JP4940451B2 - Synchronization device and synchronization method - Google Patents
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Description
この発明は、時分割通信の同期に関するものであり、特に、今回の自局の送信タイミングよりも過去の所定時間内での他局および自局の送信タイミングに基づいて今回の自局の送信タイミングを決定する同期装置および同期方法に関するものである。 The present invention relates to time-division communication synchronization, and in particular, based on the transmission timing of the local station and the local station within a predetermined time in the past from the transmission timing of the local station this time. The present invention relates to a synchronization device and a synchronization method.
現在、識別符号、船名、位置、針路、船速、行き先等の船舶固有のデータを自動的に送受信する船舶自動識別装置をそれぞれの船舶に搭載するシステム(AIS)が運用されている(例えば、特許文献1参照。)。そして、AISでは各船舶間での通信に時分割通信方式が用いられており、クラス毎に異なる基準で同期が行われている。例えば、CLASS Aの船舶では、規格上、GPS装置を搭載しているので、GPSの1PPS信号を基準として同期が行われ、GPS信号を受信できない場合には、GPS信号を受信できている他船の送信タイミングを基準として同期が行われている。一方、CLASS B’CSの船舶では、他船および自船の送信タイミングを1分間取得し、当該1分間取得し続けた複数の他船および自船の送信タイミングから送信タイミングの平均値を算出する。そして、この送信タイミングの平均値を用いて今回の自船の送信タイミングを補正することで同期を行う。
上述のCLASS B’CSでの送信タイミング決定方法では、今回の自船が送信しようとするタイミングの直前の1分間に自船の送信タイミングが入っていなければ、問題なく同期が行われる。しかしながら、この1分間に自船の送信タイミングが入っていると、この1分間に入っている前回以前の自船の送信タイミングが既に補正されている影響を受けてしまう。 In the transmission timing determination method in CLASS B'CS described above, synchronization is performed without any problem if the transmission timing of the ship is not included in one minute immediately before the timing at which the ship is going to transmit. However, if the ship's transmission timing is included in this one minute, the transmission timing of the ship before the previous time in this one minute is already corrected.
図6および図7は自船の送信タイミングによる同期ズレの発生を説明する図である。ここで、図6が自船の送信周期が所定時間τ(上述の場合であれば1分間)以上の場合を示し、図7が自船の送信周期が所定時間τよりも短い場合を示す。
図6に示すように、自船の送信周期が平均値を算出するためのサンプルを取得する所定時間τよりも長ければ、サンプリングされる送信タイミング内に自船の送信タイミングが含まれないので、同期ズレは起こらない。一方、図7に示すように、自船の送信周期が平均値を算出するためのサンプルを取得する所定時間τよりも短ければ、サンプリングされる送信タイミング内に自船の送信タイミングが含まれる。このサンプリングされた自船の送信タイミングは、その時点ですでに同期のための補正値が加算されているので、今回の送信タイミングを算出するための演算値の中に前記補正値が含まれてしまう。このため、以前の補正値をも含めた演算値に基づく補正となるので、結果的に同期ズレが生じてしまう。
6 and 7 are diagrams for explaining the occurrence of a synchronization shift due to the transmission timing of the ship. Here, FIG. 6 shows a case where the transmission cycle of the ship is equal to or longer than a predetermined time τ (1 minute in the above case), and FIG. 7 shows a case where the transmission cycle of the ship is shorter than the predetermined time τ.
As shown in FIG. 6, if the transmission cycle of the ship is longer than a predetermined time τ for obtaining a sample for calculating the average value, the transmission timing of the ship is not included in the sampled transmission timing. There is no sync gap. On the other hand, as shown in FIG. 7, if the transmission cycle of the ship is shorter than a predetermined time τ for obtaining a sample for calculating the average value, the transmission timing of the ship is included in the sampled transmission timing. Since the sampled transmission timing of the ship has already been added with a correction value for synchronization at that time, the correction value is included in the calculation value for calculating the current transmission timing. End up. For this reason, since the correction is based on the calculation value including the previous correction value, a synchronization shift occurs as a result.
図8は、この前回以前の自船の送信タイミングでの補正による影響を示す図である。この図において、(A)は自船の送信周期が60秒すなわち送信タイミングを取得する1分間に自船の送信タイミングが無い場合、(B)は自船の送信周期が30秒の場合、(C)は自船の送信周期が10秒の場合を示す。 FIG. 8 is a diagram showing the influence of correction at the transmission timing of the ship before the previous time. In this figure, (A) shows the case where the ship's transmission cycle is 60 seconds, that is, if there is no ship's transmission timing within 1 minute of acquiring the transmission timing, (B) shows that the ship's transmission cycle is 30 seconds, C) shows a case where the transmission cycle of the ship is 10 seconds.
図8(A)に示すように、自船の送信タイミングが上記1分間に入らない場合には、元々の遅延単位時間「30」が補正されて「0」に収束する。一方、図8(B)に示すように、自船の送信タイミングが上記1分間に1回または2回程度含まれるような場合には、元々の遅延単位時間「30」が収束傾向にはなるものの完全に収束せず、さらには、「0」には近づいていかない。さらに、図8(C)に示すように、自船の送信タイミングが上記1分間に5回または6回程度含まれると、遅延単位時間は収束することなく発散してしまう。すなわち、自船の送信タイミングが上記1分間に入るだけで、正確な同期を行うことができなくなってしまう。 As shown in FIG. 8A, when the transmission timing of the ship does not fall within the one minute, the original delay unit time “30” is corrected and converges to “0”. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the ship's transmission timing is included once or twice in the above minute, the original delay unit time “30” tends to converge. Although it does not converge completely, it does not approach “0”. Further, as shown in FIG. 8C, if the transmission timing of the ship is included about 5 or 6 times per minute, the delay unit time will diverge without converging. In other words, if the transmission timing of the ship enters the above-mentioned 1 minute, accurate synchronization cannot be performed.
