JP6733936B2 - 路側通信機、同期方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、路側通信機、同期方法、及びコンピュータプログラムに関する。

近年、路車間通信、車車間通信による高度道路交通システム（ＩＴＳ）が検討されている。路車間通信とは、路側通信機と車載通信機との間の通信であり、車車間通信とは、車載通信機間の通信である。

上記高度道路交通システムにおいては、路車間通信をはじめ、車車間通信や、路側通信機同士の通信である路路間通信等、各通信の共存を図るに当たって、通信を行う時間を分割して路側通信機の送信専用のタイムスロットを設ける、時分割多重（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）によるマルチアクセス方式を採用している。

上記ＴＤＭＡによるマルチアクセス方式において、送信用タイムスロットは、通常、各路側通信機それぞれに対して周期的に設定される。各路側通信機は、周期的に設定された自路側通信機の送信用タイムスロットを用いて送信を行い、それ以外の時間は、他の路側通信機又は車載通信機からの送信信号の受信を行う。

よって、路側通信機同士で正確に内部時刻が同期していないと、各路側通信機が把握するタイムスロットの開始タイミングにずれが生じ、各タイムスロットで干渉を生じさせるおそれがある。このため、各路側通信機は互いの内部時刻を同期させる必要がある。

各路側通信機が他の路側通信機との間で同期をとるための方式としては、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信することによって得られる１ＰＰＳ（Ｏｎｅ Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）信号に自路側通信機の内部時刻を同期させるＧＰＳ同期と、他の路側通信機からのパケットに含まれる時刻情報に基づいて当該他の路側通信機が計時する時刻に自路側通信機の内部時刻を同期させるエア同期とが挙げられる（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。

一般社団法人電波産業会、"７００ＭＨｚ 帯高度道路交通システムＡＲＩＢ−ＳＴＤ−Ｔ１０９ １．２版"，［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２５年１２月１０日、［平成２８年６月２２日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｒｉｂ．ｏｒ．ｊｐ／ｔｙｏｓａｋｅｎｋｙｕ／ｋｉｋａｋｕ＿ｔｕｓｈｉｎ／ｔｓｕｓｈｉｎ＿ｋｉｋａｋｕ＿ｎｕｍｂｅｒ．ｈｔｍｌ＞

特開２０１４−５３８３３号公報

上述のＧＰＳ同期及びエア同期では、外部から無線送信される信号を受信し取得することが前提となっているが、路側通信機が実際に設置される設置場所の環境によっては、一時的に外部から無線送信される信号（外部基準信号）を受信できない場合も考えられる。

このため、上記特許文献１に記載されている路側通信機は、外部基準信号が受信できずにＧＰＳ同期又はエア同期が行えない場合、外部基準信号に同期せずに自機が計時する内部時刻に基づいて自走するモード（自走モード）を実行するように構成されている。
自走モードの間に外部基準信号が受信できれば、路側通信機はＧＰＳ同期やエア同期を再開する。このように、自走モードは、ＧＰＳ同期やエア同期が一時的に行えない期間を補間するモードである。

ここで、外部基準信号に同期せずに自走モードを実行する間、路側通信機は、外部基準信号に対する内部時刻の誤差をできるだけ小さくするために、内部時刻を高い精度で維持する必要がある。

外部基準信号に同期せずに内部時刻の精度を維持するには、例えば、予め外部基準信号と、内部時刻を計時するためのクロックとの間の誤差を把握しておき、その誤差に基づいて、内部時刻を補正することが考えられる。

この場合、外部基準信号を受信し、外部基準信号と、源発振クロックとの間の誤差を把握するために必要な誤差データを収集し、収集した誤差データを統計的に処理した上で、内部時刻を補正することが考えられる。

外部基準信号に対してできるだけ精度よく同期するように内部時刻を補正するには、外部基準信号と、内部時刻との間の誤差データを統計的な処理が可能な程度に収集する必要がある。一定量の誤差データを収集するには、一定期間の間、外部基準信号を受信（サンプリング）する必要がある。

一方、上述のように外部から送信される基準信号は設置環境によって一時的に受信できなくなる場合がある。このため、必要量の誤差データの収集が完了する前に外部基準信号の受信ができなくなり、誤差データの収集が中断されてしまうことがある。
このような場合、外部基準信号を受信できないためにＧＰＳ同期やエア同期を実行できないばかりか、誤差データの収集も完了していないため自走モードも実行できず、正確なタイミングで無線通信を行うことができない。
このため、路側通信機による通信サービスの提供を停止せざるを得ない場合も生じる。

路側通信機は可能な限り通信サービスの提供を継続的に実施すべきである、という観点からみると、上述のように通信サービスの提供を停止せざるを得ない場合が生じるのは好ましくない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、外部基準信号に同期できない場合においても動作状態を維持し、その後外部基準信号に同期することができる路側通信機、同期方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

一実施形態である路側通信機は、所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放するとともに、内部時刻を外部基準信号に同期させる路側通信機であって、前記外部基準信号を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理部と、を備えている。

一実施形態である同期方法は、所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する路側通信機における内部時刻を外部基準信号に同期させる同期方法であって、前記外部基準信号を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理ステップと、を含む。

一実施形態であるコンピュータプログラムは、所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する路側通信機における内部時刻を外部基準信号に同期させる処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記外部基準信号を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理ステップと、をコンピュータに選択的に実行させるコンピュータプログラムである。

本発明によれば、外部基準信号に同期できない場合においても動作状態を維持し、その後外部基準信号に同期することができる。

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。 本実施形態の無線通信システムにおいて用いられる無線フレームを示す図である。 無線フレーム内部の構造の一例を示す図である。 本実施形態に係る路側通信機の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る無線モジュールの構成を示すブロック図である。 同期に関する動作モードの状態遷移図である。 ＧＰＳ同期を説明するための図である。 処理部が行う誤差データの収集を説明するための図である。 路側通信機が起動直後に実行する選択処理を示すフローチャートである。 同期モードにおいて実行される処理を示すフローチャートである。 第１自走モードにおいて実行される処理を示すフローチャートである。 第２自走モードにおいて実行される処理を示すフローチャートである。 路側通信機が同期モードにおいて実行する誤差データの収集処理を示すフローチャートである。 同期モードを実行中に外部基準信号の受信ができなくなった場合に路側通信機が行う処理を示す図である。 第１実施形態の第１変形例に係る路側通信機が、第２自走モードにおいて実行する処理を示したフローチャートである。 第１実施形態の第２変形例に係る路側通信機が、第２自走モードにおいて実行する処理を示したフローチャートである。 第２実施形態に係る路側通信機が、第２自走モードにおいて実行する処理を示したフローチャートである。 同期に関する動作モードの状態遷移図の他の例である。

［本願発明の実施形態の説明］

まず最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態である路側通信機は、所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放するとともに、内部時刻を外部基準信号に同期させる路側通信機であって、前記外部基準信号を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理部と、を備えている。

上記のように構成された路側通信機によれば、誤差データの収集完了前でかつ、外部基準信号を取得できない場合には、第２自走モードを実行するので、動作状態を維持することができる。
さらに、第２自走モードを実行中に、外部基準信号が取得できた場合、同期モードを実行するので、第２自走モードを実行することで動作状態を維持しつつ、その後、外部基準信号に同期することができる。

