情報伝送装置及び列車制御装置
【課題】安全性が要求される列車制御装置などにおいても安全性を維持して誤り訂正符号を導入して情報を伝送する。
【解決手段】送信器２は送信データに誤り訂正用の冗長な符号を付け加えて符号付き情報を送信信号として通信路に出力する。受信器４は入力した受信信号に対する誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を示す訂正状況データと送信信号の符号語のハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合、誤り訂正復号処理した受信データを出力しないで、誤り訂正能力に対して実際に誤り訂正を行う数を制限して誤り検出にとどめて通信の安全性と信頼性を高める。
【解決手段】送信器２は送信データに誤り訂正用の冗長な符号を付け加えて符号付き情報を送信信号として通信路に出力する。受信器４は入力した受信信号に対する誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を示す訂正状況データと送信信号の符号語のハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合、誤り訂正復号処理した受信データを出力しないで、誤り訂正能力に対して実際に誤り訂正を行う数を制限して誤り検出にとどめて通信の安全性と信頼性を高める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、安全性と信頼性が求められる通信システム、例えば列車に制限速度や先行列車までの距離等の情報を地上から伝達する鉄道信号システムなどの情報伝送装置及び列車制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば安全性が要求される鉄道信号システムで安全性を確保する手段としては、装置に用いられる素子の故障モードがある特定の状態に限定できる場合と、素子の故障モードが限定できない場合では異なるアプローチがとられている。前者の場合は、システムに動作状態と停止状態がある場合、故障時の状態を安全側に割り当てて、故障時には自然に安全に遷移させる方法が用いられている。例えば信号リレーが故障した場合のモードは、接点をオンできない事象と、接点溶着と復旧不能により接点をオフできない事象の２つに大別できる。動作に必要なエネルギーを考慮して前者は安全側の故障、後者は危険側の故障と定義する。信号リレーは設計上の考慮により危険側故障率を極力小さくしているが、零ではなく、実際の信号リレーにおいて危険側故障率λＤはほぼ１０−１０、安全側故障率λＳはほぼ１０−７程度とされ、非対称故障率特性を持つ。また、半導体素子など素子の故障モードを特定できない場合には、２つのものが同時に故障する確率は低いという想定で、論理回路を２重に構成して、その出力を比較することにより故障検出を行っている。
【０００３】
また、鉄道信号システムにおいては伝送の安全性を確保する手段としてＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号（シンドロームによる誤り検出）により誤り検出が用いられている。そしてシステムの危険側故障率は１０−９（１／ｈ）を目安として設計されている。
【０００４】
一般にデジタル信号の情報を伝送する場合、通信路でノイズ等が原因になって伝送する情報に誤りが加わり受信側で正常な情報が得られない場合がある。この通信路中で生じた誤りを訂正するため誤り訂正符号が使用されている。例えば特許文献１や特許文献２に示すように、送信器に誤り訂正符号器を設け、送信すべき情報を符号化して送信語を生成して通信路に送信する。受信器の誤り訂正復号器はパリティ検査行列を基に受信語のシンドロームを生成し、生成されたシンドロームを基に受信語の誤りを訂正して誤ったデータを使わないようにしている。
【０００５】
しかしながら、安全性が要求される列車制御装置などの鉄道信号システムでレールを通信路として地上と列車間で情報を伝送する場合、誤り訂正符号の導入には慎重な立場がとられていた。これは地上と列車間の情報伝送は劣悪な通信路を使用しているため、誤り訂正を行った結果、危険側の制御を行うのではないかという懸念を払拭できないためである。このため現在では誤り検出を行い再送要求する方法や、同じ電文を例えば３連送して多数決を取る方法が用いられている。また、特許文献３に示すように、地上の多重系計算機で全系の処理計算結果と共に全系の健全性判定結果を車上装置に送信し、車上装置は全系の健全性判定結果を多数決処理して処理計算結果の使用可否を判定している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この列車制御装置などで劣悪な通信路により情報を伝送する場合にも誤り訂正符号が導入できるとシステムの稼働率は向上することができる。
【０００７】
そこで、この発明は、例えば安全性が要求される列車制御装置など鉄道信号システムにおいても安全性を維持して誤り訂正符号を導入して情報を伝送することができる情報伝送装置及び列車制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の情報伝送装置は、送信器と通信路と受信器を有し、前記送信器は、外部の制御装置などの情報源から送信データに誤り訂正が行われるよう冗長な符号を付け加えて符号付き情報と、該符号付き情報を前記通信路に適した形式に変換して送信信号として前記通信路に出力し、前記通信路は電線やレールや空間などの媒体で構成され、入力した送信信号を前記受信器に伝送し、前記受信器は、信号入力部と誤り訂正復号器と訂正状況判定器及びデータ出力部を有し、前記信号入力部は、前記通信路を通して伝送された送信信号を入力し、入力した送信信号を前記誤り訂正復号器に適した形式に変換して受信信号として前記誤り訂正復号器に出力し、前記誤り訂正復号器は、入力した受信信号に対して誤り訂正復号処理を行って受信信号に含まれる誤りを除いた受信データを得て前記データ出力部に出力するとともに、誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を訂正状況データとして前記訂正状況判定器に出力し、前記訂正状況判定器は、入力した訂正状況データと送信信号の符号語のハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定データを前記データ出力部に出力し、前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に限り、前記誤り訂正復号器から入力した受信データを外部装置に適した形式に変換して出力し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力して信頼性と安全性を確保することを特徴とする。
【０００９】
前記訂正状況判定器は、誤り訂正能力の最大値ｔ０を送信信号の符号語のハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］を超えない値を誤り訂正基準値とすることを特徴とする。
【００１０】
前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力することを特徴とする。
