JP5435153B2 - Roadside communication device, computer program, and transmission timing synchronization method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、高度道路交通システム(ITS:Intelligent Transport System)の構成要素として好適な路側通信機と、この路側通信機を動作させるコンピュータプログラムに関する。より具体的には、その路側通信機が行う送信タイミングの同期方法に関する。
The present invention relates to, for example, a roadside communication device suitable as a component of an intelligent transport system (ITS) and a computer program for operating the roadside communication device . More specifically, the present invention relates to a transmission timing synchronization method performed by the roadside communication device.
近年、交通安全の促進や交通事故の防止を目的として、道路に設置されたインフラ装置からの情報を受信し、この情報を活用することで車両の安全性を向上させる高度道路交通システムが検討されている(例えば、特許文献1参照)。
かかる高度道路交通システムは、主として、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である複数の車載通信機とによって構成される。
In recent years, for the purpose of promoting traffic safety and preventing traffic accidents, advanced road traffic systems that improve the safety of vehicles by receiving information from infrastructure devices installed on the road and utilizing this information have been studied. (For example, refer to Patent Document 1).
Such an intelligent road traffic system is mainly composed of a plurality of roadside communication devices which are wireless communication devices on the infrastructure side and a plurality of in-vehicle communication devices which are wireless communication devices mounted on each vehicle.
この場合、各通信主体間で行う通信の組み合わせには、路側通信機同士が行う路路間通信と、路側通信機と車載通信機とが行う路車(又は車路)間通信と、車載通信機同士が行う車車間通信とが含まれる。 In this case, a combination of communication performed between communication subjects includes road-to-road communication between road-side communication devices, road-to-vehicle (or vehicle-road) communication between road-side communication devices and vehicle-mounted communication devices, and vehicle-mounted communication. Vehicle-to-vehicle communication performed between aircraft.
上記高度道路交通システムにおいては、車車間通信をはじめ、路車間通信や路路間通信及び路歩間通信も含め、これらの各通信の共存を図るに当たって、帯域を有効利用してどのような通信制御を行うかが課題となる。そこで、限られた周波数帯域内で路路間、路車間及び車車間の各通信を行うべく、マルチアクセス(Multiple Access)が用いられることが検討されている。 In the above-mentioned intelligent road traffic system, including communication between vehicles, road-to-vehicle communication, road-to-road communication, and road-to-step communication, in order to coexist these communications, what kind of communication is used by effectively utilizing the bandwidth. The issue is whether to perform control. In view of this, it has been studied that multiple access is used to perform communication between roads, road vehicles, and vehicles within a limited frequency band.
このマルチアクセス方式としては、周波数分割多重(FDMA:Frequency Division Multiple Access)や符号分割多重(CDMA:Code Division Multiple Access)があるが、山間部などで少数の車載通信機のみでの通信も想定される車車間通信としてのマルチアクセス方式としては、例えばCSMA(Carrier Sense Multiple Access)に代表される自律的なランダムアクセス方式を採用するのが好ましい。 As this multi-access method, there are frequency division multiplexing (FDMA) and code division multiple access (CDMA), but communication with only a small number of in-vehicle communication devices is assumed in mountainous areas. As a multi-access method for inter-vehicle communication, it is preferable to adopt an autonomous random access method represented by CSMA (Carrier Sense Multiple Access), for example.
しかし、路側通信機が存在するエリアでは、路車間通信、路路間通信及び車車間通信が共存する。この場合、インフラ側である路側通信機の取り扱う情報の優先度が高いのが一般的であるため、車車間通信よりも路車間通信や路路間通信が優先的に行われる仕組みが必要である。
そこで、路側通信機の情報送信を優先的に行うためには、通信に用いる周波数を一定時間ごとに時分割して路側通信機の送信専用の時間スロットを設ける、時分割多重(TDMA:Time Division Multiple Access)によるマルチアクセスが有効となる。
However, road-to-vehicle communication, road-to-road communication, and vehicle-to-vehicle communication coexist in an area where roadside communication devices exist. In this case, since the priority of the information handled by the roadside communicator that is the infrastructure side is generally high, a mechanism that gives priority to road-to-vehicle communication and road-to-road communication over vehicle-to-vehicle communication is required. .
Therefore, in order to preferentially transmit information of the roadside communication device, time division multiplexing (TDMA: Time Division) in which the frequency used for communication is time-divided at regular intervals and a time slot dedicated to transmission of the roadside communication device is provided. Multiple access by Multiple Access is enabled.
従って、例えば、交差点ごとに設置された複数の路側通信機群で構成される通信システムを想定すると、各路側通信機が送信する時間スロットをTDMA方式で割り当て、残った時間スロットをCSMA方式による車車間通信に使用させるのが、合理的な通信システムになると考えられる。
このような高度道路交通システムでは、例えば、路側通信機が送信に使用する時間スロットを車載通信機に通知し、車載通信機はその時間スロット以外の時間においてCSMA方式を用いて送信を行うことが考えられる。その場合、各路側通信機が正確な送信タイミングで無線送信をしないと、車載通信機に通知した時間スロットと、実際に路側通信機が送信する時間スロットにズレが生じ、路側通信機からの送信信号と車載通信機からの送信信号に干渉が生じてしまうことになる。
Therefore, for example, assuming a communication system composed of a plurality of roadside communication device groups installed at each intersection, a time slot transmitted by each roadside communication device is assigned by the TDMA method, and the remaining time slot is assigned to a vehicle by the CSMA method. It is considered to be a rational communication system to be used for inter-vehicle communication.
In such an intelligent road traffic system, for example, a time slot used by a roadside communication device is notified to an in-vehicle communication device, and the in-vehicle communication device transmits using the CSMA method at times other than the time slot. Conceivable. In that case, if each roadside communication device does not perform wireless transmission at the correct transmission timing, a gap occurs between the time slot notified to the in-vehicle communication device and the time slot actually transmitted by the roadside communication device, and transmission from the roadside communication device Interference will occur between the signal and the transmission signal from the in-vehicle communication device.
この路側通信機同士の時刻同期の方法としては、例えば、自身の時計をGPS(Global Positioning System)時刻に合わせるGPS同期、IEEE1588やIEEE802.1AS等に準拠したネットワーク回線から取得したネットワーク時刻に合わせるネットワーク同期、及び、自身の時計を他の路側通信機からの送信信号に合わせるエア同期が考えられる。 As a method of time synchronization between the roadside communication devices, for example, a GPS synchronization that adjusts its own clock to a GPS (Global Positioning System) time, a network that matches a network time acquired from a network line that conforms to IEEE 1588, IEEE 802.1AS, or the like Synchronization and air synchronization for adjusting its own clock to a transmission signal from another roadside communication device are conceivable.
このうち、上記エア同期を行う場合において、ある路側通信機(自装置)から見て受信信号が得られる程度に隣接する他の路側通信機(他装置)は必ずしも1つとは限らず、複数存在する可能性がある。
このように、隣接する他装置が複数ある場合には、設置場所や環境の変化といった種々の要因で自装置での受信状況が変化するので、エア同期の同期対象を予め固定的に決定しておくのは困難である。
Among these, when performing the air synchronization described above, there is not necessarily one other roadside communication device (other device) that is adjacent to the extent that a received signal can be obtained when viewed from a certain roadside communication device (own device), and there are multiple there's a possibility that.
In this way, when there are multiple adjacent devices, the reception status of the device changes due to various factors such as changes in the installation location and environment. It is difficult to keep.
そこで、複数の他装置から得た自装置での受信信号の品質に基づいて、他装置ごとに受信時刻の精度を求め、その中で最も精度のよいものを選択するようにすれば、同期対象とすべき他装置を自律的に決定することができる。
しかし、自装置側で測定可能な受信時刻の精度が良くても、同期対象となる追従先の他装置での時刻精度自体が悪いこともあるので、時刻精度の悪い他装置を自装置が同期対象として選択すると、結果的に自装置の時刻精度が悪化する場合がある。
Therefore, if the accuracy of the reception time is determined for each of the other devices based on the quality of the received signal obtained from a plurality of other devices, and the one with the highest accuracy is selected, the synchronization target It is possible to autonomously determine other devices to be used.