したがって、本発明の目的は、今回の自船の送信タイミングの補正に用いる送信タイミング群に、自船が以前に補正した送信タイミングが含まれていても、正確に同期を行うことができる同期装置および同期方法を実現することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a synchronization device that can accurately synchronize even if the transmission timing group used for correcting the transmission timing of this ship includes the transmission timing corrected by the ship before. And to realize a synchronization method.
この発明の同期装置は、送信タイミング取得手段、基準タイミング生成手段、送信タイミング決定手段を備える。送信タイミング取得手段は、他局からの通信データを受信して他局からの通信データの送信タイミングを取得するとともに、自局の送信時には自局の送信タイミングを取得する。基準タイミング生成手段は、一定の時間間隔からなる基準タイミングを生成する。送信タイミング決定手段は、各局の送信タイミング毎に前記基準タイミングを利用した自局の送信タイミングと前記各局の送信タイミングとのタイミング差を算出し、今回の自局が送信しようとするタイミングよりも過去の所定時間に算出したタイミング差を取得し、該タイミング差に対して、前回の送信タイミングで決定したタイミング補正値に基づく共通の累積タイミング差をそれぞれ加算して平均値を算出することでタイミング差平均値を算出し、該タイミング差平均値から予め設定した累積タイミング差を差分することで、今回の自局が送信しようとするタイミングでのタイミング補正値を決定する。 The synchronization device of the present invention includes transmission timing acquisition means, reference timing generation means, and transmission timing determination means. The transmission timing acquisition means receives the communication data from the other station and acquires the transmission timing of the communication data from the other station, and acquires the transmission timing of the own station at the time of transmission of the own station. The reference timing generation unit generates a reference timing having a fixed time interval. The transmission timing determining means calculates a timing difference between the transmission timing of the local station using the reference timing and the transmission timing of each station for each transmission timing of each station, and is earlier than the timing at which the current local station intends to transmit. The timing difference is calculated by calculating the average value by adding the common accumulated timing difference based on the timing correction value determined at the previous transmission timing to the timing difference. An average value is calculated, and a timing correction value at a timing at which the current local station intends to transmit is determined by subtracting a preset accumulated timing difference from the average timing difference value.
そして、この発明の同期方法では、以下の処理により同期を行う。他局からの通信データを受信して前記他局からの通信データの送信タイミングを取得するとともに、自局の送信時には自局の送信タイミングを取得する。また、各局の送信タイミング毎に一定の時間間隔からなる基準タイミングを利用した自局の送信タイミングと各局の送信タイミングとのタイミング差を算出する。そして、今回の自局が送信しようとするタイミングよりも過去の所定時間内に算出したタイミング差を取得する。さらに、この複数のタイミング差に対して前回の送信タイミングで決定したタイミング補正値に基づく共通の累積タイミング差をそれぞれ加算して平均値を算出することでタイミング差平均値を算出する。そして、このタイミング差平均値から予め設定した累積タイミング差を差分することで、今回の自局が送信しようとするタイミングでのタイミング補正値を決定し、この決定したタイミング補正値に基づいて今回の自局の送信タイミングを補正する。 And in the synchronizing method of this invention, it synchronizes by the following processes. The communication data from the other station is received, the transmission timing of the communication data from the other station is acquired, and the transmission timing of the own station is acquired at the time of transmission of the own station. Further, a timing difference between the transmission timing of the own station and the transmission timing of each station using a reference timing consisting of a fixed time interval is calculated for each transmission timing of each station. Then, the timing difference calculated within a predetermined time in the past from the timing at which the current station intends to transmit is acquired. Further, the timing difference average value is calculated by adding the common accumulated timing difference based on the timing correction value determined at the previous transmission timing to the plurality of timing differences and calculating the average value. Then, by subtracting a preset cumulative timing difference from this timing difference average value, a timing correction value at a timing at which the current station intends to transmit is determined, and based on this determined timing correction value, Correct the transmission timing of your station.
このような構成および方法では、前回の自局の送信タイミングのタイミング補正値に基づく共通の累積タイミング差により、前回以前の自局の送信タイミングにおけるタイミング補正値が相殺されたタイミング差が算出されて平均化される。これにより、過去の所定時間内に自局の送信タイミングが存在しても、この影響を受けることがない。 In such a configuration and method, a timing difference in which the timing correction value in the transmission timing of the previous station is offset by the common accumulated timing difference based on the timing correction value of the transmission timing of the previous station is calculated. Averaged. Thereby, even if the transmission timing of the local station exists within a predetermined time in the past, it is not affected by this.