【００１１】
また、前記受信器は、誤りの発生状況を記録するデータ記憶部を有し、前記訂正状況判定器は前記データ記憶部に記録した誤りの発生状況から誤りの発生頻度を評価することを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記データ記憶部に受信データ数を記録し、前記訂正状況判定器は、前記データ記憶部に記録した誤りの発生数と受信データ数から前記通信路の品質を評価することを特徴とする。
【００１３】
この発明の列車制御装置は、前記情報伝送装置を有し、前記情報伝送装置の前記通信路はレールで構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は、入力した列車制御情報の送信データを処理して前記レールに送信し、前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から前記レールに送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする。
【００１４】
前記列車制御装置における前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して前記レールに送信し、前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から前記レールに送信されている列車状態情報の送信データを受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は、入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする。
【００１５】
この発明の他の列車制御装置は、前記情報伝送装置を有し、前記通信路は無線で構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は入力した列車制御情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする。
【００１６】
前記他の列車制御装置における前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から送信されている列車状態情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、入力した受信信号に対する誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を示す訂正状況データと送信信号の符号語のハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合、誤り訂正復号処理した受信データを出力しないようにして、誤り訂正能力に対して、実際に誤り訂正を行う数を制限して誤り検出にとどめることにより、通信の安全性と信頼性を高めることができる。
【００１８】
また、安全性が要求される鉄道保安システムなどにおいても安全性を維持して誤り訂正符号を導入して情報を伝送することができ、システムの稼働率は向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の情報伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ハミング距離の最小距離と誤り訂正能力を示す模式図である。
【図３】最小距離に対する誤り検出能力の最大値を示す模式図である。
【図４】この発明の列車制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】（１５，５，７）ＢＣＨ符号の最小距離に対する誤り検出能力の最大値を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、この発明の情報伝送装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、情報伝送装置１は送信器２と通信路３及び受信器４を有する。
【００２１】
送信器２はデータ入力部２１と誤り訂正符号化器２２及び信号出力部２３を有する。データ入力部２１は外部の制御装置などの情報源からデータを入力し、入力した情報を誤り訂正符号化器２２に適した形式に変換して誤り訂正符号化器２２に情報として出力する。誤り訂正符号化器２２はデータ入力部２１から入力した情報をもとに誤り訂正が行われるように冗長な符号を付け加えて符号付き情報として信号出力部２３に出力する。信号出力部２３は誤り訂正符号化器２２から入力した符号付き情報を通信路３に適した形式に変換して送信信号として通信路３に送信する。通信路３は電線やレールや空間などの媒体で構成され、送信器２から送信された送信信号を受信器４に伝送する。
【００２２】
受信器４は信号入力部４１と誤り訂正復号器４２と訂正状況判定器４３とデータ記憶部４４及びデータ出力部４５を有する。信号入力部４１は通信路を通して伝送された送信信号を入力し、入力した送信信号を誤り訂正復号器４２に適した形式に変換して受信信号として誤り訂正復号器４２に出力する。誤り訂正復号器４２は信号入力部４１から入力した受信信号に対してパリティ検査行列からシンドロームを計算し、計算したシンドロームを用いて誤り訂正復号処理を行って受信信号に含まれる誤りを除いた受信データを得てデータ出力部４５に出力するとともに、誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を訂正状況データとして訂正状況判定器４３に出力する。訂正状況判定器４３は誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データとあらかじめ設定されている誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定データをデータ出力部４５に出力するとともに訂正状況データと判定データ及び受信データ数をデータ記憶部４４に記録する。また、訂正状況判定器４３はデータ記憶部４４に記録した誤りの発生状況から誤りの発生頻度を評価して通信路３の品質を評価する。データ出力部４５は訂正状況判定器４３から入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に、誤り訂正復号器４２から入力した受信データを外部装置に適した形式に変換して外部装置に出力し、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には受信データを出力しないで外部装置に警報を出力する。
【００２３】
この受信器４に設けた訂正状況判定器４３で誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定処理について説明する。
【００２４】
符号理論では一般的に効率を向上させるため誤り訂正能力の高いものが良いとされるが、安全を重視するためには誤訂正のないことが強く求められる。誤訂正の確率を下げるためには誤り検出能力を高めることに関係する。誤り訂正能力や誤り検出能力を考える上で、2つのビット列の対応する位置のビットが異なっている個所の数であるハミング距離が利用できる。
【００２５】
