通信控制装置、通信控制方法以及通信控制程序与流程

通信控制装置、通信控制方法以及通信控制程序
1.相关申请的交叉引用
2.本技术以于2020年9月29日在日本技术的日本专利申请第2020－163786号为基础，并且整体上通过参照引用基础申请的内容。
技术领域
3.本说明书中的公开涉及控制车辆与外部之间的通信的技术。


背景技术：

4.专利文献1的系统将安全驾驶辅助的服务对象限定于交通事故产生率较高的特定区域。该系统若检知到车辆向特定区域的进入，则上传位置、速度、方向的信息，在有引起碰撞的可能性的车辆彼此间交换信息，从而限定使用通信带宽的车辆。
5.专利文献1：日本特开2010－198260号公报
6.但是，车辆收发的数据量近年来有增加趋势。因此，在如专利文献1的技术那样仅限定通信区域的情况下，在该区域内执行无线通信的车辆的台数较多，或者收发的数据量较大等情况下，可能产生拥塞。


技术实现要素：

7.公开的目的在于提供能够抑制拥塞的通信控制装置、通信控制方法以及通信控制程序。
8.本说明书所公开的多个方式为了实现各自的目的，而采用相互不同的技术方案。另外，权利要求书以及其项所记载的括号内的附图标记是表示与作为一个方式而后述的实施方式所记载的具体方案的对应关系的一个例子，并不对技术范围进行限定。
9.公开的通信控制装置之一是控制车辆与车辆的外部之间的通信的通信控制装置，具备：
10.计算部，基于车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算请求带宽，该请求带宽是为了车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽；
11.请求部，向通信管理装置请求确保请求带宽；以及
12.规定部，基于针对确保请求带宽的请求的响应，规定利用频带，该利用频带是由车辆利用的通信带宽。
13.公开的通信控制方法之一是为了控制车辆与车辆的外部之间的通信而由处理器执行的通信控制方法，包括：
14.计算工序，基于车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算请求带宽，该请求带宽是为了车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽；
15.请求工序，向通信管理装置请求确保请求带宽；以及
16.规定工序，基于针对确保请求带宽的请求的响应，规定利用频带，该利用频带是由车辆利用的通信带宽。
17.公开的通信控制程序之一是为了控制车辆与车辆的外部之间的通信而储存于存储介质且包括使处理器执行的命令的通信控制程序，
18.命令包括：
19.计算工序，基于车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算请求带宽，该请求带宽是为了车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽；
20.请求工序，向通信管理装置请求确保请求带宽；以及
21.规定工序，基于针对确保请求带宽的请求的响应，规定利用频带，该利用频带是由车辆利用的通信带宽。
22.根据这些公开，基于车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算为了车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽亦即请求带宽，并向通信管理装置请求确保请求带宽。然后，基于针对确保请求带宽的请求的响应，规定由车辆利用的通信带宽亦即利用频带。因此，能够根据各车辆的能力，适当地分配利用频带。因此，能够提供能够在车辆与外部的通信中抑制拥塞的通信控制装置、通信控制方法以及通信控制程序。
附图说明
23.图1是表示车辆系统以及中心服务器的图。
24.图2是表示包括通信ecu的车辆系统整体的图。
25.图3是表示通信ecu具有的功能的一个例子的框图。
26.图4是表示中心服务器具有的功能的一个例子的框图。
27.图5是表示各周边环境传感器的感测能力的一个例子的表。
28.图6是表示自动驾驶ecu执行的通信请求生成方法的一个例子的流程图。
29.图7是表示通信ecu执行的通信控制方法的一个例子的流程图。