また、この発明の同期装置の送信タイミング決定手段は、累積タイミング差および前記タイミング補正値は、自局の送信タイミングの直前に算出する。この際、送信タイミング決定手段は、今回のタイミング差平均値をD(n)とし、前回のタイミング差平均値をD(n−1)とし、今回のタイミング差をC(n)とし、所定時間遡った時点でのタイミング差をC(n−p)とし、それぞれのタイミングでの前記所定時間内のデータ数をT(n−1),T(n)として、今回のタイミング差平均値D(n)を、
D(n)={D(n−1)*T(n−1)+C(n)−C(n−p)}/T(n)
の式を用いて算出する。
Also, the transmission timing determining means of the synchronization device of the present invention calculates the accumulated timing difference and the timing correction value immediately before the transmission timing of the own station. At this time, the transmission timing determination means sets the current timing difference average value to D (n), the previous timing difference average value to D (n−1), the current timing difference to C (n), and a predetermined time. The timing difference at this time is C (n−p), and the number of data within the predetermined time at each timing is T (n−1) and T (n). n)
D (n) = {D (n-1) * T (n-1) + C (n) -C (n-p)} / T (n)
This is calculated using the following formula.
このような処理を行うことで、初期状態を除けば、前回のタイミング差平均値に対して、加算、減算、乗算、除算をそれぞれ一回ずつ行えば、今回のタイミング差平均値を算出することができる。これにより、各回に所定時間内のタイミング差を読み出し、累積タイミング差を加算して平均値を算出するよりも、処理演算量を軽減することができる。特にデータ量が多い場合、すなわち殆どのスロットで送信が行われているような状況では、大幅に処理演算量を軽減することができる。 By performing such processing, the current timing difference average value can be calculated by performing addition, subtraction, multiplication, and division once each with respect to the previous timing difference average value except for the initial state. Can do. Thereby, it is possible to reduce the amount of processing calculation, rather than reading out the timing difference within a predetermined time each time and adding the accumulated timing difference to calculate the average value. In particular, when the amount of data is large, that is, in a situation where transmission is performed in most slots, the amount of processing computation can be greatly reduced.
また、この発明の同期装置の送信タイミング決定手段は、タイミング差平均値の算出の際に、予め異なるオフセット値を加算した少なくとも三つ以上の演算用タイミング差を算出する。送信タイミング決定手段は、該少なくとも三つ以上の演算用タイミング差のそれぞれの差分値を、予め設定したオフセット判定タイミング毎に算出する。送信タイミング決定手段は、経時的に不連続である差分値に関連しない演算用タイミング差を用いてタイミング差平均値を算出する。 The transmission timing determining means of the synchronization device of the present invention calculates at least three or more arithmetic timing differences obtained by adding different offset values in advance when calculating the timing difference average value. The transmission timing determination means calculates a difference value of each of the at least three calculation timing differences for each preset offset determination timing. The transmission timing determination means calculates a timing difference average value using a calculation timing difference that is not related to a difference value that is discontinuous over time.
そして、この発明の同期方法では、タイミング差平均値の算出の際に、予め異なるオフセット値を加算した少なくとも三つ以上の演算用タイミング差を算出する。そして、これら少なくとも三つ以上の演算用タイミング差のそれぞれの差分値を、予め設定したオフセット判定タイミング毎に算出する。そして、経時的に不連続である差分値に関連しない演算用タイミング差を用いてタイミング差平均値を算出する。 In the synchronization method of the present invention, at least three or more arithmetic timing differences obtained by adding different offset values in advance are calculated when calculating the average timing difference value. Then, the difference values of at least three or more calculation timing differences are calculated for each preset offset determination timing. Then, a timing difference average value is calculated using a calculation timing difference that is not related to a difference value that is discontinuous over time.
この構成および方法では、自局の基準クロックが潜在的に有する誤差が存在する場合等では、上述の同期を行っても潜在的に完全な同期を行えなくなる。このような場合、算出されるタイミング差は経時的に一様増加もしくは一様減少することになる。このような処理を繰り返していくと、処理演算を行う演算器がオーバフローもしくはアンダーフローしてしまう。図9は演算値がオーバフローする際に発生する問題を示す図である。図9に示すように、例えばオーバフローしそうになると、演算器は、このオーバフローを防止するように、演算値が+側最大値から−側最大値へシフトする。このような場合、オーバフロー時点もしくはアンダーフロー時点を含むタイミング差平均値が本来の正確な値CORとは異なる値UNFとなってしまう。このため、タイミング補正量が間違ったものとなり、正確に同期できなくなってしまう。これを解決するため、演算用タイミング差として、それぞれ異なるオフセット値からなる三つの以上のタイミング差を算出し、これら演算用タイミング差の差分値を算出する。これらの差分値は、いずれかの演算用タイミング差がオーバフローもしくはアンダーフローしない限り変化しないが、演算用タイミング差が1つ変化すれば、この演算用タイミング差に基づく差分値が変化する。この原理を利用し、差分値を観測し続け、差分値に変化が生じた場合に、当該差分値に関連しない演算用タイミング差を用いてタイミング差平均値を算出することで、オーバフローもしくはアンダーフローの影響を受けることなくタイミング補正量を算出することができる。すなわち、演算器の処理演算値の上限および下限に影響されることなく、正確な同期を行うことができる。 With this configuration and method, if there is a potential error in the reference clock of the local station, even if the above-described synchronization is performed, a complete synchronization cannot be performed potentially. In such a case, the calculated timing difference uniformly increases or decreases with time. If such processing is repeated, the arithmetic unit that performs the processing operation overflows or underflows. FIG. 9 is a diagram showing a problem that occurs when the calculated value overflows. As shown in FIG. 9, for example, when an overflow is about to occur, the arithmetic unit shifts the operation value from the + side maximum value to the − side maximum value so as to prevent this overflow. In such a case, the timing difference average value including the overflow time or the underflow time becomes a value UNF different from the original accurate value COR. For this reason, the timing correction amount becomes incorrect and cannot be accurately synchronized. In order to solve this, three or more timing differences each having different offset values are calculated as calculation timing differences, and a difference value of these calculation timing differences is calculated. These difference values do not change unless any calculation timing difference overflows or underflows. However, if one calculation timing difference changes, the difference value based on this calculation timing difference changes. By using this principle, if the difference value continues to be observed, and the difference value changes, the timing difference average value is calculated using the timing difference for calculation not related to the difference value. The timing correction amount can be calculated without being affected by the above. That is, accurate synchronization can be performed without being affected by the upper and lower limits of the processing calculation values of the calculator.
