JP6649826B2 - 車両間通信システムおよび車両間通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両間通信システムおよび車両間通信方法に関する。

従来、光を用いた光通信システムが提案されている。光通信システムにおいて、送信装置は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等の発光素子を備え、強度が変調された光を発光素子によって発することによって情報を送信する。受信装置は、フォトダイオードを備え、送信装置によって発せられた光を受光して復調することによって情報を受信する。受信装置は、例えば、強度変調された光によって構成される搬送波の１周期の間に、フォトダイオードにおける光電変換によって生じた電荷を複数回読み出すことによって、強度変調に応じた復調を行う。

また、特許文献１には、車両と車両との間でＬＥＤ（発光ダイオード）による光通信を用いて、相互の相対位相を測定する技術が開示されている。

特許第３４２７１８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、通信可能な一対一の車両のときに、ビート信号の送受信を行うことにより車両の間の相対位相を測定することができるが、車両間が通信できない距離である場合に距離を測定することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、車両間が通信できない距離である場合であっても測定することができる車両間通信システムおよび車両間通信方法を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る車両間通信システム１は、第１の車両（例えば車両１１）が備える第１の端末は、第２の車両（例えば車両１２）が備える第２の端末が送信する前記第２の車両と第３の車両（例えば車両１３）との間の第１の同期誤差（例えば同期誤差ｄ’）を受信し、受信した前記第１の同期誤差と、前記第１の車両と前記第２の車両との間の第２の同期誤差（例えば同期誤差ｄ）とに基づいて、前記第１の車両と前記第３の車両の間の第３の同期誤差を算出する第１の制御部（例えば端末１０１１の制御部１０７）と、を備え、前記第２の端末は、前記第１の同期誤差を前記第１の車両に送信する第２の制御部（例えば端末１０１２の制御部１０７）、を備え、前記同期誤差は、２つの前記車両に関して、各車両の同期信号に同期して各車両が光を発光した時刻の差である。

（２）また、本発明の一態様に係る車両間通信システム１において、前記第Ｎ（Ｎは１から３のうちのいずれかの整数）の端末１０が備える前記第Ｎの端末の前記第Ｎの制御部（例えば端末１０１１の制御部１０７）は、他の車両（例えば車両１２）へ自車両を識別するための識別子（ＩＤ）と相対時間（タイムコード）を示す情報を含む送信信号の送信を行い、前記他の車両が送信する前記送信信号を受信し、受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｎの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｍ（ＭはＮ以外の１から３のうちのいずれかの整数）の車両（例えば車両１２）との間の第Ｎの遅延時間（例えば、見かけの遅延時間ａ）を計測し、計測した前記第Ｎの遅延時間を前記第Ｍの車両へ送信し、前記第Ｍの車両が送信する前記第Ｍの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の第Ｍの遅延時間（例えば、見かけの遅延時間ｂ）を受信し、前記第Ｎの遅延時間と前記第Ｍの遅延時間を用いて、前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の同期誤差（例えば同期誤差ｄ）とを算出し、算出した前記同期誤差と、計測した前記第Ｎの遅延時間に基づいて、前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の距離を算出するようにしてもよい。

（３）また、本発明の一態様に係る車両間通信システム１において、前記第Ｏ（ＯはＮとＭ以外の１から３のうちのいずれかの整数）の車両（例えば車両１３）の前記第Ｏの制御部（例えば端末１０１３の制御部１０７）は、他の車両（例えば車両１２）へ前記送信信号の送信を行い、前記他の車両が送信する前記送信信号を受信し、受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間（タイムコード）を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｏの車両における前記第Ｍの車両（例えば車両１２）と前記第Ｏの車両との間の第Ｏの遅延時間（例えば、見かけの遅延時間ｂ’）を計測し、計測した前記第Ｏの遅延時間を前記第Ｍの車両へ送信し、前記第Ｍの車両の前記第Ｍの制御部（例えば端末１０１２の制御部１０７）は、受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｍの車両における前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の遅延時間（例えば、見かけの遅延時間ａ’）を計測し、前記第Ｍの車両における前記第Ｏの車両と前記第Ｏの車両との間の遅延時間と、前記第Ｏの遅延時間（例えば、見かけの遅延時間ｂ’）を用いて、前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の同期誤差（例えば、同期誤差ｄ’）を算出し、算出した前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の前記同期誤差を前記第Ｎの車両（例えば車両１１）へ送信するようにしてもよい。

（４）また、本発明の一態様に係る車両間通信システム１において、前記第Ｎの車両（例えば車両１１）の前記第Ｎの制御部（例えば端末１０１１の制御部１０７）は、前記第Ｏの車両（例えば車両１３）が通信可能な距離に存在する場合、前記第Ｏの車両が送信する前記送信信号を受信し、受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間（タイムコード）を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｎの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｏの車両との間の同期誤差（例えば、見かけの遅延時間ａ’’）を計測し、算出した前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の同期誤差（例えば同期誤差ｄ）と、受信した前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の前記同期誤差（例えば同期誤差ｄ’）と、計測した前記第Ｎの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｏの車両との間の遅延時間に基づいて、前記第Ｎの車両と前記第Ｏの車両との間の距離を算出するようにしてもよい。

（５）また、本発明の一態様に係る車両間通信システム１において、前記送信信号は、前記制御部（端末１０_１１の制御部１０７、端末１０_１２の制御部１０７、端末１０_１３の制御部１０７）が用いる基準信号の精度を示す同期クラス（例えば同期クラス０〜３）を含み、前記制御部は、自制御部における第１の同期クラスと、他の車両の前記制御部における第２の同期クラスとに基づいて、送信と受信とを行う通信間隔を変更するようにしてもよい。

（６）また、本発明の一態様に係る車両間通信システム１において、前記車両（１１、１２、１３）が備える前記端末１０は、前記他の車両からの送信信号である発光信号を受光する受光部１０２、を備え、前記制御部１０７は、前記受光部によって検出された位相差に基づいて、自車両と前記他の車両との距離を算出し、前記受光部は、複数の画素２０１が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する光電変換部（例えば微小変換部１０２１ｄ）と、前記光電変換部によって生成された電荷を蓄積する第１の電荷蓄積部（例えば電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄのうちのいずれか１つ）と、前記光電変換部と電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記光電変換部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御するｍ（ｍは４以上の整数）個の振り分けゲート部（例えば振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄ）と、前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する（ｍ−１）個の第２〜第ｍの電荷蓄積部（例えば第１の電荷蓄積部以外の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ）と、を備え、前記ｍ個の振り分けゲート部のうちの１つは、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延される遅延されているパルスを備えるようにしてもよい。

（７）また、本発明の一態様に係る車両間通信システム１において、前記制御部は、前記送信信号と前記遅延時間（例えば、見かけの遅延時間）と前記同期誤差（例えば、同期誤差）を、異なる通信手段（光通信、無線通信）で送信するようにしてもよい。

（８）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る車両間通信方法は、第１の制御部（例えば制御部１０７）とを備える第１の端末（例えば端末１０１１）を備える第１の車両（例えば車両１１）と、第２の制御部１０７を備える第２の端末（例えば端末１０１２）を備える第２の車両（例えば車両１２）と、第３の制御部１０７を備える第３の端末（例えば端末１０１３）を備える第３の車両（例えば車両１３）とを含む車両間通信システムにおける車両間通信方法であって、前記第２の制御部が、前記第２の車両と前記第３の車両との間の第１の同期誤差を前記第１の車両に送信する送信手順（Ｓ１４）と、前記第１の制御部が、前記送信手順によって送信された前記第１の同期誤差を受信する受信手順（Ｓ４）と、前記第１の制御部が、前記受信手順によって受信された前記第１の同期誤差と、前記第１の車両と前記第２の車両との間の第２の同期誤差とに基づいて、前記第１の車両と前記第３の車両の間の第３の同期誤差を算出する算出手順（Ｓ１０１）と、を含み、前記同期誤差は、２つの前記車両に関して、各車両の同期信号に同期して各車両が光を発光した時刻の差である。

上述した（１）または（８）の構成によれば、第１の車両が備える第１の端末と、第３の車両が備える第３の端末とが、車両間が直接通信できない距離である場合であっても、車両１２が備える第２の端末を介して相対位相を共有できるので、第１の車両と第３の車両との相対位相を測定することができる。これにより、（１）または（８）の構成によれば、第１の車両と第３の車両とが直接通信可能な状態となった場合に、互いの車両間で同期を取る時間を省略することができる。

また、上述した（２）の構成によれば、２台の車両の間で、相互に送信信号の送信と受信を行うことで、第Ｎの車両における第Ｎの車両と第Ｍの車両との間の遅延時間と、第Ｍの車両における第Ｎの車両と第Ｍの車両との間の遅延時間とを測定することができる。（２）の構成によれば、測定した第Ｎの車両における第Ｎの車両と第Ｍの車両との間の遅延時間と、第Ｍの車両における第Ｎの車両と第Ｍの車両との間の遅延時間とを用いて、第Ｎの車両と第Ｍの車両との間の相対位相を算出することができる。そして、（２）の構成によれば、互いの車両間で同期を取る時間を省略して、算出した相対位相と、計測した第Ｎの遅延時間に基づいて、第Ｎの車両と第Ｍの車両との間の距離を算出することで測定するができる。

また、上述した（３）の構成によれば、第Ｍの車両と第Ｏの車両との間で相互に送信信号の送信と受信を行うことで、第Ｍの車両と第Ｏの車両との間の相対位相を算出することができる。そして、（３）の構成によれば、第Ｍの車両の端末が、算出した第Ｍの車両と第Ｏの車両との間の相対位相を第Ｎの車両へ送信することで、第Ｎの車両の端末は、第Ｍの車両と第Ｏの車両との間の相対位相を共有できる。これにより、第Ｎの車両の端末は、第Ｎの車両と第Ｍの車両との間の相対位相と、第Ｍの車両と第Ｏの車両との間の相対位相とを用いて、第Ｎの車両と第Ｏの車両との間の相対位相を算出することができる。

また、上述した（４）の構成によれば、直接通信可能になったとき、第Ｎの車両の端末は、第Ｎの車両と第Ｏの車両との間の遅延時間を測定する。そして、第Ｎの車両の端末は、算出した第Ｎの車両と第Ｏの車両との間の相対位相と、測定した第Ｎの車両と第Ｏの車両との間の遅延時間に基づいて、第Ｎの車両と第Ｏの車両との間の距離を算出することで測定することができる。

また、上述した（５）の構成によれば、送信信号に含まれる同期クラスに合わせて送信間隔や受信間隔を変更することができるので、通信量を低減することができる。

また、上述した（６）の構成によれば、振り分けゲート部のうちの１つのパルスの開始タイミングを所定時間毎に且つ所定回数毎に遅延させることで、遅延時間を測定することができる。

