(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022188454
(43)【公開日】2022-12-21
(54)【発明の名称】車両制御システム
(51)【国際特許分類】
H04W 36/18 20090101AFI20221214BHJP
H04W 4/30 20180101ALI20221214BHJP
G05D 1/02 20200101ALN20221214BHJP
【ＦＩ】
H04W36/18
H04W4/30
G05D1/02 P
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021096491
(22)【出願日】2021-06-09
(71)【出願人】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 裕丈
(72)【発明者】
【氏名】石本 英史
(72)【発明者】
【氏名】桐村 亮好
(72)【発明者】
【氏名】江口 裕介
【テーマコード（参考）】
5H301
5K067
【Ｆターム（参考）】
5H301AA03
5H301BB02
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301DD06
5H301DD07
5H301DD13
5H301DD17
5H301FF08
5H301FF11
5H301KK02
5H301KK08
5H301KK18
5H301KK19
5H301LL03
5H301LL07
5H301LL08
5H301LL11
5H301LL14
5K067AA23
5K067AA33
5K067BB41
5K067CC24
5K067EE02
5K067EE10
5K067HH01
5K067JJ39
(57)【要約】
【課題】パケット通信の遅延やロス、さらにはハンドオーバ失敗をなくし、各種車両の安全性を確保しながら生産性の向上を図ることが出来る車両制御システムを提供する。
【解決手段】この車両制御システムは、車両に搭載され、複数の無線モデムを有する車載型端末と、前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置とを備える。前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成される。前記複数の無線モデムは、前記ハンドオーバを実行する閾値を互いに異なる値に設定可能に構成される。
【選択図】図２
【解決手段】この車両制御システムは、車両に搭載され、複数の無線モデムを有する車載型端末と、前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置とを備える。前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成される。前記複数の無線モデムは、前記ハンドオーバを実行する閾値を互いに異なる値に設定可能に構成される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載され、複数の無線モデムを有する車載型端末と、
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、前記ハンドオーバを実行する閾値を互いに異なる値に設定可能に構成される
ことを特徴とする、車両制御システム。
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、前記ハンドオーバを実行する閾値を互いに異なる値に設定可能に構成される
ことを特徴とする、車両制御システム。
【請求項2】
前記車載型端末は、前記複数のモデムが受信したデータのうち、先に受信したデータを優先して受信し、後から受信したデータは破棄するよう構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項3】
前記複数の無線モデムは、それぞれ、
前記複数の無線基地局のうちの一の無線基地局から受信される無線信号の受信電力と、前記複数の無線基地局のうちの他の無線基地局から受信される無線信号の受信電力との差信号と、前記閾値を比較して前記ハンドオーバを実行する、請求項１に記載の車両制御システム。
前記複数の無線基地局のうちの一の無線基地局から受信される無線信号の受信電力と、前記複数の無線基地局のうちの他の無線基地局から受信される無線信号の受信電力との差信号と、前記閾値を比較して前記ハンドオーバを実行する、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項4】
前記閾値は、前記車両の速度又は積載重量に従って決定される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項5】
車両に搭載され、複数の無線モデムを有する車載型端末と、
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、それぞれ送受信アンテナと接続されると共に、前記送受信アンテナとの間に可変減衰器を接続され、
前記複数の無線モデムは、前記可変減衰器の減衰量を互いに異なる値に設定可能に構成される、車両制御システム。
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、それぞれ送受信アンテナと接続されると共に、前記送受信アンテナとの間に可変減衰器を接続され、
前記複数の無線モデムは、前記可変減衰器の減衰量を互いに異なる値に設定可能に構成される、車両制御システム。
【請求項6】
前記車載型端末は、前記複数の無線モデムが受信したデータのうち、先に受信したデータを優先して受信し、後から受信したデータは破棄するよう構成される、請求項５に記載の車両制御システム。
【請求項7】
前記減衰量は、前記車両の速度又は積載重量に従って決定される、請求項５に記載の車両制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
鉱山現場等では、人件費の抑制や安全性の向上の観点から、各種車両を自律走行させたいとの要望が高まっている。この要望に応えるものとして、車両を、有人運転によらず管制サーバ等からの指示に従って自律走行させる車両制御システムが知られている。
【0003】
例えば特許文献１には、非常停止入力装置が操作されたとき、鉱山現場内を走行する全ての車両に対して非常停止信号を送信する技術が開示されている。また、特許文献２には、車両相互間の位置データを送信して車両の相互の位置関係を監視し、車両同士が接近し過ぎた場合には車両を減速又は停止させて干渉を回避する技術が開示されている。
【0004】
また、広大な鉱山現場の全域をカバーするためには、鉱山現場において、複数の無線基地局からなる無線ネットワークを構成する必要がある。複数の無線基地局の各々は「セル」と呼ばれる１つ又は複数の無線エリアを構成する。複数のセルが設定されることにより、鉱山現場の全域をカバーする無線ネットワークを構築することができる。また、車両が複数のセル間を移動する場合は、「ハンドオーバ」と呼ばれる処理が実行される。ハンドオーバは、車両が第１のセルから第２のセルへと移動する場合、通信相手の無線基地局を、第１のセルを構成する第１の無線基地局から、第２のセルを構成する第２の無線基地局へと変更する処理である。
【0005】
ハンドオーバが行われる場合は、車両に搭載した車載型端末とハンドオーバ元の無線基地局との間、及び車載型端末とハンドオーバ先の無線基地局との間で非常に多くの信号の送受信が行われる。このため、ハンドオーバ処理中は無線基地局と車載型端末間のパケット通信に遅延が発生したり、パケットロスが発生したりする可能性がある。最悪のケースではハンドオーバが失敗し、初期接続からやり直す必要が生じる場合もある。
【0006】
車両制御システムにとって、ハンドオーバ処理におけるパケット通信の遅延やロスは「途絶時間」と見做され、その途絶時間が長くなると、安全性確保のため車両を減速又は非常停止しなければならない。鉱山現場の作業効率を高めるためには、ハンドオーバ処理による遅延時間を最小限に抑え、パケット通信の遅延やロス、更にはハンドオーバ失敗は無くさなければいけない。上記特許文献１、特許文献２に開示の技術は、このような問題への対処方法を提供していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１７－７２９４６号公報
【特許文献2】特開平１０－２２２２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、パケット通信の遅延やロス、さらにはハンドオーバ失敗をなくし、各種車両の安全性を確保しながら生産性の向上を図ることが出来る車両制御システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る車両制御システムは、車両に搭載され、複数の無線モデムを有する車載型端末と、前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置とを備える。前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成される。前記複数の無線モデムは、前記ハンドオーバを実行する閾値を互いに異なる値に設定可能に構成される。
【発明の効果】
【0010】
本発明の車両制御システムによれば、パケット通信の遅延やロス、さらにはハンドオーバ失敗をなくし、安全性を確保しながら生産性の向上を可能とする車両制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１の実施の形態に係る車両制御システム１０００の全体構成の一例を示した概略図である。
【図2】車載型端末２の構成の一例を説明するブロック図である。
【図3】車載型端末３の構成の一例を説明するブロック図である。
【図4】第１の実施の形態に係る車両制御システム１０００の動作を説明する概略図である。
【図5】無人ダンプ１０－１が走行路１００を走行し、無線基地局４－１から送信される無線信号の受信電力と、無線基地局４－２から送信される無線信号の受信電力が変化していく様子を示す概略図である。
【図9】車両制御システム１０００で用いられる通信プロトコルスタックについて説明する概略図である。
【図10】安全通信レイヤ、無線通信レイヤ、アプリケーションレイヤのデータフォーマットの一例を示した概略図である。
【図11】第１の実施の形態の車載型端末２における送信系の動作を詳細に説明するフローチャートである。
【図12】第１の実施の形態の車載型端末３における受信系の動作を詳細に説明するフローチャートである。
【図13】第２の実施の形態に係る車載型端末２の構成の一例を説明するブロック図である。
【図14】第２の実施の形態に係る車載型端末３の構成の一例を説明するブロック図である。