30.图8是表示中心服务器执行的资源调停方法的一个例子的流程图。
具体实施方式
31.(第一实施方式)
32.参照图1～图8，对第一实施方式的包括通信ecu100的整体系统进行说明。通信ecu100是搭载于车辆a的电子控制装置。车辆a能够经由基站bs以及网络nw与中心服务器3进行通信。如图2所示，通信ecu100经由通信总线等与本车状态传感器10、周边环境传感器20、导航装置30、自动驾驶ecu40、窄域通信器50、广域通信器60以及行驶促动器70连接。
33.本车状态传感器10是检测车辆a的各种状态的传感器组。本车状态传感器10例如包括gnss接收机11、车速传感器12、加速度传感器13以及角速度传感器14。gnss接收机11基于来自测位卫星的导航信号检测车辆a的位置。车速传感器12检测车辆a的速度。加速度传感器13检测作用于车辆a的加速度。角速度传感器14检测作用于车辆a的角速度。
34.周边环境传感器20是检测与车辆a的周边环境相关的各种信息的传感器组。周边环境传感器20例如包括周边监视相机21、lidar(light detection and ranging/laser imaging detection and ranging：光探测测距/激光成像探测测距)22、毫米波雷达23以及声呐24。周边监视相机21拍摄包括车辆a的前方的规定范围。lidar22通过射出激光，并检知激光被地物反射的反射光，来检测地物的特征点的点群。毫米波雷达23通过接收射出的毫
米波或者准毫米波的反射波，生成周边环境的检测信息。声呐24通过接收超声波的反射，生成周边环境的检测信息。
35.导航装置30是进行到由用户设定的目的地为止的路径引导的车载装置。导航装置30例如以满足时间优先以及距离优先等条件的方式搜索到目的地为止的多个路径。若选择搜索出的多个路径中的一个，则导航装置30将与行进预定路径相关的路径信息提供给自动驾驶ecu40。
36.自动驾驶ecu40以及通信ecu100分别构成为包括具备存储器40a、101、处理器40b、102、输入输出接口、以及连接它们的总线等的计算机作为主体。处理器40b、102是用于运算处理的硬件。处理器40b、102例如包括cpu(central processing unit：中央处理器)、gpu(graphics processing unit：图形处理器)以及risc(reduced instruction set computer：精简指令集计算机)－cpu等中的至少一种作为核芯。
37.存储器40a、101是非暂时性地储存或者存储能够通过计算机读取的程序以及数据等的、例如半导体存储器、磁介质以及光学介质等中的至少一种非迁移实体存储介质(non-transitory tangible storage medium)。存储器40a、101储存通过对应的处理器40b、102执行的各种程序。具体而言，存储器40a储存执行车辆a的行驶辅助的行驶辅助程序。而且，存储器101储存控制车辆a与云端以及/或者其它车辆之间的通信的通信控制程序。
38.处理器40b、102执行储存于对应的存储器40a、101的程序所包括的多个命令。由此，自动驾驶ecu40以及通信ecu100构建多个功能部。后述各ecu40、100构建的功能部的详细内容。通信ecu100是“通信控制装置”的一个例子。
39.窄域通信器50以及广域通信器60是搭载于车辆a的通信模块。窄域通信器50具有路车间(vehicle to roadside infrastructure，以下称为“v2i”)通信以及车车间(vehicle to vehicle，以下称为“v2v”)通信等比较窄域中的通信功能。广域通信器60至少具有依据lte(long term evolution：长期演进)以及5g等通信标准的v2n(vehicle to cellular network：车联蜂窝网络)通信的功能，与车辆a的周围的基站bs之间收发电波。广域通信器60能够通过v2n通信，进行云端与车载系统的协作(cloud to car)。通过广域通信器60的搭载，车辆a成为能够与因特网连接的联网汽车。
