JP2020053737A - 情報通信システム - Google Patents
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Abstract
Description
[1−1.構成]
図1は、第1実施形態に係る情報通信システムの模式図である。図2は、第1実施形態に係る情報通信システムを構成する情報通信装置の機能ブロック図である。
情報通信装置1は、コンピュータを含み構成されており、プログラムをHDDやSSD等に記憶しており、CPUで処理することにより、後述する制御部において必要な演算を行う。
マスター装置1aの制御部50は、主制御部51、送受信データI/F52、通信制御部53、時刻記録部54、スケジューラ55を有する。
スレーブ装置1bの制御部50は、主制御部51、送受信データI/F52、通信制御部53、時刻記録部54、受信間隔演算部56、平均演算部57、サンプル数決定部58、同期タイミング推定部59を有する。各部51〜54については、マスター装置1aの各部51〜54と同じ構成であるので、説明は省略する。
上記の構成を有する情報通信システム100の作用について、図4を用いて説明する。図4に示すように、マスター装置1aは、スレーブ装置1bに同期情報を一定間隔で受信し、スレーブ装置1bは、各同期情報を受信器12により受信し、その受信タイミングを受信タイミング検出部14により検出する。各受信タイミングは、時刻記録部54により時計30の対応する時刻と対応付けられて、時系列順で記憶部40に記憶される。
受信間隔演算部56は、求めた受信間隔が、予め記憶部40に記憶された閾値を超える場合、この受信間隔を記憶部40に記憶させないようにしても良い。スレーブ装置1bが何らかの要因により同期情報の受信に失敗したと考えられるためである。すなわち、スレーブ装置1bが何らかの要因により同期情報の受信に失敗すると、求めた受信間隔が通常時の2倍程度となり、平均受信間隔T[n]の精度が低下してしまうのを防止するためである。閾値は、例えば、マスター装置1aの同期情報の送信間隔の1.5倍とする。
(1)情報通信によりマスター装置1aに対してスレーブ装置1bが同期を図る情報通信システム100であって、マスター装置1aは、スレーブ装置1bとの同期を図るための同期情報を一定間隔で送信し、スレーブ装置1bは、情報を受信する受信器12と、受信器12により受信されるマスター装置1aから送信された同期情報の受信タイミングを検出する受信タイミング検出部14と、所定の周波数により発振し、装置内の各部の動作タイミングを与えるクロック20と、同期情報の受信タイミングの間隔である受信間隔を求める受信間隔演算部56と、複数の受信間隔から平均受信間隔を求める平均演算部57と、平均受信間隔を求める際の受信間隔のサンプル数を決定するサンプル数決定部58と、平均受信間隔とサンプル数と受信タイミングとに基づいて、受信タイミング検出部14で検出した過去の受信タイミングと当該タイミングに対応する過去の同期タイミングとの誤差である同期誤差が最小となるように、直前に同期した同期タイミングの次に同期する次周期の同期タイミングを求める同期タイミング推定部59と、を有するようにした。具体的には、同期タイミング推定部59は、同期誤差の二乗和が最小となる次周期の同期タイミングを上記の式(5)から求めるようにした。これにより、マスター装置1aとスレーブ装置1bを高精度に同期することができる。
[2−1.構成]
第2実施形態について、図5及び図6を用いて説明する。第2実施形態は、第1実施形態と基本構成は同じである。よって、第1実施形態と異なる点を説明し、第1実施形態と同じ部分については詳細な説明は省略する。
本実施形態の情報通信システム100の作用について説明する。マスター装置1aのクロック20とスレーブ装置1bのクロック20は、公称周波数が同じでも、個体差により実際には周波数偏差が存在する。また、同期情報の送受信タイミングは、各装置1a、1bのクロック周期の数をベースにサンプリングされる。すなわち、送信タイミングの間隔、受信タイミングの間隔、同期タイミングの間隔は、クロック周期の整数倍で表現される。