また、上述した（７）の構成によれば、送信信号と遅延時間と同期誤差を異なる通信手段で送信するようにしたので、距離の算出に必要であるため毎回送信が必要な送信信号と、算出できたときに送信すればよい遅延時間と同期誤差を異なるタイミングで送信することができる。これにより、（７）の構成によれば、通信量を低減することができる。

本実施形態に係る計測システムの構成を表すシステム構成図である。 本実施形態に係る受光部の構成の概略を表す概略図である。 本実施形態に係る受光部に用いられる画素の構成を表す構成図である。 本実施形態における各画素が有する各ゲートの制御の一例を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係る２つの端末間の相互通信を示す図である。 本実施形態に係る２台が互いに光通信可能な状態における３台の車両間の通信例を示す図である。 本実施形態に係る３台が互いに光通信可能な状態における３台の車両間の通信例を示す図である。 本実施形態に係る２台が互いに光通信可能な状態における３台の車両それぞれが車間距離を計測するシーケンス図である。 本実施形態に係る３台が互いに光通信可能な状態における２台の車両１１と車両１３とが車間距離を計測するシーケンス図である。 本実施形態に係る同期クラスと周期の例を示す図である。 本実施形態に係る光タグ送信装置と車両１１と車両１２との通信例を示す図である。 本実施形態に係る送信信号の構成例を示す図である。 本実施形態に係る受信時の端末の動作例を示す図である。 本実施形態に係るｎ毎の信号ＴＸ４の例を示す図である。 本実施形態に係る遅れ時間の検出を説明する図である。 図１５の符号ｇ４３１が示す領域の拡大図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る車両間通信システム１の構成を表すシステム構成図である。図１に示すように、車両間通信システム１は、第１端末１０−１、第２端末１０−２、およびサーバー装置２０を備えている。以下の例では、第１車両が第１端末１０−１を搭載し、第２車両が第２端末１０−２を搭載しているとして説明する。
また、以下の例では、同じ機能を有する構成要素には、同じ符号を用いる。また、以下の説明において、第１端末１０−１と第２端末１０−２のうち、一方を特定しない場合、単に端末１０ともいう。

図１に示すように、第１端末１０−１は、レンズ１０１、受光部１０２、ＧＮＳＳ１０３、発振器１０４、復調器１０５、復号器１０６、制御部１０７、符号器１０８、変調器１０９、投光器１１０、記憶部１１１、および送受信部１１２を備える。
また、第２端末１０−２は、レンズ１０１、受光部１０２、発振器１０４Ａ、復調器１０５、復号器１０６、制御部１０７、符号器１０８、変調器１０９、投光器１１０、記憶部１１１、および送受信部１１２を備える。
なお、端末１０のレンズ１０１、受光部１０２、および投光器１１０それぞれは、車両の進行方向に対して前後に搭載されている。

第１端末１０−１と第２端末１０−２は、自端末を識別する識別子（ＩＤ）とタイムコードと同期クラスを符号化し、符号化した送信信号を予め定められているときに互いに送信する。なお、同期クラスとは、各端末１０の発振器１０４（または１０４Ａ）の周波数精度を示す情報である。本実施形態では、例えば、ＧＮＳＳ１０３に同期しているレベルの周波数精度を０、１０^−１０以下の周波数精度を１、１０^−１０より大きく１０^−９以下の周波数精度を２、１０^−６以上の周波数精度を３とする。

第ｎ端末１０−ｎ（ｎは１または２）は、第ｍ端末１０−ｍ（ｍは（１または２）かつｎ以外）が送信した送信信号を光通信によって受信し、自端末が送信信号を送信したときに対する第ｍ端末１０−ｍからの送信信号を受信したときの遅れ時間を算出する。なお、遅れ時間（遅延時間）の算出方法については、後述する。第ｎ端末１０−ｎは、算出した遅れ時間を、第ｎ端末１０−ｎを搭載している第ｎ車両と、第ｍ端末１０−ｍを搭載している第ｍ車両との距離に変換する。また、第ｎ端末１０−ｎは、算出した遅れ時間とタイムコードを自端末のＩＤと対応付けて、無線通信を介して、第ｍ端末１０−ｍまたはサーバー装置２０へ送信する。また、第ｎ端末１０−ｎは、第ｍ端末１０−ｍの遅れ時間を取得するために、第ｍ端末１０−ｍまたはサーバー装置２０に対して、第ｍ端末１０−ｍの遅れ時間を要求するリクエストを送信する。第ｎ端末１０−ｎは、リクエストに応じて第ｍ端末１０−ｍまたはサーバー装置２０が送信した遅れ時間を受信する。これにより、第ｎ端末１０−ｎと第ｍ端末１０−ｍは、遅れ時間を共有することができる。なお、本実施形態では、受光部１０２、投光器１１０を用いた通信を光通信といい、送受信部１１２を用いた通信を無線通信という。

サーバー装置２０は、第１端末１０−１が送信したＩＤと遅れ時間とタイムコード、または第２端末１０−２が送信した第２端末１０−２のＩＤと遅れ時間とタイムコードを受信し、端末のＩＤと受信したＩＤと遅れ時間とタイムコードの組それぞれを格納する。また、サーバー装置２０は、端末１０からリクエスト指示を受信した場合に、受信したリクエストに応じて、リクエストを送信した端末１０へＩＤと遅れ時間とタイムコードを送信する。もしくは、サーバー装置２０は、通信関係から近傍にあると判断される端末１０へ通信する可能性のあるＩＤと遅れ時間とタイムコードをあらかじめ送っておいてもよい。

まず、第１端末１０−１について説明する。
レンズ１０１は、他の端末１０が発光した送信信号である位相変調光および環境光を含む光束を通過し、通過した光束を受光部１０２に結像する。なお、端末１０は、レンズ１０１と受光部１０２との間に、光学的なフィルタを備えるようにしてもよい。
受光部１０２は、複数の画素が二次元に配列された構造を有する。受光部１０２は、画素によって受光した光に応じた電荷を発生させて蓄積し、制御部１０７の制御に応じて所定のタイミングで蓄積した電荷を受信信号として復調器１０５へ出力する。

ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ（ｓ）；全地球航法衛星システムまたは汎地球航法衛星システム）１０３は、衛星（不図示）を用いた測位システムである。ＧＮＳＳ１０３は、衛星から受信した信号から基準信号を抽出し、抽出した基準信号を発振器１０４に出力する。
発振器１０４は、ＧＮＳＳ１０３から入力された基準信号に応じて、生成した同期信号を補正し、補正した同期信号を復調器１０５および変調器１０９に出力する。または、発振器１０４は、ＧＮＳＳ１０３が出力した基準信号を用いて同期信号を生成し、生成した同期信号を復調器１０５および変調器１０９に出力する。

復調器１０５は、受光部１０２が出力する受信信号に対して、変調器１０９が用いる変調方式に応じた復調を行い、復調した受信信号を復号器１０６に出力する。変調器１０９で行う変調方式は、例えば、２π／３−ＤＢＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等の方式である。なお、画素の制御は、復調器１０５が行うようにしてもよい。
復号器１０６は、復調器１０５が復調した受信信号を、符号器１０８が用いる符号化に応じて復号し、復号した受信信号を制御部１０７に出力する。

制御部１０７は、受光部１０２が有する画素を制御する。また、制御部１０７は、投光器１１０を制御する。制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する情報を用いて送信情報を生成し、生成した送信情報を符号器１０８に出力する。制御部１０７は、復号器１０６が出力する他の端末１０からの送信情報を受信し、受信した送信情報から、ＩＤ、および搬送波の位相情報を抽出する。制御部１０７は、抽出した情報を記憶部１１１に逐次記憶する。制御部１０７は、他の端末１０から送信情報を受信したことに応じて、受信した搬送波の周波数と同じ周波数の変調光に、受信したときの位相情報、自端末のＩＤとタイムコードを含む信号を生成し、生成した信号を符号器１０８に出力する。制御部１０７は、送受信部１１２が出力する他の端末１０のＩＤと遅れ時間を取得する。制御部１０７は、他の端末１０のＩＤと遅れ時間を送受信部１１２へ出力する。また、制御部１０７は、２次元の面である受光部の位置情報を角度情報に変換してから距離情報も利用して３次元の位置情報に変換して、車両間の３次元の相対位置情報を求める。

符号器１０８は、制御部１０７が出力する信号（ＩＤとタイムコード）を送信情報とし、送信情報を符号化してビット列を生成する。符号器１０８は、生成したビット列を変調器１０９に出力する。
変調器１０９は、符号器１０８が出力するビット列を、例えばＤＢＰＳＫ方式に従って、発振器１０４が出力する同期信号を用いて変調して搬送波を生成する。変調器１０９は、生成した搬送波を投光器１１０に出力する。

投光器１１０は、変調器１０９が生成した搬送波に基づいて位相変調し、位相変調した送信信号である位相変調光を、制御部２０７の制御に応じて他の端末１０へ送信する。投光器１１０は、例えば高レート（繰り返し周波数）の例えば可視光パルスを送信することのできる発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）またはレーザダイオードを備える。また、投光器１１０は、高レートの赤外線パルスを送信する発光ダイオードまたはレーザダイオードを備えていてもよい。

記憶部１１１は、自端末１０のＩＤと遅れ時間とタイムコード、他の端末１０のＩＤと他の端末１０が検出した自端末１０との遅れ時間とタイムコードと同期誤差を記憶する。
送受信部１１２は、制御部１０７が出力する自端末１０のＩＤと自端末１０が検出した他の端末１０の遅れ時間とタイムコードを、無線回線を介して他の端末１０またはサーバー装置２０へ送信する。送受信部１１２は、他の端末１０またはサーバー装置２０が送信した他の端末のＩＤと他の端末が検出した自端末の遅れ時間とタイムコードを、無線回線を介して受信する。なお、本実施形態では、送信と受信とを合わせて送受信ともいう。

次に、第２端末１０−２について説明する。
図１に示すように、第２端末１０−２は、ＧＮＳＳ１０３を備えていない。第１端末１０−１と第２端末１０−２との差異は、発振器１０４Ａである。
発振器１０４Ａは、復調器１０５および変調器１０９で用いる同期信号を生成し、生成した同期信号を復調器１０５および変調器１０９に出力する。