However, even if the accuracy of the reception time that can be measured on the own device side is good, the time accuracy itself at the other device that is the synchronization target may be poor. If selected as a target, the time accuracy of the own device may deteriorate as a result.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、送信元である他装置の時刻精度を考慮してエア同期の同期対象を選択することにより、自装置の時刻精度を向上させることができる路側通信機等を提供することを目的とする。
In view of such conventional problems, the present invention selects a synchronization target for air synchronization in consideration of the time accuracy of another device that is a transmission source, thereby improving the time accuracy of the device itself. The purpose is to provide.
本発明の路側通信機(請求項1)は、自装置に時分割で割り当てられた時間帯に、他装置と同期するように生成した送信タイミングで無線送信を行う路側通信機であって、複数の前記他装置から受信した受信信号の受信時刻のうちのいずれか1つを基準として、前記自装置の送信タイミングを生成する同期手段と、前記他装置が自身の送信信号に含めた当該他装置の時刻精度に基づいて、いずれの前記他装置に対応する前記受信時刻に同期させるかを選択する選択手段と、を備えていることを特徴とする。 A roadside communication device according to the present invention (Claim 1) is a roadside communication device that performs wireless transmission at a transmission timing generated so as to synchronize with another device in a time zone assigned to the device in a time division manner. Synchronizing means for generating the transmission timing of the own apparatus with reference to any one of the reception times of the received signals received from the other apparatus, and the other apparatus included in the transmission signal of the other apparatus Selection means for selecting whether to synchronize with the reception time corresponding to which other device based on the time accuracy.
なお、本明細書において、道路の交差点等に設置される複数の路側通信機のうち、自らの装置について言及する場合には、その路側通信機を「自装置」といい、これ以外の他の装置について言及する場合には、その路側通信機を「他装置」という。 In addition, in this specification, when referring to its own device among a plurality of roadside communication devices installed at intersections of roads, the roadside communication device is referred to as “own device”, and other than this When referring to a device, the roadside communication device is referred to as “another device”.
本発明の路側通信機によれば、上記選択手段が、他装置が自身の送信信号に含めた当該他装置の時刻精度を考慮して、いずれの他装置に対応する受信時刻に同期させるかを選択するので、例えば、自装置で測定可能な受信時刻の精度のみに基づいて同期先を選択する場合に比べて、時刻精度の悪い他装置が同期対象として選択されるのを未然に防止することができ、自装置の時刻精度を向上させることができる。 According to the roadside communication device of the present invention, the selection unit determines which other device is synchronized with the reception time in consideration of the time accuracy of the other device included in the transmission signal of the other device. Therefore, for example, it is possible to prevent other devices with poor time accuracy from being selected as synchronization targets compared to the case of selecting a synchronization destination based only on the accuracy of the reception time that can be measured by the device itself. And the time accuracy of the device itself can be improved.
本発明の路側通信機において、具体的には、前記選択手段は、前記他装置の時刻精度に対して、前記自装置で測定可能な前記受信時刻の精度を加算して当該他装置ごとの補正精度を求め、この補正精度が最良の前記他装置を同期対象として選択するようにすればよい(請求項1)。
かかる補正精度による選択処理によれば、最良の補正精度のものを選択するという非常に単純な選択ロジックで、他装置の時刻精度と自装置での受信時刻の精度の双方が良好な他装置を選択することができ、同期対象の選択処理が簡便になる。
In the roadside communication device of the present invention, specifically, the selection unit adds the accuracy of the reception time that can be measured by the own device to the time accuracy of the other device to correct each other device. The accuracy may be obtained, and the other device having the best correction accuracy may be selected as a synchronization target (claim 1 ).
According to the selection process based on such correction accuracy, a very simple selection logic of selecting the one with the best correction accuracy , and the other device having both the time accuracy of the other device and the accuracy of the reception time of the own device can be obtained. It is possible to select, and the selection process of the synchronization target becomes simple.
また、本発明の路側通信機において、前記選択手段が選択した最良の前記補正精度を、前記自装置の時刻精度として当該自装置からの送信信号に含める通信制御部を備えていることが好ましい。
この場合、上記通信制御部が、最良の補正精度を自装置の時刻精度として送信信号に含めるので、自装置がエア同期の情報提供側(ソース側)になる場合に、情報取得側(スレーブ側)の他装置に対してより正確な精度情報を提供できる。
In the roadside communication device of the present invention, it is preferable that the roadside communication device includes a communication control unit that includes the best correction accuracy selected by the selection unit as a time accuracy of the own device in a transmission signal from the own device. Yes.
In this case, since the communication control unit includes the best correction accuracy as the time accuracy of the own device in the transmission signal, when the own device becomes the air synchronization information providing side (source side), the information acquisition side (slave side) ) More accurate accuracy information can be provided to other devices.
ところで、本発明の路側通信機において、伝搬遅延による時間誤差やマルチパスの影響等を考慮すると、自装置からなるべく近い設置位置の他装置からの送信信号を受信した場合に、受信時刻の精度が高くなると推定できる。
そこで、前記選択手段は、前記他装置の設置位置に基づいて、前記受信時刻の精度を求めることにしてもよい(請求項2)。
By the way, in the roadside communication device of the present invention, in consideration of the time error due to propagation delay, the influence of multipath, etc., the accuracy of the reception time is improved when a transmission signal is received from another device at an installation position as close as possible to the device itself Can be estimated to be higher.
Therefore, the selection means is based on the installation position of the other device, it may be decided to determine the accuracy of the reception time (Claim 2).
もっとも、自装置と他装置との間に高層ビルその他の障害物がある場合には、両者が比較的近距離である場合でも、自装置での受信信号が弱まって正確な受信時刻が得られない可能性が高い。逆に、自装置からの見通しがよい他装置については、両者間に障害物がないと見なせるので、そのような他装置は受信時刻が正確で同期対象として相応しい。
そこで、前記選択手段は、前記他装置への見通しに関する情報に基づいて、前記受信時刻の精度を求めることが好ましい(請求項3)。
However, if there is a high-rise building or other obstacle between the own device and another device, even if both are relatively close, the received signal at the own device weakens and an accurate reception time is obtained. Most likely not. On the other hand, since it can be considered that there is no obstacle between the two devices with good visibility from the own device, such other devices have a correct reception time and are suitable for synchronization.
Therefore, the selection means, based on the information on sight to the other device, it is preferable to determine the accuracy of the reception time (claim 3).
また、受信強度が大きい受信信号の送信元の他装置ほど、自装置からの距離が小さく、伝搬遅延による時間誤差やマルチパスの影響が小さいと推定できる。
そこで、前記選択手段は、前記受信信号の受信強度に基づいて、前記受信時刻の精度を求めることにしてもよい(請求項4)。
本発明のコンピュータプログラム(請求項5)は、上述の路側通信機としてコンピュータを機能させるためのものであり、当該路側通信機と同様の作用効果を奏する。
本発明の同期方法(請求項6)は、上述の路側通信機が行う送信タイミングの同期方法であり、当該路側通信機と同様の作用効果を奏する。
In addition, it can be estimated that the other device of the transmission source of the received signal having a higher reception strength has a smaller distance from the own device and is less affected by a time error and multipath due to propagation delay.
Therefore, the selection means on the basis of the reception intensity of the reception signal may be set to be determined the accuracy of the reception time (claim 4).
The computer program of the present invention (Claim 5) is for causing a computer to function as the above-mentioned roadside communication device, and has the same effects as the roadside communication device.
The synchronization method of the present invention (Claim 6) is a transmission timing synchronization method performed by the roadside communication device described above, and has the same effects as the roadside communication device.
以上の通り、本発明によれば、送信元である他装置の時刻精度を考慮してエア同期の同期対象を選択するようにしたので、自装置の時刻精度を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, since the synchronization target of the air synchronization is selected in consideration of the time accuracy of the other device that is the transmission source, the time accuracy of the own device can be improved.
〔システムの全体構成〕
図1は、本発明の実施形態に係る高度道路交通システム(ITS)の全体構成を示す概略斜視図である。なお、本実施形態では、道路構造の一例として、南北方向と東西方向の複数の道路が互いに交差した碁盤目構造を想定している。
図1に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機1、路側通信機2、車載通信機3(図2及び図3参照)、中央装置4、車載通信機3を搭載した車両5、及び、車両感知器や監視カメラ等よりなる路側センサ6を含む。
[Overall system configuration]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of an intelligent road traffic system (ITS) according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, as an example of the road structure, a grid structure in which a plurality of roads in the north-south direction and the east-west direction intersect with each other is assumed.