この発明によれば、CLASS B’CSのような他局同期を行う場合に、過去所定時間に亘り取得した送信タイミング群に、以前に自局で補正した自局の送信タイミングが含まれていても、正確に同期を行うことができる。さらに、この際、演算器のオーバフローやアンダーフローに影響されることなく、確実に同期を行うことができる。 According to the present invention, when other station synchronization such as CLASS B'CS is performed, the transmission timing group acquired over the past predetermined time includes the transmission timing of the local station that has been corrected by the local station before. Can also be accurately synchronized. Furthermore, at this time, synchronization can be reliably performed without being affected by overflow or underflow of the arithmetic unit.
本発明の実施形態に係る同期装置について図を参照して説明する。なお、以下では、船舶自動識別装置に搭載される同期装置を例に説明する。
図1は、本実施形態の同期装置1およびこれを備えた船舶自動識別装置の主要構成を示すブロック図である。
船舶自動識別装置は、同期装置1、送信信号生成部3、受信アンテナ20、送信アンテナ30を備えるとともに、図示しない船舶固有データ処理部、表示部、操作部等を備える。同期装置1は、受信信号復調部11、基準タイミング信号発生部12、送信タイミング決定部13を備える。
A synchronization device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a synchronizer mounted on a ship automatic identification device will be described as an example.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a
The ship automatic identification device includes a
受信信号復調部11は、受信アンテナ20に接続し、受信アンテナ20で受けたAIS通信信号を復調して、各スロットタイミング、すなわち他船の送信スロットタイミングTr(x)を検出するとともに、船舶固有データを取得する。受信信号復調部11は、他船の送信タイミングTr(x)を送信タイミング決定部13へ順次出力する。また、受信信号復調部11は、船舶固有データを、図示しない後段の船舶固有データ処理部へ出力する。
The
基準タイミング信号発生部12は、例えば水晶振動子を備える発振回路等からなり、予めAISのスロット長に準じたタイミング間隔で基準タイミングTst(x)を出力する。出力された基準タイミングTst(x)は、送信タイミング決定部13へ入力される。
The reference
送信タイミング決定部13は、基準タイミングTst(x)を利用した自船の送信タイミングTrm(x)と他船の送信タイミングTr(x)とが入力されると、これらのタイミングの時間差(以下、「タイミング差」と称する)A(x)(=Tr(x)−Trm(x))を算出する。なお、送信タイミング決定部13は、他船の送信タイミングTr(x)が入力される毎に、タイミング差A(x)を算出し、メモリ130へ記憶する。さらに、送信タイミング決定部13は、自船の送信タイミングになると後述する方法により、自船の送信タイミングを補正する。このようにして算出されたタイミング差A(x)は時系列でメモリ130に順次記憶される。この際、送信タイミング決定部13は、前回の送信タイミング時に算出したタイミング差の平均値Dを累積タイミング補正量Bとしてメモリ130に記憶している。例えば、今回の送信タイミングのタイミング差平均値がD(n)であれば、前回の送信タイミングのタイミング差平均値D(n−1)が今回の累積タイミング補正量B(n)として記憶される。
When the transmission timing Trm (x) of the own ship using the reference timing Tst (x) and the transmission timing Tr (x) of the other ship are input, the transmission
送信タイミング決定部13は、キャリアセンスによる送信開始指示を受け付けると、自船送信を行う時点を基準として過去1分間のタイミング差A(x)を読み出す。
送信タイミング決定部13は、読み出した各タイミング差A(x)に対して、今回の累積タイミング補正量B(n)を加算した累積補正用加算済みタイミング差C(x)を算出する。送信タイミング決定部13は、算出した各累積補正用加算済みタイミング差C(x)の平均値であるタイミング差平均値D(n)を算出する。
When receiving the transmission start instruction by carrier sense, the transmission
The transmission
送信タイミング決定部13は、このように算出したタイミング差平均値D(n)から、今回の累積タイミング補正量B(n)を差分することで、今回のタイミング補正量F(n)を算出する。
The transmission
送信タイミング決定部13は、この算出したタイミング補正量F(n)に基づいて、今回の送信タイミングを補正して、送信信号生成部3へ与える。この際、送信タイミング決定部13は、今回のタイミング差平均値D(n)を新たな累積タイミング補正量B(n+1)として、メモリ130に更新記憶する。
The transmission
送信信号生成部3は、自船の船舶固有データを所定の変調方式で変調してAIS通信信号を生成する。そして、送信信号生成部3は、送信タイミング決定部13から与えられた送信タイミングで通信信号を出力する。出力された通信信号は、送信アンテナ30を介して外部へ送信される。
The
次に、送信タイミングの補正方法について、図2を参照して、より具体的に説明する。
図2は、本実施形態の送信タイミングの補正方法を説明する図であり、タイミングTm,Tnの時点での補正方法を示す図である。なお、この際、従来で問題となるサンプリング時間τが送信周期よりも長い場合(τ>Tn−Tm)を示す。
Next, the transmission timing correction method will be described more specifically with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a transmission timing correction method according to the present embodiment, and is a diagram illustrating a correction method at timings Tm and Tn. In this case, the case where the sampling time τ which is a problem in the past is longer than the transmission cycle (τ> Tn−Tm) is shown.