（２）上記路側通信機において、前記処理部は、前記所定期間分の前記誤差データの収集を前記同期モードで行うことが好ましい。

（３）上記路側通信機において、前記処理部は、前記第２モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２モードを選択したと判定すると、自路側通信機の動作を停止させることが好ましい。
前記第２モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後であるときは、路側通信機は外部基準信号のタイミングを把握できないので、ずれたタイミングで内部時刻の計時を開始し誤差を含んだ状態で計時してしまうおそれがある。
これに対し、上記構成によれば、路側通信機の動作を停止させるので、大きく誤差を含んだ状態で内部時刻を計時してしまうのを抑制することができる。

（４）また、前記処理部は、前記第２モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２モードを選択したと判定すると、自路側通信機が他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性がないと判断した場合、前記第２自走モードを継続するように構成してもよい。
この場合、任意のタイミングで内部時刻の計時を開始したとしても、他の路側通信機との間で干渉を生じさせることなく、第２自走モードを継続することができる。

（５）また、前記処理部は、自路側通信機が前記他の路側通信機との間で通信を実行しない又は通信を行う可能性がないときに、自路側通信機が前記他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性がないと判断することができる。
この場合、他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性が低いことが明らかであるため、任意のタイミングで内部時刻の計時を開始することができ、第２自走モードを実行することができる。

（６）上記路側通信機において、前記処理部は、前記第２モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２モードを選択したと判定すると、外部から与えられる絶対時刻情報に基づいて前記内部時刻の計時を開始し、前記第２自走モードを継続してもよい。
この場合、路側通信機は、外部から与えられる絶対時刻情報によって、外部基準信号のタイミングを推定することができる。この結果、路側通信機は、推定した外部基準信号のタイミングに基づいて、内部時刻の計時を開始することができ、第２自走モードを継続することができる。

（７）上記路側通信機において、自路側通信機を制御する中央装置と通信可能であり、前記絶対時刻情報は、前記中央装置から与えられることがある。

（８）前記絶対時刻情報は、前記処理部によって実行される前記送信データに関するセキュリティ処理に用いるための情報を用いることができる。

（９）上記路側通信機において、前記処理部は、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の前記誤差データに基づいて前記第２自走モードにおける補正を前記内部時刻に対して行ってもよい。
この場合、路側通信機は、所定期間分の誤差データの収集完了前の時点で、収集途中分の誤差データを有している場合があるので、この誤差データに基づいて補正することができる。この結果、第２自走モードを実行する上で、外部基準信号との間の誤差が抑制された内部時刻を計時することができる。

（１０）上記路側通信機において、前記処理部は、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号が取得できたことで前記同期モードを実行する場合、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の前記誤差データと、前記外部基準信号が取得できた後に収集した前記誤差データとによって前記所定期間分の誤差データを収集してもよい。
この場合、収集途中分の誤差データを利用することで、無駄なく速やかに所定期間分の誤差データを収集することができる。

（１１）上記路側通信機において、第２自走モードにおける内部時刻の精度は、所定期間分の誤差データによって補正される第１自走モードにおける内部時刻の精度よりも低くなるおそれがある。
このため、前記第２自走モードを継続実行可能な実行期間は、前記第１自走モードを継続実行可能な実行期間よりも短い期間に設定されていることが好ましい。
これにより、内部時刻の精度が低くなる第２自走モードを実行する期間をより短くすることができる。

（１２）また、上記路側通信機において、前記外部基準信号は、前記複数のタイムスロットのうちのいずれかを用いて送信される他の路側通信機からの送信パケットとすることができる。

（１３）また、一実施形態である同期方法は、所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する路側通信機における内部時刻を外部基準信号に同期させる同期方法であって、前記外部基準信号を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理ステップと、を含む。

（１４）また、一実施形態であるコンピュータプログラムは、所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する路側通信機における内部時刻を外部基準信号に同期させる処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記外部基準信号を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理ステップと、をコンピュータに選択的に実行させる。

上記構成の同期方法及びコンピュータプログラムによれば、外部の基準信号に同期できない場合においても動作状態を維持し、その後基準信号に同期することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔システムの全体構成〕
図１は、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。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、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。

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、電話回線等の有線又は無線による通信回線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の交通信号機１および路側通信機２とＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成している。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。

路側センサ６は、各交差点Ｊｉに流入又は流出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、感知情報や画像データは通信回線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及び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。

〔無線通信の方式等〕
高度道路交通システムにおいて、無線通信システムを構成する、複数の交差点それぞれに設置された複数の路側通信機２は、その周囲を走行する車両の車載通信機３との間で無線通信（路車間通信）が可能である。
また、各路側通信機２は、自己の送信波が到達する所定範囲内に位置する他の路側通信機２とも無線通信（路路間通信）が可能である。
また、同じく無線通信システムを構成する車載通信機３は、路側通信機２との間で無線通信（車路間通信）を行うとともに、キャリアセンス方式で他の車載通信機３と無線通信（車車間通信）が可能である。

路側通信機２には、自身が無線送信するための専用のタイムスロット（図３の路側機通信期間５０）がＴＤＭＡ方式で割り当てられており、このタイムスロット以外の時間帯には無線送信を行わない。すなわち、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のためのキャリアセンス方式による送信時間として開放されている。
路側通信機２及び車載通信機３は、同一周波数帯を通信に用いるが、上記のように路側通信機２と車載通信機３の送信時間帯が区別されていることで、路側通信機２による送信信号と、車載通信機３による送信信号との衝突を回避できる。

路側通信機２及び車載通信機３は、送信信号の受信に関しては特に制限されない。従って、路側通信機２は、車載通信機３の送信信号を受信できる他、他の路側通信機２の送信信号も受信できる。また、車載通信機３は、路側通信機２及び他の車載通信機３の送信信号を受信できる。

図２は、本実施形態の無線通信システムにおいて用いられる無線フレームを示す図である。本システムの無線フレーム（スーパーフレーム）は、その時間軸方向の長さ（フレーム長）が１００ミリ秒に設定されており、時間軸方向に並べて配置されている。つまり、無線フレームは、１秒間に１０フレーム配置される。
無線フレームは、路側通信機２が有するＧＰＳ受信機（後に説明する）が出力する１ＰＰＳ信号に基づいて生成される。

図３は、無線フレーム内部の構造の一例を示す図である。
図３に示すように、無線フレームは、路側機通信期間５０を含んで構成されている。
路側機通信期間５０は、路側通信機２に割り当てられる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。一方、路側機通信期間５０以外の期間は、車載通信機３によるキャリアセンス方式の無線送信用として開放する期間である。このため、路側通信機２は、路側機通信期間５０以外の期間では無線送信を行わない。

無線フレームには、複数の路側機通信期間５０が含まれている。
複数の路側機通信期間５０には、それぞれスロット番号ｉが付されている。このスロット番号ｉは、無線フレーム内でインクリメント又はデクリメントされる。
路側通信機２には、無線フレームに含まれる複数の路側機通信期間５０の内の１又は複数が割り当てられる。路側通信機２はスロット番号ｉによっていずれの路側機通信期間５０が自路側通信機２に割り当てられるかを認識することができる。

図３では、２つの路側通信機２−１，２−２それぞれの無線フレームの一例を示しており、路側通信機２−１にはハッチングで示されているスロット番号２の路側機通信期間５０が、路側通信機２−２にはハッチングで示されているスロット番号１の路側機通信期間５０が、それぞれ割り当てられている。また、両路側通信機２−１，２−２は、車載通信機が両路側通信機２−１，２−２のサービスエリア間を行き来する程度に近い位置に設置されているものとする。