As shown in FIG. 1, the intelligent transportation system of this embodiment is equipped with a
交通信号機1と路側通信機2は、複数の交差点Ji(図例では、i=1〜12)のそれぞれに設置されており、電話回線等の通信回線7を介してルータ8に接続されている。このルータ8は交通管制センター内の中央装置4に接続されている。
中央装置4は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Jiの交通信号機1及び路側通信機2とLAN(Local Area Network)を構成している。従って、中央装置4は、各交通信号機1及び各路側通信機2との間で双方向通信が可能である。なお、中央装置4は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
The
The
路側センサ6は、各交差点Jiに流入する車両台数をカウントする等の目的で、管轄エリア内の道路の各所に設置されている。この路側センサ6は、直下を通行する車両5を超音波感知する車両感知器、或いは、道路の交通状況を時系列に撮影する監視カメラ等よりなり、感知情報S4や画像データS5は通信回線7を介して中央装置4に送信される。
なお、図1及び図2では、図示を簡略化するために、各交差点Jiに信号灯器が1つだけ描写されているが、実際の各交差点Jiには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも4つの信号灯器が設置されている。
The
In FIG. 1 and FIG. 2, only one signal lamp is depicted at each intersection Ji for the sake of simplicity of illustration, but each actual intersection Ji is used for ascending and descending roads that intersect each other. At least four signal lamps are installed.
〔中央装置〕
中央装置4は、ワークステーション(WS)やパーソナルコンピュータ(PC)等よりなる制御部を有しており、この制御部は、路側通信機2、路側センサ6からの各種の交通情報の収集・処理(演算)・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置4の制御部は、自身のネットワークに属する交差点Ciの交通信号機1に対して、同一道路上の交通信号機1群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御(面制御)を行うことができる。
[Central equipment]
The
Specifically, the control unit of the
また、中央装置4は、通信回線7を介してLAN側と接続された通信インタフェースである通信部を有しており、この通信部は、信号灯器の灯色切り替えタイミングに関する信号制御指令S1や、渋滞情報等を含む交通情報S2を所定時間ごとに交通信号機1及び路側通信機2に送信している(図1参照)。
信号制御指令S1は、前記系統制御や広域制御を行う場合の信号制御パラメータの演算周期(例えば、1.0〜2.5分)ごとに送信され、交通情報S2は、例えば5分ごとに送信される。
In addition, the
The signal control command S1 is transmitted every calculation period (for example, 1.0 to 2.5 minutes) of the signal control parameter when performing the system control and the wide area control, and the traffic information S2 is transmitted every 5 minutes, for example. Is done.
また、中央装置4の通信部は、各交差点Jiに対応する路側通信機2から、その通信機2が車載通信機3から受信した車両5の現在位置等を含む車両情報S3、車両通過時に生じるパルス信号よりなる車両感知器(図示せず)の感知情報S4、及び、監視カメラが撮影した道路のデジタル情報よりなる画像データS5等を受信しており、中央装置4の制御部は、これらの各種情報に基づいて前記系統制御や広域制御を実行する。
Further, the communication unit of the
〔無線通信の方式等〕
図2は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図2では、互いに交差する2つの道路の各々が上りと下りで片側1車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図2にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機3との間で無線通信が可能な複数の路側通信機2と、キャリアセンス方式で他の通信機2,3と無線通信を行う移動無線送受信機の一種である車載通信機3と備えている。
[Wireless communication systems, etc.]
FIG. 2 is a road plan view showing a part of the jurisdiction area of the above intelligent road traffic system.
In FIG. 2, each of two roads intersecting each other is illustrated as one lane on one side in the up and down directions, but the road structure is not limited to this.
As shown also in FIG. 2, the intelligent transportation system of this embodiment includes a plurality of
複数の路側通信機2は、それぞれ路側の交差点Jiごとに設置されていて、図1及び図2の例では交通信号機1の支柱に取り付けられている。一方、車載通信機3は、道路を走行する各車両5にそれぞれ搭載されている。
各路側通信機2は、その周囲に広がる通信エリアA(路側通信機2の送信信号が十分に届く範囲)をそれぞれ有し、自身の通信エリアAを走行する車両5の車載通信機3との無線通信が可能である。また、各路側通信機2は、通信エリアAが重複(一部重複でも全部重複でもよい。)する他の路側通信機2とも無線通信が可能である。
The plurality of
Each
本実施形態の高度道路交通システムでは、路側通信機2同士(路路間通信)については無線通信が用いられ、また、路側通信機2と車載通信機3との間(「路」から「車」への路車間通信と「車」から「路」への車路間通信との双方を含む。)と車載通信機3同士(車車間通信)についても、無線通信が用いられている。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置4は、各路側通信機2と有線での双方向通信が可能となっているが、これらの間も無線通信であってもよい。
In the intelligent transport system of this embodiment, wireless communication is used between the roadside communication devices 2 (roadside communication), and between the
As described above, the
各路側通信機2は、自装置が無線送信するためのタイムスロット(図4の第1スロットT1)をTDMA方式で割り当てており、このタイムスロット以外の時間帯(図4の第2スロットT2)には無線送信を行わない。従って、路側通信機2用のタイムスロット以外の時間帯は、車載通信機3のためのCSMA方式による送信時間として開放されている。
また、路側通信機2は、自身の送信タイミングを制御するために他の路側通信機2との時刻同期機能を有している。この路側通信機2の時刻同期は、例えば、自身の時計をGPS時刻に合わせるGPS同期や、自身の時計を他の路側通信機2からの送信信号に合わせるエア同期等によって行われるが、これについては後述する。
Each
The
〔路側通信機〕
図3は、路側通信機2と車載通信機3の内部構成を示すブロック図である。
路側通信機2は、無線通信のためのアンテナ20が接続された無線通信部(送受信部)21と、中央装置4と双方向通信する有線通信部22と、それらの通信制御を行うプロセッサ(CPU:Central Processing Unit)等よりなる制御部23と、制御部23に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部24とを備えている。
[Roadside communication device]
FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the
The
路側通信機2の有線通信部22には、前記中央装置4の他に、GPS受信機25が接続されている。
このGPS受信機25は、複数のGPS衛星(図示せず)から受信したGPS信号に含まれる基準時刻(第1の基準時刻:以下、「GPS時刻」ということがある。)CL1を抽出することができる。この第1の基準時刻CL1は、例えば1秒ごとのパルス信号(1PPS信号)よりなる絶対時刻であり、有線通信部22を通じて制御部23(第1同期手段23B)に送られる。
In addition to the
The GPS receiver 25 extracts a reference time (first reference time: hereinafter referred to as “GPS time”) CL1 included in GPS signals received from a plurality of GPS satellites (not shown). Can do. The first reference time CL1 is an absolute time made up of, for example, a pulse signal (1PPS signal) every second, and is sent to the control unit 23 (first synchronization means 23B) through the wired
なお、上記GPS信号には、10MHzの参照クロック信号が含まれており、この参照クロック信号は無線通信部21に入力されてPLL方式で逓倍され、無線信号の増幅動作等に使用される。
路側通信機2の記憶部24は、制御部23が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機2,3の通信機ID等を記憶している。
The GPS signal includes a 10 MHz reference clock signal. This reference clock signal is input to the
The
路側通信機2の制御部23は、隣接する他装置との時刻ずれに関する監視情報S7を、予め設定された所定期間(例えば、1日〜数日)おきに生成しており、この生成した監視情報S7を無線通信部21に送信させる通信制御を実行可能である。
また、路側通信機2の制御部23は、記憶部24に記憶された自装置における時刻精度(時間誤差の期待値)を記した精度情報S8を、送信データに含めて無線通信部21に送信させる通信制御も実行可能である。なお、後述する第2同期手段23Cが求めた補正精度(誤差期待値)によって時刻精度が更新されると、この更新された時刻精度が新たに記憶部24に記憶される。
The control unit 23 of the
In addition, the control unit 23 of the
更に、路側通信機2の制御部23は、上記コンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、データ転送手段23Aと、第1同期手段23Bと、第2同期手段23Cとを備えている。
Furthermore, the control unit 23 of the
〔データ転送手段〕
このうち、制御部23のデータ転送手段23Aは、有線通信部22が受信した中央装置4からの交通情報S2等を、いったん記憶部24に一時的に記憶させ、無線通信部21を介して自装置の通信エリアAにブロードキャスト送信する。
また、データ転送手段23Aは、無線通信部21が受信した車両情報S3を、いったん記憶部24に一時的に記憶させ、有線通信部22を介して中央装置4に転送する。
[Data transfer means]
Among them, the data transfer means 23A of the control unit 23 temporarily stores the traffic information S2 and the like received from the
Further, the
更に、データ転送手段23Aは、記憶部24に記憶されたタイムスロットの割当情報S6を、無線通信部21を介して自装置の通信エリアAにブロードキャスト送信する。
この割当情報S6は、路側通信機2の送信時間を車載通信機3に通知するためのものであり、例えば次の内容(1)及び(2)が含まれる。
Further, the
This allocation information S6 is for notifying the in-
(1) 自装置及び他装置が使用中のスロット番号i(図4参照)
(2) そのスロット番号iの第1スロットT1(図4参照)の開始時刻及び継続時間
通信エリアAを走行する車両5の車載通信機3は、路側通信機2からの割当情報S6を受信すると、もともと車車間通信用として割り当てられた時間帯に加え、その割当情報S6に記された第1スロットT1以外の時間帯(図4の第2スロットT2)も利用して、キャリアセンス方式による無線送信を行う。
(1) Slot number i (see FIG. 4) in use by its own device and other devices
(2) Start time and duration of the first slot T1 (see FIG. 4) of the slot number i When the in-
〔タイムスロットの割当情報〕
図4は、上記割当情報S6に含まれるタイムスロットの一例を示す概念図である。
図4に示すように、タイムスロットT1,T2は、第1スロットT1と第2スロットT2とを含み、これらの合計期間が一定の周期Cで繰り返すようになっている。
第1スロットT1は、路側通信機2用のタイムスロットであり、この時間帯においては路側通信機2による無線送信が許容される。第1スロットT1にはスロット番号iが付されており、このスロット番号iは周期的にインクリメント又はデクリメントされる。
[Time slot allocation information]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the time slot included in the allocation information S6.