タイミングTmにおいて、自船の送信タイミング決定部13は、直前の自船の送信タイミングTkの時点で決定した累積タイミング補正量B(m)を記憶している。また、送信タイミング決定部13は、タイミングTm以前のサンプリング時間τの間のタイミング差A(x)を順次記憶している。
At timing Tm, the own ship's transmission
送信タイミング決定部13は、タイミングTmでの送信を設定すると、メモリ130からタイミングTm以前のサンプリング時間τ分のタイミング差A(x)を読み出すとともに、当該タイミング差A(x)に、共通の累積タイミング補正量B(m)を加算して、累積補正用加算済みタイミング差C(x)=A(x)+B(m)を算出する。送信タイミング決定部13は、算出した各累積補正用加算済みタイミング差C(x)の平均値であるタイミング差平均値D(m)を算出する。すなわち、AISの場合、スロットが1分間に2250回存在するので、当該1分間のデータ数をEmとすると、タイミングTm時点でのタイミング差平均値D(m)は、
When transmission at the timing Tm is set, the transmission
を用いて算出される。 Is calculated using
送信タイミング決定部13は、このように算出したタイミング差平均値D(m)から、今回の累積タイミング補正量B(m)を差分することで、タイミングTmでのタイミング補正量F(m)=D(m)−B(m)を算出する。この算出タイミングは、例えば、自船の送信しようとするタイミングの少なくとも1スロット以上前に設定する。
The transmission
送信タイミング決定部13は、算出したタイミング補正量F(m)に基づいて自船の送信タイミングを補正して、送信を行う。また、送信タイミング決定部13は、算出したタイミング差平均値D(m)を、次回の送信タイミングTnでの累積タイミング補正量B(n)としてメモリ130へ記憶する。
The transmission
次に、送信タイミング決定部13は、タイミングTnでの送信を設定すると、メモリ130からタイミングTn以前のサンプリング時間τ分のタイミング差A(x)を読み出すとともに、当該タイミング差A(x)に、共通の累積タイミング補正量B(n)を加算して、累積補正用加算済みタイミング差C(x)=A(x)+B(n)を算出する。すなわち、タイミングTmで同期して以降においてタイミングTnまでは、取得した送信タイミングに、実際のタイミングズレ量に準じた累積タイミング補正量B(n)が含まれているものとして平均値演算を行う。
Next, when transmission at the timing Tn is set, the transmission
そして、送信タイミング決定部13は、算出した各累積補正用加算済みタイミング差C(x)の平均値であるタイミング差平均値D(n)を算出する。すなわち、AISの場合、スロットが1分間に2250回存在するので、当該1分間のデータ数をEnとすると、タイミングTn時点でのタイミング差平均値D(n)は、式(1)に準じて、
Then, the transmission
を用いて算出される。 Is calculated using
送信タイミング決定部13は、このように算出したタイミング差平均値D(n)から、今回の累積タイミング補正量B(n)を差分することで、タイミングTnでのタイミング補正量F(n)=D(n)−B(n)を算出する。
The transmission
送信タイミング決定部13は、算出したタイミング補正量F(n)に基づいて自船の送信タイミングを補正して、送信を行う。また、送信タイミング決定部13は、算出したタイミング差平均値D(n)を、次回の送信タイミングTn’での累積タイミング補正量B(n’)としてメモリ130へ記憶する。
The transmission
このような処理を行うことで、サンプリング時間τに含まれる送信タイミングが累積タイミング補正量Bで補正された状態で平均値および補正量が算出されるので、以前の補正による影響を受けることなく、今回の補正量を正確に算出することができる。すなわち、サンプリング時間τ内に自船の送信タイミングを含んでいても、正確に同期を行うことができる。 By performing such processing, since the average value and the correction amount are calculated in a state where the transmission timing included in the sampling time τ is corrected by the cumulative timing correction amount B, it is not affected by the previous correction, The current correction amount can be accurately calculated. That is, even when the own ship's transmission timing is included in the sampling time τ, synchronization can be performed accurately.
図3は、本実施形態を用いた場合の送信タイミング補正結果を示した図である。この図において、(A)は自船の送信周期が60秒すなわち送信タイミングを取得する1分間に自船の送信タイミングが無い場合、(B)は自船の送信周期が30秒の場合、(C)は自船の送信周期が10秒の場合を示す。
図3に示すように、本実施形態の送信タイミング補正を行うことで、確実且つ正確に同期することができる。
FIG. 3 is a diagram showing a transmission timing correction result when this embodiment is used. In this figure, (A) shows the case where the ship's transmission cycle is 60 seconds, that is, if there is no ship's transmission timing within one minute of acquiring the transmission timing, (B) shows the case where the ship's transmission cycle is 30 seconds, C) shows a case where the transmission cycle of the ship is 10 seconds.