送信器２から送信された送信信号の符号語をｎｉビットとし、誤り訂正をｔ１ビットまで行うとき、符号語ｎｉ（ｉ＝１〜３）以下のビット列の集合を、図２に示すように、ｎｉを中心とする半径ｔ１の球で表す。誤り訂正能力の最大値ｔ０はハミング距離の最小値ｄｍｉｎよりｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］であれば、各符号語ｎｉを中心とする半径ｔ０の球は共通部分を持たない。実際の誤り訂正をｔ１（≦ｔ０）ビットまで行うとき、誤り検出可能なビット数ｎｄは下記式で与えられる。
ｔ２＝（ｄｍｉｎ−２ｔ１）
（ｔ１＋１）≦ｎｄ＜（ｔ１＋ｔ２）
以上のことからｔ２を大きくとることにより誤り訂正符号の利用において安全性を高めることができる。
【００２６】
そこで受信器４の訂正状況判定器４３にはあらかじめ送信器２から送信される送信信号符号語の設計距離をハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］を超えない大きさに設定したｔ１ビットを誤り訂正基準値として設定しておき、誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データと誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを判定する。
【００２７】
例えば符号長が「１５」、情報ビット数が「５」、設計距離が「７」の２元ＢＣＨ符号の場合、設計距離をハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして取り扱うと、誤り訂正基準値である誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］＝３となる。このとき、図３（ａ）に示すように、誤り訂正ビットを「３」まで行うとすると、４ビット以上の誤りは誤訂正となる。また、図３（ｂ）に示すように、誤り訂正を２ビットまで行うとすると、誤り検出能力を２ビット持たせることができる。
【００２８】
次に、誤り訂正符号を利用した場合の危険側誤り率と安全側誤り率を求める処理を説明する。
【００２９】
符号語をｎｉビットとすると、誤りは最大ｎｉビット生じる。この場合において、誤り訂正可能なビット数をｎｃ、誤り検出可能なビット数をｎｄとすると、誤訂正あるいは検出できないとなる可能性のあるビット数は（ｎｉ−ｎｄ）となる。誤りの発生をランダムとし、１ビット誤りの発生確率をＰｅとすると、ｎビット誤りの発生確率はＰｅｎとなる。誤り検出する誤りビットの範囲は（ｎｃ＋１）からｎｄであるから、安全側の誤りの確率ＰＳは、１符号語あたり下記式のようになる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
同様に、誤り検出できない誤りビットの範囲は（ｎｄ＋１）からｎｉであるから、危険側の誤りの確率ＰＤは、１符号語あたり下記式のようになる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
１ビット誤りの発生確率ＰｅはＰｅ≪１であるからＰＳ≫ＰＤが成り立つような誤り訂正可能なビット数ｎｃと誤り検出可能なビット数をｎｄが存在する。また、安全側の誤りの確率ＰＳと危険側の誤りの確率ＰＤの非対称度はＰＳ／ＰＤで計算できる。
【００３４】
次に、情報伝送装置１を情報伝送用の通信路としてレールを用いる列車制御装置に適用した場合について説明する。
【００３５】
図４に示すように、列車制御装置は地上装置５と列車６に搭載された車上装置７を有し、レールを通信路３として地上装置５と車上装置７で情報を授受する。地上装置５は列車制御情報生成部８と送信器２ａと受信器４ａを有する。車上装置７は受信器４ｂと送信器２ｂと車上制御装置９を有する。地上装置５の列車制御情報生成部８は列車６の速度を制限速度に制御するデジタル信号の送信データを生成し、生成した送信データを送信器２ａに出力する。送信器２ａはデータ入力部２１と誤り訂正符号化器２２及び信号出力部２３を有し、入力した送信データを処理して列車制御情報をレール３に送信する。受信器４ａは信号入力部４１と誤り訂正復号器４２と訂正状況判定器４３とデータ記憶部４４及びデータ出力部４５を有し、車上装置７からレール３を介して送信される列車状態情報を受信して処理し列車制御情報生成部８に出力する。
【００３６】
車上装置７の受信器４ｂは信号入力部４１と誤り訂正復号器４２と訂正状況判定器４３とデータ記憶部４４及びデータ出力部４５を有し、アンテナコイル１０を介してレール３に送信されている列車制御情報を受信して処理し車上制御装置９に出力する。車上制御装置９は入力した列車制御情報に基づいて列車６の速度を制御するとともに列車位置や列車速度、制限速度などの列車状態情報を送信器２ｂに出力する。送信器２ｂはデータ入力部２１と誤り訂正符号化器２２及び信号出力部２３を有し、車上制御装置９から入力する列車状態情報を処理してアンテナコイル１０を介してレール３に送信する。
【００３７】
このようにレール３を情報伝送の通信路として用いる場合、雑音が大きく電話などの通信回線ほど品質を確保できないため、要求する符号誤り率を１０−５程度として設計されている。例えば１ビット誤りの発生確率Ｐｅ＝１×１０−５として、例えば符号長が「１５」、情報ビット数が「５」、設計距離が「７」の（１５，５，７）ＢＣＨ符号において受信器４の訂正状況判定部４３で誤り訂正基準値である誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］＝３で誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データを判定して１〜３ビット誤り訂正を行った場合の安全側誤り率と危険側誤り率及び非対称度を下記表に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表に示すように、安全性に関する非対称度は、誤り検出の程度と通信路の信頼性に強く依存することが判る。なお、図３では最小距離の７ビットまでの誤りを示したが、符号長を「１５」としているので、図５に示すように最大１５ビットの誤りが生じ得る。
【００４０】
訂正状況判定部４３は、この判定データをデータ出力部４５に出力するとともに訂正状況データと判定データ及び受信データ数をデータ記憶部４４に記録する。データ出力部４５は訂正状況判定器４３から入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に、誤り訂正復号器４２から入力した受信データを車上制御装置９に適した形式に変換して車上制御装置９に出力し、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には車上制御装置９に警報を出力する。
【００４１】
このように誤り検出の領域を設けることにより安全性に関する非対称性を持たせた上で誤り訂正符号を適用することにより安全性を損なうことなく情報伝送の信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