図３では、路側通信機２−２の無線フレームが、路側通信機２−１の無線フレームに対して時間軸方向に遅れが生じていることから、互いの無線フレームのタイミングにずれが生じている場合を示している。路側通信機２−１，２−２同士は、互いに異なるスロット番号の路側機通信期間５０が割り当てられているので、互いの送信信号が重複して干渉を生じさせることはない。
しかし、図３中の期間５１は、路側通信機２−２による時刻を基準とすれば路側機通信期間５０と認識される一方、路側通信機２−１による時刻を基準とすれば路側機通信期間５０と認識される。
よって、図３に示すように、路側通信機２−２に同期した車載通信機は、路側機通信期間５０以外の期間であると認識するため、無線送信可能と判断する。しかし、路側通信機２−１は、自らが路側機通信期間５０と判断する期間で無線送信を行う。
このため、期間５１内で前記車載通信機が無線送信を行ったとすると、同じタイミングで無線送信を行う路側通信機２−１との間で干渉が生じる。

このように、路側通信機同士で同期が取れていない場合、一の路側通信機と、他の路側通信機に同期している車載通信機との間で干渉が生じるおそれがある。このため、路側通信機２間（特に、距離的に近い位置関係にある路側通信機２間）では、互いの無線フレームのタイミングが一致するように、互いのローカル時刻を同期させる必要がある。

そこで、本実施形態の各路側通信機２は、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信したＧＰＳ受信機が出力する１ＰＰＳ信号に基づいて同期を行うＧＰＳ同期と、他の路側通信機（基地局）２から送信されたパケットに含まれる時刻情報に基づいて他の路側通信機２に同期するエア同期と、を行う機能を有している。

また、本実施形態の各路側通信機２は、上述のＧＰＳ同期及びエア同期を行うことができない場合、基準となる１ＰＰＳ信号や他の路側通信機の時刻に対して誤差を抑制しつつ自路側通信機２が計時するローカル時刻によって自走する機能も有している。

本実施形態におけるＧＰＳ同期及びエア同期の方法は、非特許文献１の「解説２ 基地局間の時刻同期の例」に従う。
各路側通信機２は、上記２つの方式の同期方式を選択的に実行することで、互いの無線フレームのタイミングを一致させる。

〔路側通信機〕
図４は、本実施形態に係る路側通信機２の構成を示すブロック図である。
路側通信機２は、図４に示すように、無線通信用アンテナ１０が接続された無線モジュール１１と、ＧＰＳ信号受信用アンテナ１２が接続されたＧＰＳ受信機１３と、通信制御処理を行う通信処理装置１４と、を備えている。

ＧＰＳ受信機１３は、ＧＰＳ衛星（図示せず）から送信されるＧＰＳ信号を受信して自機（ＧＰＳ受信機）１３の位置を特定（測位）する機能を有している。また、ＧＰＳ受信機１３は、受信したＧＰＳ信号に含まれる時刻情報に同期した１ＰＰＳ信号を出力する機能を有している。ＧＰＳ受信機１３は、これら１ＰＰＳ信号を通信処理装置１４に与える。

通信処理装置１４は、路車（車路）間通信及び路路間通信等の通信によって送受信される送受信データの処理を行う機能を有している。通信処理装置１４は、ＧＰＳ受信機１３及び無線モジュール１１の制御を行う機能も有している。
また、通信処理装置１４は、ＧＰＳ受信機１３から与えられる１ＰＰＳ信号を無線モジュール１１に与える。

無線モジュール１１は、路車（車路）間通信及び路路間通信における無線送受信を行うための無線機である。無線モジュール１１は、通信処理装置１４から与えられる、路車間通信及び路路間通信等に関する送信データを送信信号として無線送信する。また、無線モジュール１１は、路車（車路）間通信及び路路間通信による受信信号を受信し、受信した受信信号を受信データとして通信処理装置１４に与える。

図５は、本実施形態に係る無線モジュール１１の構成を示すブロック図である。
無線モジュール１１は、無線通信用アンテナ１０が接続された送受信部１６と、処理装置１７とを備えている。
送受信部１６は、無線通信用アンテナ１０によって送受信される送受信信号の変復調や増幅を行う機能を有している。

処理装置１７は、処理部１８と、タイマ１９と、発振器２０と、信号取得部２１とを備えている。
タイマ１９は、発振器２０が出力するクロックに基づいてローカル時刻（内部時刻）を計時する機能を有している。

処理部１８は、タイマ１９を制御することで内部時刻に関する処理を実行する機能を有している。すなわち、処理部１８は、上述のＧＰＳ同期及びエア同期を行う機能を有するとともに、タイマ１９が計時する内部時刻によって外部の基準信号に同期することなく自走する機能を有している。
なお、自走とは、外部の基準信号のタイミングを逐次取得することなく、タイマ１９が計時する内部時刻に基づいて、路側通信機２を動作させることをいう。

また、処理部１８は、通信処理装置１４から与えられる送信データに必要な処理を施した上で送信パケットに格納し、送信信号として送受信部１６に与える。処理部１８は、送受信部１６が受信した受信信号に必要な処理を施すとともに、受信信号から得られる受信パケットから受信データを取得し、通信処理装置１４に与える。
処理部１８は、自路側通信機２のタイマ値を送信パケットに格納し、他の路側通信機に送信する機能も有している。
さらに、処理部１８は、中央装置４から与えられる、送信データに関連する絶対時刻情報（後に説明する）を当該送信データを送信するための送信パケットに格納する機能も有している。

処理部１８は、送受信部１６による送信信号を、自路側通信機２に割り当てられている路側機通信期間５０で送信するように制御する機能を有している。このとき、処理部１８は、タイマ１９が計時する内部時刻に基づいて路側機通信期間５０を特定する。

信号取得部２１は、通信処理装置１４を通じてＧＰＳ受信機１３から与えられる１ＰＰＳ信号を取得する機能を有している。信号取得部２１は、取得した１ＰＰＳ信号を適宜処理部１８に与える。
また、信号取得部２１は、他の路側通信機からの受信パケットに格納されたタイマ値を取得する機能を有している。信号取得部２１は、取得した他の路側通信機のタイマ値を適宜処理部１８に与える。

通信処理装置１４及び処理装置１７は、その機能の一部又は全部が、ハードウェア回路によって構成されていてもよいし、その機能の一部又は全部が、コンピュータプログラムによって実現されていてもよい。
通信処理装置１４の機能の一部又は全部がコンピュータプログラムによって実現される場合、通信処理装置１４は、コンピュータを含み、コンピュータによって実行されるコンピュータプログラムは、図示しない記憶部に記憶される。
また、処理装置１７の機能の一部又は全部がコンピュータプログラムによって実現される場合、処理装置１７は、コンピュータを含み、コンピュータによって実行されるコンピュータプログラムは、図示しない記憶部に記憶される。

〔第１実施形態について〕
〔同期に関する動作モードについて〕
以下、第１実施形態に係る路側通信機２について説明する。
本実施形態の路側通信機２（の処理装置１７）は、自路側通信機２の内部時刻の同期に関して複数の動作モードを選択的に実行するように構成されている。
複数の動作モードとしては、ＧＰＳ同期又はエア同期等の外部の基準信号に自路側通信機２の内部時刻を同期させことができる場合に選択される同期モードや、外部基準信号に同期できなかった場合に自路側通信機２の内部時刻で自走する自走モードが含まれる。

図６は、同期に関する動作モードの状態遷移図である。
図６に示すように、路側通信機２は、同期に関する動作モードとして、同期モードＭ１、第１自走モードＭ２、及び第２自走モードＭ３を実行することができる。
なお、図６中、「起動」は路側通信機２の起動を表しており、路側通信機２は、起動直後に同期モードＭ１又は第２自走モードＭ３の内のいずれへ遷移するかの選択を行う。
よって、路側通信機２は、「起動」から、同期モードＭ１又は第２自走モードＭ３の内のいずれか一方へ遷移する。