【図15】第２の実施の形態の車載型端末２における送信系の動作を詳細に説明するフローチャートである。
【図16】第２の実施の形態の車載型端末３における受信系の動作を詳細に説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
【0013】
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【0014】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態に係る車両制御システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る車両制御システム１０００の全体構成の一例を示した概略図である。車両制御システム１０００は、非常時に自律走行車両を停止させる非常停止システムとしても機能する。
以下、第１の実施の形態に係る車両制御システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る車両制御システム１０００の全体構成の一例を示した概略図である。車両制御システム１０００は、非常時に自律走行車両を停止させる非常停止システムとしても機能する。
【0015】
図１において、車両制御システム１０００は、携帯型端末１－１～１－２と、車載型端末２－１～２－２と、車載型端末３－１～３－４と、無線基地局４－１～４－２と、管制タワー５と、自律走行車両（以下「無人ダンプ」という）１０－１～１０－４と、有人運転による有人車両２０－１～２０－２と、管制センター３０とを備える。車両制御システム１０００は、無人ダンプ１０－１～１０－４、及び有人車両２０－１～２０－２の走行、非常減速、非常停止、その他の制御を実行可能に構成されている。
【0016】
車両制御システム１０００は、たとえば鉱山に設置される。無人ダンプ１０－１～１０－４は、無人で自律走行することが可能な車両であり、原則として運転手が搭乗することなく運行され、車両制御システム１０００に基づいて制御される。無人ダンプ１０－１～１０－４は、例えば土砂や鉱石等の積荷を積載・運搬する運搬車両である。無人ダンプ１０は、鉱山現場内で予め設定された走行路１００を無人で自律走行する。例えば、積込場２００には無人ダンプ１０に土砂や鉱石の積込作業を行うショベル（図示せず）が配置されており、無人ダンプ１０は、走行路１００に沿って積込場２００と放土場３００との間を往復し、積荷を搬送する。また、管制センター３０には、車両制御統括装置３１、及び非常停止入力装置３２が設置されている。
【0017】
尚、各装置の台数については、図示のものや特定の数字に限定されない。例えば車載型端末及び無人ダンプは、それぞれ１台のみであってもよく、いずれか又は双方が複数であってもよい。また、車載型端末及び有人車両も、それぞれ１台のみであってもよく、いずれか又は双方が複数であってもよい。
【0018】
また、図１では図示は省略しているが、無人ダンプ１０－１～１０－４が自律走行するための自律走行を支援するためのシステムや運行管理システムが、鉱山内の作業現場に設けられている。
【0019】
携帯型端末１－１、１－２の構成は全て同じであってよいし、異なった構成であってもよい。以下では、携帯型端末１－１、１－２を区別することなく総称して「携帯型端末１」と記載することがある。同様に、車載型端末２－１、２－２、車載型端末３－１～３－４、無線基地局４－１～４－２を区別することなく総称して、それぞれ「車載型端末２」、「車載型端末３」、「無線基地局４」と記載することがある。また、無人ダンプ１０－１～１０－４の構成も全て同じであってよいので、総称する場合は「無人ダンプ１０」と記載することがある。有人車両２０－１、２０－２も、総称して「有人車両２０」と称することがある。
【0020】
なお、本実施形態では、車両制御システム１０００の制御対象は無人ダンプ１０であるが、車両制御システム１０００の制御対象となる自律走行車両は、無人ダンプには限定されず、有人ダンプ２０をも併せて制御対象とし、無人ダンプ１０と同様の制御を行うことも可能である。
【0021】
鉱山現場では、土砂や鉱石等の積荷を搬送する無人ダンプ１０以外に、有人車両２０も走行する。有人車両２０は、運転手又はその他の搭乗者が乗車できるように構成されており、運転手によって運転操作できるように構成された車両である。有人車両２０は、例えば、上述のショベル、走行路１００の路面の整地を行うドーザ、散水車、鉱山現場内をパトロールするサービスカー等である。
【0022】
携帯型端末１は、鉱山現場内の作業者が携帯可能な携帯型装置である。携帯型端末１は、非常時に無人ダンプ１０の非常停止を指示する非常停止命令信号を送出する非常停止装置としての機能を備える。
【0023】
車載型端末２は、有人車両２０に搭載される車載型装置である。車載型端末２も、非常停止命令信号を送出する非常停止装置としての機能を備えており、有人車両２０の運転手又は搭乗者は、非常時に車載型端末２を用いて無人ダンプ１０の非常停止を指示することができる。これによって安全が保証される。非常停止命令信号は、たとえば、現場内の走行路１００、積込場２００、放土場３００などから送信することができる。
【0024】
尚、本実施形態において、「非常時」の範囲、意味は限定されず、作業者又は有人車両２０の運転手等は、自己の判断で非常時か否かを判断し、非常停止指示を出すことができる。一般的に「非常時」か否かは、無人ダンプ１０を停止させる必要があるか否かを判断基準として判断される。例えば無人ダンプ１０同士、又は無人ダンプ１０と有人車両２０とが接触干渉する可能性のある場合には、非常時であると判断することができる。また、作業者と無人ダンプ１０とが接触干渉する可能性のある可能性がある場合には、非常時であると判断することができる。
【0025】
車載型端末３は、無人ダンプ１０に搭載された無線受信装置である。車載型端末３は、携帯型端末１又は車載型端末２から送信される信号を受信することができる。この信号は、無人ダンプ１０を停止させるための非常停止命令信号を含む。
【0026】
車載型端末３は、携帯型端末１又は車載型端末２から無線基地局４を介して非常停止命令信号を受信することも可能であるが、携帯型端末１又は車載型端末２から直接非常停命令信号を受信することが可能にされてもよい。
【0027】
車載型端末３が非常停止命令信号を受信すると、これに応じて無人ダンプ１０は走行を停止する。無人ダンプ１０に搭載される車載型端末３のアンテナの設置箇所は、特定の箇所には限定されない。一例として、当該アンテナは、電波の見通しのよい場所、例えば無人ダンプ１０の上面前方に設置され得る。
【0028】
複数の無線基地局４は、それぞれセルを構成し、セルの内部に位置する無人ダンプ１０及び有人車両２０と無線通信が可能とされている。例えば、無人ダンプ１０及び有人車両２０は、走行路１００、積込場２００、放土場３００などを含む領域に移動するので、複数の無線基地局４は、これらの領域がセルに含まれ、無人ダンプ１０及び有人車両２０が無線通信を行うことが可能なように設置される。
【0029】
複数の無線基地局４の各々は、無線バックホール回線５１０で管制タワー５を経由し、管制センター３０内のコア局６を介して車両制御統括装置３１と接続される。携帯型端末１及び車載型端末２から送信される非常停止命令信号は、各無線基地局４、無線バックホール回線５１０、管制タワー５を経由し、コア局６を介して車両制御統括装置３１に到達する。車両制御統括装置３１は、無人ダンプ１０に対して自立走行制御信号を送信し、これにより無人ダンプ１０を自律走行させる。また、車両制御統括装置３１は、携帯型端末１及び車載型端末２から送信された非常停止命令信号をコア局６、管制タワー５、無線バックホール回線５１０、各無線基地局４を経由して全ての無人ダンプ１０に搭載されている車両型端末３に向けて配信する機能を有する。
【0030】
なお、車両制御統括装置３１は一般のサーバシステムやコンピュータに実装されるものであり、本発明の特徴を示すものではないため、車両制御統括装置３１の詳細な説明は省略する。
【0031】
鉱山現場内の全ての無人ダンプ１０に対して、いずれかの携帯型端末１又は車載型端末２から非常停止命令信号が発せられた場合に、実際に停止が必要な無人ダンプ１０のみならず、すべての無人ダンプ１０、及び／又は有人車両２０を停止させるように構成することができる。
【0032】
管制センター３０には、コア局６、及び車両制御統括装置３１に加え、非常停止入力装置３２が設置される。車両制御統括装置３１と非常停止入力装置３２とは、有線回線３３により互いに通信可能に接続されている。非常停止入力装置３２は、管制センター３０内のオペレータの操作に従い、非常停止を命令する装置である。従って、管制センター３０内のオペレータは、非常停止入力装置３２を用いて、車両制御統括装置３１に対し直接、非常停止命令信号を送信することにより、全ての無人ダンプ１０、及び／又は有人車両２０に対して非常停止を命令することができる。なお、非常停止入力装置３２は、車両制御統括装置３１と接続しているものとして説明したが、車両制御統括装置３１でなく無線基地局４と無線接続する構成であってもよい。
【0033】
車載型端末２及び車載型端末３－１～３－４は、ＧＰＳ受信機能を搭載している。このＧＰＳ受信機能により、有人車両２０及び無人ダンプ１０は自己の位置情報を取得することが可能である。
【0034】
有人車両２０に搭載される車載型端末２は、自己の位置情報を送信する機能を有する。無人ダンプ１０に搭載される車載型端末３は、各有人車両２０から送られてくる有人車両２０の位置情報と、無人ダンプ１０に搭載されたＧＰＳ受信機能から取得した自己の位置情報を用いて、無人ダンプ１０と各有人車両２０との間の距離を求めることもできる。なお、自己の位置情報を取得する方法はＧＰＳ以外の方法であってももちろん構わない。
【0035】
次に、車載型端末２の構成の一例を図２のブロック図を参照して説明する。車載型端末２は、一例として、第１の送受信アンテナ１０１－１、第２の送受信アンテナ１０１－２、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２、マイコン装置１０３、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０４、電源装置１０５、表示装置１０６、非常停止ボタン１０７、ＧＰＳ受信機１０８、及びＧＰＳアンテナ１０９を備えて構成される。
【0036】
