路側通信機、コンピュータプログラム及び送信タイミングの同期方法
【課題】 送信元である他装置（路側通信機）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（路側通信機）の時刻精度を向上させる。
【解決手段】 本発明は、自装置に時分割で割り当てられた時間帯（第１スロットＴ１）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２に関する。この路側通信機２は、複数の他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２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、自装置ＢＳ３の送信タイミングを生成する同期手段２３Ｃと、他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２が自身の送信信号に含めた他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２の時刻精度に基づいて、いずれの他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２に対応する受信時刻に同期させるかを選択する選択手段２３Ｃと、を備えている。
【解決手段】 本発明は、自装置に時分割で割り当てられた時間帯（第１スロットＴ１）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２に関する。この路側通信機２は、複数の他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２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、自装置ＢＳ３の送信タイミングを生成する同期手段２３Ｃと、他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２が自身の送信信号に含めた他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２の時刻精度に基づいて、いずれの他装置ＢＭ，ＢＳ１，ＢＳ２に対応する受信時刻に同期させるかを選択する選択手段２３Ｃと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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味して当該他装置ごとの誤差期待値を求め、この誤差期待値が最も小さい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２）。
かかる誤差期待値による選択処理によれば、最小の誤差期待値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。
【００１７】
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小の前記誤差期待値を、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（請求項３）。
この場合、上記通信制御部が、最小の誤差期待値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。
【００１８】
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４）。
【００１９】
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５）。
【００２０】
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６）。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高度道路交通システムの全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】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３】路側通信機と車載通信機の内部構成を示すブロック図である。
【図４】割当情報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５】車載通信機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６】同期モードの処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図７】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る。
【図８】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９】本発明の変形例を示すための道路の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
〔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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
〔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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
〔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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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。
【００４１】
〔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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
〔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。
【００４６】
〔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。
【００４７】
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。
【００４８】
〔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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
〔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。
【００５３】
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）。
【００５４】
〔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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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）。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
〔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。
【００６１】
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）。
【００６２】
〔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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
〔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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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）を加味して、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、上記補正精度（誤差期待値）が最も小さい他装置ＢＳ１を、同期対象として選択するようになっている。
【００７６】
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。
【００７７】
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）。
【００７８】
また、この場合、第２制御手段２３Ｃは、選択した最小の補正精度（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。
【００７９】
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。
【００８０】
〔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。
【００８１】
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。
【００８２】
〔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。
【００８３】
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。
【符号の説明】
【００８４】
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）
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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味して当該他装置ごとの誤差期待値を求め、この誤差期待値が最も小さい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２）。
かかる誤差期待値による選択処理によれば、最小の誤差期待値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。
【００１７】
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小の前記誤差期待値を、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（請求項３）。
この場合、上記通信制御部が、最小の誤差期待値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。
【００１８】
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４）。
【００１９】
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５）。
【００２０】
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６）。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高度道路交通システムの全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】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３】路側通信機と車載通信機の内部構成を示すブロック図である。
【図４】割当情報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５】車載通信機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６】同期モードの処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図７】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る。
【図８】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９】本発明の変形例を示すための道路の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
〔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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
〔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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
〔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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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。
【００４１】
〔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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
〔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。
【００４６】
〔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。
【００４７】
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。
【００４８】
〔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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
〔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。
【００５３】
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）。
【００５４】
〔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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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）。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
〔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。
【００６１】
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）。
【００６２】
〔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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
〔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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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）を加味して、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、上記補正精度（誤差期待値）が最も小さい他装置ＢＳ１を、同期対象として選択するようになっている。
【００７６】
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。
【００７７】
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）。
【００７８】
また、この場合、第２制御手段２３Ｃは、選択した最小の補正精度（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。
【００７９】
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。
【００８０】
〔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。
【００８１】
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。
【００８２】
〔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。
【００８３】
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。
【符号の説明】
【００８４】
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）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
を備えている路側通信機。
【請求項２】
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味して当該他装置ごとの誤差期待値を求め、この誤差期待値が最も小さい前記他装置を同期対象として選択する請求項１に記載の路側通信機。
【請求項３】
前記選択手段が選択した最小の前記誤差期待値を、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請求項２に記載の路側通信機。
【請求項４】
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請求項１〜３のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項５】
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請求項４に記載の路側通信機。
【請求項６】
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請求項１〜５のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項１】
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、
を備えている路側通信機。
【請求項２】
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味して当該他装置ごとの誤差期待値を求め、この誤差期待値が最も小さい前記他装置を同期対象として選択する請求項１に記載の路側通信機。
【請求項３】
前記選択手段が選択した最小の前記誤差期待値を、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請求項２に記載の路側通信機。
【請求項４】
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請求項１〜３のいずれか１項に記載の路側通信機。
【請求項５】
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請求項４に記載の路側通信機。
【請求項６】
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請求項１〜５のいずれか１項に記載の路側通信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０２５４１（Ｐ２０１３−１０２５４１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−２７２０４（Ｐ２０１３−２７２０４）
【出願日】平成２５年２月１５日（２０１３．２．１５）
【分割の表示】特願２００９−１０６１９（Ｐ２００９−１０６１９）の分割
【原出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月１５日（２０１３．２．１５）
【分割の表示】特願２００９−１０６１９（Ｐ２００９−１０６１９）の分割
【原出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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