40.行驶促动器70是控制车辆a的行驶的行驶控制设备组。行驶促动器70例如包括电子控制节流阀、制动促动器、eps(electric power steering：电动助力转向)马达。行驶促动器70基于来自自动驾驶ecu40的控制指示，执行依据该控制指示的自主行驶或者驾驶辅助。此外，行驶促动器70既可以从自动驾驶ecu40直接获取控制指示，也可以经由其它的ecu间接地获取控制指示。
41.接下来，参照图3，对自动驾驶ecu40以及通信ecu100构建的功能部的详细内容进行说明。自动驾驶ecu40构建多个用于部分或者实质上全部地控制车辆a的行驶的自动行驶控制的功能部。具体而言，自动驾驶ecu40构建本车位置确定部41、周边环境识别部43、路径设定部44、车车间协作部45、云端协作部46以及自动驾驶控制部47作为功能部。
42.本车位置确定部41基于从本车状态传感器10得到的举动信息和从记录于车载机的存储部的行驶环境db42获取的地图数据，确定车辆a的位置。
43.周边环境识别部43使用从周边环境传感器20得到的车辆a周边的移动体的信息、地物信息、储存于行驶环境db的周边环境信息，估计本车周边的状态。路径设定部44从导航
装置30获取与行进预定路径相关的路径信息，并设定为在自动行驶中车辆a遵循的路径。
44.车车间协作部45经由窄域通信器50以及通信ecu100，执行从其它车辆发送的数据的获取以及向其它车辆发送的数据的提供。
45.云端协作部46经由广域通信器60以及通信ecu100，获取从云端发送的数据。具体而言，云端协作部46从中心服务器3获取预定路径上的行驶环境信息。行驶环境信息包括交通拥堵等交通信息、道路结构的复杂度、天气信息、事故、事件等限制信息等。
46.自动驾驶控制部47根据本车位置识别车辆a的周边环境，判断控制内容，生成输出给行驶促动器70的控制指示。除此之外，自动驾驶控制部47基于行驶环境信息，判定车辆a的行驶区域是否超出odd(运行设计区域)。在判定为超出odd的情况下，自动驾驶控制部47判断为不能进行基于自动驾驶的行驶，移至行驶控制的向驾驶员的移交或者车辆a的停车等处理的执行。在判定为行驶区域在odd内的情况下，自动驾驶控制部47判定是否能够不利用通信而继续自动驾驶控制。在判定为行驶区域在odd内，并且不需要通信就能够继续自动驾驶控制的情况下，自动驾驶控制部47继续自动驾驶控制处理。在判定为行驶区域在odd内，并且需要通信的情况下，自动驾驶控制部47生成通信活用请求，并对通信ecu100进行可否活用通信的询问。
47.自动驾驶控制部47基于车辆a具备的传感器组以及控制软件的性能，计算与为了以维持用户请求的自动驾驶等级的方式通过行驶预测路线而所需要的周边环境信息之差，作为通信活用请求。例如，在仅搭载周边监视相机21作为周边环境传感器20的车辆a的情况下，如图5的表所示，假定在夜晚、逆光、恶劣天气(浓雾等)的环境下相机识别性能降低。因此，在判断为在这样的环境下行驶中的情况下，自动驾驶控制部47请求周边的移动体的位置信息等的获取作为通信活用请求。此外，在图5的表中，按照圆形标记、三角标记、叉号标记的顺序，在相应的环境下对应的周边环境传感器20的性能降低。另外，表中的星号表示根据对应的周边环境传感器20的搭载位置或者个数，而对应的环境下的性能的评价变化。或者，自动驾驶控制部47也可以基于自动驾驶ecu40中的运算能力，生成通信活用请求。
48.另外，自动驾驶控制部47制成多个水准的通信活用请求。例如，自动驾驶控制部47生成希望水准以及必需水准两个水准的通信活用请求。
49.自动驾驶控制部47若接收到来自通信ecu100的询问响应，则在确认了能够活用通信范围之后，设定将通信利用限制在设定范围内的云端活用条件。
50.接下来，对通信ecu100构建的功能部进行说明。通信ecu100构建多个用于车辆a的通信控制的功能部。具体而言，在通信ecu100构建窄域收发部110、广域收发部120、请求带宽计算部130、带宽请求部140以及协作条件通知部150等功能部。窄域收发部110经由窄域通信器50实施与外部的通信。广域收发部120经由广域通信器60实施与外部的通信。
51.请求带宽计算部130基于车辆a的运算能力以及感测能力中的至少一方计算为了车辆a中的自动驾驶控制的执行而请求确保的通信带宽亦即请求带宽。例如，请求带宽计算部130若基于上述的感测能力获取由自动驾驶控制部47生成的通信活用请求的询问，则确认通信活用请求内容，并计算请求内容所需要的通信带宽。此时，请求带宽计算部130计算与希望水准对应的希望带宽以及与必需水准对应的必需带宽两个频带，作为请求带宽。自动驾驶控制是“特定处理”的一个例子。另外，请求带宽计算部130是“计算部”的一个例子。