次に、受光部１０２の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る受光部１０２の構成の概略を表す概略図である。
受光部１０２は、複数の画素２０１、垂直走査回路２０２、水平走査回路２０３、読み出し回路２０４を備える。画素２０１は、二次元マトリックス状に配置され、レンズ１０１を通過した光を受光して電荷を生成し蓄積する。読み出し回路２０４は、各画素２０１が蓄積した電荷に応じた電圧レベルを、垂直走査回路２０２および水平走査回路２０３による制御に応じて読み出す。読み出された電圧レベルは、読み出し回路２０４から復調器１０５（図１）へ出力する。
なお、本実施形態では、信号の受信時、露光を行った後に信号の読み出しを行う。

次に、画素２０１の構成について説明する。
図３は、本実施形態に係る受光部１０２に用いられる画素２０１の構成を表す構成図である。
受光部１０２は、図３に示したように複数の画素が配列されている。画素２０１それぞれは、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄ（光電変換部）を備える。各微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄは、光電変換素子を用いて構成される。また、画素２０１は、４つの電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ（電荷蓄積部）と、各電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに対応する振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄ（振り分けゲート部）を備える。４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄは、電荷移送領域１０２３及び振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを介して、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに接続される。

微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄ（光電変換部）それぞれは、露光量に応じた電荷を生成する。
電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ（電荷蓄積部）それぞれは、微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄによって生成された電荷を蓄積する。
振り分けゲートＴｘａは、微小変換部１０２１ａ（光電変換部）と電荷蓄積領域１０２２ａ（電荷蓄積部）との間に設けられ、ゲートを開閉することによって微小変換部１０２１ａから電荷蓄積領域１０２２ａへ電荷が入ることを制御する。同様に、振り分けゲートＴｘｆ（ｆは、ｂ、ｘ、ｄのいずれか１つ）は、微小変換部１０２１ｆ（光電変換部）と電荷蓄積領域１０２２ｆ（電荷蓄積部）との間に設けられ、ゲートを開閉することによって微小変換部１０２１ｆから電荷蓄積領域１０２２ｆへ電荷が入ることを制御する。なお、本実施形態において、第１の電荷蓄積部とは、例えば電荷蓄積領域１０２２ｄであり、第２〜第４の電荷蓄積部とは、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｃである。また、第１の振り分けゲート部とは、振り分けゲートＴｘａであり、第２〜第４の振り分けゲート部とは、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃである。

微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄにおける光電変換によって生成された電荷は、よりポテンシャルの低い電荷移送領域１０２３へ移動する。振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄのうちの一つが開かれると、電荷移送領域１０２３から、開かれたゲートＴｘａ〜Ｔｘｄに対応する電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄの一つに電荷が移動する。そして、各電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに移動した電荷は、各電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄによって所定のタイミングまで蓄積される。そして、蓄積された電荷は、所定のタイミングで読み出し電極１０２４ａ〜１０２４ｄから、読み出し回路２０４（図２）を介して復調器１０５（図１）へ読み出される。

また、画素２０１は、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄそれぞれに隣接するリセットゲートＲａ〜Ｒｄ及びリセット電極１０２５ａ〜１０２５ｄを備える。リセットゲートＲａ〜Ｒｄが開かれると、リセット電極１０２５ａ〜１０２５ｄに加えられている電圧Ｖによって、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄが充電されてリセット状態となる。このリセット処理は、受光部１０２（図１）の全ての画素２０１（図２）の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに対して同時に行われる。

また、画素２０１（図２）は、ドレインゲートＤｒ、及びドレイン電極Ｄａを備える。ドレインゲートＤｒが開かれると、電荷移送領域１０２３に蓄積された電荷のうち、余分な電荷がドレイン端子Ｄａに移動する。余分な電荷とは、例えば、画素２０１に所定の強度より高い強度の光が入射した場合、蓄積される電荷である。このように所定の強度より高い強度に光が入射した場合、蓄積される電荷が周囲の画素にあふれ出すことを防ぐためにドレインゲートＤｒ及びドレイン端子Ｄａが用いられる。

図４は、本実施形態における各画素２０１が有する各ゲートの制御の一例を示すタイミングチャートである。図４において、横軸は時間、縦軸は各信号のレベルを表す。
制御部１０７は、発振器１０４が生成する同期信号に同期した制御信号を用いて、各画素２０１の動作を制御する。制御部１０７から各画素２０１に出力する制御信号は、同図に示すように、信号ＴＸ１〜ＴＸ４と、出力ゲート信号と、ドレインゲート信号と、リセットゲート信号とを含む。信号ＴＸ１〜ＴＸ４は、転送ゲートＴｘａ〜Ｔｘｄのオン状態とオフ状態を切り替える信号である。出力ゲート信号は、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄの電圧を読み出すタイミングを読み出し回路２０４に指示する信号である。ドレインゲート信号は、ドレインゲートＤｒのオン状態とオフ状態を切り替える信号である。リセットゲート信号は、リセットゲートＲａ〜Ｒｄのオン状態とオフ状態を切り替える信号である。投光器制御信号は、投光器１１０のオン状態とオフ状態を切り替える信号である。

対象物体の撮像（露光）を開始すると、制御部１０７は、ドレインゲート信号及びリセットゲート信号をＨ（ハイ）レベルに変化させて、電荷移送領域１０２３の電圧と、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄの電圧とを電圧Ｖにリセットする。

制御部１０７は、ドレインゲート信号及びリセットゲート信号をＬ（ロー）レベルに変化させた後、信号ＴＸ１〜ＴＸ４のうちいずれか１つを順にＨレベルに変化させて、微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄにおいて発生した電荷を電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに順に転送させて蓄積させる。このとき、制御部１０７は、信号ＴＸ１〜ＴＸ４のいずれかがＨレベルになるタイミングに合わせて、投光器１１０をオン状態（発光状態）にして対象物体に光信号を投光する。図４は、フレーム１では信号ＴＸ１に同期して投光を行い、フレーム２では信号ＴＸ２に同期して投光を行う例を示している。

制御部１０７は、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄそれぞれに電荷を転送した回数が予め定められた転送回数ｎに達すると、信号ＴＸ１〜ＴＸ４をＬレベルにして転送ゲートＴｘａ〜Ｔｘｄをオフ状態にする。
次に、制御部１０７は、出力ゲート信号をＨレベルに変化させて、各画素２０１が有する電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄの電圧（電位）を順に読み出し回路２０４に読み出させる。制御部１０７は、読み出し回路２０４が読み出した各画素２０１の電荷蓄積領域１０２２ａの電圧に応じて、フレーム１における第１の画像を生成する。同様に、制御部１０７は、読み出し回路２０４が読み出した各画素２０１の電荷蓄積領域１０２２ｂ〜１０２２ｄの電圧に応じて、フレーム１における第２〜第４の画像を生成する。

制御部１０７は、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄそれぞれに対する読み出し回路２０４による読み出しが完了すると、ドレインゲート信号及びリセットゲート信号をＨレベルにする。ドレインゲートＤｒは、ドレインゲート信号に応じて、ドレイン電極Ｄａと電荷移送領域１０２３とを通電状態にして、微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄにおいて発生した電荷により低下した電圧を電圧Ｖにリセットさせる。リセットゲートＲａ〜Ｒｄは、リセットゲート信号に応じて、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄとリセット電極１０２５ａ〜１０２５ｄとを通電状態にして、転送ゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを介して転送された電荷により低下した電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄの電圧を電圧Ｖにリセットさせる。

以降、制御部１０７は、予め定められたフレーム数Ｎの第１の画像〜第４の画像を生成するまで上述の処理を繰り返して行う。この繰り返しにおいて、制御部１０７は、信号ＴＸ１〜ＴＸ４のいずれかに同期させて投光器１１０に対象物への投光を行わせる。なお、制御部１０７は、フレームごとに同期させる信号ＴＸ１〜ＴＸ４を変更する。例えば、投光を同期させる信号を、フレームごとに、信号ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４、ＴＸ１、・・・の順に切り替える。

次に、２つの端末１０間の相互通信と車間距離の算出方法について説明する。
図５は、本実施形態に係る２つの端末１０間の相互通信を示す図である。図５において、縦軸は信号がＨ（ハイ）レベルであるかＬ（ロー）レベルであるかを表し、横軸は時刻を表す。また、図５に示す例は、車両１２の進行方向に対して車両１２の前方を、車両１１が走行しているとする。
波形ｇ１は、車両１１が発光した送信信号を表す。波形ｇ２は、車両１１が発光した送信信号を、車両１２が受信した受信信号を表す。波形ｇ３は、車両１２が発光した送信信号を表す。波形ｇ４は、車両１２が発光した送信信号を、車両１１が受信した受信信号を表す。

時刻ｔ_１は、車両１１が光を発光したタイミングを表す。時刻ｔ_２は、車両１１が発光した光を、車両１２が受光したタイミングを表す。時刻ｔ_３は、車両１２が光を発光したタイミングを表す。時刻ｔ_４は、車両１２が発光した光を、車両１１が受光したタイミングを表す。
また、ｔは、真の遅れ時間を表す。ｂは、車両１２の基準時刻を用いて測定した遅れ時間を表す。ｄは、同期誤差を表す。なお、本実施形態では、同期誤差を位相誤差ともいう。ａは、車両１１の基準時刻を用いて測定した遅れ時間を表す。なお、本実施形態では、ａとｂを見かけの遅れ時間ともいう。
図５に示すように、真の遅れ時間ｔは、次式（１）、次式（２）のように表される。

ｂ＋ｄ＝ｔ …（１）

ａ−ｄ＝ｔ …（２）

式（１）、式（２）より、ａ＋ｂ＝２ｔとなり、真の遅れ時間ｔは、次式（３）のように表される。また、同期誤差ｄは、式（１）、式（２）より、次式（４）のように表される。

ｔ＝（ａ＋ｂ）／２ …（３）

ｄ＝（ａ−ｂ）／２ …（４）

なお、送信信号は光信号であるため、車両１１と車両１２との車間距離Ｌは、次式（５）を用いて、変換することができる。なお、式（５）において、ｃは光速（２９９，７９２，４５８［ｍ／ｓ］）である。

Ｌ＝ｔ・ｃ …（５）

このように、車両間で、見かけの遅れ時間（ａ、ｂ）を互いに送信することで、車両１１および車両１２は、車両１１と車両１２の車間距離を算出することができる。そして、端末１０は、算出した同期誤差ｄと、光通信毎に求めた見かけの遅れ時間とを用いて、式（１）または式（２）によって、真の遅れ時間ｔを算出することができる。なお、端末１０は、見かけの遅れ時間を、送受信部１１２を介して無線通信で送受信する。端末１０は、同期誤差を、送受信部１１２を介して無線通信で送信する。なお、端末１０は、用いる基準信号の周波数に応じて、見かけの遅れ時間、同期誤差を光通信で送信するようにしてもよい。もしくは、端末１０は、見かけの遅れ時間、同期誤差を、サーバー装置２０を介して送信するようにしてもよい。