As shown in FIG. 3, by performing the transmission timing correction of this embodiment, synchronization can be performed reliably and accurately.
また、図4は、同期された後に、自船が異なる放送領域に移行した場合の同期復帰の状態を示した図である。この図において、(A)は自船の送信周期が60秒すなわち送信タイミングを取得する1分間に自船の送信タイミングが無い場合、(B)は自船の送信周期が30秒の場合、(C)は自船の送信周期が10秒の場合を示す。 FIG. 4 is a diagram showing a state of synchronization return when the ship moves to a different broadcast area after being synchronized. In this figure, (A) shows the case where the ship's transmission cycle is 60 seconds, that is, if there is no ship's transmission timing within one minute of acquiring the transmission timing, (B) shows the case where the ship's transmission cycle is 30 seconds, C) shows a case where the transmission cycle of the ship is 10 seconds.
図4に示すように、放送領域が変わる等により同期タイミングが変更しても、本実施形態の構成および処理を用いることで、再度確実且つ正確な同期を行うことができる。この際、送信周期が短いほど、本実施形態の構成および処理の影響を受け、素早く同期を取ることができる。 As shown in FIG. 4, even if the synchronization timing is changed due to a change in the broadcast area or the like, reliable and accurate synchronization can be performed again by using the configuration and processing of this embodiment. At this time, the shorter the transmission cycle, the more affected by the configuration and processing of this embodiment, and the quicker synchronization can be achieved.
なお、上述の方法は、各送信タイミングで、各タイミング差と累積タイミング補正量との加算演算、当該加算値に基づく平均値演算、平均値と累積タイミング補正量との差分演算を行うものであり、送信タイミング数が多くなるほど演算処理負荷が膨大になる。このため、各スロットでタイミング差平均値を算出するようにすれば、次に示す式(2)により算出することができる。 The above-described method performs addition calculation between each timing difference and the accumulated timing correction amount, average value calculation based on the added value, and difference calculation between the average value and the accumulated timing correction amount at each transmission timing. The calculation processing load becomes enormous as the number of transmission timings increases. For this reason, if the timing difference average value is calculated in each slot, it can be calculated by the following equation (2).
この際、例えば、上述のタイミングTnにおいて、タイミング差平均値をD(n)とし、前回のタイミングTmでのタイミング差平均値をD(m)とし、今回のタイミング差をC(n)とし、サンプリング時間τだけ遡った時点でのタイミング差をC(n−2250)とし、サンプリング時間τ内のデータ数をEmとした場合に、今回のタイミング差平均値D(n)を、
D(n)={D(m)*Em+C(n)−C(n−2250)}/En
の式を用いて算出する。
At this time, for example, at the timing Tn described above, the average timing difference value is D (n), the average timing difference value at the previous timing Tm is D (m), and the current timing difference is C (n). The timing difference average value D (n) at this time is represented by C (n-2250) when the timing difference is traced back by the sampling time τ and the number of data within the sampling time τ is Em.
D (n) = {D (m) * Em + C (n) -C (n-2250)} / En
This is calculated using the following formula.
この方法では、タイミング差平均値Dを記憶して利用しているが、平均値を算出する前のタイミング差Cの総和を利用してもよい。すなわち、上述の式のD(m)*Emを記憶して、次のタイミングで利用してもよい。 In this method, the timing difference average value D is stored and used, but the sum of the timing differences C before calculating the average value may be used. That is, D (m) * Em in the above formula may be stored and used at the next timing.
このような方法を用いることで、各スロットでのタイミング差平均値の算出が、加算、減算、乗算、除算をそれぞれ一回ずつで済み、処理演算量を軽減することができる。これは、特に送信タイミング数が多い場合に有効となり、他船が多く存在する海域で送信タイミングを設定する場合に大幅に処理演算負荷を軽減させることができる。 By using such a method, the timing difference average value in each slot can be calculated once for each addition, subtraction, multiplication and division, and the amount of processing calculation can be reduced. This is particularly effective when the number of transmission timings is large, and the processing calculation load can be greatly reduced when transmission timings are set in a sea area where there are many other ships.
このようなタイミング差平均値Dやタイミング差Cは、スロット毎あるいは所定時間間隔毎で算出すればよい。 Such timing difference average value D and timing difference C may be calculated for each slot or for each predetermined time interval.
なお、上述の説明では、過去の1分間に複数のタイミングが発生した場合について説明したが、一つであっても上述の構成、処理を適用することができる。 In the above description, the case where a plurality of timings have occurred in the past one minute has been described, but the above configuration and processing can be applied even if there is only one.