本実施形態では、スレーブ装置1bは、マスター装置1aと直前に同期した同期タイミングを記憶した記憶部40と、直前に同期した同期タイミングの次に同期する次回の同期タイミングを推定する同期タイミング推定部60と、を有し、受信間隔演算部56は、同期情報の受信タイミングの間隔である受信間隔を、クロック20のクロック周期数として求め、同期タイミング推定部60は、縦軸を受信間隔とし、横軸を受信間隔のサンプル数としたとき、直前の受信間隔から変化のあった複数の受信間隔のうちの二点を通る傾きd/pの直線のうち、pが最大となる傾きd/pを求め、当該二点を通る当該傾きd/pの直線式を求める直線演算部60aと、直線式上における実数で表される次回の受信間隔を求める受信間隔推定部60bと、受信間隔推定部60bで求めた受信間隔の小数部を四捨五入して次回の受信間隔とする受信間隔補正部60cと、直前に同期した同期タイミングと、受信間隔補正部60cにより求めた次回の受信間隔とから、次回の同期タイミングを求める同期タイミング算出部60dと、を有するようにした。
[3−1.構成]
第3実施形態について、図7及び図8を用いて説明する。第3実施形態は、第1実施形態と基本構成は同じである。よって、第1実施形態と異なる点を説明し、第1実施形態と同じ部分については詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る情報通信システム100の作用について、図7を用いて説明する。
本実施形態では、マスター装置1aの送信器11が、各タイミングtt,m、tr,mを送信したが、マスター装置1aが予め送受信間隔(tr,m−tt,m)を演算し、その結果をスレーブ装置1bに送信するようにしても良い。
本実施形態では、マスター装置1aは、情報を送信する送信器11と、情報を受信する受信器12と、送信器11により送信される情報の送信タイミングを検出する送信タイミング検出部13と、受信器12により受信される情報の受信タイミングを検出する受信タイミング検出部14と、所定の周波数により発振し、装置1a内の各部の動作タイミングを与えるクロック20と、を有するようにした。
[4−1.構成]
第4実施形態について、図9〜図11を用いて説明する。第4実施形態は、第1実施形態と基本構成は同じである。よって、第1実施形態と異なる点を説明し、第1実施形態と同じ部分については詳細な説明は省略する。
本実施形態の情報通信システム100は、マスター装置1aが、同期情報及びその送信タイミングを複数回連続してスレーブ装置1bに送信する。スレーブ装置1bは、複数回の同期情報を連続して受信し、同期情報の送信タイミングと受信タイミングのリストから、送信タイミングと受信タイミングの対応関係を直線近似により近似する近似部64と、直線近似した対応関係に基づいて、同期タイミングを推定する同期タイミング推定部65と、を有するようにした。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
1 情報通信装置
1a マスター装置
1b スレーブ装置
10 通信部
11 送信器
12 受信器
13 送信タイミング検出部
14 受信タイミング検出部
20 クロック
30 時計
40 記憶部
50 制御部
51 主制御部
52 送受信データI/F
53 通信制御部
54 時刻記録部
55 スケジューラ
56 受信間隔演算部
57 平均演算部
58 サンプル数決定部
59 同期タイミング推定部
60 同期タイミング推定部
60a 直線演算部
60b 受信間隔推定部
60c 受信間隔補正部
60d 同期タイミング算出部
61 到達時間算出部
62 同期タイミング補正部
63 リスト作成部
64 近似部
65 同期タイミング推定部
70 外部インターフェイス
Claims (8)
- 情報通信によりマスター装置に対してスレーブ装置が同期を図る情報通信システムであって、
前記マスター装置は、前記スレーブ装置との同期を図るための同期情報を一定間隔で送信し、
前記スレーブ装置は、
情報を受信する受信器と、
前記受信器により受信される前記マスター装置から送信された同期情報の受信タイミングを検出する受信タイミング検出部と、
所定の周波数により発振し、装置内の各部の動作タイミングを与えるクロックと、
前記同期情報の受信タイミングの間隔である受信間隔を求める受信間隔演算部と、
複数の前記受信間隔から平均受信間隔を求める平均演算部と、
前記平均受信間隔を求める際の前記受信間隔のサンプル数を決定するサンプル数決定部と、
前記平均受信間隔と前記サンプル数と前記受信タイミングとに基づいて、前記受信タイミング検出部で検出した過去の前記受信タイミングと当該タイミングに対応する過去の同期タイミングとの誤差である同期誤差が最小となるように、直前に同期した同期タイミングの次に同期する次周期の同期タイミングを求める第1の同期タイミング推定部と、
を有すること、