また、訂正状況判定部４３はデータ記憶部４４に記憶した訂正状況データに含まれる受信データ数に対する誤りの発生数から誤りの発生頻度を評価するとともに訂正状況データに含まれる誤りの発生数と受信データ数から通信路であるレール３の品質を評価してデータ記憶部４４に記録する。このようにして地上装置５と車上装置７で情報を授受しながらレール３の状態や品質を把握することができる。
【００４３】
前記説明ではレール３を通信路として用いた場合について説明したが、無線を通信路として用いる場合も同様に情報伝送装置１を列車制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１；情報伝送装置、２；送信器、３；通信路（レール)、４；受信器、５；地上装置、
６；列車、７；車上装置、８；制御情報生成部、９；車上制御装置、
１０；受信コイル、２１；データ入力部、２２；誤り訂正符号化器、
２３；信号出力部、４１；信号入力部、４２；誤り訂正復号器、
４３；訂正状況判定器、４４；データ記憶部、４５；データ出力部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開２００２−２６１６５３号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４２５９号公報
【特許文献３】特開２００８−２５４５５６号公報
【技術分野】
【０００１】
この発明は、安全性と信頼性が求められる通信システム、例えば列車に制限速度や先行列車までの距離等の情報を地上から伝達する鉄道信号システムなどの情報伝送装置及び列車制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば安全性が要求される鉄道信号システムで安全性を確保する手段としては、装置に用いられる素子の故障モードがある特定の状態に限定できる場合と、素子の故障モードが限定できない場合では異なるアプローチがとられている。前者の場合は、システムに動作状態と停止状態がある場合、故障時の状態を安全側に割り当てて、故障時には自然に安全に遷移させる方法が用いられている。例えば信号リレーが故障した場合のモードは、接点をオンできない事象と、接点溶着と復旧不能により接点をオフできない事象の２つに大別できる。動作に必要なエネルギーを考慮して前者は安全側の故障、後者は危険側の故障と定義する。信号リレーは設計上の考慮により危険側故障率を極力小さくしているが、零ではなく、実際の信号リレーにおいて危険側故障率λＤはほぼ１０−１０、安全側故障率λＳはほぼ１０−７程度とされ、非対称故障率特性を持つ。また、半導体素子など素子の故障モードを特定できない場合には、２つのものが同時に故障する確率は低いという想定で、論理回路を２重に構成して、その出力を比較することにより故障検出を行っている。
【０００３】
また、鉄道信号システムにおいては伝送の安全性を確保する手段としてＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号（シンドロームによる誤り検出）により誤り検出が用いられている。そしてシステムの危険側故障率は１０−９（１／ｈ）を目安として設計されている。
【０００４】
一般にデジタル信号の情報を伝送する場合、通信路でノイズ等が原因になって伝送する情報に誤りが加わり受信側で正常な情報が得られない場合がある。この通信路中で生じた誤りを訂正するため誤り訂正符号が使用されている。例えば特許文献１や特許文献２に示すように、送信器に誤り訂正符号器を設け、送信すべき情報を符号化して送信語を生成して通信路に送信する。受信器の誤り訂正復号器はパリティ検査行列を基に受信語のシンドロームを生成し、生成されたシンドロームを基に受信語の誤りを訂正して誤ったデータを使わないようにしている。
【０００５】
しかしながら、安全性が要求される列車制御装置などの鉄道信号システムでレールを通信路として地上と列車間で情報を伝送する場合、誤り訂正符号の導入には慎重な立場がとられていた。これは地上と列車間の情報伝送は劣悪な通信路を使用しているため、誤り訂正を行った結果、危険側の制御を行うのではないかという懸念を払拭できないためである。このため現在では誤り検出を行い再送要求する方法や、同じ電文を例えば３連送して多数決を取る方法が用いられている。また、特許文献３に示すように、地上の多重系計算機で全系の処理計算結果と共に全系の健全性判定結果を車上装置に送信し、車上装置は全系の健全性判定結果を多数決処理して処理計算結果の使用可否を判定している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この列車制御装置などで劣悪な通信路により情報を伝送する場合にも誤り訂正符号が導入できるとシステムの稼働率は向上することができる。
【０００７】
そこで、この発明は、例えば安全性が要求される列車制御装置など鉄道信号システムにおいても安全性を維持して誤り訂正符号を導入して情報を伝送することができる情報伝送装置及び列車制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の情報伝送装置は、送信器と通信路と受信器を有し、前記送信器は、外部の制御装置などの情報源から送信データに誤り訂正が行われるよう冗長な符号を付け加えて符号付き情報と、該符号付き情報を前記通信路に適した形式に変換して送信信号として前記通信路に出力し、前記通信路は電線やレールや空間などの媒体で構成され、入力した送信信号を前記受信器に伝送し、前記受信器は、信号入力部と誤り訂正復号器と訂正状況判定器及びデータ出力部を有し、前記信号入力部は、前記通信路を通して伝送された送信信号を入力し、入力した送信信号を前記誤り訂正復号器に適した形式に変換して受信信号として前記誤り訂正復号器に出力し、前記誤り訂正復号器は、入力した受信信号に対して誤り訂正復号処理を行って受信信号に含まれる誤りを除いた受信データを得て前記データ出力部に出力するとともに、誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を訂正状況データとして前記訂正状況判定器に出力し、前記訂正状況判定器は、入力した訂正状況データと送信信号の符号語のハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定データを前記データ出力部に出力し、前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に限り、前記誤り訂正復号器から入力した受信データを外部装置に適した形式に変換して出力し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力して信頼性と安全性を確保することを特徴とする。
【０００９】
前記訂正状況判定器は、誤り訂正能力の最大値ｔ０を送信信号の符号語のハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］を超えない値を誤り訂正基準値とすることを特徴とする。
【００１０】
前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力することを特徴とする。
【００１１】
また、前記受信器は、誤りの発生状況を記録するデータ記憶部を有し、前記訂正状況判定器は前記データ記憶部に記録した誤りの発生状況から誤りの発生頻度を評価することを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記データ記憶部に受信データ数を記録し、前記訂正状況判定器は、前記データ記憶部に記録した誤りの発生数と受信データ数から前記通信路の品質を評価することを特徴とする。