ところで、上述の方法を用いた場合、基準タイミング信号の発生等の各種の処理は、同期装置1内の水晶振動子で生成する基準クロックに基づくものであるが、この基準クロックも水晶振動子の個体差等によりバラツキを有する。このバラツキは真のタイミング間隔に対して一様な特性を有するので、上述の処理を継続的に行うと、タイミング差C(x)も一様増加もしくは一様減少となる。このため、例えば、タイミング差C(x)の演算値が一様増加していけば、送信タイミング決定部13内の演算器の正の最大演算値に達してオーバフローしてしまう。このような場合、演算器はオーバフローしないように、演算値が+側最大値から−側最大値へシフトする。このような場合、上述の図9に示したように、オーバフロー時点もしくはアンダーフロー時点を含むタイミング差平均値が本来の正確な値CORとは異なる値UNFとなってしまう。このため、タイミング補正量が間違ったものとなり、正確に同期できなくなってしまう。
By the way, when the above-described method is used, various processes such as the generation of the reference timing signal are based on the reference clock generated by the crystal oscillator in the
これを防ぐため、送信タイミング決定部13は、図5に示す処理を行う。図5は、オーバフローによる問題を解消するための処理を説明する図である。
送信タイミング決定部13は、上述のタイミング差C(x)として、それぞれに異なるオフセット値(Offset1,Offset2,Offset3)を加算してなる演算用タイミング差Ca(x),Cb(x),Cc(x)を算出する。また、送信タイミング決定部13は、各演算用タイミング差Ca(x),Cb(x),Cc(x)の差分値Ddab,Ddbc,Ddcaを算出する。ここで、差分値Ddab=ABS(Ca(x)−Cb(x)),Ddbc=ABS(Cb(x)−Cc(x)),Ddca=ABS(Cc(x)−Ca(x))で算出される。なお、ABS()は絶対値を返す演算子である。
In order to prevent this, the transmission
The transmission
このような差分値を用いることで、図5に示すように、いずれかの演算用タイミング差Ca(x),Cb(x),Cc(x)にオフセットが係ると、当該オフセットが係った演算用タイミング差を用いた差分値が不連続になる。例えば、図5(A)に示すようにタイミングT1で演算用タイミング差Ca(x)がオーバフローすると、このタイミングT1を境に、図5(B),(D)に示すように差分値Ddab,Ddcaが不連続となる。また、図5(A)に示すようにタイミングT2で演算用タイミング差Cb(x)がオーバフローすると、このタイミングT2を境に、図5(B),(C)に示すように差分値Ddab,Ddbcが不連続となる。さらに、図5(A)に示すようにタイミングT3で演算用タイミング差Cc(x)がオーバフローすると、このタイミングT3を境に、図5(C),(D)に示すように差分値Ddbc,Ddcaが不連続となる。 By using such a difference value, as shown in FIG. 5, when an offset is related to any of the arithmetic timing differences Ca (x), Cb (x), Cc (x), the offset is related. The difference value using the timing difference for calculation becomes discontinuous. For example, when the calculation timing difference Ca (x) overflows at the timing T1 as shown in FIG. 5A, the difference value Ddb, as shown in FIGS. Ddca becomes discontinuous. When the calculation timing difference Cb (x) overflows at the timing T2 as shown in FIG. 5A, the difference value Ddb, as shown in FIGS. 5B and 5C at the timing T2. Ddbc becomes discontinuous. Further, when the calculation timing difference Cc (x) overflows at the timing T3 as shown in FIG. 5A, the difference value Ddbc, as shown in FIGS. 5C and 5D at the timing T3. Ddca becomes discontinuous.
この状態変化を利用し、送信タイミング決定部13は、差分値Ddab,Ddbc,Ddcaを定期的(例えばスロットタイミング毎)に観測し、不連続になった差分値に関連しない演算用タイミング差を選択して、タイミング差平均値を算出する。この際、送信タイミング決定部13は、タイミング差平均値に対して、選択した演算用タイミング差に用いられたオフセット値を減算する。これにより、正確なタイミング差平均値を算出することができる。そして、送信タイミング決定部13は、このように算出したタイミング差平均値を用いてタイミング補正量を算出する。
Using this state change, the transmission
このような処理を行うことで、同期装置1が潜在的に有するタイミングズレに基づく演算器のオーバフローやアンダーフローが発生しても、この影響を受けることなく、正確なタイミング補正量を算出することができる。
By performing such processing, even if an overflow or underflow of the arithmetic unit based on a timing shift potentially included in the
なお、このオフセットの検出は、スロット毎に行ってもよいが、オーバフローが発生しそうにない期間にはオフセットの検出を省略してもよい。例えば、数回オーバフローを検出すれば、このオーバフローの間隔からオーバフローしない期間を推定して、オフセット検出を省略することができる。 The offset detection may be performed for each slot, but the offset detection may be omitted during a period in which an overflow is unlikely to occur. For example, if overflow is detected several times, a period during which overflow does not occur can be estimated from the overflow interval, and offset detection can be omitted.