次に、３台の車両間の通信例を説明する。
図６は、本実施形態に係る２台が互いに光通信可能な状態における３台の車両間の通信例を示す図である。図６は、車両１２と車両１３が、車両１１の対向車であり、車両１１の進行方向と逆方向に走行している。車両１１の前方に車両１２と車両１３が走行し、車両１２の後方に車両１３が走行している例である。
また、図６に示す例では、車両１１と車両１２が相互に光通信を行える距離に位置し、車両１２と車両１３が相互に光通信を行える距離に位置している。そして、車両１１と車両１３は、相互に光通信を行えない距離に位置している。

図６に示すように、車両１１と車両１２は、互いにＩＤを光通信で送受信する。そして、車両１１の端末１０は、車両１１における車両１１と車両１２との間の見かけの遅れ時間ａを算出し、算出した車両１１における見かけの遅れ時間ａを、無線通信によって車両１２へ送信する。また、車両１２の端末１０は、車両１２における車両１１と車両１２との間の見かけの遅れ時間ｂを算出し、算出した車両１２における見かけの遅れ時間ｂを、無線通信によって車両１１へ送信する。そして、車両１１および車両１２の端末１０は、見かけの遅れ時間ａと見かけの遅れ時間ｂを用いて車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを算出し、算出した車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを端末１０のＩＤとともに、無線通信によってサーバー装置２０へ送信する。

また、車両１２と車両１３は、互いにＩＤを光通信で送受信する。そして、車両１２の端末１０は、車両１２における車両１２と車両１３との間の見かけの遅れ時間ａ’を算出し、算出した車両１２における見かけの遅れ時間ａ’を、無線通信によって車両１３へ送信する。また、車両１３の端末１０は、車両１３における車両１２と車両１３との間の見かけの遅れ時間ｂ’を算出し、算出した車両１３における見かけの遅れ時間ｂ’を、無線通信によって車両１２へ送信する。そして、車両１２および車両１３の端末１０は、見かけの遅れ時間ａ’と見かけの遅れ時間ｂ’を用いて車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を算出し、算出した車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を端末１０のＩＤとともに、無線通信によってサーバー装置２０へ送信する。

さらに、車両１２の端末１０は、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを、無線通信によって車両１３へ送信する。また、車両１２の端末１０は、車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を、無線通信によって車両１１へ送信する。

そして、車両１１と車両１３とが直接光通信できない距離に存在するとき、車両１１の端末１０は、車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を車両１２から受信する。車両１１の端末１０は、算出した車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄと、受信した車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を記憶部１１１に記憶する。

また、車両１１と車両１３とが直接光通信できない距離に存在するとき、車両１３の端末１０は、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを車両１２から受信する。車両１３の端末１０は、算出した車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄと、受信した車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を記憶部１１１に記憶する。

次に、図６に示した３台の車両が前進した場合の通信例を説明する。
図７は、本実施形態に係る３台が互いに光通信可能な状態における３台の車両間の通信例を示す図である。図７に示す例では、車両１１と車両１２と車両１３が相互に光通信を行える距離に位置している。また、図７に示す図の状態は、車両１１が、すでに車両１２と光通信を行い、お互いの見かけの遅れ時間（ａ、ｂ）を取得し、車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を車両１２から受信している。また、図７に示す図の状態は、車両１３が、すでに車両１２と光通信を行い、お互いの見かけの遅れ時間（ａ’、ｂ’）を取得し、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを車両１２から受信している。

車両１１および車両１３の端末１０それぞれは、記憶部１１１が記憶する同期誤差ｄと同期誤差ｄ’の和を、次式（６）を用いて算出することで、車両１１と車両１３との間の同期誤差ｄ’’を算出する。

ｄ’’＝ｄ＋ｄ’…（６）

車両１１と車両１３とが直接光通信可能な範囲に達したとき、車両１１の端末１０は、送信信号を車両１３へ光通信で送信しつつ、車両１３が送信した送信信号を受信する。なお、送信信号は、ＩＤとタイムコードと同期クラスを含む。

車両１１の端末１０は、送信信号の送受信に基づいて、車両１１における車両１１と車両１３との間の見かけの遅れ時間ａ’’を算出する。車両１１の端末１０は、次式（７）を用いて、真の遅れ時間ｔを、見かけの遅れ時間ａ’’から同期誤差ｄ’’を用いて減算することで算出する。

ｔ＝ａ’’−ｄ’’…（７）

これにより、車両１１の端末１０は、車両１１と車両１３との車間距離を、車両１３における車両１１と車両１３との見かけの遅れ時間ｂ’’を車両１３から受信することなく、求めた真の遅れ時間ｔを距離に変換することができる。
車両１３の端末１０は、送信信号の送受信に基づいて、車両１３における車両１１と車両１３との間の見かけの遅れ時間ｂ’’を算出する。車両１３の端末１０は、次式（８）を用いて、真の遅れ時間ｔを、見かけの遅れ時間ｂ’’に同期誤差ｄ’’を加算することで算出する。

ｔ＝ｂ’’＋ｄ’’…（８）

これにより、車両１３の端末１０は、車両１１と車両１３との車間距離を、車両１１における車両１１と車両１３との見かけの遅れ時間ａ’’を車両１１から受信することなく、求めた真の遅れ時間ｔを距離に変換することができる。
このように、本実施形態によれば、車両１１と車両１３は、直接光通信可能な範囲に達したとき、ＩＤを光通信で送受信する処理によって、互いに車間距離を求めることができる。

上述したように、本実施形態では、車両１２は、車両１１と車両１３と通信を行う。そして、車両１２は、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを車両１３へ無線通信によって送信し、車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を車両１１へ無線通信によって送信する。車両１１〜車両１３それぞれが前進して、車両１１と車両１３とが通信可能な範囲に達した場合、車両１１と車両１３は、互いに同期誤差を取得済みのため、互いにＩＤを送受信したときに見かけの遅れ時間を算出し、算出した見かけの遅れ時間と取得した同期誤差を用いて、車両１１と車両１３との車間距離を算出することができる。これにより、本実施形態によれば、車両間が直接通信できない距離である場合であっても、通信可能な距離に存在している車両を介して情報（同期誤差等）を共有することで、距離を測定することができる。

次に、図６に示した３台の車両１１〜１３の車間距離の計測手順の例を説明する。
図８は、本実施形態に係る２台が互いに光通信可能な状態における３台の車両１１〜１３それぞれが車間距離を計測するシーケンス図である。なお、車両１１〜１３それぞれは、図１に示した端末１０を搭載している。なお、以下の説明では、車両１１が搭載する端末１０を端末１０_１１といい、車両１２が搭載する端末１０を端末１０_１２といい、車両１３が搭載する端末１０を端末１０_１３という。なお、ＩＤは、端末１０に割り振られていても車両に割り振られていてもよい。なお、端末１０は、図４を用いて説明したように、送受信を１フレーム毎に同時に行う。

まず、車両１１が搭載する端末１０_１１の計測手順を説明する。
（ステップＳ１）端末１０_１１の制御部１０７は、送信信号を光通信によって車両１２へ送信しつつ、端末１０_１２が送信した送信信号を光通信によって受信する。なお、送信信号は、ＩＤ、タイムコード、同期精度を示す同期クラスを含む。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、送信した時刻、受信した時刻、ＩＤ、同期クラス、受信したタイムコードを記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ２）端末１０_１１の制御部１０７は、車両１２へ送信したタイミングと、車両１２から受信したタイミングとの差から、車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、算出した車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１１は、算出した車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間とタイムコードを無線通信によって端末１０_１２へ送信しつつ、端末１０_１２が送信した車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間とタイムコードを無線通信によって受信する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、受信した車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を対応付けて記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ３）端末１０_１１の制御部１０７は、算出した車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間と、タイムコードによって対応付けられるステップＳ２で受信した車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を用いて、式（３）によって車両１１と車両１２間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、算出した車両１１と車両１２間の真の遅れ時間を式（５）によって車両１１と車両１２との車間距離に変換する。なお、端末１０_１１の制御部１０７は、算出した真の遅れ時間を、車両１１のＩＤと車両１２のＩＤに対応付けて記憶部１１１に記憶するようにしてもよい。

（ステップＳ４）端末１０_１１の制御部１０７は、車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間と、タイムコードによって対応付けられる車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を用いて、車両１１と車両１２間の同期誤差を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、算出した車両１１と車両１２間の同期誤差を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、端末１０_１２が無線通信によって送信した車両１２と車両１３間の同期誤差を受信する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、受信した車両１２と車両１３間の同期誤差を記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ５）端末１０_１１の制御部１０７は、車両１１のＩＤを含む送信信号を光通信によって車両１２へ送信しつつ、端末１０_１２が送信した車両１２のＩＤを含む送信信号を受信する。

（ステップＳ６）端末１０_１１の制御部１０７は、端末１０_１２が送信したＩＤを含む送信信号を受信したとき、車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する車両１１と車両１２間の同期誤差と、算出した車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間とを用いて、式（１）または式（２）によって車両１１と車両１２間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、算出した真の遅れ時間を車両１１と車両１２との車間距離に変換する。

次に、車両１２が搭載する端末１０_１２の計測手順を説明する。なお、端末１０_１２は、車両の進行方向に対して後方に取り付けられているレンズ１０１、受光部１０２、および投光器１１０を用いて、車両１３が搭載する端末１０_１３と光通信を行う。また、端末１０_１２は、車両の進行方向に対して前方に取り付けられているレンズ１０１、受光部１０２、および投光器１１０を用いて、車両１１が搭載する端末１０_１１と光通信を行う。

（ステップＳ１１）端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２のＩＤを含む送信信号を光通信によって車両１１と車両１２へ送信しつつ、端末１０_１１が送信した車両１１のＩＤを含む送信信号を光通信によって受信しつつ、端末１０_１３が送信した車両１３のＩＤを含む送信信号を受信する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、送信した時刻、受信した時刻、ＩＤ、同期クラス、受信したタイムコードを記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ１２）端末１０_１２の制御部１０７は、車両１１へ送信したタイミングと、車両１１から受信したタイミングとの差から車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１３へ送信したタイミングと、車両１３から受信したタイミングとの差から車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１２は、算出した車両１２における見かけの遅れ時間とタイムコードを端末１０_１１と端末１０_１３へ無線通信によって送信しつつ、端末１０_１１が送信した車両１１における見かけの遅れ時間とタイムコードを無線通信によって受信しつつ、端末１０_１３が送信した車両１３における見かけの遅れ時間を無線通信によって受信する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１１のＩＤに、車両１１における見かけの遅れ時間を対応付けて記憶部１１１に記憶し、車両１３のＩＤに、車両１３における見かけの遅れ時間を対応付けて記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ１３）端末１０_１２の制御部１０７は、算出した車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間と、タイムコードによって対応付けられるステップＳ１２で受信した車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を用いて、式（３）によって車両１１と車両１２間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１１と車両１２間の真の遅れ時間を式（５）によって車両１１と車両１２との車間距離に変換する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間と、ステップＳ１２で受信した車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を用いて、式（３）によって車両１２と車両１３間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２と車両１３間の真の遅れ時間を式（５）によって車両１２と車両１３との車間距離に変換する。