同期モードは、外部から受信した外部基準信号に内部時刻を同期させるモードであり、ＧＰＳ同期又はエア同期のいずれかを実行するモードである。路側通信機２は、ＧＰＳ信号が受信され１ＰＰＳ信号が得られる場合には、ＧＰＳ同期を優先的に実行する。

図７は、ＧＰＳ同期を説明するための図である。
図７中、上段はＧＰＳ受信機１３が出力する１ＰＰＳ信号の一例を示している。下段は処理装置１７のタイマ１９のタイマ値（時刻）を示している。それぞれ横軸は時間であり、互いに同じ時刻で対応させて示している。

１ＰＰＳ信号は、図７に示すように、１秒周期で得られるパルス信号である。
また、タイマ１９は、１秒周期でタイマ値がゼロにリセットされる１秒周期タイマである。タイマ１９は、ゼロにリセットされると、次にリセットされるまで発振器２０が出力するクロックに基づいてタイマ値をカウントアップする。

１ＰＰＳ信号は、信号取得部２１が取得し、処理部１８に与える。
処理部１８は、１ＰＰＳ信号の立ち上がりのタイミングでタイマ１９をゼロにリセットする。つまり、処理部１８は、タイマ１９を１ＰＰＳ信号に同期してリセットする。これによって、タイマ１９は、１ＰＰＳ信号が示す１秒周期を内部時刻として計時する。
このように、処理部１８は、外部基準信号であるＧＰＳ信号（１ＰＰＳ信号）に内部時刻を同期させることができる。

路側通信機２は、ＧＰＳ信号が受信できず１ＰＰＳ信号を取得できないが、他の路側通信機からの送信パケットを受信でき他の路側通信機のタイマ値取得できる場合には、エア同期を実行する。
エア同期は、同期元となる他の路側通信機からの送信パケットを受信し、受信した送信パケットにセットされている当該他の路側通信機のタイマ値を取得することで行われる。
処理部１８は、取得した他の路側通信機のタイマ値に自機のタイマ１９のタイマ値を同期させることで、他の路側通信機の内部時刻に自機の内部時刻を同期させる。
つまり、エア同期の場合、他の路側通信機からの送信パケットが外部基準信号となる。

なお、路側通信機２が外部基準信号として取得する１ＰＰＳ信号及び他の路側通信機からの送信パケットに格納されているタイマ値は相対時刻を示す情報であり、１秒周期を示す相対時刻を示している。

同期モードにおけるＧＰＳ同期又はエア同期は、ＧＰＳ信号又は他の路側通信機からの送信パケットが受信できなくなり、１ＰＰＳ信号又は他の路側通信機のタイマ値を取得できなくなると、実行することができない。
よって、同期モードを実行中に、ＧＰＳ信号又は他の路側通信機からの送信パケットが受信できなくなった場合、図６に示すように、路側通信機２は、同期モードＭ１から、第１自走モードＭ２又は第２自走モードＭ３のいずれかへ遷移する。

第１自走モードＭ２は、ＧＰＳ信号又は他の路側通信機からの送信パケットといった外部基準信号を受信できない場合に、内部時刻を補正し、補正した内部時刻で自走するモードである。
発振器２０が出力するクロックに基づいて１秒周期を計時するためのタイマ値である標準タイマ値を処理部１８が有している場合、この標準タイマ値に基づいてタイマ１９をリセットし内部時刻を計時したとしても、路側通信機２の温度環境や経時変化によって、１ＰＰＳ信号が示す１秒周期との間で誤差が生じる場合がある。

そこで、処理部１８は、発振器２０が出力するクロックと外部基準信号である１ＰＰＳ信号との間の誤差に関する誤差データを収集する。
処理部１８は、収集した誤差データに基づいて、１ＰＰＳ信号が示す１秒周期に近似させることができるタイマ値を補正タイマ値として求める。
処理部１８は、タイマ１９のタイマ値が前記補正タイマ値となるまでカウントされたタイミングでタイマ１９をリセットする。これにより、タイマ１９は、前記補正タイマ値に基づいて内部時刻を計時する。
このように第１自走モードＭ２における処理部１８は、１ＰＰＳ信号を取得できない場合に、標準タイマ値に代えて、誤差データに基づいて求めた補正タイマ値によってタイマ１９をゼロにリセットし、１ＰＰＳ信号が示す１秒周期に近似するように補正した内部時刻で自走する。

第１自走モードＭ２にて用いる誤差データは、外部基準信号（ＧＰＳ信号又は他の路側通信機からの送信パケット）を受信している間、すなわち同期モードの間に収集される。
処理部１８は、同期モードの間に、外部基準信号が示す時刻に対する、タイマ１９のタイマ値の値を収集する。

図８は、処理部１８が行う誤差データの収集を説明するための図である。
図８中、上段はＧＰＳ受信機１３が出力する１ＰＰＳ信号を示している。下段は処理装置１７のタイマ１９のタイマ値（時刻）を示している。それぞれ横軸は時間であり、互いに同じ時刻で対応させて示している。

上述したように、ＧＰＳ同期では、処理部１８は、１ＰＰＳ信号の立ち上がりのタイミング（図中、矢印のタイミング）でタイマ１９をゼロにリセットする。
ここで、処理部１８は、タイマ１９をゼロにリセットする直前のタイミングにおけるタイマ値Ｔ（１）、Ｔ（２）、Ｔ（３）・・を誤差データとして記憶し、収集する。
処理部１８は、予め設定された所定期間としてのサンプリング期間ごとにタイマ値を収集する。処理部１８は、サンプリング期間ごとに収集した誤差データを用いてサンプリング期間ごとに補正タイマ値を求める。

例えば、処理部１８は、図８において、サンプリング期間ごとに、タイマ値Ｔ（１），Ｔ（２），Ｔ（３）・・Ｔ（Ｎ−１），Ｔ（Ｎ）を収集する。
次いで、処理部１８は、サンプリング期間一期間で収集したタイマ値Ｔ（１），Ｔ（２），Ｔ（３）・・Ｔ（Ｎ−１），Ｔ（Ｎ）を用いて統計的な処理を行い、１ＰＰＳ信号が示す１秒周期に近似することができる前記補正タイマ値を求める。

つまり、１ＰＰＳ信号に同期してタイマ１９をゼロにリセットするときのタイマ値は、発振器２０によるクロックに基づいて計時した１秒周期と、１ＰＰＳ信号が示す１秒周期との間の誤差に関するデータを含んでいる。処理部１８は、１ＰＰＳ信号に同期してタイマ１９をゼロにリセットしたときのタイマ値を、発振器２０によるクロックと１ＰＰＳ信号との間の誤差データとして取り扱う。
処理部１８は、１ＰＰＳ信号に同期してタイマ１９をゼロにリセットしたときのタイマ値（誤差データ）を収集し、収集した誤差データに基づいて前記補正タイマ値を求める。

以上のように処理部１８は、サンプリング期間一期間分のタイマ値Ｔ（１），Ｔ（２），Ｔ（３）・・に基づいて前記補正タイマ値を求め、タイマ値がこの補正タイマ値に達するタイミングでタイマ１９をゼロにリセットする。これにより、処理部１８は、１ＰＰＳ信号が示す１秒周期に近似するように内部時刻を補正する。