【００１３】
この発明の列車制御装置は、前記情報伝送装置を有し、前記情報伝送装置の前記通信路はレールで構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は、入力した列車制御情報の送信データを処理して前記レールに送信し、前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から前記レールに送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする。
【００１４】
前記列車制御装置における前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して前記レールに送信し、前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から前記レールに送信されている列車状態情報の送信データを受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は、入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする。
【００１５】
この発明の他の列車制御装置は、前記情報伝送装置を有し、前記通信路は無線で構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は入力した列車制御情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする。
【００１６】
前記他の列車制御装置における前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から送信されている列車状態情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、入力した受信信号に対する誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を示す訂正状況データと送信信号の符号語のハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合、誤り訂正復号処理した受信データを出力しないようにして、誤り訂正能力に対して、実際に誤り訂正を行う数を制限して誤り検出にとどめることにより、通信の安全性と信頼性を高めることができる。
【００１８】
また、安全性が要求される鉄道保安システムなどにおいても安全性を維持して誤り訂正符号を導入して情報を伝送することができ、システムの稼働率は向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の情報伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ハミング距離の最小距離と誤り訂正能力を示す模式図である。
【図３】最小距離に対する誤り検出能力の最大値を示す模式図である。
【図４】この発明の列車制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】（１５，５，７）ＢＣＨ符号の最小距離に対する誤り検出能力の最大値を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、この発明の情報伝送装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、情報伝送装置１は送信器２と通信路３及び受信器４を有する。
【００２１】
送信器２はデータ入力部２１と誤り訂正符号化器２２及び信号出力部２３を有する。データ入力部２１は外部の制御装置などの情報源からデータを入力し、入力した情報を誤り訂正符号化器２２に適した形式に変換して誤り訂正符号化器２２に情報として出力する。誤り訂正符号化器２２はデータ入力部２１から入力した情報をもとに誤り訂正が行われるように冗長な符号を付け加えて符号付き情報として信号出力部２３に出力する。信号出力部２３は誤り訂正符号化器２２から入力した符号付き情報を通信路３に適した形式に変換して送信信号として通信路３に送信する。通信路３は電線やレールや空間などの媒体で構成され、送信器２から送信された送信信号を受信器４に伝送する。
【００２２】
受信器４は信号入力部４１と誤り訂正復号器４２と訂正状況判定器４３とデータ記憶部４４及びデータ出力部４５を有する。信号入力部４１は通信路を通して伝送された送信信号を入力し、入力した送信信号を誤り訂正復号器４２に適した形式に変換して受信信号として誤り訂正復号器４２に出力する。誤り訂正復号器４２は信号入力部４１から入力した受信信号に対してパリティ検査行列からシンドロームを計算し、計算したシンドロームを用いて誤り訂正復号処理を行って受信信号に含まれる誤りを除いた受信データを得てデータ出力部４５に出力するとともに、誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度に関する情報を訂正状況データとして訂正状況判定器４３に出力する。訂正状況判定器４３は誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データとあらかじめ設定されている誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定データをデータ出力部４５に出力するとともに訂正状況データと判定データ及び受信データ数をデータ記憶部４４に記録する。また、訂正状況判定器４３はデータ記憶部４４に記録した誤りの発生状況から誤りの発生頻度を評価して通信路３の品質を評価する。データ出力部４５は訂正状況判定器４３から入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に、誤り訂正復号器４２から入力した受信データを外部装置に適した形式に変換して外部装置に出力し、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には受信データを出力しないで外部装置に警報を出力する。
【００２３】
この受信器４に設けた訂正状況判定器４３で誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定処理について説明する。
【００２４】
符号理論では一般的に効率を向上させるため誤り訂正能力の高いものが良いとされるが、安全を重視するためには誤訂正のないことが強く求められる。誤訂正の確率を下げるためには誤り検出能力を高めることに関係する。誤り訂正能力や誤り検出能力を考える上で、2つのビット列の対応する位置のビットが異なっている個所の数であるハミング距離が利用できる。
【００２５】
送信器２から送信された送信信号の符号語をｎｉビットとし、誤り訂正をｔ１ビットまで行うとき、符号語ｎｉ（ｉ＝１〜３）以下のビット列の集合を、図２に示すように、ｎｉを中心とする半径ｔ１の球で表す。誤り訂正能力の最大値ｔ０はハミング距離の最小値ｄｍｉｎよりｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］であれば、各符号語ｎｉを中心とする半径ｔ０の球は共通部分を持たない。実際の誤り訂正をｔ１（≦ｔ０）ビットまで行うとき、誤り検出可能なビット数ｎｄは下記式で与えられる。