（ステップＳ１４）端末１０_１２の制御部１０７は、車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間と、タイムコードによって対応付けられる車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を用いて、車両１１と車両１２間の同期誤差を算出する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、算出した車両１１と車両１２間の同期誤差を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間と、タイムコードによって対応付けられる車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を用いて、車両１２と車両１３間の同期誤差を算出する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、算出した車両１２と車両１３間の同期誤差を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、車両１１と車両１２間の同期誤差を無線通信によって端末１０_１３へ送信しつつ、車両１２と車両１３間の同期誤差を無線通信によって端末１０_１１へ送信する。

（ステップＳ１５）端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２のＩＤを含む送信信号を光通信によって端末１０_１１と端末１０_１３へ送信しつつ、端末１０_１１が送信した車両１１のＩＤを含む送信信号を光通信によって受信しつつ、端末１０_１３が送信した車両１３のＩＤを含む送信信号を受信する。

（ステップＳ１６）端末１０_１２の制御部１０７は、端末１０_１１が送信した送信信号を受信したとき、車両１２における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する車両１１と車両１２間の同期誤差と、算出した車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間とを用いて、式（１）または式（２）によって車両１１と車両１２の間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１２は、算出した真の遅れ時間を車両１１と車両１２との車間距離に変換する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、端末１０_１３が送信した送信信号を受信したとき、車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１２の制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する車両１２と車両１３間の同期誤差と、算出した車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間とを用いて、式（１）または式（２）によって車両１２と車両１３の間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１２は、算出した真の遅れ時間を車両１２と車両１３との車間距離に変換する。

次に、車両１３が搭載する端末１０_１３の計測手順を説明する。
（ステップＳ２１）端末１０_１３の制御部１０７は、車両１３のＩＤを含む送信信号を光通信によって端末１０_１２へ送信する。続けて、端末１０_１３は、車両１２のＩＤを含む送信信号を光通信によって受信する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、送信した時刻、受信した時刻、ＩＤ、同期クラス、受信したタイムコードを記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ２２）端末１０_１２の制御部１０７は、車両１２へ送信したタイミングと、車両１２から受信したタイミングとの差から車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、算出した車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を無線通信によって車両１２へ送信する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、端末１０_１２が送信した車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を無線通信によって受信する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ２３）端末１０_１３の制御部１０７は、算出した車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間と、タイムコードによって対応付けられるステップＳ２２で受信した車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を用いて、式（３）によって車両１２と車両１３との間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、算出した車両１２と車両１３との間の真の遅れ時間を式（５）によって車両１２と車両１３との車間距離に変換する。

（ステップＳ２４）端末１０_１３の制御部１０７は、車両１２における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間と、タイムコードによって対応付けられる車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を用いて、車両１２と車両１３間の同期誤差を算出する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、算出した車両１２と車両１３間の同期誤差を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、端末１０_１２が無線通信によって送信した車両１１と車両１２間の同期誤差を受信する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、受信した車両１１と車両１２間の同期誤差を記憶部１１１に記憶する。

（ステップＳ２５）端末１０_１３の制御部１０７は、車両１３のＩＤを含む送信信号を光通信によって車両１２へ送信しつつ、端末１０_１２が送信した車両１２のＩＤを含む送信信号を受信する。

（ステップＳ２６）端末１０_１３の制御部１０７は、端末１０_１２が送信したＩＤを含む送信信号を受信したとき、車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する車両１２と車両１３間の同期誤差と、算出した車両１３における車両１２と車両１３間の見かけの遅れ時間とを用いて、式（１）または式（２）によって車両１２と車両１３間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、算出した真の遅れ時間を車両１２と車両１３との車間距離に変換する。

図７に示したように、本実施形態では、端末１０は、まず、第１の車両（例えば車両１１）のＩＤを第２の車両（例えば車両１２）へ光通信によって送信し第２の車両（例えば車両１２）からＩＤを光通信によって受信する。そして、端末１０は、第１の車両に対する見かけの遅れ時間を算出し、算出した第１の車両に対する見かけの遅れ時間を第２の車両（例えば車両１２）へ無線通信によって送信する。第１の車両と第２の車両それぞれの端末１０は、第１の車両と第２の車両間の同期誤差を算出する。見かけの遅れ時間を受信した後、端末１０は、互いにＩＤを送受信することで、再度見かけの遅れ時間を算出し、算出した見かけの遅れ時間と第１の車両と第２の車両間の同期誤差とを用いて、第１の車両と第２の車両間の真の遅れ時間を求めることができる。そして、端末１０は、算出した真の遅れ時間を距離に変換することで、第１の車両と第２の車両間の車間距離を求めることができる。

次に、図７に示した３台の車両１１〜１３の車間距離の計測手順の例を説明する。
図９は、本実施形態に係る３台が互いに光通信可能な状態における２台の車両１１と車両１３とが車間距離を計測するシーケンス図である。なお、車両１１と車両１３それぞれは、図１に示した端末１０を搭載している。また、図９に示す処理では、車両１１が、すでに車両１２と無線通信を行い、お互いの見かけの遅れ時間（ａ、ｂ）を受信し、車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’を車両１２から受信している。また、図９に示す処理では、車両１３が、すでに車両１２と無線通信を行い、お互いの見かけの遅れ時間（ａ’、ｂ’）を受信し、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを車両１２から受信している。

まず、車両１１が搭載する端末１０_１１の計測手順を説明する。
（ステップＳ１０１）車両１１が搭載する端末１０_１１は、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄと、車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’とを用いて、車両１１と車両１３との間の同期誤差ｄ’’を算出し、算出した車両１１と車両１３との間の同期誤差ｄ’’を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、車両１１のＩＤを含む送信信号を光通信によって車両１３へ送信しつつ、端末１０_１３が送信した車両１３のＩＤを含む送信信号を受信する。

（ステップＳ１０２）端末１０_１１の制御部１０７は、端末１０_１３が送信したＩＤを含む送信信号を受信したとき、車両１１における車両１１と車両１３間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する車両１１と車両１３間の同期誤差と、算出した車両１１における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間とを用いて、式（７）または式（８）によって車両１１と車両１３間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１１の制御部１０７は、算出した真の遅れ時間を車両１１と車両１３との車間距離に変換する。

（ステップＳ１０３〜Ｓ１０４）端末１０_１１の制御部１０７は、所定の周期毎に、ステップＳ１０３〜Ｓ１０４の処理を、ステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理と同様に行う。

次に、車両１３が搭載する端末１０_１３の計測手順を説明する。
（ステップＳ１１１）車両１３が搭載する端末１０_１３は、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄと、車両１２と車両１３との間の同期誤差ｄ’とを用いて、車両１１と車両１３との間の同期誤差ｄ’’を算出し、算出した車両１１と車両１３との間の同期誤差ｄ’’を記憶部１１１に記憶する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、車両１３のＩＤを含む送信信号を光通信によって車両１１へ送信しつつ、端末１０_１１が送信した車両１１のＩＤを含む送信信号を受信する。

（ステップＳ１１２）端末１０_１３の制御部１０７は、端末１０_１１が送信したＩＤを含む送信信号を受信したとき、車両１３における車両１１と車両１３間の見かけの遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する車両１１と車両１３間の同期誤差と、算出した車両１３における車両１１と車両１２間の見かけの遅れ時間とを用いて、式（７）または式（８）によって車両１１と車両１３間の真の遅れ時間を算出する。続けて、端末１０_１３の制御部１０７は、算出した真の遅れ時間を車両１１と車両１３との車間距離に変換する。

（ステップＳ１１３〜Ｓ１１４）端末１０_１３の制御部１０７は、所定の周期毎に、ステップＳ１１３〜Ｓ１１４の処理を、ステップＳ１１１〜Ｓ１１２の処理と同様に行う。

以上のように、本実施形態によれば、車両１１と車両１３とが光通信できる範囲になったとき、端末１０_１１と端末１０_１３とは、すでに同期誤差を受信済みであるため、例えば図８のステップＳ１〜Ｓ４およびステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を行わずに、ＩＤを含む送信信号の送受信を行ったタイミングに基づいて、車間距離を求めることができる。

次に、同期クラスと送信信号を送受信する所定の周期の例を説明する。
図１０は、本実施形態に係る同期クラスと周期の例を示す図である。
図１０において、同期クラスが０とは、例えば、ＧＮＳＳ１０３に同期しているレベルの周波数精度である。同期クラスが１とは、例えば、１０^−１０以下の周波数精度である。同期クラスが２とは、例えば、１０^−１０より大きく１０^−９以下の周波数精度である。同期クラスが３とは、例えば、１０^−６以上の周波数精度である。

図１０に示すように、同期クラスが０の場合は、車間距離の誤差範囲が０．３ｍ以内の所定の周期が１００秒であり、車間距離の誤差範囲が０．３ｍより大きく３ｍ以内の所定の周期が３００秒であり、車間距離の誤差範囲が３ｍより大きく３０ｍ以内の所定の周期が３００秒である。
同期クラスが１の場合は、車間距離の誤差範囲が０．３ｍ以内の所定の周期が１０秒であり、車間距離の誤差範囲が０．３ｍより大きく３ｍ以内の所定の周期が１００秒であり、車間距離の誤差範囲が３ｍより大きく３０ｍ以内の所定の周期が３００秒である。

同期クラスが２の場合は、車間距離の誤差範囲が０．３ｍ以内の所定の周期が１秒であり、車間距離の誤差範囲が０．３ｍより大きく３ｍ以内の所定の周期が１０秒であり、車間距離の誤差範囲が３ｍより大きく３０ｍ以内の所定の周期が１００秒である。
同期クラスが３の場合は、車間距離の誤差範囲が０．３ｍ以内の所定の周期が毎回であり、車間距離の誤差範囲が０．３ｍより大きく３ｍ以内の所定の周期が毎回であり、車間距離の誤差範囲が３ｍより大きく３０ｍ以内の所定の周期が毎回である。なお、毎回とは、１フレーム毎であり、１フレームは、後述するように、例えば４８．３８４［ｍｓ］である。
例えば、同期クラスが１であり、３ｍまでの誤差が許容できる場合は、１００秒に１回相互通信を行えばよいことを、図１０は表している。