なお、図８では、ＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ同期を行う場合における誤差データの収集を説明したが、他の路側通信機からの送信パケットを受信し、他の路側通信機のタイマ値に基づいてエア同期を行う場合における誤差データの収集についても同様に行うことができる。

処理部１８は、サンプリング期間ごとに継続的に前記補正タイマ値を求める。
同期モードを実行中に、ＧＰＳ信号又は他の路側通信機からの送信パケットが受信できなくなった場合、処理部１８は、直近に求めた前記補正タイマ値を用いて内部時刻を補正し、補正した内部時刻で自走する。つまり、路側通信機２は、同期モードＭ１から、第１自走モードＭ２へ遷移する。

一方、過去に求めた補正タイマ値が無い場合、路側通信機２は、同期モードＭ１から、第２自走モードＭ３（図６）へ遷移する。

過去に求めた補正タイマ値が無い場合とは、路側通信機２が起動してから、一度もサンプリング期間一期間分の誤差データの収集ができていない場合である。
路側通信機２が起動してから、一度もサンプリング期間一期間分の誤差データの収集ができていない（収集が完了していない）場合として、路側通信機２の起動直後であって外部基準信号が受信できない場合、及び、路側通信機２が起動してから最初の同期モードを実行中に、最初のサンプリング期間の収集途中で外部基準信号が受信できなくなったことにより、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了しなかった場合がある。
この場合、処理部１８は、タイマ１９における前記標準タイマ値を用いて内部時刻を計時し、この内部時刻で自走する。つまり、内部時刻に対して補正を行わずに内部時刻を計時する。

図６に示すように、第１自走モードＭ２及び第２自走モードＭ３においては、外部基準信号（ＧＰＳ信号又は他の路側通信機からの送信パケット）を受信することができれば、路側通信機２は、同期モードＭ１へ遷移する。

一方、第１自走モードＭ２及び第２自走モードＭ３へ遷移してから一定の期間が経過すると、路側通信機２は、「停止」へ遷移する。なお、「停止」とは、路側通信機２による通信サービスの停止を示している。さらに、通信サービスの停止には、送信及び受信の両方を停止する場合と、送信だけ停止し受信のみ動作させる場合とが含まれる。
「停止」へ遷移した路側通信機２は、外部から与えられる命令によって「リセット」され、「起動」に戻る。なお、「リセット」された場合、路側通信機２は、それまで記憶した誤差データ等の情報も消去される。

〔各モードへの遷移の詳細について〕
図９は、路側通信機２が起動直後に実行する選択処理を示すフローチャートである。
図９に示す選択処理は、路側通信機２が図６中の「起動」において実行する処理である。
路側通信機２は、電源のオン又はリセットによって起動する。路側通信機２は起動することで動作を開始する。なお、起動直後とは、路側通信機２が起動してから、最初にいずれかのモードに遷移するまでをいう。
路側通信機２（の処理部１８）は、起動直後に、まず、外部基準信号（ＧＰＳ信号又は他の路側通信機からの送信パケット）を受信しているか否かを判定する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において外部基準信号を受信していると判定する場合、路側通信機２は、同期モードを選択し、同期モードへ遷移する（ステップＳ２）。
ステップＳ１において外部基準信号を受信していないと判定する場合、路側通信機２は、第２自走モードを選択し、第２自走モードへ遷移する（ステップＳ３）。

以上のように、路側通信機２が起動直後に実行する選択処理では、路側通信機２は、外部基準信号を受信したか否かに応じて同期モード又は第２自走モードのいずれかに遷移する。

図１０は、同期モードにおいて実行される処理を示すフローチャートである。
路側通信機２は、同期モードへ遷移すると、まず、外部基準信号に対する内部時刻の同期を開始する（ステップＳ１１）。
次いで、路側通信機２は、外部基準信号を受信しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２において外部基準信号を受信していると判定する場合、路側通信機２は、再度ステップＳ１２に戻り、同様の判定を繰り返す。よって、路側通信機２は、外部基準信号を受信している間、同期モードを維持する。

一方、ステップＳ１２において外部基準信号を受信していないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ１３へ進み、起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していると判定する場合、路側通信機２は、第１自走モードへ遷移する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１３において起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していないと判定する場合、路側通信機２は、第２自走モードへ遷移する（ステップＳ１５）。

以上のように、同期モードでは、第１自走モード又は第２自走モードのいずれかに遷移することがある。

図１１は、第１自走モードにおいて実行される処理を示すフローチャートである。
路側通信機２は、第１自走モードへ遷移すると、まず、補正後の内部時刻で自走を開始する（ステップＳ２１）。
次いで、路側通信機２は、外部基準信号を受信しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２において外部基準信号を受信していると判定する場合、路側通信機２は、同期モードへ遷移する（ステップＳ２４）。
ステップＳ２２において外部基準信号を受信していないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ２３へ進み予め設定された第１期間が経過しているか否かを判定する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３において第１期間が経過していないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ２２へ戻り、再度ステップＳ２２及びステップＳ２３による判定を繰り返す。
これにより、路側通信機２は、第１期間が経過するまでの間、外部基準信号の受信の有無を判定し、その間に外部基準信号を受信すれば、同期モードへ遷移する（ステップＳ２４）。

一方、第１期間が経過するまでの間に外部基準信号を受信しなければ、路側通信機２は、「停止」へ遷移する（ステップＳ２５）。
これにより、路側通信機２は、第１自走モードの実行期間が第１期間を超えないように制御する。
なお、第１自走モードにおいては、路側通信機２は補正後の内部時刻で自走するので、外部基準信号に対して誤差が生じる。よって、第１自走モードを継続的に実行すると、外部基準信号に対する誤差が累積していく。

このため、第１自走モードを継続して実行することで累積される誤差が、内部時刻としての要求精度の範囲を超えないようにする必要がある。
そこで、本実施形態の路側通信機２は、上述のように、第１自走モードの実行期間が第１期間を超えないように制御する。この第１期間は、第１自走モードを継続して実行することで累積する誤差が、要求精度の範囲内で維持することができる期間に設定される。

以上のように、第１自走モードでは、同期モード又は「停止」のいずれかに遷移する。

図１２は、第２自走モードにおいて実行される処理を示すフローチャートである。
路側通信機２は、第２自走モードへ遷移すると、まず、標準タイマ値に基づいて内部時刻を計時し自走を開始する（ステップＳ３１）。つまり、路側通信機２は、内部時刻に対して補正を行わずに内部時刻を計時する。
路側通信機２は、選択処理、又は同期モードのいずれかから第２自走モードへ遷移する。路側通信機２は、このいずれの場合においても、起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していない。よって、路側通信機２は、第２自走モードにおいては、第１自走モードのように補正タイマ値を得ることができない。よって、路側通信機２は、タイマ１９における標準タイマ値を用いて内部時刻を計時し、この内部時刻で自走する（ステップＳ３１）。

すなわち、本実施形態の路側通信機２は、起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集完了前でかつ、外部基準信号を受信できない場合に第２自走モードを実行する。よって、路側通信機２は動作状態を維持することができる。

ステップＳ３１の後、路側通信機２は、外部基準信号を受信しているか否かを判定する（ステップＳ３２）。
ステップＳ３２において外部基準信号を受信していると判定する場合、路側通信機２は、同期モードへ遷移する（ステップＳ３４）。
ステップＳ３２において外部基準信号を受信していないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ３３へ進み予め設定された第２期間が経過しているか否かを判定する（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３において第２期間が経過していないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ３２へ戻り、再度ステップＳ３２及びステップＳ３３による判定を繰り返す。
これにより、路側通信機２は、第２期間が経過するまでの間、外部基準信号の受信の有無を判定し、その間に外部基準信号を受信すれば、同期モードへ遷移する（ステップＳ２４）。
このように、本実施形態では、第２自走モードを実行中に、外部基準信号が受信できれば、同期モードを実行するので、第２自走モードを実行することで動作状態を維持しつつ、その後、外部基準信号に同期することができる。