As shown in FIG. 4, the time slots T1 and T2 include a first slot T1 and a second slot T2, and the total period of these times is repeated at a constant period C.
The first slot T1 is a time slot for the
また、第2スロットT2は、車載通信機3用のタイムスロットである。この時間帯は車載通信機3による無線送信用として開放するため、路側通信機2は第2スロットT2では無線送信を行わない。
図4に示すタイムスロットにおいて、各スロット番号i=1〜3の第1スロットT1に記したドット●は、当該第1スロットT1に複数の路側通信機2の送信時間が割り当てられていることを示している。
The second slot T2 is a time slot for the in-
In the time slot shown in FIG. 4, the dots ● marked in the first slot T1 of each slot number i = 1 to 3 indicate that the transmission times of the plurality of
すなわち、図4に示す例では、スロット番号(1)の第1スロットT1には、交差点J1とJ5(図1参照)にある2つの路側通信機2の送信時間が割り当てられ、スロット番号(2)の第1スロットT1には、交差点J2,J6及びJ8にある3つの路側通信機2の送信時間が割り当てられ、スロット番号(3)の第1スロットT1には、交差点J3にある1つの路側通信機2の送信時間が割り当てられている。
That is, in the example shown in FIG. 4, the transmission times of the two
このように、各路側通信機2の送信時間は、第1スロットT1に対して1対1対応で割り当てられるのではなく、互いに電波干渉が生じない交差点Ji(i=1〜12)に設置された路側通信機2同士について、同じスロット番号iに重複して割り当て可能となっている。
かかるスロット割当は、他装置から取得した設置位置やスロット情報を利用して各路側通信機2が自律的に行うこともできるし、複数の路側通信機2の中から1つの親機を予め選定しておき、この親機が、自身が管理する子機同士で電波干渉が生じない送信タイミングとなるように、子機に対して総括的に行うようにすることもできる。
Thus, the transmission time of each
Such slot allocation can be performed autonomously by each
〔第1同期手段〕
制御部23の第1同期手段23Bは、GPS受信機25から取得したGPS時刻CL1を利用して、自装置の送信タイミングを生成するGPS同期を実行するものである。
具体的には、本実施形態の第1同期手段23Bは、GPS信号の品質や、複数の他装置から収集した監視情報S7に基づいてGPS時刻CL1が正常か否かを判定し、このGPS時刻CL1が正常である場合に限り、当該GPS時刻CL1を基準として無線通信部21の送信タイミングを生成する。
なお、第1同期手段23Bが実行する同期モード(GPS同期)の詳細ついては、後述する。
[First synchronization means]
The first synchronization means 23B of the control unit 23 uses the GPS time CL1 acquired from the GPS receiver 25 to execute GPS synchronization for generating the transmission timing of the own device.
Specifically, the first synchronization means 23B of the present embodiment determines whether the GPS time CL1 is normal based on the quality of the GPS signal and the monitoring information S7 collected from a plurality of other devices, and this GPS time Only when the CL1 is normal, the transmission timing of the
Details of the synchronization mode (GPS synchronization) executed by the first synchronization means 23B will be described later.
〔第2同期手段〕
一方、制御部23の第2同期手段23Cは、他装置からの送信信号を自装置の無線通信部21が受信した受信時刻(第2の基準時刻:以下、単に「受信時刻」という。)CL2を基準として、自装置の送信タイミングを生成するエア同期を実行するものである。
具体的には、路側通信機2の記憶部24は、他装置が使用するプリアンブルパターンを既知パターンとして予め記憶しており、本実施形態の第2同期手段23Cは、その既知パターンと受信波との相関に基づいて、プリアンブルの種類、プリアンブルの受信強度(RSSI:Receive Signal Strength Indication)及び受信タイミング(受信時刻)を検出し、この受信タイミングを基準として無線通信部21の送信タイミングを生成する。
[Second synchronization means]
On the other hand, the second synchronization unit 23C of the control unit 23 receives the transmission signal from the other device by the
Specifically, the
また、本実施形態の第2同期手段23Cは、送信元の他装置が異なる複数の受信時刻CL2の精度に基づいて、自装置の送信タイミングの基準とすべき1つの受信時刻CL2を選択する選択処理、すなわち、エア同期の同期対象となる追従先の他装置の選択処理についても実行可能である。
なお、この選択処理を含む第2同期手段23Cが実行する同期モード(エア同期)の詳細についても、後述する。
In addition, the second synchronization unit 23C of the present embodiment selects one reception time CL2 to be used as a reference for the transmission timing of the own device based on the accuracy of a plurality of reception times CL2 from which other devices of the transmission source are different. It is also possible to execute processing, that is, selection processing of another device to be followed that is a synchronization target of air synchronization.
The details of the synchronization mode (air synchronization) executed by the second synchronization means 23C including this selection process will also be described later.