ｔ２＝（ｄｍｉｎ−２ｔ１）
（ｔ１＋１）≦ｎｄ＜（ｔ１＋ｔ２）
以上のことからｔ２を大きくとることにより誤り訂正符号の利用において安全性を高めることができる。
【００２６】
そこで受信器４の訂正状況判定器４３にはあらかじめ送信器２から送信される送信信号符号語の設計距離をハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］を超えない大きさに設定したｔ１ビットを誤り訂正基準値として設定しておき、誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データと誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを判定する。
【００２７】
例えば符号長が「１５」、情報ビット数が「５」、設計距離が「７」の２元ＢＣＨ符号の場合、設計距離をハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして取り扱うと、誤り訂正基準値である誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］＝３となる。このとき、図３（ａ）に示すように、誤り訂正ビットを「３」まで行うとすると、４ビット以上の誤りは誤訂正となる。また、図３（ｂ）に示すように、誤り訂正を２ビットまで行うとすると、誤り検出能力を２ビット持たせることができる。
【００２８】
次に、誤り訂正符号を利用した場合の危険側誤り率と安全側誤り率を求める処理を説明する。
【００２９】
符号語をｎｉビットとすると、誤りは最大ｎｉビット生じる。この場合において、誤り訂正可能なビット数をｎｃ、誤り検出可能なビット数をｎｄとすると、誤訂正あるいは検出できないとなる可能性のあるビット数は（ｎｉ−ｎｄ）となる。誤りの発生をランダムとし、１ビット誤りの発生確率をＰｅとすると、ｎビット誤りの発生確率はＰｅｎとなる。誤り検出する誤りビットの範囲は（ｎｃ＋１）からｎｄであるから、安全側の誤りの確率ＰＳは、１符号語あたり下記式のようになる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
同様に、誤り検出できない誤りビットの範囲は（ｎｄ＋１）からｎｉであるから、危険側の誤りの確率ＰＤは、１符号語あたり下記式のようになる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
１ビット誤りの発生確率ＰｅはＰｅ≪１であるからＰＳ≫ＰＤが成り立つような誤り訂正可能なビット数ｎｃと誤り検出可能なビット数をｎｄが存在する。また、安全側の誤りの確率ＰＳと危険側の誤りの確率ＰＤの非対称度はＰＳ／ＰＤで計算できる。
【００３４】
次に、情報伝送装置１を情報伝送用の通信路としてレールを用いる列車制御装置に適用した場合について説明する。
【００３５】
図４に示すように、列車制御装置は地上装置５と列車６に搭載された車上装置７を有し、レールを通信路３として地上装置５と車上装置７で情報を授受する。地上装置５は列車制御情報生成部８と送信器２ａと受信器４ａを有する。車上装置７は受信器４ｂと送信器２ｂと車上制御装置９を有する。地上装置５の列車制御情報生成部８は列車６の速度を制限速度に制御するデジタル信号の送信データを生成し、生成した送信データを送信器２ａに出力する。送信器２ａはデータ入力部２１と誤り訂正符号化器２２及び信号出力部２３を有し、入力した送信データを処理して列車制御情報をレール３に送信する。受信器４ａは信号入力部４１と誤り訂正復号器４２と訂正状況判定器４３とデータ記憶部４４及びデータ出力部４５を有し、車上装置７からレール３を介して送信される列車状態情報を受信して処理し列車制御情報生成部８に出力する。
【００３６】
車上装置７の受信器４ｂは信号入力部４１と誤り訂正復号器４２と訂正状況判定器４３とデータ記憶部４４及びデータ出力部４５を有し、アンテナコイル１０を介してレール３に送信されている列車制御情報を受信して処理し車上制御装置９に出力する。車上制御装置９は入力した列車制御情報に基づいて列車６の速度を制御するとともに列車位置や列車速度、制限速度などの列車状態情報を送信器２ｂに出力する。送信器２ｂはデータ入力部２１と誤り訂正符号化器２２及び信号出力部２３を有し、車上制御装置９から入力する列車状態情報を処理してアンテナコイル１０を介してレール３に送信する。
【００３７】
このようにレール３を情報伝送の通信路として用いる場合、雑音が大きく電話などの通信回線ほど品質を確保できないため、要求する符号誤り率を１０−５程度として設計されている。例えば１ビット誤りの発生確率Ｐｅ＝１×１０−５として、例えば符号長が「１５」、情報ビット数が「５」、設計距離が「７」の（１５，５，７）ＢＣＨ符号において受信器４の訂正状況判定部４３で誤り訂正基準値である誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］＝３で誤り訂正復号器４２から入力した訂正状況データを判定して１〜３ビット誤り訂正を行った場合の安全側誤り率と危険側誤り率及び非対称度を下記表に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表に示すように、安全性に関する非対称度は、誤り検出の程度と通信路の信頼性に強く依存することが判る。なお、図３では最小距離の７ビットまでの誤りを示したが、符号長を「１５」としているので、図５に示すように最大１５ビットの誤りが生じ得る。
【００４０】
訂正状況判定部４３は、この判定データをデータ出力部４５に出力するとともに訂正状況データと判定データ及び受信データ数をデータ記憶部４４に記録する。データ出力部４５は訂正状況判定器４３から入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に、誤り訂正復号器４２から入力した受信データを車上制御装置９に適した形式に変換して車上制御装置９に出力し、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には車上制御装置９に警報を出力する。
【００４１】
このように誤り検出の領域を設けることにより安全性に関する非対称性を持たせた上で誤り訂正符号を適用することにより安全性を損なうことなく情報伝送の信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
また、訂正状況判定部４３はデータ記憶部４４に記憶した訂正状況データに含まれる受信データ数に対する誤りの発生数から誤りの発生頻度を評価するとともに訂正状況データに含まれる誤りの発生数と受信データ数から通信路であるレール３の品質を評価してデータ記憶部４４に記録する。このようにして地上装置５と車上装置７で情報を授受しながらレール３の状態や品質を把握することができる。
【００４３】