一方、第２期間が経過するまでの間に外部基準信号を受信しなければ、路側通信機２は、「停止」へ遷移する（ステップＳ３５）。
これにより、路側通信機２は、第２自走モードの実行期間が第２期間を超えないように制御する。
なお、第２自走モードにおいても、第１自走モードと同様、路側通信機２は標準タイマ値に基づいた内部時刻で自走するので、外部基準信号に対して誤差が生じる。よって、第２自走モードを継続的に実行すると、外部基準信号に対する誤差が累積していく。

このため、第２自走モードを継続して実行することで累積される誤差が、内部時刻としての要求精度の範囲を超えないようにする必要がある。
そこで、本実施形態の路側通信機２は、上述のように、第２自走モードの実行期間が第２期間を超えないように制御する。この第２期間は、第２自走モードを継続して実行することで累積する誤差が、要求精度の範囲内で維持することができる期間に設定される。

さらに、第２自走モードにおいては、第１自走モードにおける内部時刻と比較して、過去の誤差データに基づいて補正されていないため、内部時刻の精度がより低くなる。
このため、本実施形態において、第２自走モードを継続実行可能な実行期間である第２期間は、第１自走モードを継続実行可能な実行期間である第１期間よりも短い期間に設定されている。
これにより、内部時刻の精度が低くなる第２自走モードを実行する期間をより短くすることができる。

以上のように、第２自走モードでは、同期モード又は「停止」のいずれかに遷移する。

ここで、第２自走モードから同期モードへ遷移する場合、路側通信機２は、サンプリング期間一期間分にまでは至っていないが、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の誤差データを有していることがある。
このため、路側通信機２は、この収集途中分の誤差データを利用してサンプリング期間一期間分の誤差データを収集する。

図１３は、路側通信機２が同期モードにおいて実行する誤差データの収集処理を示すフローチャートである。
路側通信機２は、同期モードへ遷移すると、起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了しているか否かを判定する（ステップＳ４１）。

ステップＳ４１において起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ４２へ進み、サンプリング期間一期間分に至るまでに不足している残り分の誤差データを収集する（ステップＳ４２）。これによって、路側通信機２は、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集を完了する。
次いで、路側通信機２は、次のサンプリング期間における誤差データを収集し（ステップＳ４３）、再度、ステップＳ４１に戻る。

一方、ステップＳ４１において起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していると判定する場合、ステップＳ４３へ進み、次のサンプリング期間における誤差データを収集し（ステップＳ４３）、再度、ステップＳ４１に戻る。

このように路側通信機２は、誤差データの収集を同期モードで行う。また、路側通信機２は、起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していないと判定する場合、残り分の誤差データを収集し、以降、サンプリング期間ごとに誤差データを収集する。

図１４は、同期モードを実行中に外部基準信号の受信ができなくなった場合に路側通信機２が行う処理を示す図である。
図１４中、タイミングＰ１において、路側通信機２は、起動後に初めて同期モードの実行を開始したとする。
この場合、路側通信機２は、タイミングＰ１以降の期間で誤差データ収集処理を実行する。

その後、タイミングＰ２からタイミングＰ３の間の期間において外部基準信号の受信ができなくなったとする。
路側通信機２は、タイミングＰ１からタイミングＰ２までに収集した誤差データを収集途中分の誤差データとして記憶保持する。
路側通信機２は、タイミングＰ２からタイミングＰ３の間の期間においては、第２自走モードに遷移する。

タイミングＰ３において外部基準信号の受信ができるようになったとすると、路側通信機２は、再び同期モードに遷移する。
路側通信機２は、再度、誤差データ収集処理の実行を開始する。この場合、路側通信機２は、起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していないと判定する（図１３中、ステップＳ４１）。よって、路側通信機２は、サンプリング期間一期間分に至るまでに不足している残り分の誤差データを収集する。

タイミングＰ４において不足していた残り分の誤差データの収集を終えると、路側通信機２は、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集を完了する。これにより路側通信機２は、第１自走モードＭ２における内部時刻の補正が可能となる。

このように、路側通信機２は、起動後に初めて同期モードを実行し、誤差データの収集の途中で外部基準信号の受信ができなくなったことにより第２自走モードに遷移したとしても、第２自走モードを実行中に、外部基準信号が受信できれば、同期モードへ遷移し、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の誤差データと、外部基準信号が受信できた後に収集した誤差データとによってサンプリング期間一期間分の誤差データを収集することができる。
この場合、収集途中分の誤差データを利用することで、無駄なく速やかに所定期間分の誤差データを収集することができる。

また、図１４では、路側通信機２がサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了するまでに、外部基準信号の受信ができなくなった期間（第２自走モードの期間）がタイミングＰ２からタイミングＰ３の間の期間だけの場合を示したが、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了するまでに、外部基準信号の受信ができなくなった期間が複数回存在する場合であっても、路側通信機２は対応することができる。すなわち、路側通信機２は、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了するまでに、誤差データの収集が複数回中断したとしても、誤差データの収集が可能な各期間で収集した誤差データを合わせることで、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集することができる。

なお、図１４では、第２自走モードを実行中に、外部基準信号が受信できれば、同期モードへ遷移し、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の誤差データと、外部基準信号が受信できた後に収集した誤差データとを合わせて用いる場合を示したが、例えば、外部基準信号の受信ができなくなった期間（第２自走モードの期間）が予め設定された閾値よりも長い期間継続した場合には、それ以前に収集した収集途中分の誤差データを破棄して、新たにサンプリング期間一期間分の誤差データの収集を開始するようにしてもよい。
外部基準信号の受信ができなくなった期間が長くなると、それ以前に収集した誤差データが古くなり、内部時刻の補正に用いたときの精度を低下させるおそれがあるからである。なお、前記閾値は、誤差データを補正に用いたときの補正精度に与える影響に基づいて設定される。

このように、本実施形態の路側通信機２（の通信モジュール１１）は、外部基準信号（１ＰＰＳ信号又は他の路側通信機のタイマ値）を取得する取得部としての信号取得部２１と、信号取得部２１が取得した外部基準信号に内部時刻を同期させる同期モードと、発振器２０のクロックと外部基準信号との間の誤差に関する誤差データをサンプリング期間一期間分について予め収集し、外部基準信号を取得できない場合に、サンプリング期間一期間分の誤差データに基づいて内部時刻を補正する第１自走モードと、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集完了前でかつ外部基準信号を取得できない場合に、内部時刻に対して補正を行わずに内部時刻を計時する第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、第２自走モードを実行中に、外部基準信号が取得できた場合、同期モードを実行する処理部１８とを備えている。

図１５は、第１実施形態の第１変形例に係る路側通信機２が、第２自走モードにおいて実行する処理を示したフローチャートである。
本変形例と、上記実施形態との相違点は、第１実施形態の図１２に対して、ステップＳ３１の前に新たな判定処理であるステップＳ３０を追加した点である。その他の点については、上記実施形態と同様である。

本変形例に係る路側通信機２は、第２自走モードへ遷移すると、まず、選択処理から第２自走モードへ遷移したか否かについて判定する（ステップＳ３０）。このステップＳ３０においては、路側通信機２は、第２自走モードを選択したときに、自路側通信機２が起動直後であったか否かを判定する。