〔車載通信機〕
図3に戻り、車載通信機3は、無線通信のためのアンテナ30に接続された通信部(送受信部)31と、この通信部31に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部32と、この制御部32に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部33とを備えている。
記憶部33は、制御部32が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信装置2,3の通信機ID等を記憶している。
[In-vehicle communication device]
Returning to FIG. 3, the in-
The
車載通信機3の制御部32は、車車間通信のためのキャリアセンス方式による無線通信を通信部31に行わせるものであり、路側通信機2との間の時分割多重方式での通信制御機能は有していない。
従って、車載通信機3の通信部31は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。
The
Accordingly, the
なお、車載通信機3の制御部32は、車両5(車載通信機3)の現時の位置、方向及び速度等を含む車両情報S3を、通信部31を介して外部にブロードキャストで無線送信させている。
また、車載通信機3の制御部32は、他の車両5から直接受信した車両情報S3や、路側通信機2から受信した他の車両5の車両情報S3に含まれる、位置、速度及び方向に基づいて、右直衝突や出合い頭衝突等を回避するための安全運転支援制御を行うことができる。
In addition, the
In addition, the
図5は、車載通信機3が送信するデータフォーマットの一例を示す図である。
図5に示すように、車載通信機3の送信信号には、プリアンブル、ヘッダ、データ、CRC(Cyclic Redundancy Check)が含まれている。
このうち、データには、車両5の位置、方向(進行方向)及び速度が含まれるが、路側通信機2からの送信信号を受信した場合の受信レベルを含めることもできる。車両5の位置や方向は、通常は、GPS等の車両5側のセンサ類が自律的に測定した情報であるが、光ビーコン等のインフラ側から取得可能な場合もある。速度は、車両5の速度センサに基づいた情報である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a data format transmitted by the in-
As shown in FIG. 5, the transmission signal of the in-
Among these, the data includes the position, direction (traveling direction), and speed of the
〔路側通信機の同期モード〕
図6は、路側通信機2の制御部23が実行する同期モードの処理内容を示すフローチャートである。
なお、図6において、「マスターモード」(ステップST1〜ST6)とは、他装置の送信タイミングには依存せず、自装置が外部信号(本実施形態では、GPS信号に含まれるGPS時刻CL1)に基づいて自律的に送信タイミングを生成する同期モードのことをいう。
[Synchronous mode of roadside communication device]
FIG. 6 is a flowchart showing the processing content of the synchronous mode executed by the control unit 23 of the
In FIG. 6, the “master mode” (steps ST1 to ST6) does not depend on the transmission timing of other devices, and the device itself is an external signal (in this embodiment, the GPS time CL1 included in the GPS signal). This is a synchronous mode that autonomously generates transmission timing based on the above.
これに対して、図6における、「スレーブモード」(ステップST7〜ST10)は、他装置の送信タイミング(具体的には、他装置からの送信信号を自装置が受信した受信時刻CL2)に基づいて、自装置の送信タイミングを生成する同期モード(エア同期)のことをいう。
本実施形態では、自装置がGPS受信機25に接続されていることを前提としている。そこで、図6に示すように、自装置の制御部23は、まず最初に、第1同期手段23Bによるマスターモードを実行する(図6のステップST1)。
On the other hand, the “slave mode” (steps ST7 to ST10) in FIG. 6 is based on the transmission timing of the other device (specifically, the reception time CL2 at which the own device received the transmission signal from the other device). This means a synchronization mode (air synchronization) for generating the transmission timing of the own device.
In the present embodiment, it is assumed that the device itself is connected to the GPS receiver 25. Therefore, as shown in FIG. 6, the control unit 23 of the own apparatus first executes the master mode by the first synchronization means 23B (step ST1 in FIG. 6).
〔マスターモード〕
このマスターモードにおいて、制御部23の第1同期手段23Bは、GPS時刻CL1の精度を自己測定し(図6のステップST2)、GPS時刻CL1が正常か否かを判定する(図6のステップST3)。
このGPS時刻CL1の精度は、例えば、GPS信号の送信元である衛星数、各GPS信号の受信強度(RSSI)及びGPS信号のS/N比が、当該GPS時刻CL1の精度(時間誤差の期待値)σに及ぼす影響関数を予め数値実験等で定めておき、その影響関数に上記衛星数、受信強度及びS/N比を代入することによって求められる。
[Master mode]
In this master mode, the first synchronization means 23B of the control unit 23 self-measures the accuracy of the GPS time CL1 (step ST2 in FIG. 6) and determines whether the GPS time CL1 is normal (step ST3 in FIG. 6). ).
The accuracy of the GPS time CL1 is, for example, the number of satellites from which the GPS signal is transmitted, the reception intensity (RSSI) of each GPS signal, and the S / N ratio of the GPS signal. (Value) σ is determined in advance by a numerical experiment or the like, and the number of satellites, reception intensity, and S / N ratio are substituted for the influence function.
制御部23の第1同期手段23Bは、上記影響関数によって求めたGPS時刻CL1の精度σを所定の閾値と比較し、その精度σが閾値以下であればGPS時刻CL1を正常と判定し、同閾値を超えておればGPS時刻CL1を異常と判定する。
そして、第1同期手段23Bは、上記精度判定によりGPS時刻CL1を異常と判定した場合(図6のステップST3でNo)には、GPS時刻CL1を用いたマスターモードは実行せず、同期モードを後述のスレーブモードに移行させる。
The first synchronization means 23B of the control unit 23 compares the accuracy σ of the GPS time CL1 obtained by the influence function with a predetermined threshold, and determines that the GPS time CL1 is normal if the accuracy σ is equal to or less than the threshold. If the threshold value is exceeded, it is determined that the GPS time CL1 is abnormal.
When the first synchronization means 23B determines that the GPS time CL1 is abnormal based on the accuracy determination (No in step ST3 in FIG. 6), the first synchronization means 23B does not execute the master mode using the GPS time CL1, and sets the synchronization mode. Shift to the slave mode described later.
逆に、第1同期手段23Bは、上記精度判定によりGPS時刻CL1が正常であると判定した場合(図6のステップST3でYes)には、更に、複数の他装置から取得した監視情報S7に基づいて、GPS時刻CL1が正常か否かを判定する(図6のステップST4及びST5)。
例えば、隣接する複数の他装置から受信した監視情報S7のうち、大多数の監視情報S7において自装置に対する時刻ずれ(所定値以上の時刻差)が検出されている場合には、いわゆる多数決の論理により、自装置のGPS時刻CL1が異常であると推定することができる。
Conversely, when the first synchronization means 23B determines that the GPS time CL1 is normal by the accuracy determination (Yes in step ST3 in FIG. 6), the first synchronization means 23B further stores the monitoring information S7 acquired from a plurality of other devices. Based on this, it is determined whether or not the GPS time CL1 is normal (steps ST4 and ST5 in FIG. 6).
For example, when a time lag (a time difference greater than or equal to a predetermined value) is detected in the majority of monitoring information S7 from among the monitoring information S7 received from a plurality of adjacent other devices, a so-called majority logic Thus, it can be estimated that the GPS time CL1 of the own device is abnormal.
第1同期手段23Bは、上記監視情報S7に基づいてGPS時刻CL1を異常と判定した場合(図6のステップST5でNo)には、GPS時刻CL1を用いたマスターモードは実行せず、同期モードを後述のスレーブモードに移行させる。
逆に、第1同期手段23Bは、上記監視情報S7に基づいてGPS時刻CL1を正常と判定した場合(図6のステップST5でYes)には、当該GPS時刻CL1を基準として自身の無線通信部21の送信タイミングを生成する(図6のステップST6)。
If the first synchronization means 23B determines that the GPS time CL1 is abnormal based on the monitoring information S7 (No in step ST5 in FIG. 6), the master mode using the GPS time CL1 is not executed, and the synchronization mode Is shifted to the slave mode described later.
Conversely, if the first synchronization means 23B determines that the GPS time CL1 is normal based on the monitoring information S7 (Yes in step ST5 in FIG. 6), the first synchronization means 23B uses its own GPS communication unit as a reference. 21 is generated (step ST6 in FIG. 6).
本実施形態の路側通信機2では、自装置の送信中以外は他装置からの送信信号を常に受信可能になっているので、上記のように、自装置が正しい送信タイミングで送信しているか否かの監視を、他装置からの監視情報S7を利用して容易に行える(相互監視)。
この場合、他装置からの監視情報S7によって自装置の送信タイミングがずれていると判断される場合には、例えばGPS受信機25に不具合があると推定できるので、本実施形態では同期モードをスレーブモード(エア同期)に切り替えるようにしている。
In the
In this case, if it is determined by the monitoring information S7 from the other device that the transmission timing of the own device is deviated, for example, it can be estimated that the GPS receiver 25 is defective. Switch to mode (air synchronization).
なお、スレーブモードを実行できない路側通信機2の場合には、監視情報S7によってGPS受信機25に不具合があると判定されると、当該路側通信機2の運用を停止することになる。
この場合、周辺の他の路側通信機2が、例えば、「○○エリアの路側通信機は停止中」という旨の情報を、車載通信機3にブロードキャスト送信するようにすれば、車両5側に路側通信機2の運用停止を事前に知らせることができる。
In the case of the
In this case, if other
〔スレーブモード〕
次に、第2同期手段23Cによるスレーブモード(図6のステップST7)について説明する。
このスレーブモードにおいて、第2同期手段23Cは、まず、複数の他装置から受信した受信信号からそれぞれ受信時刻CL2を収集する(図6のステップST8)。
この受信時刻CL2の検出は、他装置からの送信信号を無線通信部21が受信した場合に、その送信信号に含まれるプリアンブルをスキャニングし、このスキャニングしたパターン(受信波)が既知パターンと最も高い相関値を示す時点を受信タイミング(受信時刻CL2)とすることで行われる。
[Slave mode]
Next, the slave mode (step ST7 in FIG. 6) by the second synchronization means 23C will be described.