車載型端末２は、複数、例えば２個の無線モデム１０２－１、１０２－２を備えている。第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、高周波回路及び集積回路などで構成される。第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、それぞれ第１の送受信アンテナ１０１－１、第２の送受信アンテナ１０１－２と接続され、所定の無線通信方式（例・ＬＴＥ、ＷｉＦｉ等）に従って無線基地局４と無線通信を行う。また、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、マイコン装置１０３と接続されており、受信した信号をマイコン装置１０３に送信する。具体的には、無線基地局４から送信されて第１の送受信アンテナ１０１－１、第２の送受信アンテナ１０１－２にて受信された無線信号１１０－１、１１０－２は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２に入力され、所定のフィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号を経た後、マイコン装置１０３に受信データ１１２－１、１１２－２として出力される。
【0037】
また、無線モデム１０２－１、１０２－２は、マイコン装置１０３から出力された送信データ１１１－１、１１１－２に対し、誤り訂正符号化、変調、周波数変換、増幅、フィルタリングの処理を施して無線信号１１０－１、１１０－２を生成し、送受信アンテナ１０１に出力する。
【0038】
マイコン装置１０３は、ＣＰＵ８０１（演算処理装置）及び記憶装置８０２（メインメモリやフラッシュメモリなど）から構成され、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２、外部Ｉ／Ｆ１０４、電源装置１０５、表示装置１０６、非常停止ボタン１０７、ＧＰＳ受信機１０８と接続される。記憶装置８０２に記憶されているプログラムがＣＰＵ８０１で演算実行されることで、以降に説明する機能が実現される。マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１からの受信データ、及び第２の無線モデム１０２－２からの受信データのうち、先に受信した方を優先して受信し、後から受信したデータは破棄するよう構成される。
【0039】
なお、マイコン装置１０３は、その一部又は全てが集積回路などで構成されていてもよい。マイコン装置１０３は、機能安全に関わる通信途絶判定や電源装置１０５が正常に動作しているかの判定を行う。なお、マイコン装置１０３には、機能安全に適したマイクロコンピュータを使用することが望ましく、ＳＩＬ（Safety Integrity Level）などの安全規格を満たしたマイクロコンピュータであることが好ましい。外部Ｉ／Ｆ１０４は、電圧変換部、プロトコル変換部、コネクタ等から構成され、外部装置のインタフェースを司る。具体的には、外部装置に必要な電圧、プロトコルへの変換を実行可能に構成される。例えば、外部Ｉ／Ｆ１０４は、無人ダンプ１０に搭載されるＢＣＵ(Brake Control Unit)等との間でのインタフェースを実行することができる。
【0040】
電源装置１０５は、バッテリ８１０、及び電圧変換器８１１などから構成される。電源装置１０５は、バッテリ８１０から供給される電源を、電圧変換器８１１で必要な電圧に変換した後、車載型端末３内の各部に対して供給する機能を有する。
【0041】
表示装置１０６は、ＬＥＤや液晶表示装置などから構成され、マイコン装置１０３と接続される。表示装置１０６は、電源の正常性、及び無線通信の途絶判定結果を操作者又は保守者に報知する機能を有する。
【0042】
非常停止ボタン１０７は、マイコン装置１０３と接続されており、操作者が無人ダンプ１０の非常停止を命令するための操作用ボタンを含んでいる。非常停止ボタン１０７は、管制センター３０の非常停止入力装置３２と同様に、無人ダンプ１０の非常停止を命令するものであるが、この非常停止ボタン１０７は、車載型端末２に設けられている。非常停止ボタン１０７は、その押下操作により操作者からの指示を検知する押しボタン構造とすることができる。また、非常停止ボタン１０７は、押下された場合にロックされ、これを解除しない限り押下され続ける機構を備えていてもよい。
【0043】
ＧＰＳ受信機１０８は、ＧＰＳアンテナ１０９及びマイコン装置１０３と接続され、ＧＰＳアンテナ１０９を介して受信したＧＰＳ受信信号から、有人車両２０の現在位置を表す位置情報を取得する。ＧＰＳ受信機１０８は有人車両２０の現在位置を表す位置情報を、マイコン装置１０３に対して定期的（例えば１秒周期で）に出力する。
【0044】
次に、図３を参照して、車載型端末３の構成の一例を説明する。車載型端末３は、一例として、第１の送受信アンテナ１０１－１、第２の送受信アンテナ１０１－２、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２、マイコン装置１０３、外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）装置１０４、電源装置１０５、表示装置１０６、ＧＰＳ受信機１０８、及びＧＰＳアンテナ１０９を備えて構成される。すなわち、車載型端末３は、非常停止ボタン１０７が無い点を除き、車載型端末２と同一の構成を備えるものであってよい。
【0045】
図４は、第１の実施の形態に係る車両制御システム１０００における無人ダンプ１０（１０－１～１０－３）、車載型端末３（３－１～３－３）、無線基地局４（４－１、４－２）に関する無線接続の状態を説明する概略図である。ここでは無人ダンプ１０の無線接続を説明するが、有人車両２０に関しても同様の無線接続が行われ得る。広大な鉱山現場の全域をカバーするため、車両制御システム１０００は、複数の無線基地局４及び複数のセル７を構成する。ここでは、例示的に２つの無線基地局４（４－１、４－２）及び２つのセル７（７－１、７－２）を示している。
【0046】
複数の無線基地局４の各々は、無線通信エリアとしての１つまたは複数のセル７を構成する。ここでは、２つの無線基地局４－１、４－２が、それぞれ１つのセル７（７－１、７－２）を構成し、この２つのセル７－１、セル７－２で鉱山全域をカバーしている。無人ダンプ１０、及び／又は有人車両２０がセル７－１と７－２を跨いで移動する場合は、ハンドオーバと呼ばれる手続が実施される。以下では、主に無人ダンプ１０におけるハンドオーバについて説明するが、有人車両２０についても同様の説明が当て嵌まり得る。
【0047】
ハンドオーバ手続では、無人ダンプ１０に搭載した車載型端末３とハンドオーバ元の無線基地局４の間、車載型端末３とハンドオーバ先の無線基地局４との間で、コア局６を介して非常に多くの通信メッセージが送受信される。このとき、ハンドオーバ手続き中において、無線基地局４と車載型端末３間のパケット通信に遅延やロスが発生する可能性がある。最悪のケースでハンドオーバが失敗し、初期接続からやり直すというケースもあり得る。すなわち、無人ダンプ１０が複数のセル７を跨って移動する際にはハンドオーバ手続が実施されるが、この際パケット通信に遅延やロスが発生する。パケット通信の遅延やロスは「途絶時間」と見做されるため、ある一定の途絶時間を超えると安全性確保のため車両を減速又は非常停止しなければいけない。従って、ハンドオーバ手続きによる遅延時間を最小限に抑え、パケット通信の遅延やロス、ひいてはハンドオーバの失敗は無くさなければいけない。
【0048】
図４を参照して、第１の実施の形態に係る車両制御システム１０００の動作を詳しく説明する。無人ダンプ１０に搭載される車載型端末３（３－１～３－３）は、高速通信や信頼性向上のため、複数（例えば２個）の無線モデム１０２－１、１０２－２を具備する。両モデムは、それぞれ、第１の無線回線、第２の無線回線を用いて無線基地局４と通信を行う。
【0049】
例えば、無人ダンプ１０－１が、無線基地局４－１により構成されるセル７－１から、無線基地局４－２により形成されるセル７－２の方向に向かって走行しているとする。すると、無線基地局４－１から送信され第１及び第２の無線回線を介して受信される電波の受信電力が徐々に下がり、逆に、無線基地局４－２から送信され第１及び第２の無線回線を介して受信される伝搬の受信電力が徐々に上がる。
【0050】
図５を参照して、無人ダンプ１０－１が走行路１００を走行し、無線基地局４－１から送信される無線信号の受信電力と、無線基地局４－２から送信される無線信号の受信電力が変化していく様子を示す。図５のグラフの縦軸は、無線基地局４から送信される無線信号の受信電力、横軸は走行路の位置（所定の点からの距離ｘ）である。なお、図５では、無線基地局４－１から送信され第１の無線モデム１０２－１において受信される無線信号の受信電力をＰｒｘ１１、無線基地局４－１から送信され第２の無線モデム１０２－２において受信される無線信号の受信電力をＰｒｘ１２、無線基地局４－２から送信され第１の無線モデム１０２－１において受信される無線信号の受信電力をＰｒｘ２１、無線基地局４－２から送信され第２の無線モデム１０２－２において受信される無線信号の受信電力をＰｒｘ２２としている。
【0051】
ここで、無人ダンプ１０－１が、無線基地局４－１により形成されるセル７－１から、無線基地局４－２により形成されるセル７－２の方向に向かって走行路を走行し、セル７－１と７－２の境界付近に達する場合を考える。この場合、無線基地局４－１から送信される無線信号の受信電力Ｐｒｘ１１、Ｐｒｘ１２が徐々に低下し、逆に無線基地局４－２から送信される無線信号の受信電力Ｐｒｘ２１、Ｐｒｘ２２が徐々に増加する。無人ダンプ１０－１に搭載された車載型端末３－１は、通信を維持するため、無線基地局４－１に対する接続から無線基地局４－２に対する接続に切り替えるハンドオーバを、適切なタイミングで実施する。
【0052】
ハンドオーバを実施する方法はいくつかあるが、ここでは、ハンドオーバ元の無線基地局４－１からの無線信号の受信電力と、ハンドオーバ先の無線基地局４－２からの無線信号の受信電力との差分を、閾値との比較により判定し、ハンドオーバの開始のタイミングを制御する。ここで、ハンドオーバ元の無線基地局４－１とは、元々接続が確立されている無線基地局であり、ハンドオーバ終了後は接続が終了する無線基地局を意味し、ハンドオーバ先の無線基地局４－２とは、ハンドオーバ手続により、新たに接続が確立される無線基地局を意味する。ＬＴＥの場合は、当該閾値は、ハンドオーバ手続きを開始するためのトリガとなる、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信開始するための閾値ともなり得る。
【0053】
本実施の形態の車載型端末３は、複数（例えば２個）の無線モデム１０２－１、１０２－２を備えると共に、その複数の無線モデム１０２－１、１０２－２において、ハンドオーバの判定のための閾値Ｔｈｒ１、Ｔｈｒ２を異なる値に設定する。例えば、第１の無線モデム１０２－１においてハンドオーバ開始を判定するための閾値Ｔｈｒ１を３ｄＢ、第２の無線モデム１０２－２においてハンドオーバ開始を判定するための閾値Ｔｈｒ２を６ｄＢに設定することができる。
【0054】