ステップＳ３０において選択処理から第２自走モードへ遷移していないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ３１へ進み、以下、第１実施形態と同様の処理を行う。
一方、ステップＳ３０において選択処理から第２自走モードへ遷移したと判定する場合、路側通信機２は、「停止」へ遷移する（ステップＳ３５）。

つまり、路側通信機２が起動直後に実行する選択処理から第２自走モードへ遷移すると、路側通信機２は、「停止」に遷移し、通信サービスを停止する（ステップＳ３５）。
このように、本変形例では、第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機２が起動直後において第２自走モードを選択した場合、路側通信機２は外部基準信号のタイミング（１ＰＰＳ信号の立ち上がりのタイミング）を把握できないので、外部基準信号のタイミングに対してずれたタイミングで内部時刻の計時を開始し誤差を含んだ状態で計時してしまうおそれがある。
これに対し、本変形例によれば、路側通信機２を停止させるので、大きく誤差を含んだ状態で内部時刻を計時してしまうのを抑制することができる。

図１６は、第１実施形態の第２変形例に係る路側通信機２が、第２自走モードにおいて実行する処理を示したフローチャートである。
本変形例と、上記第１変形例との相違点は、ステップＳ３０において選択処理から第２自走モードへ遷移したと判定した後に、新たな判定処理であるステップＳ３８及びステップＳ４０を追加した点である。その他の点については、上記第１変形例と同様である。

本変形例に係る路側通信機２は、ステップＳ３０において選択処理から第２自走モードへ遷移していないと判定する場合、ステップＳ３１へ進み、以下、第１実施形態と同様の処理を行う。
ステップＳ３０において選択処理から第２自走モードへ遷移したと判定する場合、路側通信機２は、自路側通信機２が路路間通信を行わないか又は路路間通信を行う可能性がないか否かを判定する（ステップＳ３８）。

ステップＳ３８において自路側通信機２が路路間通信を行わないか又は路路間通信を行う可能性がないと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ３９に進み、標準タイマ値を用いた内部時刻の計時を任意のタイミングで開始し、自走を開始する（ステップＳ３９）。
ステップＳ３９にて自走を開始した路側通信機２は、ステップＳ３２に進み、以下、第２自走モードの処理を継続して実行する。

本変形例においても、第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機２が起動直後であるときは、路側通信機２は外部基準信号のタイミング（１ＰＰＳ信号の立ち上がりのタイミング）を把握できないので、外部基準信号のタイミングに対してずれたタイミングで内部時刻の計時を開始し誤差を含んだ状態で計時してしまうおそれがある。

これに対し、本変形例によれば、第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機２が起動直後であると判定すると、自路側通信機２が路路間通信を実行しない又は路路間通信を行う可能性がないときは、路側通信機２は、第２自走モードを継続する。
この場合、他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性が低いことが明らかであるため、路側通信機２は、任意のタイミングで内部時刻の計時を開始することができ、第２自走モードを継続することができる。

つまり、路側通信機２は、第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機２が起動直後であると判定すると、他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性がないと判断すれば、第２自走モードを継続し、任意のタイミングで内部時刻の計時を開始したとしても、他の路側通信機との間で干渉を生じさせることはない。

なお、路側通信機２が路路間通信を行わないか又は路路間通信を行う可能性の有無について、路側通信機２は、例えば、自路側通信機２が送信する送信データを確認することで判定することができる。路側通信機２は、自路側通信機２が送信する送信データの内、路路間通信に関する送信データの有無を確認し、路路間通信に関する送信データが一定期間無ければ、自路側通信機２が路路間通信を行わないか又は路路間通信を行う可能性がないと判定することができる。

また、自路側通信機２が受信する受信データを確認することでも判定することができる。路側通信機２は、自路側通信機２が受信する受信データを確認し、他の路側通信機２による路路間通信又は路車間通信に関する受信データが一定期間無ければ、自路側通信機２が路路間通信を行わないか又は路路間通信を行う可能性がないと判定することができる。

ステップＳ３８において自路側通信機２が路路間通信を行う又は路路間通信を行う可能性があると判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ４０に進み、中央装置４から与えられる絶対時刻情報を取得したか否かを判定する（ステップＳ４０）。

絶対時刻情報は、通信処理装置１４から無線モジュール１１（の処理部１８）に与えられる、年月日時分秒の情報を含んだ絶対時刻を示す情報である。絶対時刻情報は、送信データとともに無線モジュール１１（の処理部１８）に与えられる。
絶対時刻情報は、中央装置４から通信処理装置１４に与えられる。通信処理装置１４は、中央装置４から与えられた絶対時刻情報について、当該絶対時刻情報に関連する送信データとともに、処理部１８に与える。

処理部１８は、送信データを送信するための送信パケットに当該送信データに対応する絶対時刻情報を格納する。
処理部１８は、絶対時刻情報を送信パケットに格納するとともに、当該絶対時刻情報の内容を取得して、自機の内部時刻の計時のタイミングを把握するために用いる。

この絶対時刻情報は、送信データのパケットに格納されて当該パケットの送信時間を示すための情報であるとともに、処理部１８によって実行される送信データに関するセキュリティ処理に用いられる。セキュリティ処理とは、本システムにおいて送受信されるデータの機密保持や、リプレイ攻撃等の第三者からの攻撃に対する防御に関する処理を指す。

ステップＳ４０において中央装置４から与えられる絶対時刻情報を取得したと判定する場合、路側通信機２は、ステップＳ４１に進み、標準タイマ値を用いた内部時刻の計時を、取得した絶対時刻情報に基づくタイミングで開始し、自走を開始する（ステップＳ４１）。
ステップＳ４１にて自走を開始した路側通信機２は、ステップＳ３２に進み、以下、第２自走モードの処理を継続して実行する。

この場合、路側通信機２は、外部である中央装置４から与えられる絶対時刻情報によって、外部基準信号のタイミングを推定することができる。この結果、路側通信機２は、推定した外部基準信号のタイミングに基づいて、内部時刻の計時を開始することができる。
これにより、外部基準信号のタイミングに対してずれたタイミングで内部時刻の計時を開始してしまうのを抑制でき、外部基準信号に対して大きな誤差を生じさせるのを抑制しつつ、第２自走モードを継続することができる。

ステップＳ４０において中央装置４から与えられる絶対時刻情報を取得しなかったと判定する場合、路側通信機２は、「停止」に遷移し、通信サービスを停止する（ステップＳ３５）。
この場合、路側通信機２は外部基準信号のタイミング（１ＰＰＳ信号の立ち上がりのタイミング）を把握できないので、外部基準信号のタイミングに対してずれたタイミングで内部時刻の計時を開始し誤差を含んだ状態で計時してしまうおそれがある。
これに対し、本変形例によれば、無線機の動作を停止させるので、大きく誤差を含んだ状態で内部時刻を計時してしまうのを抑制することができる。

〔第２実施形態について〕
図１７は、第２実施形態に係る路側通信機２が、第２自走モードにおいて実行する処理を示したフローチャートである。
本実施形態と、上記第１実施形態との相違点は、第１実施形態の図１２に対して、ステップＳ３１の前に新たな判定処理であるステップＳ３０を追加した点、及び、図１２中、自走を開始する処理であるステップＳ３１について、内容を変更してステップＳ５０とした点である。その他の点については、上記実施形態と同様である。