52.带宽请求部140经由广域收发部120，将与计算出的请求带宽相关的信息作为通信
带宽预约请求发送到中心服务器3。带宽请求部140是“请求部”的一个例子。
53.协作条件通知部150基于针对确保请求带宽的请求的响应，规定由车辆a利用的通信带宽亦即利用频带。具体而言，协作条件通知部150接受针对请求的来自中心服务器3的响应结果，对自动驾驶控制部47的询问进行响应。在响应内容中返回可以希望带宽、可以必需带宽、不可确保带宽。在针对已预约的请求从中心服务器3接收了变更通知的情况下，将变更内容通知给自动驾驶ecu40。协作条件通知部150是“规定部”的一个例子。
54.中心服务器3是管理多个车辆a利用的通信带宽的通信管理装置。中心服务器3与自动驾驶ecu40以及通信ecu100相同地，构成为包括具备存储器301、处理器302、输入输出接口、以及连接它们的总线等的计算机作为主体。存储器301储存通过处理器302执行的资源调停程序等各种程序。
55.处理器302执行储存于存储器301的程序所包括的多个命令。由此，中心服务器3构建多个功能部。具体而言，中心服务器3通过执行资源调停程序所包括的命令，如图4所示，构建请求响应部310以及无线资源调停部320作为功能部。
56.请求响应部310执行来自车辆a的通信带宽预约请求的接收以及针对请求的响应的发送。
57.无线资源调停部320管理每个基站bs的无线资源的容量，根据来自车辆a的通信带宽预约请求预约资源。无线资源调停部320从无线资源db340获取有询问的基站bs区域内的无线资源的容量。除此之外，无线资源调停部320从预约资源db330获取无线资源的当前的预约状况。无线资源调停部320预测是否能够确保所请求的请求带宽。无线资源调停部320在无线资源收纳在容量内，而能够确保至希望带宽的情况下，对请求执行可以希望带宽的响应。另外，无线资源调停部320在能够确保至必需带宽的情况下，对请求执行可以必需带宽的响应。
58.另一方面，在请求带宽超出容量的情况下，无线资源调停部320确认是否能够对已预约的资源进行再分配。无线资源调停部320将被许可为希望带宽的无线资源作为对象，进行再分配的判断。即，无线资源调停部320判定在将被许可为希望带宽的已预约的无线资源变更为必需带宽时，是否能够确保超出容量的请求带宽。在能够确保能够进行再分配的无线资源的情况下，无线资源调停部320进行已预约的资源的更新，发送调停结果作为可以希望带宽或者可以必需带宽。在不能够进行再分配的情况下，无线资源调停部320发送调停结果作为不可确保带宽。在由于再分配而更新了预约资源bd的情况下，无线资源调停部320向对象车辆通知变更通知。
59.接下来，以下根据图6～图8，对通过功能模块的合作，由自动驾驶ecu40、通信ecu100以及中心服务器3执行的各方法的流程进行说明。此外，在后述的流程中，“s”是指根据程序所包括的多个命令执行的流程的多个步骤。
60.首先，根据图6，对自动驾驶ecu40执行的请求生成方法进行说明。
61.在s110中，云端协作部46从中心服务器3获取行驶预测路线上的道路环境。道路环境包括交通拥堵等交通信息、道路结构的复杂度、天气信息、事故、事件等限制信息等。接下来，在s120中，自动驾驶控制部47判定是否能够自动驾驶并且自动驾驶的继续需要通信。若判定为不能够自动驾驶或者自动驾驶的继续不需要通信，则不需要通信活用请求，所以自动驾驶控制部47结束一系列的处理。
62.另一方面，若在s120中，判定为能够自动驾驶并且自动驾驶的继续需要通信，则自动驾驶控制部47在s130中生成通信活用请求。在接下来的s140中，自动驾驶控制部47通过向通信ecu100发送通信活用请求，执行可否必要通信的询问。
63.然后，在s150中，自动驾驶控制部47基于针对在s140中的询问的通信ecu100的回答，设定云端活用条件。由此，自动驾驶控制部47将通信利用限制在设定的范围内。
64.接下来，根据图7，对通信ecu100执行的通信控制方法进行说明。