In this slave mode, the second synchronization means 23C first collects reception times CL2 from reception signals received from a plurality of other devices (step ST8 in FIG. 6).
The reception time CL2 is detected by scanning the preamble included in the transmission signal when the
なお、本実施形態では、各路側通信機2が自身に対応したIDをプリアンブルパターンに続くデータの中に含めて信号送信を行う。このため、自装置が複数の受信波を受信したとしても、それぞれの受信波における受信強度や受信時刻CL2等を受信波ごとに区別して検出することができる。
上記のようにして、複数の他装置が送信した送信信号に対応する各受信時刻CL2を収集すると、第2同期手段23Cは、更に、送信タイミングを合わせる追従先の他装置を選択する選択処理を実行する(図6のステップST9)。
In the present embodiment, each
As described above, when each reception time CL2 corresponding to the transmission signal transmitted by a plurality of other devices is collected, the second synchronization unit 23C further performs a selection process of selecting another device to be tracked to match the transmission timing. This is executed (step ST9 in FIG. 6).
〔スレーブモードでの同期対象の選択処理〕
上記選択処理は、具体的には、収集した各受信信号の品質によってその受信時刻CL2の精度を評価するとともに、送信元である他装置の送信データに含まれる前記精度情報S8から当該他装置の時刻精度を収集し、自装置で評価した受信時刻CL2の精度と他装置から取得した他装置の時刻精度の双方に基づいて、自装置の送信タイミングの基準とすべき1つの受信時刻CL2を選択することによって行われる。
[Synchronization target selection process in slave mode]
Specifically, the selection process evaluates the accuracy of the reception time CL2 based on the collected quality of each received signal, and uses the accuracy information S8 included in the transmission data of the other device that is the transmission source to determine the accuracy of the other device. Collects time accuracy and selects one reception time CL2 to be used as a reference for the transmission timing of the own device based on both the accuracy of the reception time CL2 evaluated by the own device and the time accuracy of the other device acquired from the other device. Is done by doing.
同期対象の選択基準となる2つの上記精度のうち、受信時刻CL2の精度は、例えば、受信信号の受信強度(RSSI)、S/N比及び既知パターンとの相関係数が、当該受信時刻CL2の精度(時間誤差の期待値)σに及ぼす影響関数を予め数値実験等で定めておき、その影響関数に上記受信強度、S/N比及び相関係数を代入することによって求められる。 Of the two above-mentioned accuracies that serve as a selection criterion for synchronization, the accuracy of the reception time CL2 is, for example, the reception strength (RSSI) of the received signal, the S / N ratio, and the correlation coefficient with the known pattern. An influence function affecting the accuracy (expected value of time error) σ is determined in advance by a numerical experiment or the like, and the reception intensity, S / N ratio, and correlation coefficient are substituted into the influence function.
もっとも、必ずしも、受信信号の品質を示す各パラメータの影響を総合的に評価して受信時刻CL2の精度を求める必要はなく、単純に、他装置の設置位置に基づいて、受信時刻CL2の精度を評価することもできる。
その理由は、自装置から近ければ近いほど、伝搬遅延による時間誤差やマルチパスの影響等が少なくなり、自装置との距離だけで受信時刻CL2の精度を評価可能となるからである。
However, it is not always necessary to comprehensively evaluate the influence of each parameter indicating the quality of the received signal to obtain the accuracy of the reception time CL2, and simply determine the accuracy of the reception time CL2 based on the installation position of other devices. It can also be evaluated.
The reason is that the closer to the device, the smaller the time error due to propagation delay, the influence of multipath, etc., and the accuracy of the reception time CL2 can be evaluated only by the distance from the device.
この場合において、第2同期手段23Cは、他装置の設置位置を通る道路の識別情報についても、選択条件とすることが好ましい。
その理由は、自装置と他装置との間に高層ビルその他の障害物がある場合には、両者が比較的近距離であっても、自装置での受信信号が弱まって正確な受信時刻CL2が得られない可能性があるからである。
このように自装置と他装置の間の見通しがない場合には、受信信号から求めた受信時刻の精度は低いと判断できる。例えば、後述する図7において、スレーブBS3がマスターBMから受信する信号の精度は20μs程度になる。
一方、自装置と同じ道路上にある他装置については、両者間に障害物がないと見なせるので、受信信号から求めた受信時刻の精度が高いと判断できる。例えば、後述する図7において、スレーブBS3がスレーブBS1から受信する信号の精度は5μs程度になる。
In this case, it is preferable that the second synchronization means 23C also sets the selection condition for the identification information of the road passing through the installation position of the other device.
The reason is that when there is a high-rise building or other obstacle between the own device and another device, even if both are relatively close, the received signal at the own device is weakened and the accurate reception time CL2 This is because there is a possibility that cannot be obtained.
Thus, when there is no line of sight between the own device and the other device, it can be determined that the accuracy of the reception time obtained from the received signal is low. For example, in FIG. 7 described later, the accuracy of the signal received by the
On the other hand, since it can be considered that there is no obstacle between the two devices on the same road as the own device, it can be determined that the accuracy of the reception time obtained from the reception signal is high. For example, in FIG. 7 described later, the accuracy of the signal received by the
なお、上記他装置の設置位置やその設置位置を通る道路の識別情報は、事前の設定情報として予め自装置の記憶部24に記憶させておいてもよいし、路側通信機2の送信データにそれらの情報を含める規約を採用して、他装置からの送信信号を受信してそれらの情報を取得することにしてもよい。
また、自装置と他装置の間に障害物があるか否かは、自装置から見た他装置への見通しの度合いで決まるので、道路の識別情報だけでなく地図情報でも判定できる。
例えば、自装置と他装置の間に何も障害物がない場合を100点とし、地図上で両者間に介在する建物の大きさや数によって減点される指数を予め決めておけば、この見通しに関する指数の値の大きさを、追従先の他装置の選択条件とすることができる。
Note that the installation position of the other apparatus and the road identification information passing through the installation position may be stored in advance in the
Further, whether or not there is an obstacle between the own device and the other device is determined by the degree of visibility from the own device to the other device, and therefore can be determined not only by road identification information but also by map information.
For example, if there is no obstacle between your device and the other device, you can score 100 points, and if you decide in advance on the map an index that will be deducted depending on the size and number of buildings between them, The magnitude of the value of the index can be used as a selection condition for other devices to be followed.
また、第2同期手段23Cにおいて、他装置からの受信信号の受信強度に基づいて、受信時刻CL2の精度を評価することもできる。
その理由は、受信強度が大きい受信信号の送信元の他装置ほど、自装置からの距離が小さく、伝搬遅延による時間誤差やマルチパスの影響が小さいと推定できるからである。従って、この場合には、収集された複数の受信信号の受信強度のみを変数として、受信時刻CL2の精度を求めることになる。
Further, the second synchronization means 23C can evaluate the accuracy of the reception time CL2 based on the reception intensity of the reception signal from the other device.
The reason is that it can be estimated that the other device of the transmission source of the received signal having a higher reception strength has a smaller distance from the own device and a smaller time error and multipath effect due to propagation delay. Therefore, in this case, the accuracy of the reception time CL2 is obtained using only the reception strengths of the collected reception signals as variables.
〔両精度を用いた選択処理〕
前記した通り、本実施形態の第2同期手段23Cは、複数の他装置からの受信信号の品質から測定した受信時刻CL2の精度に加えて、その各他装置の送信信号に含まれる当該他装置の精度情報S8をも考慮して、同期対象とする他装置を選択する。
以下、この両精度を用いた選択処理の具体例を、図7及び図8を参照しつつ説明する。
[Selection processing using both precisions]
As described above, in addition to the accuracy of the reception time CL2 measured from the quality of reception signals from a plurality of other devices, the second synchronization means 23C of the present embodiment includes the other devices included in the transmission signal of each other device. In consideration of the accuracy information S8, another device to be synchronized is selected.
Hereinafter, a specific example of the selection process using both the precisions will be described with reference to FIGS.