図１７中、ステップＳ３０については、上記第１実施形態の第１変形例における図１５と同様なので説明を省略する。

本実施形態の路側通信機２は、ステップＳ３０において選択処理から第２自走モードへ遷移していないと判定する場合、ステップＳ５０へ進む。
この場合、路側通信機２は、選択処理からではなく、同期モードから第２自走モードへ遷移している。よって、路側通信機２は、同期モードにおいて誤差データ収集処理を実行したが、起動してから少なくともサンプリング期間一期間分の誤差データの収集が完了していないと判定し、第２自走モードへ遷移している（図１０）。
よって、本実施形態の路側通信機２は、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の誤差データを有している。

ステップＳ５０において、路側通信機２は、収集途中分の誤差データを用いて、上述の補正タイマ値を求める。処理部１８は、求めた補正タイマ値を用いて内部時刻を補正し、補正した内部時刻で自走を開始する。
以上のように、路側通信機２は、ステップＳ５０において、収集途中分の誤差データを用いて補正した内部時刻で自走を開始する（ステップＳ５０）。

なお、ステップＳ５０における内部時刻の補正は、サンプリング期間一期間分の誤差データよりも少ない誤差データに基づいて行うため、第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正となる。

このように、路側通信機２は、サンプリング期間一期間分の誤差データの収集完了前の時点で、収集途中分の誤差データを有しているので、この誤差データに基づいて補正することができる。この結果、第２自走モードを実行する上で、外部基準信号との間の誤差が抑制された内部時刻を計時することができる。
すなわち、上記ステップＳ５０における内部時刻の補正は、第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正であるが、全く内部時刻の補正をしない場合と比較して、外部基準信号との間の誤差を抑制することができる。

ステップＳ５０の後、路側通信機２は、ステップＳ３２へ進み、以下、第１実施形態と同様の処理を行う。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図１６では、ステップＳ３０において、選択処理から遷移したと判定すると、ステップＳ３８による路路間通信に関する判定と、ステップＳ４０による絶対時刻情報の取得に関する判定とを直列的に行うように構成した場合を例示したが、これらの内、少なくとも一方だけを判定するように構成してもよい。
また、図１７中、ステップＳ５０において、路側通信機２が、収集途中分の誤差データを用いて補正タイマ値を求め、求めた補正タイマ値を用いて内部時刻を補正する場合を例示したが、図１２、図１６等、他の実施形態に対してもステップＳ５０で示した補正を適用することができる。

また、上記各実施形態では、図６中の「停止」に遷移すれば、外部からの命令によって「リセット」された後、「起動」に進むように構成した場合を例示したが、図１８に示すように、「停止」に遷移した後、「リセット」を経由することなく起動に戻るように構成してもよい。
この場合、「停止」に遷移した後、外部からの命令を受け付けることなく「起動」に復帰することができ、通信サービスの提供を停止する期間を短縮することができる。また、過去に記憶した誤差データ等の情報も維持することができ、「起動」した後、速やかに処理を開始することができる。

〔むすび〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 交通信号機
２ 路側通信機
３ 車載通信機
４ 中央装置
５ 車両
６ 路側センサ
７ 通信回線
８ ルータ
１０ 無線通信用アンテナ
１１ 無線モジュール
１２ ＧＰＳ信号受信用アンテナ
１３ ＧＰＳ受信機
１４ 通信処理装置
１５ 取得部
１６ 送受信部
１７ 処理装置
１８ 処理部
１９ タイマ
２０ 発振器
２１ 信号取得部
５０ 路側機通信期間
５１ 期間
Ｊ１〜Ｊ１２ 交差点

Claims (12)

1. 所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放するとともに、内部時刻を外部基準信号に同期させる路側通信機であって、
   前記外部基準信号を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、
   前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、
   前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、
   前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理部と、を備え、
   前記処理部は、前記第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２自走モードを選択したと判定すると、自路側通信機の動作を停止させ、
   さらに、前記第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２自走モードを選択したと判定し、自路側通信機が他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性がないと判断した場合、前記第２自走モードを継続する
   路側通信機。
2. 前記処理部は、前記所定期間分の前記誤差データの収集を前記同期モードで行う請求項１に記載の路側通信機。
3. 前記処理部は、自路側通信機が前記他の路側通信機との間で通信を実行しない又は通信を行う可能性がないときに、自路側通信機が前記他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性がないと判断する請求項１又は請求項２に記載の路側通信機。
4. 前記処理部は、前記第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２自走モードを選択したと判定すると、外部から与えられる絶対時刻情報に基づいて前記内部時刻の計時を開始し、前記第２自走モードを継続する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の路側通信機。
5. 自路側通信機を制御する中央装置と通信可能であり、
   前記絶対時刻情報は、前記中央装置から与えられる請求項４に記載の路側通信機。
6. 前記絶対時刻情報は、前記処理部によって実行される送信データに関するセキュリティ処理に用いるための情報である請求項４又は請求項５に記載の路側通信機。
7. 前記処理部は、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の前記誤差データに基づいて前記第２自走モードにおける補正を前記内部時刻に対して行う請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の路側通信機。
8. 前記処理部は、前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号が取得できたことで
   前記同期モードを実行する場合、前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前の時点までに収集した収集途中分の前記誤差データと、前記外部基準信号が取得できた後に収集した前記誤差データとによって前記所定期間分の誤差データを収集する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の路側通信機。
9. 前記第２自走モードを継続実行可能な実行期間は、前記第１自走モードを継続実行可能な実行期間よりも短い期間に設定されている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の路側通信機。
10. 前記外部基準信号は、前記複数のタイムスロットのうちのいずれかを用いて送信される他の路側通信機からの送信パケットである請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の路側通信機。
11. 所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する路側通信機における内部時刻を外部基準信号に同期させる同期方法であって、
    前記外部基準信号を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにおいて取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、
    前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、
    前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、
    前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理ステップと、
    を含み、
    前記処理ステップには、前記第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２自走モードを選択したと判定すると、自路側通信機の動作を停止させるステップと、
    前記第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２自走モードを選択したと判定し、自路側通信機が他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性がないと判断した場合、前記第２自走モードを継続するステップと、が含まれる
    同期方法。
12. 所定サイクルで繰り返す複数のタイムスロットのうちの少なくとも１つで無線送信し、前記タイムスロット以外の時間帯を移動通信機による無線送信のために開放する路側通信機における内部時刻を外部基準信号に同期させる処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータプログラムは、
    コンピュータに、
    前記外部基準信号を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにおいて取得した前記外部基準信号に前記内部時刻を同期させる同期モードと、
    前記内部時刻を計時するためのクロックと前記外部基準信号との間の誤差に関する誤差データを所定期間分予め収集し、前記外部基準信号を取得できない場合に、前記所定期間分の前記誤差データに基づいて前記内部時刻を補正する第１自走モードと、
    前記所定期間分の前記誤差データの収集完了前でかつ前記外部基準信号を取得できない場合に、前記内部時刻に対して補正を行わずに前記内部時刻を計時し、又は前記第１自走モードにおける補正よりも低精度な補正を前記内部時刻に対して行う第２自走モードと、を選択的に実行するとともに、
    前記第２自走モードを実行中に、前記外部基準信号を取得できた場合、前記同期モードを実行する処理ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであり、
    前記処理ステップには、前記第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２自走モードを選択したと判定すると、自路側通信機の動作を停止させるステップと、
    前記第２自走モードを選択した場合において、自路側通信機が起動直後において前記第２自走モードを選択したと判定し、自路側通信機が他の路側通信機との間で干渉を生じさせる可能性がないと判断した場合、前記第２自走モードを継続するステップと、が含まれる
    コンピュータプログラム。

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