なお、本実施形態では、車両間の同期クラスが異なっている場合、同期クラスの値が大きい方に合わせるようにしてもよい。例えば、車両１１の端末１０_１１の同期クラスが０であり、車両１２の端末１０_１２の同期クラスが２の場合、端末１０_１１と端末１０_１２とは、同期クラスが２の所定の周期を用いて、光通信を行うようにしてもよい。

以上のように、本実施形態では、発振器１０４が生成する基準信号の精度に応じて、送信信号を送受信する周期を変更する。具体的には、端末１０の制御部１０７は、周波数精度が高いほど所定の周期を長くし、周波数精度が低いほど所定の周期を短くする。
なお、図１０に示した同期クラス、誤差範囲、所定の周期は一例であり、これに限られない。

＜本実施形態の変形例＞
上述した例では、車両同士が光通信を行う例を説明したが、これに限られない。例えば、設置されている信号機、歩道橋、陸橋、ガードレール等の光タグ送信装置３０（図１１）が、送信信号を送受信する機能部を備えていてもよい。
この場合、光タグ送信装置３０は、第１端末１０−１または第２端末１０−２が備える機能部を備える。
光タグ送信装置３０は、予め定められた周期毎に、送信信号を光通信によって送信する。なお、送信信号には、少なくとも光タグ送信装置３０を識別するための識別子（ＩＤ）と同期クラスとタイムコードが含まれる。

図１１は、本実施形態に係る光タグ送信装置３０と車両１１と車両１２との通信例を示す図である。なお、車両１１と車両１２は、同じ方向に走行し、車両１２の前方を車両１１が走行している。また、光タグ送信装置３０は、車両１１の前方に存在している例である。車両１１と車両１２とは、光通信可能な範囲を走行している。また、車両１１は、光タグ送信装置３０と光通信可能な範囲を走行している。車両１２は、光タグ送信装置３０と光通信できない範囲を走行している。

図１１において、光タグ送信装置３０は、予め定められている周期毎に送信信号を送信しつつ、車両１１からの送信信号を受信する。車両１１の端末１０_１１は、光タグ送信装置３０が送信した送信信号を受信する。ここで、端末１０_１１が送信信号を送信した時刻をｔ_１、光タグ送信装置３０が送信信号を受信した時刻をｔ_２、光タグ送信装置３０が送信信号を受信した時刻をｔ_３、端末１０_１１が送信信号を受信した時刻をｔ_４とする。

端末１０_１１の制御部１０７は、車両１１の基準時刻を用いて車両１１における車両１１と光タグ送信装置３０との間の見かけの遅れ時間ａ’を測定し、測定した車両１１における車両１１と光タグ送信装置３０との間の見かけの遅れ時間ａ’を記憶部１１１に記憶する。
また、光タグ送信装置３０の制御部は、光タグ送信装置３０の基準時刻を用いて光タグ送信装置３０における車両１１と光タグ送信装置３０との間の見かけの遅れ時間ｂ’を測定し、測定した光タグ送信装置３０における車両１１と光タグ送信装置３０との間の見かけの遅れ時間ｂ’を記憶部に記憶する。

端末１０_１１の制御部１０７は、無線通信によって、車両１１における車両１１と光タグ送信装置３０との間の見かけの遅れ時間ａ’を光タグ送信装置３０へ送信する。
光タグ送信装置３０の制御部は、光タグ送信装置３０における車両１１と光タグ送信装置３０との間の見かけの遅れ時間ｂ’を端末１０_１１へ送信する。

端末１０_１１の制御部１０７は、記憶部１１１が記憶する見かけの遅れ時間ａ’と、受信した見かけの遅れ時間ｂ’を用いて、光タグ送信装置３０と車両１１との真の遅れ時間ｔ’と同期誤差ｄ’を算出する。
端末１０_１１の制御部１０７は、算出した光タグ送信装置３０と車両１１との真の遅れ時間ｔ’を用いて、光タグ送信装置３０と車両１１との距離を算出する。

端末１０_１１の制御部１０７は、車両１２の端末１０_１２と送信信号の送受信を行う。端末１０_１１の制御部１０７は、車両１１と車両１２との間の同期誤差ｄを算出する。端末１０_１１の制御部１０７は、算出した光タグ送信装置３０と車両１１との同期誤差ｄ’を、無線通信によって車両１２の端末１０_１２へ送信する。

車両１２の端末１０_１２は、端末１０_１１が送信した同期誤差ｄ’を受信し、受信した同期誤差ｄと同期誤差ｄ’を記憶部１１１に記憶する。なお、車両１１の端末１０_１１と車両１２の端末１０_１２とは、光通信を行うことで互いの見かけの遅れ時間、真の遅れ時間、同期誤差ｄを算出し、同期誤差ｄを共有する。車両１２の端末１０_１２は、同期誤差ｄを記憶部１１１に記憶する。

光タグ送信装置３０が光通信によって送信する送信信号を受信できる範囲に達したとき、端末１０_１２は、光タグ送信装置３０が送信する送信信号を受信する。続けて、端末１０_１２は、車両１２の基準時刻を用いて見かけの遅れ時間ｂ’’を測定する。続けて、端末１０_１２は、記憶部１１１が記憶する同期誤差ｄ’と、算出した車両１２における見かけの遅れ時間ｂ’’を用いて、真の遅れ時間ｔ’’を算出する。続けて、端末１０_１２は、算出した真の遅れ時間ｔ’’を距離Ｌ’’に変換する。

以上のように、本実施形態によれば、光タグ送信装置３０との光通信が可能な範囲外のとき、車両１２の端末１０_１２は、車両１２の前方を走行している車両１１の端末１０_１１から同期誤差ｄ’を受信する。これにより、端末１０_１２は、光タグ送信装置３０が送信する送信信号を受信できる範囲に達したとき、受信済みの同期誤差ｄ’と、光タグ送信装置３０との見かけの遅れ時間ｂ’を用いて、光タグ送信装置３０と車両１２との距離を算出することができる。これにより、端末１０_１２は、光タグ送信装置３０との見かけの遅れ時間や同期誤差の送受信等を行うことなく、距離の算出に係る時間を短縮することができる。

＜送信信号＞
次に、本実施形態の端末１０（含む光タグ送信装置３０）が用いる送信信号の例を説明する。
図１２は、本実施形態に係る送信信号の構成例を示す図である。図１２において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨ（ハイ）レベルとＬ（ロー）レベルとを表している。
図１２に示すように、送信信号ｇ２００の１つのシーケンスは、２個のリーダ信号ブロックと、８０個（ｎ＝０〜７９）の信号ブロックと、２個の無信号ブロックとで構成されている。また、送信信号ｇ２００の１つのシーケンスの１周期Ｔ_ｓは、４８．３８４［ｍｓｅｃ］（＝５７６［μｓｅｃ］×（２＋８０＋２））である。なお、１秒当たりのシーケンス数を整数とするためにシーケンスの前後に無信号期間を設けてもよい。

リーダ信号ブロックは、信号ブロックの始まりを示す信号のブロックである。
信号ブロックＳＢは、送信情報が符号化及び変調された信号のブロックである。
無信号ブロックは、信号ブロックの終了を示すブロックであり、無信号状態である。

波形ｇ２０１は、１つの信号ブロックＳＢを拡大した波形である。１つの信号ブロックＳＢは、１２個の信号パルスと４個の無信号とで構成される。１２個の信号パルスは、３ ｔｉｃｋに対応する。なお、１ ｔｉｃｋは、４個の信号パルスに相当する。

無信号の期間（無信号期間とも言う）は、信号パルス４個分の期間である。１つの信号パルスは３６［μｓｅｃ］である。また、無信号期間は、４個の信号パルス分の期間であるため、１ ｔｉｃｋに相当する。このため、信号ブロックの１周期Ｔ_ｂは、５７６［μｓｅｃ］（＝３６［μｓｅｃ］×（１２＋４））である。なお、ｇ２０１では無信号期間がＬレベルとなっているがＨレベルでもよい。

波形ｇ２０２は、１つの信号パルスＳＰを拡大した波形である。１つの信号パルスＳＰは、位相を示す期間Ｔ_ｗと、９個のＴＯＦブロックと、残りの期間Ｔ_ｗ’とで構成される。ＴＯＦブロックＴＢの期間は、ディーティが５０％であるため、１８［μｓｅｃ］（＝２［μｓｅｃ］×９）である。ＴＯＦブロックの１周期Ｔ_ｒは、（ＴＰ×５）（＝１［μｓｅｃ］）×２の期間であり、すなわち、２［μｓｅｃ］である。また、位相を示す期間Ｔ_ｗは、位相が０度の場合に０であり、位相が１２０度の場合にＴ_ｐ×１／３であり、位相が２４０度の場合にＴ_ｐ×２／３である。すなわち、位相を示す期間Ｔ_ｗの長さによって、ビット値が決定する。

波形ｇ２０３は、ＴＯＦブロックＴＢを拡大した波形である。１つのＴＯＦブロックＴＢは、遅延期間Ｔ_ｄと、５個のＴＯＦパルスと、残りの期間Ｔ_ｄ’とで構成される。ここで、遅延期間Ｔ_ｄは、所定の時間である。

波形ｇ２０４は、ＴＯＦパルスＴＰを拡大した波形である。ＴＯＦパルスＴＰの１周期は、２００［ｎｓｅｃ］であり、Ｌレベルの期間Ｔ_ｌｏｗとＨレベルの期間Ｔ_ｈｉｇｈそれぞれは、１００［ｎｓｅｃ］である。

図１２に示したシーケンスの１周期Ｔ_ｓ、信号ブロックＳＢの１周期Ｔ_ｂ、信号パルスＳＰの１周期Ｔ_ｐ、位相を示す期間Ｔ_ｗ、残りの期間Ｔ_ｗ’、ＴＯＦブロックＴＢの１周期Ｔ_ｒ、遅延期間Ｔ_ｄと、ＴＯＦパルスＴＰのＨレベルの期間Ｔ_ｈｉｇｈ及びＬレベルの期間Ｔ_ｌｏｗと、残りの期間Ｔ_ｄ’との関係は、次式（９）のように表される。式（９）の関係は、直交条件に基づいて決定されたものである。

次に、受信時の端末１０の動作について説明する。
図１３は、本実施形態に係る受信時の端末１０の動作例を示す図である。図１３において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨレベルとＬレベルとを表している。