具体的には、無線基地局４－１から送信され第１の無線モデム１０２－１において受信される無線信号の受信電力Ｐｒｘ１１と、無線基地局４－２から送信され第１の無線モデム１０２－１において受信される無線信号の受信電力Ｐｒｘ２１との差信号Ｄ１（＝Ｐｒｘ１１－Ｐｒｘ１２）が閾値Ｔｈｒ１（３ｄＢ）に達した場合に、第１の無線モデム１０２－１は、無線基地局４－１から無線基地局４－２へのハンドオーバ手続を開始する。
【0055】
また、無線基地局４－１から送信され第２の無線モデム１０２－２において受信される無線信号の受信電力Ｐｒｘ１２と、無線基地局４－２から送信され第２の無線モデム１０２－２において受信される無線信号の受信電力Ｐｒｘ２２との差信号Ｄ２（＝Ｐｒｘ１２－Ｐｒｘ２２）が閾値Ｔｈｒ２（６ｄＢ）に達した場合に、第２の無線モデム１０２－２は、無線基地局４－１から無線基地局４－２へのハンドオーバ手続を開始する。
【0056】
第２の無線モデム１０２－２は、ハンドオーバ開始のための閾値Ｔｈｒ２として、第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ１よりも大きい閾値を採用している。このため、図５のような状況において、第２の無線モデム１０２－２は、第１の無線モデム１０２－１よりも遅れてハンドオーバ手続を開始することになる。
【0057】
図６～図８を参照して、図５の動作が行われる場合における、第１の無線モデム１０２－１におけるパケット通信の遅延時間の発生の様子（図６）、第２の無線モデム１０２－２におけるパケット通信の遅延時間の発生の様子（図７）、及び、車載型端末３全体での遅延時間の発生の様子（図８）に関して説明する。図６～図８のグラフにおいて、横軸は走行路に沿った位置（ｘ）を示し、縦軸は、各装置において発生するパケット通信の遅延時間を示している。
【0058】
例えば、無人ダンプ１０－１が位置ｘ１に達し、差信号Ｄ１＝Ｐｒｘ１１－Ｐｒｘ２１が閾値Ｔｈｒ１に達すると、第１の無線モデム１０２－１はハンドオーバ手続を開始する。このとき、車載型端末３－１の第１の無線モデム１０２－１、及び無線基地局４－１又は無線基地局４－２の間の通信以外に、ハンドオーバ元である無線基地局４－１とハンドオーバ先の無線基地局４－２でコア局６を介した非常に多くの通信メッセージが送受信される。例えば、ハンドオーバ元の無線基地局４－１で保持している車載型端末３－１の端末情報を、ハンドオーバ先の無線基地局４－２に転送するため、無線基地局４－１と４－２の間で多数の通信メッセージの送受信がなされる。また、ハンドオーバ先の無線基地局４－２が車載型端末３－１を受け入れられるキャパシティを持っているかを確認するための通信メッセージの送受信も行われる。
【0059】
図６に示すように、第１の無線モデム１０２－１におけるハンドオーバ手続の実行中は、第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバ位置ｘ１において、無線基地局４－１又は無線基地局４－２と第１の無線モデム１０２－１との間のパケット通信における遅延時間が大きくなる。ハンドオーバ手続中はパケット通信の遅延のみならず、パケットロスが発生する可能性もある。最悪のケースでは、ハンドオーバ手続が失敗し、初期接続からやり直す必要が生じる場合もある。
【0060】
また、無人ダンプ１０－１が位置ｘ２に達し、差信号Ｄ２＝Ｐｒｘ２１－Ｐｒｘ２２が閾値Ｔｈｒ２に達すると、第２の無線モデム１０２－２はハンドオーバ手続を開始する。このとき、第２の無線モデム１０２－１におけるのと同様に、車載型端末３－１の第２の無線モデム１０２－２と無線基地局４－１又は無線基地局４－２との間の通信以外に、ハンドオーバ元である無線基地局４－１とハンドオーバ先の無線基地局４－２でコア局６を介した非常に多くの通信メッセージが送受信される。
【0061】
図７に示すように、第２の無線モデム１０２－２におけるハンドオーバ手続の実行中は、第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバ位置ｘ２において、無線基地局４－１又は無線基地局４－２と第２の無線モデム１０２－２との間のパケット通信における遅延時間が大きくなる。ハンドオーバ手続中はパケット通信の遅延のみならず、パケットロスが発生する可能性もある。最悪のケースでは、ハンドオーバ手続が失敗し、初期接続からやり直す必要が生じる場合もある。
【0062】
しかしながら、前述のように、車載型端末３－１は、マイコン装置１０３が、第１の無線モデム１０２－１の受信パケットと、第２の無線モデム１０２－２の受信パケットとのうち、早く到着したパケットを受信パケットして処理し、遅れて到着したパケットは破棄する機能を有している。このため、図８に示すように、第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバ地点ｘ１、及び第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバ地点ｘ２では、それぞれ第２の無線モデム１０２－２、第１の無線モデム１０２－１で早く到着したパケットが受信パケットとされる。このため、地点ｘ１、ｘ２において、それぞれ第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２において遅延時間が生じていたとしても、車載型端末３－１全体としては、パケット通信処理に遅延が発生しない。従って、各種車両を非常減速や非常停止処理することなく運行することができ、安全性を確保しながら鉱山の生産性の向上を図ることができる。また、無線モデムにてパケットロスやハンドオーバ失敗が生じた場合でも同様の効果が得られる。
【0063】
なお、図６～図８において示される遅延時間は、本実施形態を分かりやすく説明するための一例である。実際はバラつき等が発生するが、本実施形態の効果を覆すものではない。また、説明は省略するが、車載型端末３も同様に複数の無線モデム１０２－１、１０２－２を備え、同様に異なるハンドオーバの閾値を与えられ、上記と同様の動作を実行し得る。
【0064】
図９を参照して、車両制御システム１０００で用いられる通信プロトコルスタックについて説明する。図９は、携帯型端末１、車載型端末２、車載型端末３、無線基地局４の通信プロトコルスタックの一例を示した図である。
【0065】
第１の実施の形態に係る車両制御システム１０００における通信回線は、３層の通信レイヤを含むプロトコルスタックを用いる。たとえば、携帯型端末１、車載型端末２、車載型端末３、無線基地局４は、無線通信レイヤ（第１通信レイヤ）、安全通信レイヤ（第２通信レイヤ）、アプリケーションレイヤ（第３通信レイヤ）のプロトコルスタックから構成されるデータを相互に送受信する。
【0066】
無線通信レイヤは、無線通信として通信接続及び通信維持を目的とした通信プロファイルが定義するレイヤであって、これに基づいた無線通信機能を司るレイヤである。安全通信レイヤは、安全通信として機能安全を目的とした通信プロファイルが定義するレイヤであって、これに基づいた安全通信機能を司るレイヤである。アプリケーションレイヤは、操作者や保守者とのユーザインタフェースを司るレイヤである。携帯型端末１、車載型端末２、車載型端末３、無線基地局４が互いに通信する際には、各々のレイヤ毎の通信プロファイルに基づいて、通信接続及び通信維持が図られる。例えば、携帯型端末１及び車載型端末２と無線基地局４が通信する場合、携帯型端末１及び車載型端末２の無線通信レイヤ１２１と無線基地局４の無線通信レイヤ４２１とは、相互に認識できるフォーマットを用いて通信接続を行う。
【0067】
携帯型端末１及び車載型端末２の安全通信レイヤ１２２と無線基地局４の安全通信レイヤ４２２も同様に、相互に認識できるフォーマットを用いて通信接続を行う。携帯型端末１及び車載型端末２のアプリケーションレイヤ１２３と無線基地局４のアプリケーションレイヤ４２３も同様であり、相互に認識できるフォーマットを用いて通信接続を行う。
【0068】
同じく、車載型端末３と無線基地局４が通信する場合、車載型端末３の無線通信レイヤ３２１と無線基地局４の無線通信レイヤ４２１とは、相互に認識できるフォーマットを用いて通信接続を行う。車載型端末３の安全通信レイヤ３２２と無線基地局４の安全通信レイヤ４２２も同様に、相互に認識できるフォーマットを用いて通信接続を行う。車載型端末３のアプリケーションレイヤ３２３と無線基地局４のアプリケーションレイヤ４２３も同様であり、相互に認識できるフォーマットを用いて通信接続を行う。なお、送受信される対象データは、各レイヤを跨ぐごとにカプセル化され、またカプセル化の解除が行われる。
【0069】
図２及び図３に示すマイコン装置１０３は、図９の携帯型端末１及び車載型端末２におけるアプリケーションレイヤ１２３と安全通信レイヤ１２２によって提供される機能を実施する。マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３の機能として、非常停止ボタン１０７が押されているか否かを示す非常停止信号と、ＧＰＳ受信機から送られてくる自己の現在位置を示す位置情報とを含む送信データを生成する。マイコン装置１０３は、生成した送信データを下位層の安全通信レイヤ１２２に転送する。
【0070】
なお、非常停止信号のうち、非常停止ボタン１０７が押されていることを示す信号は、非常停止命令信号であり、各無人ダンプ１０の停止を命令する信号である。非常停止信号のうち、非常停止ボタン１０７が押されていないことを示す信号は、非常停止命令信号ではない。加えて、マイコン装置１０３は、安全通信レイヤ１２２の機能として、アプリケーションレイヤ１２３から転送された送信データに対し、後述の制御情報を付与する。この制御情報により、機能安全を目的とした通信プロファイルに基づいた送信処理が行われる。この送信処理は、例えば、データ破損、繰り返し、不正順序、欠落、遅延、挿入、なりすまし、宛先違い、のうちいずれか又は全ての脅威に対する安全方策を行うための処理である。
【0071】
図１０は、安全通信レイヤ、無線通信レイヤ、アプリケーションレイヤのデータフォーマットの一例を示した概略図である。アプリケーションレイヤ１２３（図９）で生成された、非常停止信号と位置情報が含まれる送信データは、安全通信レイヤにおいてはＤＡＴＡ１２２３となる。このように、アプリケーションレイヤ１２３（第３通信レイヤ）における通信データは、非常停止信号と、携帯型端末１又は車載型端末２（有人車両２０）の位置情報とを含む。
【0072】
ＤＡＴＡ１２２３として送られる送信データは、機能安全を目的とした安全方策として、通番１２２１、ＩＤ１２２２、及びセーフティコード１２２４を付与される。通番１２２１は、送信側の携帯型端末１や車載型端末２が自機内で管理している通し番号（シーケンス番号）である。ＩＤ１２２２は、送信側となる携帯型端末１及び車載型端末２を一意に識別するための識別情報である。セーフティコード１２２４は、上記のデータ破損、繰り返し、不正順序、欠落、遅延、挿入、なりすまし、宛先違いなどの脅威に対する安全方策を施すためのコードである。
【0073】