を特徴とする情報通信システム。 - 前記受信間隔演算部で求めた前記受信間隔の不偏分散をsとし、前記サンプル数をNとしたとき、
前記サンプル数決定部は、
前記平均受信間隔の標準誤差である(s/√N)が前記情報通信システムの要求精度以下となる最小の自然数Nを求めること、
を特徴とする請求項1又は2記載の情報通信システム。 - 前記第1の同期タイミング推定部は、
前記次周期の同期タイミングと前記平均受信間隔とから、前記次周期の同期タイミングより後の前記同期タイミングを推定すること、
を特徴とする請求項1〜3の何れか記載の情報通信システム。 - 前記スレーブ装置は、
前記マスター装置と直前に同期した同期タイミングを記憶した同期タイミング記憶部と、
前記直前に同期した同期タイミングの次に同期する次回の同期タイミングを推定する第2の同期タイミング推定部と、
を有し、
前記受信間隔演算部は、前記同期情報の受信タイミングの間隔である受信間隔を、前記クロックのクロック周期数として求め、
前記第2の同期タイミング推定部は、
縦軸を前記受信間隔とし、横軸を前記受信間隔のサンプル数としたとき、直前の前記受信間隔から変化のあった複数の受信間隔のうちの二点を通る傾きd/pの直線のうち、前記pが最大となる傾きd/pを求め、当該二点を通る当該傾きd/pの直線式を求める直線演算部と、
前記直線式上における実数で表される次回の前記受信間隔を求める受信間隔推定部と、
前記受信間隔推定部で求めた前記受信間隔の小数部を四捨五入して次回の前記受信間隔とする受信間隔補正部と、
前記直前に同期した同期タイミングと、前記受信間隔補正部により求めた前記次回の前記受信間隔とから、前記次回の同期タイミングを求める同期タイミング算出部と、
を有すること、
を特徴とする請求項1〜4の何れか記載の情報通信システム。 - 前記マスター装置は、
情報を送信する送信器と、
情報を受信する受信器と、
前記送信器により送信される前記情報の送信タイミングを検出する送信タイミング検出部と、
前記受信器により受信される前記情報の受信タイミングを検出する受信タイミング検出部と、
所定の周波数により発振し、装置内の各部の動作タイミングを与えるクロックと、
を有し、
前記スレーブ装置は、
情報を送信する送信器と、
前記送信器により送信される前記情報の送信タイミングを検出する送信タイミング検出部と、
前記マスター装置から送信され、自身で受信するまでの前記同期情報の到達時間を算出する到達時間算出部と、
前記到達時間の分、前記マスター装置との同期タイミングを補正する同期タイミング補正部と、
を更に有し、
前記マスター装置から前記スレーブ装置への前記同期情報を通信する際の、前記マスター装置の前記送信タイミングをtt,mとし、前記スレーブ装置の前記受信タイミングをtr,sとし、
前記スレーブ装置から前記マスター装置への別の前記同期情報を通信する際の、前記スレーブ装置の前記送信タイミングをtt,sとし、前記マスター装置の前記受信タイミングをtr,mとすると、
前記マスター装置の前記送信器は、
前記同期情報の送信タイミングtt,m及び前記スレーブ装置からの前記別の前記同期情報の前記受信タイミングtr,m、又は、送受信間隔(tr,m−tt,m)と、
前記同期情報の送信間隔での前記クロックのクロック周期数pmを含む情報と、
を前記スレーブ装置に送信し、
前記到達時間算出部は、
前記同期情報の受信間隔での前記スレーブ装置の前記クロックのクロック周期数をpsとすると、下記の式(2)に基づいて前記同期情報の前記マスター装置から前記スレーブ装置への到達時間td,sを算出すること、
を特徴とする請求項1〜5の何れか記載の情報通信システム。
- 前記到達時間算出部は、
前記マスター装置の前記送受信間隔(tr,m−tt,m)に前記クロック周期数ps/前記クロック周期数pmを乗算して前記スレーブ装置の時間に変換すること、
を特徴とする請求項6記載の情報通信システム。 - 前記マスター装置は、
前記同期情報及びその送信タイミングを複数回連続して前記スレーブ装置に送信し、
前記スレーブ装置は、前記複数回の前記同期情報を連続して受信し、
前記同期情報の前記送信タイミングと前記受信タイミングのリストから、前記送信タイミングと前記受信タイミングの対応関係を直線近似により近似する近似部と、
前記直線近似した前記対応関係に基づいて、同期タイミングを推定する第3の同期タイミング推定部と、
を有すること、
を特徴とする請求項1〜7の何れか記載の情報通信システム。
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