波形ｇ３０１は、他の端末１０が送信した送信信号の発光パターンの波形例である。波形ｇ３０２は、転送ゲートＴｘａのオン状態とオフ状態を切り替える信号ＴＸ１の波形である。波形ｇ３０３は、転送ゲートＴｘｂのオン状態とオフ状態を切り替える信号ＴＸ２の波形である。波形ｇ３０４は、転送ゲートＴｘｃのオン状態とオフ状態を切り替える信号ＴＸ３の波形である。

波形ｇ３０５は、波形３０１を拡大した波形である。波形ｇ３０６は、波形３０２を拡大した波形である。波形ｇ３０７は、転送ゲートＴｘｄのオン状態とオフ状態を切り替える信号ＴＸ４の波形である。波形ｇ３０８は、ドレインゲートＤｒのオン状態とオフ状態を切り替えるドレインゲート信号の波形である。

波形ｇ３０１に示すように、送信信号の発光パターンの１周期は、３６［μｓ］（＝２０００［ｎｓ］×１８＝２７．８［ｋＨｚ］）である。また、ＴＯＦパルス間隔は、２０００［ｎｓ］（＝０．５［ＭＨｚ］）である。また、波形ｇ３０５に示すように、１つのＴＯＦパルスには、１１００［ｎｓ］のＨレベルが継続する期間と、９００［ｎｓ］の負パルス列を有する期間を含んでいる。なお、負パルス列とは、波形ｇ３０５に示すように、ＬレベルとＨレベルを交互に繰り返すパルス列である。

波形ｇ３０６が示すように、信号ＴＸ１は、１０００［ｎｓ］のＨレベルの期間と、１０００［ｎｓ］のＬレベルの期間を含む。信号ＴＸ１がＨレベルの期間は、発光パターンがＨレベルの期間うち１０００［ｎｓ］を含む。また、信号ＴＸ１がＬレベルの期間は、発光パターンが負パルス列の期間の９００［ｎｓ］を含む。

波形ｇ３０７の信号ＴＸ４とドレインゲート信号は、時刻０から２０００［ｎｓ］の間に、左から右に移動する。
波形ｇ３０７に示すように、信号ＴＸ４は、１００［ｎｓ］のＨレベルの期間を５つ含む。なお、ＨレベルとＨレベルとの間には、１００［ｎｓ］のＬレベルの期間を含む。この５つのＨレベルの期間と、間にある４つのＬレベルの期間を合わせて、ＴＯＦ時間ともいう。ＴＯＦ時間は、９００［ｎｓ］（＝１００×（５＋４））である。
また、波形ｇ３０８に示すように、ドレインゲート信号は、両側に５０［ｎｓ］のＨレベルの期間と、１００［ｎｓ］のＨレベルの期間を４つ、１００［ｎｓ］のＬレベルの期間を５つ含む。この２つの５０［ｎｓ］のＨレベルに挟まれた期間を排出時間ともいう。排出時間は、１０００［ｎｓ］（＝５０×２＋１００（５＋４））である。

次に、信号ＴＸ４の時刻０から時刻２０００［ｎｓ］の波形例を説明する。
図１４は、本実施形態に係るｎ毎の信号ＴＸ４の例を示す図である。図１４において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨレベルとＬレベルとを表している。なお、図１４において、ｎ＝０のときの信号をＴＸ４（０）と表し、・・・、ｎ＝７９のときの信号をＴＸ４（７９）と表す。信号ＴＸ４は、時刻０から時刻２０００［ｎｓ］の間、８０回、左から右に制御部１０７の制御に応じて移動する。

波形ｇ３０７（０）は、ｎ＝０のＴＸ４信号である。ｎ＝０のとき、パルスＴＰの遅延期間Ｔ_ｄ０は０である。すなわち、波形ｇ３０７（０）は、時刻０から開始される。

次に、波形ｇ３０７（１）は、ｎ＝１のＴＸ４信号である。ｎ＝１のとき、パルスＴＰの遅延期間Ｔ_ｄ１は２５［ｎｓｅｃ］（＝２［μｓｅｃ］／８０）である。すなわち、図１４に示すように、ｎ＝１のときの波形ｇ３０７（１）は、ｎ＝０のときの波形ｇ３０７（０）に対して、２５［ｎｓｅｃ］遅れている。

以下、ｎが１増加する毎に２５［ｎｓｅｃ］ずつ遅れていく。そして、ｎ＝７９のとき、波形ｇ３０７（７９）のように、２０００［ｎｓｅｃ］の前にパルスＴＰの最初のＬレベルの期間Ｔ_ｌｏｗの１／４（＝１００［ｎｓｅｃ］／２５［ｎｓｅｃ］）だけ現れ、残りの信号は、０［ｎｓｅｃ］に折り返す。
なお、図１４では省略しているが、ＴＸ４信号の移動に合わせて、ドレインゲート信号も左から右に２５［ｎｓｅｃ］ずつ制御部１０７の制御に応じて移動する。

＜遅れ時間（遅延時間）の検出＞
次に、遅れ時間の検出方法について説明する。
図１５は、本実施形態に係る遅れ時間の検出を説明する図である。
図１５において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨレベルとＬレベルとを表している。また、波形ｇ４０１は、発光パルスの波形を表す。波形ｇ４０２は、信号ＴＸ４を表す。グラフｇ４０３は、信号ＴＸ４の遅延時間Ｔｄを変化させたときの積分したｎ＝０〜７９における８０個の強度出力（積分値）を逐次接続した例を表す。なお、図１５に示す例は、１０００［ｎｓ］の時刻から発光パルスを開始する例である。

図１４を用いて説明したように、本実施形態では、発光パルス（送信信号）を受信するとき、信号ＴＸ４の遅延時間Ｔｄを順次変化させる。時刻が０は、ｎ＝０のときの積分値を表し、・・・、時刻が２０００は、ｎ＝７９のときの積分値を表している。前述したように信号ＴＸ４が、ｎの値に応じて２５［ｎｓｅｃ］ずつ移動していこことにより、グラフｇ４０３に示すような積分値が得られる。

図１５に示すように、信号ＴＸ４によってゲートを開くタイミングと、発光パルスが発光しているタイミングが一致する時刻が１０００［ｎｓ］のときに積分値が最小になる。このため、積分値が最小になる時刻を求めることで、遅れ時間（遅延時間）を求めることができる。

次に、積分値の最小値の検出方法の一例を説明する。
図１６は、図１５の符号ｇ４３１が示す領域の拡大図である。図１６において、縦軸は画素２０１の出力強度（積分値）、横軸は遅延時間である。また、点ｇ５０１は（ｍ−１）（ｍは１〜８０のいずれかの整数）番目の積分値であり、点ｇ５０２はｍ番目の積分値であり、点ｇ５０３は（ｍ＋１）番目の積分値である。また、線ｇ５１１は、点ｇ５０１と点ｇ５０２とを通る線分であり、線ｇ５１２は、点ｇ５０３を通り、線ｇ５１１の線分の傾きと傾きの極性が逆の線分である。

図１６に示すように、点ｇ５０１は、遅延時間がｔ_２００、出力強度がＬ_０であり、点ｇ５０２は、遅延時間がｔ_２０１、出力強度がＬ_１であり、点ｇ５０３は、遅延時間がｔ_２０２、出力強度がＬ_３である。また、Ｔ_０〜Ｔ_２は、遅延時間を正規化した値である。
ここで、図１６に示す例において、測定された測定値Ｌ_０〜Ｌ_２を用いて、真の最小値である点ｇ５２１の位置、すなわち、遅延時間ｔ_ｍｉｎを算出する方法を説明する。
図１６に示す例では、測定値の大小関係が、Ｌ_１＜Ｌ_２＜Ｌ_０である。
遅延時間ｔを測定値Ｌが最小となる遅延時間ｔ_２０１を基準として、前後の時間が１となるように正規化すると、Ｔは、次式（１０）のように表される。

Ｔ＝（ｔ−ｔ_２０１）／（ｔ_２０１−ｔ_２００） …（１０）

式（１０）を用いて、線ｇ５１１と線ｇ５１２との交点を求めることで、真の最小値の位置を求めることができる。式ｇ５１１は、次式（１１）のように表され、線ｇ５１２は、次式（１２）のように表される。

Ｌ＝ａＴ＋ｂ_ｎ …（１１）

Ｌ＝−ａＴ＋ｂ_ｐ …（１２）

なお、式（１１）と式（１２）において、ａは傾きであり、式（１１）において、ｂ_ｎは切片であり、式（１２）において、ｂ_ｐは切片である。
また、各遅延時間を用いて、正規化したＴ_０〜Ｔ_２は、次式（１３）〜（１５）のように表される。

Ｔ_０＝（ｔ_２００−ｔ_２０１）／（ｔ_２０１−ｔ_２００）＝−１ …（１３）

Ｔ_１＝（ｔ_２０１−ｔ_２０１）／（ｔ_２０１−ｔ_２００）＝０ …（１４）

Ｔ_２＝（ｔ_２０２−ｔ_２０１）／（ｔ_２０１−ｔ_２００）＝１（ただしｔ_２０２−ｔ_２０１＝ｔ_２０１−ｔ_２００の場合 …（１５）

式（１１）〜式（１５）より、Ｌ_０、Ｌ_１、Ｌ_２は、次式（１６）〜次式（１８）のように表される。

Ｌ_０＝ａ×（−１）＋ｂ_ｎ＝−ａ＋ｂ_ｎ …（１６）

Ｌ_１＝ａ×（０）＋ｂ_ｎ＝ｂ_ｎ …（１７）

Ｌ_２＝−ａ×（１）＋ｂ_ｐ＝−ａ＋ｂ_ｐ …（１８）

式（１６）〜式（１８）より、正規化された最小の位置Ｔ_ｍｉｎは、次式（１９）のように表される。

Ｔ_ｍｉｎ＝（Ｌ_２−Ｌ_０）／２（Ｌ_１−Ｌ_０） …（１９）

式（１９）より、測定値が最小となる遅延時刻ｔ_ｍｉｎは、次式（２０）のように表される。

ｔ_ｍｉｎ＝Ｔ_ｍｉｎ（ｔ_２０１−ｔ_２００）＋ｔ_２０１
＝｛（Ｌ_２−Ｌ_０）（ｔ_１−ｔ_０）／２（Ｌ_１−Ｌ_０）｝＋ｔ_２０１
…（２０）

次に、上述した式を用いて、遅延時間の最小値を求める手順の一例を説明する。
制御部１０７は、８０個（ｎ＝０〜７９）のうち、最小値の積分値（例えば点ｇ５０２）を検出する。続けて、制御部１０７、検出した最小値の前後の積分値（例えば点ｇ５０１と点ｇ５０３）を検出する。
続けて、制御部１０７は、連続する２つの積分値（例えば点ｇ５０１と点ｇ５０２）を通る線分（例えば線ｇ５１１）の例えば式（１６）に示した直線の式を算出する。続けて、制御部１０７は、算出した線分における傾きの極性を反転させた傾きを有し、残りの積分値（例えば点ｇ５０３）を通る線分（例えば線ｇ５１２）の例えば式（１２）に示した直線の式を算出する。続けて、制御部１０７は、上述したように、算出した２つの直線の交点を、例えば式（２０）を用いて真の最小値として推定し、推定した真の最小値に基づいて位相として算出する。