図7は、複数の路側通信機の電波受信状態の一例を示す概念図であり、図8は、スレーブモードを実行中の路側通信機(図7のスレーブBS3)で得られる精度データの一例を示す表である。
図7において、「マスター」(図例では1つ)は、マスターモード(本実施形態ではGPS同期)を実行中の路側通信機2であり、「スレーブ」(図例では3つ)は、スレーブモード(エア同期)を実行中の路側通信機2を示している。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of radio wave reception states of a plurality of roadside communication devices, and FIG. 8 is an example of accuracy data obtained by a roadside communication device (slave BS3 in FIG. 7) executing the slave mode. It is a table | surface which shows.
In FIG. 7, “Master” (one in the example) is the
図7に示す通り、マスターBMとスレーブBS3は建物の1つの対角線上に位置し、スレーブBS1とスレーブBS2は建物の別の対角線上に位置している。
更に、ここでは、スレーブBS3が行う選択処理を想定している。従って、図7に矢印で示す各無線信号Ra〜Reのうち、マスターBMからスレーブBS3に至る無線信号Reは、その間に建物が介在しているため、他の無線信号Ra〜Rdに比べて非常に弱いものとなる。なお、各無線信号Ra〜Rdについては、当該信号の方向を示す矢印の線が太いほど、受信信号の品質がよいことを示している。
As shown in FIG. 7, the master BM and the slave BS3 are located on one diagonal of the building, and the slave BS1 and the slave BS2 are located on another diagonal of the building.
Furthermore, the selection process performed by the
図8に示すスレーブBS3の精度データにおいて、マスターBSはGPS同期を行っているので高精度であり、その時刻精度は0μsである。これに対して、スレーブBS1とスレーブBS3の時刻精度は、それぞれ1μs及び5μsになっている。
一方、スレーブBS3が近隣の他装置BM,BS1,BS2から受信した受信信号の品質から求めた受信時刻の精度は、それぞれ、マスターBMで20μs、スレーブBS1で5μs、スレーブBS2で3μsである。
In the accuracy data of the
On the other hand, the accuracy of the reception time obtained from the quality of the received signal received by the slave BS3 from other neighboring devices BM, BS1 and BS2 is 20 μs for the master BM, 5 μs for the slave BS1, and 3 μs for the slave BS2, respectively.
一般に、マスターBMでの時刻精度は高い(σ=0μs)ので、マスターBMからの無線信号Reを高品質で受信できれば問題はない。
しかし、図7に示すように間に建物が介在している状況では、マスターBMからの無線信号Reがかなり劣化してスレーブBS3に到達するので、受信時刻の精度(σ=20μs)が劣ってしまうことになる。
In general, since the time accuracy in the master BM is high (σ = 0 μs), there is no problem if the radio signal Re from the master BM can be received with high quality.
However, in the situation where there is a building between them as shown in FIG. 7, the radio signal Re from the master BM is considerably deteriorated and reaches the
また、スレーブBS1に着目すると、それ自体の時刻精度σは1μsであって、かなり高精度であると言えるが、スレーブBS3で測定した受信品質に基づく受信時刻の時刻精度σは5μsであり、それほど高精度であるとは言えない。
これに対して、スレーブBS2に着目すると、それ自体の時刻精度σは5μsであって、余り高精度であるとは言えないが、スレーブBS3で測定した受信品質に基づく受信時刻の時刻精度σは3μsであり、かなり高精度になっている。
Further, when paying attention to the slave BS1, the time accuracy σ of itself is 1 μs, which can be said to be quite high accuracy, but the time accuracy σ of the reception time based on the reception quality measured by the slave BS3 is 5 μs. It cannot be said that it is highly accurate.
On the other hand, when paying attention to the slave BS2, the time accuracy σ of itself is 5 μs, which is not very high accuracy, but the time accuracy σ of the reception time based on the reception quality measured by the slave BS3 is 3 μs, which is considerably high accuracy.
従って、仮に、スレーブBS3(自装置)で測定した受信品質に基づく受信時刻の時刻精度(図8の表の第2列)の多寡によって、同期対象とすべき他装置を判定すると、スレーブBS2が最も高精度であるとうことになるが、スレーブBS2の場合は、それ自体の時刻精度(σ=5μs)がそれほど高精度ではないので、この時刻精度を合わせて考慮すれば、スレーブBS2を同期対象として選択しても、スレーブBS3(自装置)の時刻精度を余り向上できない。
Accordingly, if another device to be synchronized is determined based on the time accuracy of the reception time (second column in the table of FIG. 8) based on the reception quality measured by the slave BS 3 (self device), the
そこで、本実施形態の第2同期手段23Cでは、他装置BM,BS1,BS2の時刻精度(図8の表の第1列)に対して、自装置であるスレーブBS3の受信品質に基づく受信時刻の精度(図8の表の第2列)を加算して、当該他装置BM,BS1,BS2ごとの補正精度(図8の表の第3列:誤差期待値)を求めている。
そして、第2同期手段23Cは、上記のようにして求めた補正精度の値(誤差期待値)が最も小さい(すなわち、補正精度が最良である)他装置BS1を、同期対象として選択するようになっている。
Therefore, in the second synchronization means 23C of the present embodiment, the reception time based on the reception quality of the slave BS3 which is the own device with respect to the time accuracy of the other devices BM, BS1 and BS2 (first column in the table of FIG. 8). (The second column of the table of FIG. 8) is added to obtain the correction accuracy (third column of the table of FIG. 8: expected error value) for each of the other devices BM, BS1, BS2.
Then, the second synchronization means 23C selects the other device BS1 having the smallest correction accuracy value (error expected value) obtained as described above (that is, the best correction accuracy) as the synchronization target. It has become.
このように、本実施形態の路側通信機2によれば、制御部23の第2同期手段23Cが、自装置(図7のスレーブBS3)で測定可能な受信時刻の精度だけでなく、他装置(図7のマスターBM及びスレーブBS1,BS2)が自身の送信信号に含めた当該他装置の時刻精度をも考慮した補正精度(誤差期待値)に基づいて、いずれの他装置に対応する受信時刻に同期させるかを選択するので、実際には時刻精度が悪い他装置(図7ではスレーブBS2)が同期対象として選択されるのを未然に防止でき、自装置(図7のスレーブBS3)の時刻精度を向上させることができる。
As described above, according to the
上記のようにして、複数の他装置BM,BS1,BS2の中から同期の追従先とすべき他装置BM1が選択されると、自装置(スレーブBS3)の第2同期手段23Cは、その他装置BM1からの受信信号から検出した受信時刻CL2を基準として一定時刻を加算することにより、自身の無線通信部21における送信タイミングを生成する(図6のステップST10)。
As described above, when the other device BM1 to be synchronized with is selected from the plurality of other devices BM, BS1 and BS2, the second synchronization means 23C of the own device (slave BS3) By adding a fixed time with reference to the reception time CL2 detected from the reception signal from BM1, the transmission timing in its own
また、この場合、第2制御手段23Cは、選択した最良の補正精度(図8におけるスレーブBS1の補正精度(=6μs))を自装置の時刻精度として、前記精度情報S8を更新し、この精度情報S8を当該自装置からの送信信号に含めるようになっている。
このため、自装置(スレーブBS3)が他装置によるエア同期の情報提供側(ソース側)になる場合に、情報取得側(スレーブ側)の他装置に対してより正確な精度情報が提供されることになる。
Also, in this case, the second control means 23C updates the accuracy information S8 with the selected best correction accuracy (correction accuracy (= 6 μs) of the slave BS1 in FIG. 8) as the time accuracy of its own device. The information S8 is included in the transmission signal from the own device.
For this reason, when the own device (slave BS3) becomes the information providing side (source side) of air synchronization by another device, more accurate accuracy information is provided to the other device on the information acquisition side (slave side). It will be.
なお、前記した通り、本実施形態の路側通信機2では、GPS時刻CL1及び受信時刻CL2の精度に基づいて、そのうちのいずれに合わせて自装置の送信タイミングを生成するかを選択するので、その各時刻CL1,CL2の中から精度のよいものを選択して自装置の送信タイミングを決定することができる。
このため、GPS時刻CL1と受信時刻CL2のうちのいずれかが何らかの原因で不正確であっても、他のより正確な基準時刻CL1,CL2を利用して送信タイミングを生成することができ、他装置との時刻同期を正確に行えるという利点もある。
Note that, as described above, the
For this reason, even if one of the GPS time CL1 and the reception time CL2 is inaccurate for some reason, the transmission timing can be generated using the other more accurate reference times CL1 and CL2. There is also an advantage that time synchronization with the apparatus can be performed accurately.