65.首先，在s310中，请求带宽计算部130获取来自自动驾驶ecu40的可否活用通信的询问。接下来，在s320中，请求带宽计算部130基于获取到的询问内容，计算两个水准的请求带宽、即希望带宽以及必需带宽。在接下来的s330中，带宽请求部140经由广域收发部120向中心服务器3发送基于请求带宽的通信带宽预约请求。
66.然后，在s340中，带宽请求部140获取针对通信带宽预约请求的来自中心服务器3的响应结果，并判定该响应结果的内容。具体而言，在s340中，判定是针对通信带宽预约请求的响应结果，还是是通知已预约的请求的变更的响应结果。
67.若判定为获取到针对通信带宽预约请求的响应结果，则在s350中，协作条件通知部150对自动驾驶ecu40发送是否能够活用通信的通知(可否活用通知)、和表示两个水准中的能够利用的请求带宽的通知(能够利用内容通知)。
68.另一方面，若在s340中判定为获取到通知已预约的频带的变更的响应结果，则在s360中，对自动驾驶ecu40发送与变更内容相关的通知(变更内容通知)。
69.接下来，根据图8，对中心服务器3执行的资源调停方法进行说明。首先，在s410中，请求响应部310获取通信带宽请求。接下来，在s420中，无线资源调停部320预测是否能够确保通信带宽请求所包括的请求带宽，并对无线资源进行调停。然后，在s430中，请求响应部310将调停结果作为针对通信带宽请求的响应结果发送至车辆a的通信ecu100。
70.接着，在s440中，无线资源调停部320判定根据s420中的资源调停是否产生了现有预约的更新。若判定为产生了现有预约的更新，则在s450中，对更新后的现有预约对应的车辆发送带宽预约变更通知，并结束一系列的处理。另一方面，若在s440中未产生现有预约的更新，则跳过s450的处理并结束一系列的处理。
71.此外，上述的s320是“计算工序”的一个例子，s330是“请求工序”的一个例子，s350是“规定工序”的一个例子。
72.根据以上的第一实施方式，基于车辆a的运算能力以及感测能力中的至少一方计算为了车辆a中的特定处理的执行而请求的通信带宽亦即请求带宽，并向中心服务器3请求确保请求带宽。然后，基于针对确保请求带宽的请求的响应，规定由车辆a利用的通信带宽亦即利用频带。因此，能够根据各车辆的能力，适当地分配利用频带。由此，在车辆与外部的通信中能够抑制拥塞。
73.另外，根据第一实施方式，能够计算特定处理所必需的必需带宽和比必需带宽大的希望带宽的至少两种作为请求带宽。因此，能够根据来自多个车辆a的通信活用请求，更适当地分配利用频带。
74.除此之外，根据第一实施方式，基于与由中心服务器3确保的请求带宽的变更相关的变更信息，变更规定的利用频带。因此，能够实现容易与来自其它的车辆a的通信活用请求对应的通信控制。
75.并且，根据第一实施方式，基于车辆a的自主行驶的继续处理所需要的周边环境信息与通过搭载于车辆a的周边环境传感器20获取的周边环境信息之差计算请求带宽。因此，能够更可靠地确保能够继续自主行驶的通信带宽。因此，能够避免信息的不足所引起的自主行驶的中断。
76.(其它的实施方式)
77.本说明书中的公开并不限定于例示的实施方式。公开包括例示的实施方式和基于这些实施方式的本领域技术人员实现的变形方式。例如，公开并不限定于实施方式中示出的部件以及/或者要素的组合。公开能够通过多种组合实施。公开能够具有能够追加到实施方式的追加的部分。公开包括省略了实施方式的部件以及/或者要素后的实施方式。公开包括一个实施方式与其它的实施方式之间的部件以及/或者要素的置换或者组合。公开的技术范围并不限定于实施方式的记载。应该理解公开的几个技术范围由权利要求书的记载示出，并且包括与权利要求书的记载同等的意思以及范围内的全部的变更。
78.在上述的实施方式中，请求带宽计算部130计算为了自动驾驶控制的执行而请求的通信带宽亦即请求带宽，但也可以计算为了自动驾驶控制以外的处理的执行的请求带宽。例如，请求带宽计算部130也可以计算为了执行车载显示器中的影像内容的显示处理的请求带宽。