1−同期装置、11−受信信号復調部、12−基準タイミング信号発生部、13−送信タイミング決定部、130−メモリ、3−送信信号生成部、20−受信アンテナ、30−送信アンテナ 1-synchronizer, 11-received signal demodulator, 12-reference timing signal generator, 13-transmit timing determiner, 130-memory, 3-transmit signal generator, 20-receive antenna, 30-transmit antenna
Claims (5)
一定の時間間隔からなる基準タイミングを生成する基準タイミング生成手段と、
各局の送信タイミング毎に前記基準タイミングを利用した自局の送信タイミングと前記各局の送信タイミングとのタイミング差を算出し、今回の自局が送信しようとするタイミングよりも過去の所定時間に算出したタイミング差を取得し、該タイミング差に対して、前回の送信タイミングで決定したタイミング補正値に基づく共通の累積タイミング差をそれぞれ加算して平均値を算出することでタイミング差平均値を算出し、該タイミング差平均値から前記予め設定した累積タイミング差を差分することで、前記今回の自局が送信しようとするタイミングでのタイミング補正値を決定する送信タイミング決定手段と、を備えた同期装置。 While receiving communication data from another station and obtaining the transmission timing of communication data from the other station, transmission timing obtaining means for obtaining the transmission timing of the own station at the time of transmission of the own station;
A reference timing generation means for generating a reference timing consisting of a fixed time interval;
The timing difference between the transmission timing of the own station using the reference timing and the transmission timing of each station is calculated for each transmission timing of each station, and is calculated at a predetermined time in the past from the timing at which the current station intends to transmit. The timing difference is obtained by calculating a mean value by obtaining a timing difference, adding a common cumulative timing difference based on the timing correction value determined at the previous transmission timing to the timing difference, and calculating an average value. And a transmission timing determination means for determining a timing correction value at a timing at which the current local station attempts to transmit by subtracting the preset cumulative timing difference from the average timing difference value.
前記累積タイミング差および前記タイミング補正値は、自局の送信タイミングの直前に算出し、
今回のタイミング差平均値をD(n)とし、前回のタイミング差平均値をD(n−1)とし、今回のタイミング差をC(n)とし、前記所定時間遡った時点でのタイミング差をC(n−p)とし、それぞれのタイミングでの前記所定時間内のデータ数をT(n−1),T(n)として、
今回のタイミング差平均値D(n)を、
D(n)={D(n−1)*T(n−1)+C(n)−C(n−p)}/T(n)
の式を用いて算出する、請求項1に記載の同期装置。 The transmission timing determining means includes
The cumulative timing difference and the timing correction value are calculated immediately before the transmission timing of the own station,
The current timing difference average value is D (n), the previous timing difference average value is D (n-1), the current timing difference is C (n), and the timing difference when the predetermined time is traced back. C (n−p), and T (n−1) and T (n) as the number of data in the predetermined time at each timing,
This timing difference average value D (n)
D (n) = {D (n-1) * T (n-1) + C (n) -C (n-p)} / T (n)
The synchronization device according to claim 1, wherein the synchronization device is calculated using the following formula.
前記タイミング差平均値の算出の際に、
予め異なるオフセット値を加算した少なくとも三つ以上の演算用タイミング差を算出し、
該少なくとも三つ以上の演算用タイミング差のそれぞれの差分値を、予め設定したオフセット判定タイミング毎に算出し、
経時的に不連続である前記差分値に関連しない演算用タイミング差を用いて前記タイミング差平均値を算出する、請求項1または請求項2に記載の同期装置。 The transmission timing determining means includes
When calculating the timing difference average value,
Calculate at least three or more arithmetic timing differences obtained by adding different offset values in advance,
Each difference value of the at least three calculation timing differences is calculated for each preset offset determination timing,
3. The synchronization device according to claim 1, wherein the timing difference average value is calculated using an arithmetic timing difference that is not related to the difference value that is discontinuous over time.
各局の送信タイミング毎に一定の時間間隔からなる基準タイミングを利用した自局の送信タイミングと前記各局の送信タイミングとのタイミング差を算出し、
今回の自局が送信しようとするタイミングよりも過去の所定時間内に算出したタイミング差を取得し、
該タイミング差に対して、前回の送信タイミングで決定したタイミング補正値に基づく共通の累積タイミング差をそれぞれ加算して平均値を算出することでタイミング差平均値を算出し、
該タイミング差平均値から前記予め設定した累積タイミング差を差分することで、前記今回の自局が送信しようとするタイミングでのタイミング補正値を決定し、
該決定したタイミング補正値に基づいて、今回の自局の送信タイミングを補正する、
同期方法。 While receiving the communication data from the other station and obtaining the transmission timing of the communication data from the other station, obtaining the transmission timing of the own station at the time of transmission of the own station,
Calculate the timing difference between the transmission timing of the own station and the transmission timing of each station using a reference timing consisting of a fixed time interval for each transmission timing of each station,
Get the timing difference calculated within a predetermined time in the past than the timing this station is going to transmit,
The timing difference average value is calculated by adding the common cumulative timing difference based on the timing correction value determined at the previous transmission timing and calculating the average value with respect to the timing difference,
By subtracting the preset cumulative timing difference from the timing difference average value, a timing correction value at a timing at which the current station is going to transmit is determined,
Based on the determined timing correction value, the transmission timing of the current station is corrected.
Synchronization method.
予め異なるオフセット値を加算した少なくとも三つ以上の演算用タイミング差を算出し、
該少なくとも三つ以上の演算用タイミング差のそれぞれの差分値を、予め設定したオフセット判定タイミング毎に算出し、
経時的に不連続である前記差分値に関連しない演算用タイミング差を用いて前記タイミング差平均値を算出する、請求項4に記載の同期方法。 When calculating the timing difference average value,
Calculate at least three or more arithmetic timing differences obtained by adding different offset values in advance,
Each difference value of the at least three calculation timing differences is calculated for each preset offset determination timing,
The synchronization method according to claim 4, wherein the timing difference average value is calculated using an arithmetic timing difference that is not related to the difference value that is discontinuous over time.
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