前記説明ではレール３を通信路として用いた場合について説明したが、無線を通信路として用いる場合も同様に情報伝送装置１を列車制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１；情報伝送装置、２；送信器、３；通信路（レール)、４；受信器、５；地上装置、
６；列車、７；車上装置、８；制御情報生成部、９；車上制御装置、
１０；受信コイル、２１；データ入力部、２２；誤り訂正符号化器、
２３；信号出力部、４１；信号入力部、４２；誤り訂正復号器、
４３；訂正状況判定器、４４；データ記憶部、４５；データ出力部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開２００２−２６１６５３号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４２５９号公報
【特許文献３】特開２００８−２５４５５６号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器と通信路と受信器を有し、
前記送信器は、外部の制御装置などの情報源から送信データに誤り訂正が行われるよう冗長な符号を付け加えて符号付き情報とし、該符号付き情報を前記通信路に適した形式に変換して送信信号として前記通信路に出力し、
前記通信路は電線やレールや空間などの媒体で構成され、入力した送信信号を前記受信器に伝送し、
前記受信器は、信号入力部と誤り訂正復号器と訂正状況判定器及びデータ出力部を有し、
前記信号入力部は、前記通信路を通して伝送された送信信号を入力し、入力した送信信号を前記誤り訂正復号器に適した形式に変換して受信信号として前記誤り訂正復号器に出力し、
前記誤り訂正復号器は、入力した受信信号に対して誤り訂正復号処理を行って受信信号に含まれる誤りを除いた受信データを得て前記データ出力部に出力するとともに、誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度と訂正可否に関する情報を訂正状況データとして前記訂正状況判定器に出力し、
前記訂正状況判定器は、入力した訂正状況データと送信信号の全ての符号語間におけるハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定データを前記データ出力部に出力し、
前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に限り、前記誤り訂正復号器から入力した受信データを外部装置に適した形式に変換して出力し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力して信頼性と安全性を確保することを特徴とする情報伝送装置。
【請求項２】
前記訂正状況判定器は、誤り訂正能力の最大値ｔ０を送信信号の符号語のハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］を超えない値を誤り訂正基準値とすることを特徴とする請求項１に記載の情報伝送装置。
【請求項３】
前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報伝送装置。
【請求項４】
前記受信器は、誤りの発生状況を記録するデータ記憶部を有し、前記訂正状況判定器は前記データ記憶部に記録した誤りの発生状況から誤りの発生頻度を評価することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の情報伝送装置。
【請求項５】
前記データ記憶部に受信データ数を記録し、前記訂正状況判定器は、前記データ記憶部に記録した誤りの発生数と受信データ数から前記通信路の品質を評価することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の情報伝送装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載した情報伝送装置を有し、
前記情報伝送装置の前記通信路はレールで構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、
前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は、入力した列車制御情報の送信データを処理して前記レールに送信し、
前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から前記レールに送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする列車制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の列車制御装置であって、
前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、
前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して前記レールに送信し、
前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から前記レールに送信されている列車状態情報の送信データを受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は、入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする列車制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載した情報伝送装置を有し、
前記通信路は無線で構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、
前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は入力した列車制御情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、
前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする列車制御装置。
【請求項９】
請求項８記載の列車制御装置であって、
前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、
前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、
前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から送信されている列車状態情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする列車制御装置。
【請求項１】
送信器と通信路と受信器を有し、
前記送信器は、外部の制御装置などの情報源から送信データに誤り訂正が行われるよう冗長な符号を付け加えて符号付き情報とし、該符号付き情報を前記通信路に適した形式に変換して送信信号として前記通信路に出力し、
前記通信路は電線やレールや空間などの媒体で構成され、入力した送信信号を前記受信器に伝送し、
前記受信器は、信号入力部と誤り訂正復号器と訂正状況判定器及びデータ出力部を有し、