このように、安全通信レイヤ１２２（第２通信レイヤ）における通信データは、非常停止信号と、携帯型端末１又は車載型端末２すなわち有人車両２０の位置情報と、セーフティコード１２２４とを含む。
【0074】
マイコン装置１０３は、これらの制御情報をＤＡＴＡ１２２３に付与して安全通信送信データ１１１－１、１１１－２を生成し、これを第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２に出力する。安全通信送信データ１１１－１、１１１－２は同じデータでよい。なお、図１０における安全通信レイヤのデータフォーマットはあくまで一例であり、これに限定されない。
【0075】
図２に示す第１の無線モデム１０２－１、及び第２の無線モデム１０２－２は、図９に示す無線通信レイヤ１２１の機能を持つ。第１の無線モデム１０２－１、及び第２の無線モデム１０２－２は、無線通信レイヤ１２１において、安全通信レイヤ１２２で生成された安全通信送信データ１１１－１、１１１－２に対し、無線通信接続及び通信維持を目的とした通信プロファイルに基づいた処理を施す。
【0076】
図１０に示すように、無線通信レイヤ１２１において、安全通信送信データ１１１－１、１１１－２はＰＡＹＬＯＡＤ１２１２となり、通信の接続及び維持を目的としたＨＥＡＤＥＲ１２１１、データ誤りを検出するＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）１２１３が付与されて、無線通信送信データが生成される。無線通信送信データは複数のサブフレームＳに分割されて送信される。なお、図１０における無線通信レイヤのデータフォーマットはあくまで一例であり、これに限定されない。
【0077】
このように、無線通信レイヤ１２１（第１通信レイヤ）における無線通信送信通信データは、非常停止信号と、携帯型端末１又は車載型端末２すなわち有人車両２０の位置情報と、セーフティコード１２２４と、ＣＲＣ１２１４とを含む。
【0078】
このように、各通信レイヤで機能の異なるデータを追加することにより、各機能の設計を通信レイヤごとに独立して行うことができる。
【0079】
無線通信レイヤ１２１で生成された無線通信送信データは、予め決められた所定のサブフレームで送信されるようにタイミング調整された後、誤り訂正符号化、変調、周波数変換、増幅、フィルタリング等の処理を施して無線信号１１０－１、１１０－２を生成し、生成した無線信号１１０－１、１１０－２を送受信アンテナ１０１に送る。送受信アンテナ１０１－１、１０１－２は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された無線信号１１０－１、１１０－２を無線基地局４に向けて放射する。
【0080】
一方、送受信アンテナ１０１－１、１０１－２は、無線基地局４から送信される下り無線回線の無線信号１１０－１、１１０－２を受信し、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２にこの無線信号を送る。第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、送受信アンテナ１０１－１、１０１－２から送られてきた無線信号１１０－１、１１０－２を、フィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号等の処理を施して無線通信受信データを生成する。尚、無線通信受信データのデータフォーマットは図１０の無線通信送信データと同じである。
【0081】
第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、無線通信レイヤ１２１の機能として、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された無線通信受信データに対し、無線通信接続、通信維持を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理を施し、安全通信受信データ１１２－１、１１２－２を生成する。尚、安全通信受信データ１１２のデータフォーマットは、図１０の安全通信送信データ１１１と同じである。また、無線通信接続、通信維持を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理とは、例えば、同期検出、同期維持、誤り検出等である。
【0082】
第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、これらを行った後、無線通信受信データ内のＰＡＹＬＯＡＤ１２１３、すなわち安全通信受信データ１１２－１、１１２－２を抽出する。第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、生成した安全通信受信データ１１２－１、１１２－２をそれぞれマイコン装置１０３に出力する。
【0083】
マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、安全通信として機能安全を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理を施す。マイコン装置１０３は、その後、安全通信受信データ１１２－１、１１２－２からＤＡＴＡ１２２３を生成する。ここで生成されたＤＡＴＡ１２２３が受信データであり、自己が送信した非常停止信号や位置情報のデータに対する応答データ及び制御データである。第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２から出力される安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、マイコン装置１０３は、早く到着した安全通信受信データを有効とし、遅く到着した安全通信受信データを破棄する処理を行う。以上、車載型端末２の構成及び動作を説明したが、携帯型端末１の構成及び動作も同様である。
【0084】
車載型端末３のマイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ３２３と安全通信レイヤ３２２によって提供される機能を実施する。マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ３２３の機能として、携帯型端末１又は車載型端末２の非常停止ボタン１０７が押されているか否かを示す非常停止信号に対する応答信号と、ＧＰＳ受信機１０８から送られてくる自己の現在位置を示す位置情報とを含む送信データを生成する。マイコン装置１０３は、生成した送信データを下位層の安全通信レイヤ３２２に転送する。なお、非常停止信号に対する応答信号とは、携帯型端末１又は車載型端末２の非常停止ボタン１０７が押されているか否かを示す非常停止信号を正しく受信出来ているかどうかを示す信号である。
【0085】
加えて、マイコン装置１０３は、安全通信レイヤ３２２の機能として、アプリケーションレイヤ３２３から転送された送信データに対し、後述の制御情報を付与する。この制御情報により、機能安全を目的とした通信プロファイルに基づいた送信処理が行われる。この送信処理は、例えば、データ破損、繰り返し、不正順序、欠落、遅延、挿入、なりすまし、宛先違いのうちいずれか又は全ての脅威に対する安全方策を行うための処理である。
【0086】
図１０は、安全通信レイヤ、無線通信レイヤ、アプリケーションレイヤのデータフォーマットの一例を示した図である。アプリケーションレイヤ３２３（図９）で生成された、非常停止信号と位置情報が含まれる送信データは、安全通信レイヤにおいてはＤＡＴＡ１２２３となる。このように、アプリケーションレイヤ３２３（第３通信レイヤ）における通信データは、車載型端末３の位置情報とを含む。
【0087】
ＤＡＴＡ１２２３として送られる送信データは、機能安全を目的とした安全方策として、通番１２２１、ＩＤ１２２２、及びセーフティコード１２２４が付与される。通番１２２１は、送信側の車載型端末３が自機内で管理している通し番号（シーケンス番号）である。ＩＤ１２２２は、送信側となる車載型端末３を一意に識別するための識別情報である。セーフティコード１２２４は、上記のデータ破損、繰り返し、不正順序、欠落、遅延、挿入、なりすまし、宛先違いなどの脅威に対する安全方策を施すためのコードである。
【0088】
このように、安全通信レイヤ３２２（第２通信レイヤ）における通信データは、非常停止信号と、車載型端末３の位置情報と、セーフティコード１２２４とを含む。
【0089】
マイコン装置１０３は、これらの制御情報をＤＡＴＡ１２２３に付与して安全通信送信データ１１１－１、１１１－２を生成し、これを第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２に出力する。安全通信送信データ１１１－１、１１１－２は同じデータでよい。なお、図１０における安全通信レイヤのデータフォーマットはあくまで一例であり、これに限定されない。
【0090】
第１の無線モデム１０２－１、及び第２の無線モデム１０２－２は、無線通信レイヤ３２１の機能を持つ。第１の無線モデム１０２－１、及び第２の無線モデム１０２－２は、無線通信レイヤ３２１において、安全通信レイヤ３２２で生成された安全通信送信データ１１１－１、１１１－２に対し、無線通信接続及び通信維持を目的とした通信プロファイルに基づいた処理を施す。
【0091】
図１０に示すように、無線通信レイヤ３２１において、安全通信送信データ１１１－１、１１１－２はＰＡＹＬＯＡＤ１２１２となり、通信の接続及び維持を目的としたヘッダ１２１１、データ誤りを検出するＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）１２１３が付与されて、無線通信送信データが生成される。無線通信送信データは、複数のサブフレームＳ（Ｓ１～Ｓｎ）に分割されて送信される。なお、図１０における無線通信レイヤのデータフォーマットはあくまで一例であり、これに限定されない。
【0092】
このように、無線通信レイヤ３２１（第１通信レイヤ）における無線通信送信データは、非常停止信号と、車載型端末３の位置情報と、セーフティコード１２２４と、ＣＲＣ１２１４とを含む。各通信レイヤで機能の異なるデータを追加することにより、各機能の設計を通信レイヤごとに独立して行うことができる。
【0093】
無線通信レイヤ３２１で生成された無線通信送信データは、予め決められた所定のサブフレームで送信されるようにタイミング調整された後、変調、周波数変換、増幅、フィルタリング等の処理を施して無線信号を生成し、生成した無線信号を送受信アンテナ１０１に送る。送受信アンテナ１０１－１、１０１－２は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された無線信号を無線基地局４に向けて放射する。
【0094】