なお、図１６に示した例では、最小値の前後の積分値を用いて、真の最小値を推定する例を説明したが、最小値の推定に用いる積分値の個数は、最小値を含む３個以上であればよい。また、上述した最小値の算出方法は一例であり、これに限られない。

以上のように、本実施形態では、互いに検出した見かけの遅れ時間（遅延時間）を用いて、真の遅れ時間（遅延時間）と同期誤差を算出するようにした。そして、本実施形態では、算出した同期誤差を通信可能な他の車両の端末１０へも送信するようにした。そして、光通信できない距離を走行している２台の車両は、この２台が光通信可能な範囲を走行している車両から同期誤差を受信する。これにより、本実施形態では、互いに光通信可能な範囲に達したとき、受信済みの同期誤差を用いて、互いに見かけの遅れ時間の送受信を行わずに車間距離を算出することができる。この結果、本実施形態によれば、車両の端末１０間の相互通信量を低減することができる。

また、本実施形態によれば、車両１１が備える端末１０と、車両１３が備える端末１０とが、車両間が直接通信できない距離である場合であっても、車両１２が備える端末１０を介して同期誤差（相対位相）を共有できるので、車両１１と車両１３との同期誤差を測定することができる。これにより、本実施形態では、第１の車両と第３の車両とが直接通信可能な状態となった場合に、互いの車両間で同期を取る時間を省略することができる。

また、本実施形態によれば、２台の車両の間で、相互に送信信号の送信と受信を行うことで、例えば、車両１１における車両１１と車両１２との間の見かけの遅延時間と、車両１２における車両１１と車両１２との間の見かけの遅延時間とを測定することができる。本実施形態によれば、測定した車両１１における車両１１と車両１２との間の見かけの遅延時間と、車両１２における車両１１と車両１２との間の見かけの遅延時間とを用いて、車両１１と車両１２との間の同期誤差を算出することができる。そして、本実施形態によれば、互いの車両間で同期を取る時間を省略して、算出した同期誤差と、計測した見かけの遅延時間に基づいて、車両１１と車両１２との間の距離を算出することで測定するができる。

また、本実施形態によれば、車両１２と車両１３との間で相互に送信信号の送信と受信を行うことで、車両１２と車両１３との間の同期誤差を算出することができる。そして、本実施形態によれば、車両１２の端末１０が、算出した車両１２と車両１３との間の同期誤差を車両１１へ送信することで、車両１１の端末１０は、車両１２と車両１３との間の相対位相を共有できる。これにより、本実施形態によれば、車両１１の端末１０は、車両１１と車両１２との間の同期誤差と、車両１２と車両１３との間の同期誤差とを用いて、車両１１と車両１３との間の同期誤差を算出することができる。

また、本実施形態によれば、直接通信可能になったとき、車両１１の端末１０は、車両１１と車両１３との間の見かけの遅延時間を測定する。そして、本実施形態によれば、車両１１の端末１０は、算出した車両１１と車両１３との間の同期誤差と、測定した車両１１と車両１３との間の見かけの遅延時間に基づいて、車両１１と車両１３との間の距離を算出することで測定することができる。

また、本実施形態によれば、送信信号に含まれる同期クラスに合わせて送信間隔や受信間隔を変更することができるので、通信量を低減することができる。
また、本実施形態によれば、送信信号と遅延時間と同期誤差を異なる通信手段で送信するようにしたので、距離の算出に必要であるため毎回送信が必要な送信信号と、算出できたときに送信すればよい遅延時間と同期誤差を異なるタイミングで送信することができる。これにより、本実施形態によれば、通信量を低減することができる。

また、本実施形態によれば、遅延時間の検出は、図１３と図１４に示したように、発光パルスの発光タイミングを一定とし、受信時に振り分けゲートＴｘｄを制御して受信タイミングをずらすようにした。
これにより、本実施形態によれば、振り分けゲート部のうちの１つのパルスの開始タイミングを所定時間毎に且つ所定回数毎に遅延させることで、遅延時間を測定することができる。

なお、本発明における端末１０の復調器１０５、復号器１０６、制御部１０７、符号器１０８、変調器１０９の機能のうち少なくとも１つを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１…車両間通信システム、１０−１…第１端末、１０−２…第２端末、１０…端末、２０…サーバー装置、３０…光タグ送信装置、１０１…レンズ、１０２…受光部、１０３…ＧＮＳＳ、１０４、１０４Ａ…発振器、１０５…復調器、１０６…復号器、１０７…制御部、１０８…符号器、１０９…変調器、１１０…投光器、１１１…記憶部、１１２…送受信部、２０１…画素、２０２…垂直走査回路、２０３…水平走査回路、２０４…読み出し回路、ＳＢ…信号ブロック、ＳＰ…信号パルス、ＴＢ…ＴＯＦブロック、ＴＰ…ＴＯＦパルス

Claims (8)

1. 第１の車両が備える第１の端末は、
   第２の車両が備える第２の端末が送信する前記第２の車両と第３の車両との間の第１の同期誤差を受信し、受信した前記第１の同期誤差と、前記第１の車両と前記第２の車両との間の第２の同期誤差とに基づいて、前記第１の車両と前記第３の車両の間の第３の同期誤差を算出する第１の制御部と、を備え、
   前記第２の端末は、
   前記第１の同期誤差を前記第１の車両に送信する第２の制御部、を備え、
   前記同期誤差は、２つの前記車両に関して、各車両の同期信号に同期して各車両が光を発光した時刻の差である、
   車両間通信システム。
2. 前記第Ｎ（Ｎは１から３のうちのいずれかの整数）の端末が備える前記第Ｎの端末の前記第Ｎの制御部は、
   他の車両へ自車両を識別するための識別子と相対時間を示す情報を含む送信信号の送信を行い、前記他の車両が送信する前記送信信号を受信し、受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｎの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｍ（ＭはＮ以外の１から３のうちのいずれかの整数）の車両との間の第Ｎの遅延時間を計測し、計測した前記第Ｎの遅延時間を前記第Ｍの車両へ送信し、前記第Ｍの車両が送信する前記第Ｍの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の第Ｍの遅延時間を受信し、前記第Ｎの遅延時間と前記第Ｍの遅延時間を用いて、前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の同期誤差とを算出し、算出した前記同期誤差と、計測した前記第Ｎの遅延時間に基づいて、前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の距離を算出する、請求項１に記載の車両間通信システム。
3. 前記第Ｏ（ＯはＮとＭ以外の１から３のうちのいずれかの整数）の車両の前記第Ｏの制御部は、
   他の車両へ前記送信信号の送信を行い、前記他の車両が送信する前記送信信号を受信し、受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｏの車両における前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の第Ｏの遅延時間を計測し、計測した前記第Ｏの遅延時間を前記第Ｍの車両へ送信し、
   前記第Ｍの車両の前記第Ｍの制御部は、
   受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｍの車両における前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の遅延時間を計測し、前記第Ｍの車両における前記第Ｏの車両と前記第Ｏの車両との間の遅延時間と、前記第Ｏの遅延時間を用いて、前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の同期誤差を算出し、算出した前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の前記同期誤差を前記第Ｎの車両へ送信する、請求項２に記載の車両間通信システム。
4. 前記第Ｎの車両の前記第Ｎの制御部は、
   前記第Ｏの車両が通信可能な距離に存在する場合、前記第Ｏの車両が送信する前記送信信号を受信し、受信した前記送信信号に含まれる他の車両における相対時間を示す情報と、自車両における相対時間を示す情報とに基づいて、前記第Ｎの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｏの車両との間の遅延時間を計測し、算出した前記第Ｎの車両と前記第Ｍの車両との間の同期誤差と、受信した前記第Ｍの車両と前記第Ｏの車両との間の前記同期誤差と、計測した前記第Ｎの車両における前記第Ｎの車両と前記第Ｏの車両との間の遅延時間に基づいて、前記第Ｎの車両と前記第Ｏの車両との間の距離を算出する、請求項３に記載の車両間通信システム。
5. 前記送信信号は、
   前記制御部が用いる基準信号の精度を示す同期クラスを含み、
   前記制御部は、
   自制御部における第１の同期クラスと、他の車両の前記制御部における第２の同期クラスとに基づいて、送信と受信とを行う通信間隔を変更する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の車両間通信システム。
6. 前記車両が備える前記端末は、
   前記他の車両からの送信信号である発光信号を受光する受光部、を備え、
   前記制御部は、
   前記受光部によって検出された位相差に基づいて、自車両と前記他の車両との距離を算出し、
   前記受光部は、
   複数の画素が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する光電変換部と、
   前記光電変換部によって生成された電荷を蓄積する第１の電荷蓄積部と、
   前記光電変換部と電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記光電変換部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御するｍ（ｍは４以上の整数）個の振り分けゲート部と、
   前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する（ｍ−１）個の第２〜第ｍの電荷蓄積部と、
   を備え、
   前記ｍ個の振り分けゲート部のうちの１つは、
   所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延される遅延されているパルスを備える、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の車両間通信システム。
7. 前記制御部は、
   前記送信信号と前記遅延時間と前記同期誤差を、異なる通信手段で送信する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の車両間通信システム。
8. 第１の制御部を備える第１の端末を備える第１の車両と、第２の制御部を備える第２の端末を備える第２の車両と、第３の制御部を備える第３の端末を備える第３の車両とを含む車両間通信システムにおける車両間通信方法であって、
   前記第２の制御部が、前記第２の車両と前記第３の車両との間の第１の同期誤差を前記第１の車両に送信する送信手順と、
   前記第１の制御部が、前記送信手順によって送信された前記第１の同期誤差を受信する受信手順と、
   前記第１の制御部が、前記受信手順によって受信された前記第１の同期誤差と、前記第１の車両と前記第２の車両との間の第２の同期誤差とに基づいて、前記第１の車両と前記第３の車両の間の第３の同期誤差を算出する算出手順と、
   を含み、
   前記同期誤差は、２つの前記車両に関して、各車両の同期信号に同期して各車両が光を発光した時刻の差である、
   車両間通信方法。

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