79.通信ecu100也可以是构成为包括数字电路以及模拟电路中的至少一方作为处理器的专用的计算机。这里，特别是数字电路例如是指asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)、fpga(field programmable gate array：现场可编程门阵列)、soc(system on a chip：系统级芯片)、pga(programmable gate array：可编程门阵列)、以及cpld(complex programmable logic device：复杂可编程逻辑器件)等中的至少一种。另外，这样的数字电路也可以具备储存了程序的存储器。
80.能够通过一个计算机或者通过数据通信装置链接的一组计算机资源提供通信ecu100。例如，也可以通过其它的ecu实现上述的实施方式中的通信ecu100提供的功能的一部分。

技术特征：
1.一种通信控制装置，是控制车辆(a)与上述车辆的外部之间的通信的通信控制装置，其中，上述通信控制装置具备：计算部(130)，基于上述车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算请求带宽，上述请求带宽是为了上述车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽；请求部(140)，向通信管理装置(3)请求确保上述请求带宽；以及规定部(150)，基于针对确保上述请求带宽的请求的响应，规定利用频带，上述利用频带是由上述车辆利用的通信带宽。2.根据权利要求1所述的通信控制装置，其中，上述计算部计算上述特定处理所必需的必需带宽和比上述必需带宽大的希望带宽的至少两种频带作为上述请求带宽。3.根据权利要求1或2所述的通信控制装置，其中，上述规定部获取与由上述通信管理装置确保的上述请求带宽的变更相关的变更信息，并且基于上述变更信息，变更规定的上述利用频带。4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的通信控制装置，其中，上述计算部基于上述车辆的自主行驶的继续处理所需要的周边环境信息与通过搭载于上述车辆的传感器(20)获取的周边环境信息之差计算上述请求带宽。5.一种通信控制方法，是为了控制车辆(a)与上述车辆的外部之间的通信而由处理器(102)执行的通信控制方法，其中，上述通信控制方法包括：计算工序(s320)，基于上述车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算请求带宽，上述请求带宽是为了上述车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽；请求工序(s330)，向通信管理装置(3)请求确保上述请求带宽；以及规定工序(s350)，基于针对确保上述请求带宽的请求的响应，规定利用频带，上述利用频带是由上述车辆利用的通信带宽。6.一种通信控制程序，是为了控制车辆(a)与上述车辆的外部之间的通信而储存于存储介质(101)且包括使处理器(102)执行的命令的通信控制程序，其中，上述命令包括：计算工序(s320)，基于上述车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算请求带宽，上述请求带宽是为了上述车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽；请求工序(s330)，向通信管理装置(3)请求确保上述请求带宽；以及规定工序(s350)，基于针对确保上述请求带宽的请求的响应，规定利用频带，上述利用频带是由上述车辆利用的通信带宽。

技术总结
相当于通信控制装置的通信ECU(100)控制车辆(A)与车辆的外部之间的通信。通信ECU具备相当于基于车辆的运算能力以及感测能力中的至少一方计算为了车辆中的特定处理的执行而请求的通信带宽亦即请求带宽的计算部的请求带宽计算部(130)。通信ECU具备相当于对中心服务器请求确保请求带宽的请求部的带宽请求部(140)、和相当于基于针对确保请求带宽的请求的响应，规定由车辆利用的通信带宽亦即利用频带的规定部的协作条件通知部(150)。带的规定部的协作条件通知部(150)。带的规定部的协作条件通知部(150)。


技术研发人员：山冈功佑
受保护的技术使用者：株式会社电装
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2023/7/12