一方、送受信アンテナ１０１－１、１０１－２は、無線基地局４から送信される下り無線回線の無線信号を受信し、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２にこの無線信号を送る。第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、送受信アンテナ１０１－１、１０１－２から送られてきた無線信号を、フィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号等の処理を施して無線通信受信データを生成する。尚、無線通信受信データのデータフォーマットは図１０の無線通信送信データと同じである。
【0095】
第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、無線通信レイヤ３２１の機能として、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された無線通信受信データに対し、無線通信接続、通信維持を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理を施し、安全通信受信データ１１２－１、１１２－２を生成する。尚、安全通信受信データ１１２のデータフォーマットは、図１０の安全通信送信データ１１１と同じである。また、無線通信接続、通信維持を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理とは、例えば、同期検出、同期維持、誤り検出等である。
【0096】
第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２は、これらの処理を行った後、無線通信受信データ内のＰＡＹＬＯＡＤ１２１３、すなわち安全通信受信データ１１２－１、１１２－２を抽出する。第１の無線モデム１０２－１、及び第２の無線モデム１０２－２は、生成した安全通信受信データ１１２－１、１１２－２をそれぞれマイコン装置１０３に出力する。
【0097】
マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、安全通信として機能安全を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理を施す。マイコン装置１０３は、その後、安全通信受信データ１１２－１、１１２－２からＤＡＴＡ１２２３を生成する。ここで生成されたＤＡＴＡ１２２３が受信データであり、非常停止信号や自己が送信した位置情報のデータに対する応答データ及び制御データである。マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２から出力される安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、早く到着した安全通信受信データを有効とし、遅く到着した安全通信受信データを破棄する処理を行う。
【0098】
【0099】
車載型端末２は、例えば外部１／Ｆ１０４を介して接続された入力デバイス（図示せず）により、無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ１を設定する（ステップＳ００２）。例えば、図３に示すように第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバ閾値Ｔｈｒ１は３ｄＢに設定され得る。設定された閾値Ｔｈｒ１は、例えばマイコン装置１０３の記憶装置８０２に記憶される。
【0100】
更に、車載型端末２は、第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ２を設定する（ステップＳ００６）。例えば、図３に示すように第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ２は６ｄＢに設定され得る。
【0101】
ここで、閾値Ｔｈｒ１と閾値Ｔｈｒ２は、予め有人車両２０の型式、最高走行速度、無人ダンプ１０の最大積載量から求まる静的な値でもよいし、有人車両２０の型式、現在走行速度、有人車両２０の現在積載量から求まる動的な値であってもよい。車載型端末２は、有人車両２０の速度センサ、積載物の重量を計測する重量センサの検出信号を外部Ｉ／Ｆ１０４から受信し、この検出信号に従って閾値Ｔｈｒ１とＴｈｒ２を定めてもよい。
【0102】
第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ１が設定された後、車載型端末２のＧＰＳアンテナ１０９は、ＧＰＳ信号を受信し（ステップＳ００３）、このＧＰＳ信号に基づき、ＧＰＳ受信機１０８は有人車両２０の現在位置を表す位置情報を取得する（ステップＳ００４）。そして、マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１のための自己の位置情報データを生成する（ステップＳ００５）。
【0103】
また、第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバ閾値のＴｈｒ２が設定された後、車載型端末２のＧＰＳアンテナ１０９は、ＧＰＳ信号を受信し（ステップＳ００７）、このＧＰＳ信号に基づき、ＧＰＳ受信機１０８は有人車両２０の現在位置を表す位置情報を取得する（ステップＳ００８）。そして、マイコン装置１０３は、第２の無線モデム１０２－２のための自己の位置情報データを生成する（ステップＳ００９）。
【0104】
続いて、ステップＳ０１０に移行し、車載型端末２において非常停止ボタン１０７が押されているか否かが判定される。押されていないと判定される場合には（ステップＳ０１０のＮｏ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて非常停止信号“０”を生成する（ステップＳ０１１）。一方、非常停止ボタン１０７が押されていると判定される場合には（ステップＳ０１０のＹｅｓ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて非常停止信号“１”を生成する（ステップＳ０１２）。非常停止信号“１”は、非常停止ボタン１０７が押されたことを示す信号である。
【0105】
そして、マイコン装置１０３は、得られた位置情報と非常停止信号（“０”又は“１”）を含む送信データを生成する（ステップＳ０１３）。生成された送信データは、安全通信レイヤ１２２にて機能安全上必要な送信処理を施された後、第１の無線モデム１０２－１と第２の無線モデム１０２－２へ送信される（ステップＳ０１４）。
【0106】
第１の無線モデム装置１０２－１は、受領したデータに対し、無線通信レイヤ１２１にて無線通信として必要な送信処理である誤り訂正符号化、変調、周波数変換、増幅、フィルタリング等の処理を施し（ステップＳ０１５）、送受信アンテナ１０１－１から無線信号を送信する（ステップＳ０１６）。このステップＳ０１６の終了後、１秒毎にＳＴＡＲＴ（Ｓ００１）に戻り、同様の動作が繰り返される。
【0107】
同じく、第２の無線モデム装置１０２－２は、受領したデータに対し、無線通信レイヤ１２１にて無線通信として必要な送信処理である誤り訂正符号化、変調、周波数変換、増幅、フィルタリング等の処理を施し（ステップＳ０１７）、送受信アンテナ１０１－２から無線信号を送信する（ステップＳ０１８）。このステップＳ０１６の終了後、１秒毎にＳＴＡＲＴ（Ｓ００１）に戻り、同様の動作が繰り返される。
【0108】
図１１のフローチャートに従い送信動作が行われることで、車載型端末２の自己の位置情報は定期的に送信され、非常停止ボタン１０７が押下されている間は（Ｓ０１０：Ｙｅｓ）、連続して非常停止信号が“１”として送信される（すなわち非常停止命令信号が送信される）こととなる。また、非常停止ボタン１０７が解除されれば（Ｓ０１０：Ｎｏ）、マイコン装置１０３は、非常停止信号が“０”として送信されることとなる。なお、図１１のフローチャートを参照して車載型端末２の送信動作を説明したが、携帯型端末１における送信動作も略同様である。
【0109】
【0110】
車載型端末３は、第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ１を設定する（ステップＳ００２）。例えば、第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ１を３ｄＢに設定する。
【0111】
また、車載型端末３は、第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ２を設定する（ステップＳ００５）。例えば、第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値Ｔｈｒ２を６ｄＢに設定する。
【0112】
ここで、閾値Ｔｈｒ１と閾値Ｔｈｒ２は、予め無人ダンプ１０の型式、最高走行速度、無人ダンプ１０の最大積載量から求まる静的な値でもよいし、無人ダンプ１０の型式、現在走行速度、無人ダンプ１０の現在積載量から求まる動的な値でもよい。車載型端末３は、有人車両２０の速度センサ、積載物の重量を計測する重量センサの検出信号を外部Ｉ／Ｆ１０４から受信し、この検出信号に従って閾値Ｔｈｒ１とＴｈｒ２を定めてもよい。
【0113】
第１の送受信アンテナ１０１－１から無線信号が受信されると（ステップＳ００３）、受信された無線信号には、第１の無線モデム装置１０２－１の無線通信レイヤ１２１にて、無線通信として必要な受信処理であるフィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号等の処理が施される（ステップＳ００４）。
【0114】
同じく、第２の送受信アンテナ１０１－２から無線信号が受信されると（ステップＳ００６）、受信された無線信号には、第２の無線モデム装置１０２－２の無線通信レイヤ１２１にて、無線通信として必要な受信処理であるフィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号等の処理が施される（ステップＳ００７）。
【0115】
マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、安全通信として機能安全を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理を施す（ステップＳ００８）。マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２から出力される安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、早く到着した安全通信受信データを有効とし、遅く到着した安全通信受信データを破棄する処理を行う。
【0116】