〔変形例:指向性のある路側通信機〕
図9は、本発明の変形例を示すための道路の平面図である。
この変形例に係る各路側通信機2は、指向性が異なる複数のアンテナを用いた無線通信が可能な無線通信部を搭載している。
上記無線通信部の各アンテナは、図9に矢印で示すように、交差点に流入する各道路の進行方向に沿った指向性を有しており、無線通信部は、そのアンテナごとに送受信タイミングを設定することができる。
[Modification: Roadside communication device with directivity]
FIG. 9 is a plan view of a road for showing a modification of the present invention.
Each
As shown by arrows in FIG. 9, each antenna of the wireless communication unit has directivity along the traveling direction of each road flowing into the intersection, and the wireless communication unit sets transmission / reception timing for each antenna. Can be set.
上記のような路側通信機2の場合には、1つの路側通信機2に対して、アンテナごとに独立した複数の通信エリアがあるものと見なすことができる。
そこで、路側通信機2ごとではなくアンテナごとに通信機が存在すると見なして、スロット割当や基準時刻の選択を行うようにすれば、指向性アンテナごとに無線通信が可能な路側通信機2の場合にも、本発明を適用することができる。
In the case of the
Therefore, in the case of the
〔その他の変形例〕
今回開示した各実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、上記実施形態では、GPS受信機25が受信したGPS信号から絶対時刻(GPS時刻)CL1を抽出しているが、IEEE1588やIEEE802.1AS等に準拠したネットワーク回線に繋がるスレーブ装置その他の外部装置から、絶対時刻CL1を取得することもできる。
[Other variations]
Each embodiment disclosed this time is an illustration of the present invention and is not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
For example, in the above embodiment, the absolute time (GPS time) CL1 is extracted from the GPS signal received by the GPS receiver 25, but the slave device or other external device connected to the network line conforming to IEEE 1588, IEEE 802.1AS or the like. Thus, the absolute time CL1 can also be acquired.
更に、上記実施形態の高度道路交通システムおいて、車載通信機3の代わりに或いは車載通信機3に加えて、歩行者等が携帯する通信機(携帯通信端末)を用いることもできる。もっとも、この場合には、その携帯通信端末が、上記実施形態の車載通信機3の場合と同様に、路側通信機2の送信時間(第1スロットT1)中においては無線送信を行わないという規約に従う必要がある。
また、図7において、各々のバラツキ値の下に括弧書きで示すように、時刻精度を表現する単位は、時刻値だけでなく精度の指標を用いることにしてもよい。
Furthermore, in the intelligent transportation system of the above embodiment, a communication device (mobile communication terminal) carried by a pedestrian or the like can be used instead of or in addition to the in-
In FIG. 7, as shown in parentheses under each variation value, the unit for expressing the time accuracy may be an accuracy index as well as the time value.
1 交通信号機
2 路側通信機
3 車載通信機(移動通信機)
4 中央装置
5 車両
6 路側センサ
7 通信回線
8 ルータ
20 アンテナ
21 無線通信部(第2取得手段)
22 有線通信部(第1取得手段)
23 制御部(通信制御部)
23A データ転送手段
23B 第1同期手段
23C 第2同期手段(選択手段)
24 記憶部
25 GPS受信機
30 アンテナ
31 通信部
32 制御部
33 記憶部
S1 信号制御情報
S2 交通情報
S3 車両情報
S4 感知情報
S5 画像データ
S6 割当情報
S7 監視情報
S8 精度情報
CL1 GPS時刻
CL2 受信時刻
T1 第1スロット(タイムスロット)
T2 第2スロット(タイムスロット)
DESCRIPTION OF
4
22 Wired communication unit (first acquisition means)
23 Control unit (communication control unit)
23A Data transfer means 23B First synchronization means 23C Second synchronization means (selection means)
24 storage unit 25
T2 Second slot (Time slot)
Claims (6)
複数の前記他装置から受信した受信信号の受信時刻のうちのいずれか1つを基準として、前記自装置の送信タイミングを生成する同期手段と、
前記他装置が自身の送信信号に含めた当該他装置の時刻精度に基づいて、いずれの前記他装置に対応する前記受信時刻に同期させるかを選択する選択手段と、を備えており、
前記選択手段は、前記他装置の時刻精度に対して、前記自装置で測定可能な前記受信時刻の精度を加算して当該他装置ごとの補正精度を求め、この補正精度が最良の前記他装置を同期対象として選択し、
前記自装置の送信タイミングは、前記同期対象として選択した他装置から受信した受信時刻を基準として生成することを特徴とする路側通信機。 A roadside communication device that performs wireless transmission at a transmission timing generated to synchronize with another device in a time zone assigned to the device in a time-sharing manner,
Synchronization means for generating the transmission timing of the own device based on any one of the reception times of the received signals received from the other devices;
Selection means for selecting whether to synchronize with the reception time corresponding to which other device, based on the time accuracy of the other device included in the transmission signal of the other device,
The selection means adds the accuracy of the reception time that can be measured by the own device to the time accuracy of the other device to obtain a correction accuracy for each other device, and the other device having the best correction accuracy. Select as sync target ,
The transmission timing of the own device is generated based on the reception time received from another device selected as the synchronization target .
複数の前記他装置から受信した受信信号の受信時刻のうちのいずれか1つを基準として、前記自装置の送信タイミングを生成する第1のステップと、
前記他装置が自身の送信信号に含めた当該他装置の時刻精度に基づいて、いずれの前記他装置に対応する前記受信時刻に同期させるかを選択する第2のステップと、を含み、
前記第2のステップにおいて、前記他装置の時刻精度に対して、前記自装置で測定可能な前記受信時刻の精度を加算して当該他装置ごとの補正精度を求め、この補正精度が最良の前記他装置を同期対象として選択し、
前記自装置の送信タイミングは、前記同期対象として選択した他装置から受信した受信時刻を基準として生成することを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to function as a roadside communication device that performs wireless transmission at a transmission timing generated so as to synchronize with another device in a time zone assigned to the own device in a time-sharing manner,
A first step of generating a transmission timing of the own device based on any one of reception times of reception signals received from a plurality of other devices;
A second step of selecting whether to synchronize with the reception time corresponding to which other device based on the time accuracy of the other device included in the transmission signal of the other device;
In the second step, the accuracy of the reception time measurable by the own device is added to the time accuracy of the other device to obtain a correction accuracy for each other device, and the correction accuracy is the best. Select another device for synchronization ,
The computer program according to claim 1 , wherein the transmission timing of the own device is generated based on a reception time received from another device selected as the synchronization target .
複数の前記他装置から受信した受信信号の受信時刻のうちのいずれか1つを基準として、前記自装置の送信タイミングを生成し、
前記他装置が自身の送信信号に含めた当該他装置の時刻精度に基づいて、いずれの前記他装置に対応する前記受信時刻に同期させるかを選択する場合において、前記他装置の時刻精度に対して、前記自装置で測定可能な前記受信時刻の精度を加算して当該他装置ごとの補正精度を求め、この補正精度が最良の前記他装置を同期対象として選択し、
前記自装置の送信タイミングは、前記同期対象として選択した他装置から受信した受信時刻を基準として生成することを特徴とする送信タイミングの同期方法。
A synchronization method of transmission timing by a roadside communication device that performs radio transmission at a transmission timing generated to synchronize with another device in a time zone assigned to the own device in a time division manner,
Based on any one of reception times of reception signals received from a plurality of other devices, the transmission timing of the own device is generated,
When selecting whether to synchronize with the reception time corresponding to any other device based on the time accuracy of the other device included in the transmission signal of the other device, the time accuracy of the other device Adding the accuracy of the reception time that can be measured by the device itself to determine the correction accuracy for each other device, selecting the other device with the best correction accuracy as a synchronization target ,
The transmission timing synchronization method according to claim 1, wherein the transmission timing of the own device is generated based on a reception time received from another device selected as the synchronization target .
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