前記第１のメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）と前記第１のメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）間の前記第１の通信回線（１１）の伝送品質の低下があった場合に、前記第２の通信回線（１２）が通信を引き継ぐことができるように準備するように、前記第２のメッセージ送信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）と前記第２のメッセージ受信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）間の前記第２の通信回線（１２）がウォームバックアップ状態にあるように構成され、
   前記メッセージ伝送品質監視モジュール（１５）は、メッセージを伝送している回線の伝送品質の低下が検出された場合、メッセージを伝送する前記第１の通信回線（１１）、前記第１のメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）および前記第１のメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）から、前記第２の通信回線（１２）、前記第２のメッセージ送信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）および前記第２のメッセージ受信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）へ、非一時的に切り替えるように構成されている、
   システム（１０）。
2. 通信回線（１１，１２）のうち少なくとも２つが、非重複無線チャネルである、請求項１記載のシステム（１０）。
3. 前記無線チャネル（１１，１２）が、５０ＭＨｚよりも互いに近接していない、請求項２記載のシステム（１０）。
4. 前記無線回線のうちの少なくとも１つを介した通信が、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＡＶＥ、ＥＴＳＩ ＩＴＳ‐Ｇ５、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｃ‐Ｖ２Ｘなどの規格のうちの少なくとも１つに準拠している、請求項１から３までのいずれか１項記載のシステム（１０）。
5. 少なくとも第１の商用車両（５）および第２の商用車両（７）の車両間通信を確立するための方法であって、該方法は、少なくとも、
   少なくとも第１および第２の無線通信回線および／または有線通信回線（１１、１２）を提供するステップと、
   第１のメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）により、少なくとも１つのメッセージを前記第１の通信回線（１１）を介して送信するステップと、
   第１のメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）により、前記第１の通信回線（１１）を介して前記メッセージを受信するステップと、
   メッセージを伝送している回線の伝送品質の低下を監視するステップと、
   前記第１のメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）と前記第１のメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）間の前記第１の通信回線（１１）の伝送品質の低下があった場合に、前記第２の通信回線（１２）が通信を引き継ぐことができるように準備するように、前記第２のメッセージ送信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）と前記第２のメッセージ受信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）間の前記第２の通信回線（１２）をウォームバックアップ状態に保持するステップと、
   メッセージを伝送している回線の伝送品質の低下が検出された場合、メッセージを伝送する前記第１の通信回線（１１）、前記第１のメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）および前記第１のメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ）から、前記第２の通信回線（１２）、前記第２のメッセージ送信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）および前記第２のメッセージ受信モジュール（１２Ａ，１２Ｂ）へ、非一時的に切り替えるステップと、
   を含む、方法。
6. 請求項１から４までのいずれか１項記載のシステム（１０）を使用して行われる、請求項５記載の方法。
7. 請求項１から４までのいずれか１項記載の車両間通信を確立するためのシステム（１０）のためのメッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）であって、前記メッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）の特徴部を含む、メッセージ送信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）。
8. 請求項１から４までのいずれか１項記載の車両間通信を確立するためのシステム（１０）のためのメッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）であって、前記メッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）の特徴部を含む、メッセージ受信モジュール（１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ）。

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