マイコン装置１０３は、その後、安全通信受信データ１１２－１、１１２－２のうち早く到着した方のデータに従い、安全通信受信データ１１２からＤＡＴＡ１２２３を生成する。ここで生成されたＤＡＴＡ１２２３が受信データであり、非常停止信号や自己が送信した位置情報のデータに対する応答データ及び制御データが含まれる。
【0117】
続いて、ステップＳ００９に移行し、前回受信した受信データの時刻と、今回受信した受信データの時刻の差分から通信間隔を計測し、この計測された通信間隔が、予め定めた途絶時間を超えているか否かが判定される。
【0118】
計測された通信間隔が所定の途絶時間を超えていないと判定される場合（ステップＳ００９のＮｏ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて途絶判定信号“０”を生成する（ステップＳ０１０）。一方、通信間隔が所定の途絶時間を超えていると判定される場合（ステップＳ００９のＹｅｓ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて途絶判定信号“１”を生成する（ステップＳ０１１）。途絶判定信号“１”は、通信が所定時間以上途絶していたことを意味する。
【0119】
そして、マイコン装置１０３は、得られた途絶判定信号（“０”又は“１”）と非常停止信号を含む制御データを生成する（ステップＳ０１３）。生成された制御データは、外部Ｉ／Ｆ１０４にて、外部装置に必要な電圧、プロトコルに変換され、外部装置へ出力される（ステップＳ０１４）。外部装置は、例えば無人ダンプ１０に搭載されるＢＣＵ(Brake Control Unit)等に接続される。このステップＳ０１４の終了後、１秒毎にＳＴＡＲＴ（Ｓ００１）にループする。なお、外部Ｉ／Ｆ１０４から外部装置へ出力される途絶判定信号と非常停止信号により、無人ダンプ１０が減速したり、非常停止したりなどの処理が実行されるが、その判断の詳細は無人ダンプ１０等において適宜選択され得る。
【0120】
以上説明したように、第１の実施の形態のシステムによれば、各種端末において、複数の無線モデムが異なるハンドオーバ閾値を与えられ、異なるタイミングでハンドオーバ手続を実行する。これにより、パケット通信の遅延やロス、さらにはハンドオーバ失敗をなくし、各種車両の安全性を確保しながら生産性の向上を図ることが出来る車両制御システムを提供することができる。
【0121】
［第２の実施の形態］
図１３を参照して、第２の実施の形態に係る車両制御システムについて説明する。第２の実施の形態の車両制御システムの全体構成は、第１の実施の形態（図１）と同様でよい。また、車載型端末２、車載型端末３が、複数の無線モデム（１０２－１、１０２－２）を備えている点も、第１の実施の形態と同一である。ただし、この第２の実施の形態は、複数の無線モデムにおいてハンドオーバ手続が実行されるタイミングを異ならせるための構成が第１の実施の形態とは異なっている。
図１３を参照して、第２の実施の形態に係る車両制御システムについて説明する。第２の実施の形態の車両制御システムの全体構成は、第１の実施の形態（図１）と同様でよい。また、車載型端末２、車載型端末３が、複数の無線モデム（１０２－１、１０２－２）を備えている点も、第１の実施の形態と同一である。ただし、この第２の実施の形態は、複数の無線モデムにおいてハンドオーバ手続が実行されるタイミングを異ならせるための構成が第１の実施の形態とは異なっている。
【0122】
第２の実施の形態を実現する車載型端末２、及び車載型端末３の構成を図１３及び図１４を参照して説明する。第１の実施の形態（図２、図３）と同一の構成については、図１３、図１４では図２、図３と同一の符号を付しているので、以下では重複する説明は省略する。
【0123】
図１３及び図１４に示すように、車載型端末２及び３は、第１の実施の形態の構成に加え、可変減衰器ＶＡＴＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ ＡＴＴｅｎｕｅｔｏｒ）８２０－１、８２０－２を有する。ＶＡＴＴ８２０－１、８２０－２は、送受信アンテナ１０１－１、１０１－２と、無線モデム１０２－１、１０２－２の間に接続されている。
【0124】
送受信アンテナ１０１－１、１０１－２にて受信された無線基地局４からの無線信号は、ＶＡＴＴ８２０－１、８２０－２を介して無線モデム１０２－１、１０２－２に入力される。無線モデム１０２－１、１０２－２は、フィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号を行い、マイコン装置１０３に受信データ１１２－１、１１２－２を出力する。またマイコン装置１０３から出力された送信データ１１１－１、１１１－２に対し、誤り訂正符号化、変調、周波数変換、増幅、フィルタリングの処理を施して無線信号１１０を生成し、送受信アンテナ１０１に出力する。
【0125】
ＶＡＴＴ８２０－１、８２０－２は、減衰量を可変できる装置であり、減衰量を可変できる機能を有する。ここではＶＡＴＴ８２０－１、８２０－２は、マイコン装置１０３と接続され、外部の入力装置からマイコン装置１０３を介して入力される指令により減衰量を変化させることができる。
【0126】
【0127】
車載型端末２は、例えば外部１／Ｆ１０４を介して接続された入力デバイス（図示せず）により、ＶＡＴＴ８２０－１の減衰量Ｖａｔｔ１を設定する（ステップＳ００２）。例えば、ＶＡＴＴ８２０－１の減衰量Ｖａｔｔ１は３ｄＢに設定され得る。
【0128】
更に、車載型端末２は、例えば外部１／Ｆ１０４を介して接続された入力デバイス（図示せず）により、ＶＡＴＴ８２０－２の減衰量Ｖａｔｔ２を設定する（ステップＳ００６）。例えば、ＶＡＴＴ８２０－２の減衰量Ｖａｔｔ２は６ｄＢに設定され得る。
【0129】
ここで、ＶＡＴＴ８２０－１の減衰量Ｖａｔｔ１とＶＡＴＴ８２０－２の減衰量Ｖａｔｔ２は、予め有人車両２０の型式、最高走行速度、有人車両２０の最大積載量から求まる静的な値でもよいし、有人車両２０の型式、現在走行速度、有人車両２０の現在積載量から求まる動的な値でもよい。車載型端末２は、有人車両２０の速度センサ、積載物の重量を計測する重量センサの検出信号を外部Ｉ／Ｆ１０４から受信し、この検出信号に従って減衰量Ｖａｔｔ１、Ｖａｔｔ２を定めてもよい。
【0130】
ＶＡＴＴ８２０－１の減衰量Ｖａｔｔ１が設定された後、車載型端末２のＧＰＳアンテナ１０９は、ＧＰＳ信号を受信し（ステップＳ００３）、このＧＰＳ信号に基づき、ＧＰＳ受信機１０８は有人車両２０の現在位置を表す位置情報を取得する（ステップＳ００４）。そして、マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１のための自己の位置情報データを生成する（ステップＳ００５）。
【0131】
また、ＶＡＴＴ８２０－２の減衰量Ｖａｔｔ２が設定された後、車載型端末２のＧＰＳアンテナ１０９は、ＧＰＳ信号を受信し（ステップＳ００７）、このＧＰＳ信号に基づき、ＧＰＳ受信機１０８は有人車両２０の現在位置を表す位置情報を取得する（ステップＳ００８）。そして、マイコン装置１０３は、第２の無線モデム１０２－２のための自己の位置情報データを生成する（ステップＳ００９）。
【0132】
続いて、ステップＳ０１０に移行し、車載型端末２において非常停止ボタン１０７が押されているか否かが判定される。押されていないと判定される場合（ステップＳ０１０のＮｏ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて非常停止信号“０”を生成する（ステップＳ０１１）。一方、非常停止ボタン１０７が押されていると判定される場合（ステップＳ０１０のＹｅｓ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて非常停止信号“１”を生成する（ステップＳ０１２）。非常停止信号“１”は、非常停止ボタン１０７が押されたことを示す信号である。
【0133】
そして、マイコン装置１０３は、得られた位置情報と非常停止信号（“０”又は“１”）を含む送信データを生成する（ステップＳ０１３）。生成された送信データは、安全通信レイヤ１２２にて機能安全として必要な送信処理を施された後、第１の無線モデム１０２－１と第２の無線モデム１０２－２へ送信される（ステップＳ０１４）。
【0134】
第１の無線モデム装置１０２－１は、受領したデータに対し、無線通信レイヤ１２１にて無線通信として必要な送信処理である誤り訂正符号化、変調、周波数変換、増幅、フィルタリング等の処理を施し（ステップＳ０１５）、送受信アンテナ１０１－１から無線信号を送信する（ステップＳ０１６）。このステップＳ０１６の終了後、１秒毎にＳＴＡＲＴ（Ｓ００１）に戻り、同様の動作が繰り返される。
【0135】
同じく、第２の無線モデム装置１０２－２は、受領したデータに対し、無線通信レイヤ１２１にて無線通信として必要な送信処理である誤り訂正符号化、変調、周波数変換、増幅、フィルタリング等の処理を施し（ステップＳ０１７）、送受信アンテナ１０１－２から無線信号を送信する（ステップＳ０１８）。このステップＳ０１６の終了後、１秒毎にＳＴＡＲＴ（Ｓ００１）に戻り、同様の動作が繰り返される。
【0136】
図１５のフローチャートに従い送信動作することで、車載型端末２の自己の位置情報は定期的に送信され、非常停止ボタン１０７が押下されている間は（ステップＳ０１０：Ｙｅｓ）、連続して非常停止信号が“１”として送信される（すなわち非常停止命令信号が送信される）こととなる。また、非常停止ボタン１０７が解除されれば（ステップＳ０１０：Ｎｏ）、マイコン装置１０３は、非常停止信号が“０”として送信されることとなる。なお、図１５のフローチャートを参照して車載型端末２の動作を説明したが、携帯型端末１の送信動作も同様である。
【0137】
【0138】
車載型端末３は、ＶＡＴＴ８２０－１の減衰量Ｖａｔｔ１を設定する（ステップＳ００２）。例えば、ＶＡＴＴ８２０－１の減衰量Ｖａｔｔ１を３ｄＢに設定する。
【0139】
また、車載型端末３は、ＶＡＴＴ８２０－２の減衰量Ｖａｔｔ２を設定する（ステップＳ００５）。例えば、ＶＡＴＴ８２０－２の減衰量Ｖａｔｔ２を６ｄＢに設定する。
【0140】
ここで、ＶＡＴＴ８２０－１の減衰量Ｖａｔｔ１とＶＡＴＴ８２０－２の減衰量Ｖａｔｔ２は、予め無人ダンプ１０の型式、最高走行速度、無人ダンプ１０の最大積載量から求まる静的な値でもよいし、無人ダンプ１０の型式、現在走行速度、無人ダンプの現在積載量から求まる動的な値でもよい。車載型端末３は、無人ダンプ１０の速度センサ、積載物の重量を計測する重量センサの検出信号を外部Ｉ／Ｆ１０４から受信し、この検出信号に従って減衰量Ｖａｔｔ１、Ｖａｔｔ２を定めてもよい。
【0141】
第１の送受信アンテナ１０１－１から無線信号が受信されると（ステップＳ００３）、受信された無線信号には、第１の無線モデム装置１０２－１の無線通信レイヤ１２１にて、無線通信として必要な受信処理であるフィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号等の処理が施される（ステップＳ００４）。