前記信号入力部は、前記通信路を通して伝送された送信信号を入力し、入力した送信信号を前記誤り訂正復号器に適した形式に変換して受信信号として前記誤り訂正復号器に出力し、
前記誤り訂正復号器は、入力した受信信号に対して誤り訂正復号処理を行って受信信号に含まれる誤りを除いた受信データを得て前記データ出力部に出力するとともに、誤り訂正復号処理の過程で求めたシンドロームや誤り位置多項式の情報から受信信号に含まれていた誤りの数又は誤りの程度と訂正可否に関する情報を訂正状況データとして前記訂正状況判定器に出力し、
前記訂正状況判定器は、入力した訂正状況データと送信信号の全ての符号語間におけるハミング距離の最小値から設定された誤り訂正能力の最大値を超えない大きさに設定した誤り訂正基準値とを比較し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えているか否かを示す判定データを前記データ出力部に出力し、
前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えていないことを示している場合に限り、前記誤り訂正復号器から入力した受信データを外部装置に適した形式に変換して出力し、訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力して信頼性と安全性を確保することを特徴とする情報伝送装置。
【請求項２】
前記訂正状況判定器は、誤り訂正能力の最大値ｔ０を送信信号の符号語のハミング距離の最小値ｄｍｉｎとして誤り訂正能力の最大値ｔ０＝［（ｄｍｉｎ−１）／２］を超えない値を誤り訂正基準値とすることを特徴とする請求項１に記載の情報伝送装置。
【請求項３】
前記データ出力部は、入力した判定データで訂正状況データが誤り訂正基準値を超えている場合には警報を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報伝送装置。
【請求項４】
前記受信器は、誤りの発生状況を記録するデータ記憶部を有し、前記訂正状況判定器は前記データ記憶部に記録した誤りの発生状況から誤りの発生頻度を評価することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の情報伝送装置。
【請求項５】
前記データ記憶部に受信データ数を記録し、前記訂正状況判定器は、前記データ記憶部に記録した誤りの発生数と受信データ数から前記通信路の品質を評価することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の情報伝送装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載した情報伝送装置を有し、
前記情報伝送装置の前記通信路はレールで構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、
前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は、入力した列車制御情報の送信データを処理して前記レールに送信し、
前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から前記レールに送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする列車制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の列車制御装置であって、
前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、
前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して前記レールに送信し、
前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から前記レールに送信されている列車状態情報の送信データを受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は、入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする列車制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載した情報伝送装置を有し、
前記通信路は無線で構成され、前記情報伝送装置の前記送信器と前記受信器は、列車制御情報生成部を有する地上装置と、列車に搭載され車上制御装置を有する車上装置とに設けられ、
前記地上装置の前記列車制御情報生成部は、列車制御情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車制御情報の送信データを前記地上装置の前記送信器に出力し、前記地上装置の前記送信器は入力した列車制御情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、
前記車上装置の前記受信器は、前記地上装置から送信されている列車制御情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記車上制御装置に出力し、前記車上制御装置は入力した列車制御情報に基づいて列車の速度を制御することを特徴とする列車制御装置。
【請求項９】
請求項８記載の列車制御装置であって、
前記車上装置の前記車上制御装置は、列車位置と列車速度と制限速度などの列車状態情報をデジタル信号の送信データとして生成し、生成した列車状態情報の送信データを前記車上装置の前記送信器に出力し、
前記車上装置の前記送信器は、入力した列車状態情報の送信データを処理してアンテナコイルを介して送信し、
前記地上装置の前記受信器は、前記車上装置から送信されている列車状態情報の送信データをアンテナコイルを介して受信して処理して前記列車制御情報生成部に出力し、前記列車制御情報生成部は入力した列車状態情報に基づいて列車制御情報を生成することを特徴とする列車制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３８８６７（Ｐ２０１２−１３８８６７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１６０５（Ｐ２０１０−２９１６０５）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年７月１６日 社団法人電子情報通信学会発行の「電子情報通信学会技術研究報告」に発表
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【出願人】（３０４０２１２８８）国立大学法人長岡技術科学大学 (458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年７月１６日 社団法人電子情報通信学会発行の「電子情報通信学会技術研究報告」に発表
【出願人】（０００００１２９２）株式会社京三製作所 (324)
【出願人】（３０４０２１２８８）国立大学法人長岡技術科学大学 (458)
【Ｆターム（参考）】
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