【0142】
同じく、第２の送受信アンテナ１０１－２から無線信号を受信されると（ステップ００６）、受信した無線信号には、第２の無線モデム装置１０２－２の無線通信レイヤ１２１にて、無線通信として必要な受信処理であるフィルタリング、増幅、周波数変換、復調、誤り訂正復号等の処理が施される（ステップＳ００７）。
【0143】
マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２で生成された安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、安全通信として機能安全を目的とした通信プロファイルに基づいた受信処理を施す（ステップＳ００８）。マイコン装置１０３は、第１の無線モデム１０２－１、第２の無線モデム１０２－２から出力される安全通信受信データ１１２－１、１１２－２に対し、早く到着した安全通信受信データを有効とし、遅く到着した安全通信受信データを破棄する処理を行う。
【0144】
マイコン装置１０３は、その後、安全通信受信データ１１２－１、１１２－２のうち早く到着した方のデータにしたギア、安全通信受信データ１１２からＤＡＴＡ１２２３を生成する。ここで生成されたＤＡＴＡ１２２３が受信データであり、非常停止信号や自己が送信した位置情報のデータに対する応答データ及び制御データが含まれる。
【0145】
続いて、ステップＳ００９に移行し、前回受信した受信データの時刻と今回受信した受信データの時刻の差分から通信間隔を計測し、あらかじめ決めた所定の途絶時間を超えているか否かが判定される。
【0146】
計測された通信間隔が所定の途絶時間を超えていないと判定される場合（ステップＳ００９のＮｏ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて途絶判定信号“０”を生成する（ステップＳ０１０）。一方、通信間隔が所定の途絶時間を超えていると判定される場合（ステップＳ００９のＹｅｓ）、マイコン装置１０３は、アプリケーションレイヤ１２３にて途絶判定信号“１”を生成する（ステップＳ０１１）。
【0147】
そして、マイコン装置１０３は、得られた途絶判定信号（“０”又は“１”）と非常停止信号を含む制御データを生成する（ステップＳ０１３）。生成された制御データは、外部Ｉ／Ｆ１０４にて、外部装置はに必要な電圧、プロトコルに変換され、外部装置へ出力される（ステップＳ０１４）。ここで外部装置は、例えば無人ダンプ１０に搭載されるＢＣＵ（Brake Control Unit）等に接続される。このステップＳ０１４の終了後、１秒毎にＳＴＡＲＴ（Ｓ００１）にループする。なお、外部Ｉ／Ｆ１０４から外部装置へ出力される途絶判定信号と非常停止信号により、無人ダンプ１０が減速したり、非常停止したりなどの処理が実行されるが、その判断の詳細は無人ダンプ１０等において適宜選択される。
【0148】
なお、第２の実施の形態におけるハンドオーバを開始する方法は、例えば、
・無線基地局４－１から第１の無線モデム１０２－１に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ１１、
・無線基地局４－１から第２の無線モデム１０２－２に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ１２、
・無線基地局４－２から第１の無線モデム１０２－１に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ２１、
・無線基地局４－２から第２の無線モデム１０２－２に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ２２、
・第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値をＴｈｒ１’、
・第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバの閾値をＴｈｒ２’
とした場合、第１の無線モデム１０２－１はＰｒｘ１１＜Ｔｈｒ１’又はＰｒｘ２１＞Ｔｈｒ１’、第２の無線モデム１０２－２はＰｒｘ１２＜Ｔｈｒ２’又はＰｒ２２＞Ｔｈｒ２’となった場合にハンドオーバ手続きを開始する方法が望ましい。ＬＴＥの場合は、ハンドオーバ手続きを開始するためのトリガとなる、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信開始するためのトリガとなる。ここでの閾値Ｔｈｒ１’とＴｈｒ２’は、第１の実施の形態の閾値Ｔｈｒ１、Ｔｈｒ２とは異なるものである。
・無線基地局４－１から第１の無線モデム１０２－１に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ１１、
・無線基地局４－１から第２の無線モデム１０２－２に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ１２、
・無線基地局４－２から第１の無線モデム１０２－１に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ２１、
・無線基地局４－２から第２の無線モデム１０２－２に送信される無線信号の受信電力をＰｒｘ２２、
・第１の無線モデム１０２－１のハンドオーバの閾値をＴｈｒ１’、
・第２の無線モデム１０２－２のハンドオーバの閾値をＴｈｒ２’
とした場合、第１の無線モデム１０２－１はＰｒｘ１１＜Ｔｈｒ１’又はＰｒｘ２１＞Ｔｈｒ１’、第２の無線モデム１０２－２はＰｒｘ１２＜Ｔｈｒ２’又はＰｒ２２＞Ｔｈｒ２’となった場合にハンドオーバ手続きを開始する方法が望ましい。ＬＴＥの場合は、ハンドオーバ手続きを開始するためのトリガとなる、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信開始するためのトリガとなる。ここでの閾値Ｔｈｒ１’とＴｈｒ２’は、第１の実施の形態の閾値Ｔｈｒ１、Ｔｈｒ２とは異なるものである。
【0149】
以上説明したように、第２の実施の形態のシステムによれば、各種端末において、複数の無線モデムが可変減衰器によって異なる減衰量を与えられ、異なるタイミングでハンドオーバ手続を実行する。これにより、パケット通信の遅延やロス、さらにはハンドオーバ失敗をなくし、各種車両の安全性を確保しながら生産性の向上を図ることが出来る車両制御システムを提供することができる。
【0150】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【0151】
１…携帯型端末、 ２…車載型端末、 ３…車載型端末、 ４…無線基地局、 ５…管制タワー、 １０…無人ダンプ（自律走行車両）、 ２０…有人車両、 ３０…管制センター、 ３１…車両制御統括装置、 ３２…非常停止入力装置、 ３３…有線回線、 １００…走行路、 １０１…送受信アンテナ、 １０２…無線モデム、 １０３…マイコン装置、 １０４…外部Ｉ／Ｆ装置、 １０５…電源装置、 １０６…表示装置、 １０７…非常停止ボタン、 １０８…ＧＰＳ受信機、 １０９…ＧＰＳアンテナ、 １２１、３２１、４２１…無線通信レイヤ（第１通信レイヤ）、 １２２、３２２、４２２…安全通信レイヤ（第２通信レイヤ）、 １２３、３２３、４２３…アプリケーションレイヤ（第３通信レイヤ）、 ２００…積込場、 ３００…放土場、 ５１０…無線バックホール回線、 ８０１…ＣＰＵ、 ８０２…記憶装置、 ８１０…バッテリ、 ８１１…電圧変換器、８２０…ＶＡＴＴ、 １０００…車両制御システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【手続補正書】
【提出日】2022-10-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載され、複数の無線モデムを有する車載型端末と、
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、前記ハンドオーバを実行する閾値を互いに異なる値に設定される
ことを特徴とする、車両制御システム。
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、前記ハンドオーバを実行する閾値を互いに異なる値に設定される
ことを特徴とする、車両制御システム。
【請求項2】
前記車載型端末は、前記複数のモデムが受信したデータのうち、先に受信したデータを優先して受信し、後から受信したデータは破棄するよう構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項3】
前記複数の無線モデムは、それぞれ、
前記複数の無線基地局のうちの一の無線基地局から受信される無線信号の受信電力と、前記複数の無線基地局のうちの他の無線基地局から受信される無線信号の受信電力との差信号と、前記閾値を比較して前記ハンドオーバを実行する、請求項１に記載の車両制御システム。
前記複数の無線基地局のうちの一の無線基地局から受信される無線信号の受信電力と、前記複数の無線基地局のうちの他の無線基地局から受信される無線信号の受信電力との差信号と、前記閾値を比較して前記ハンドオーバを実行する、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項4】
前記閾値は、前記車両の速度又は積載重量に従って決定される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項5】
車両に搭載され、複数の無線モデムを有する車載型端末と、
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、それぞれ送受信アンテナと接続されると共に、前記送受信アンテナとの間に可変減衰器を接続され、
前記複数の無線モデムは、前記可変減衰器の減衰量を互いに異なる値に設定される、車両制御システム。
前記車載型端末と無線通信を実行し、複数のセルを構成する複数の無線基地局と、
前記無線基地局を介して前記車載型端末と通信する車両制御統括装置と
を備え、
前記複数の無線モデムはそれぞれ、複数のセルを跨いで前記車両が移動する場合に、前記複数の無線基地局の接続を切り替えるハンドオーバを実行可能に構成され、
前記複数の無線モデムは、それぞれ送受信アンテナと接続されると共に、前記送受信アンテナとの間に可変減衰器を接続され、
前記複数の無線モデムは、前記可変減衰器の減衰量を互いに異なる値に設定される、車両制御システム。
【請求項6】
前記車載型端末は、前記複数の無線モデムが受信したデータのうち、先に受信したデータを優先して受信し、後から受信したデータは破棄するよう構成される、請求項５に記載の車両制御システム。
【請求項7】
前記減衰量は、前記車両の速度又は積載重量に従って決定される、請求項５に記載の車両制御システム。