走行路区別方法及び走行路区別装置
【課題】双曲線航法の原理を利用し区別対象の走行路に対して固定局を適切に配置することで、移動局の存在する走行路の検出精度を向上する。
【解決手段】移動局（列車）２Ａ，２Ｂが走行する走行路（線路）４Ａ，４Ｂの各中心線上で、受信時刻差がそれぞれ零となるように、走行路４Ａ，４Ｂを挟んで固定局１Ａ〜１Ｃを配置し、移動局２Ａ，２Ｂから送信した信号を各固定局１Ａ〜１Ｃで受信し、走行路判定部３により、固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差及び固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差を算出し、受信時刻差の正負に基づいて送信元の移動局が存在する走行路を判定する。
【解決手段】移動局（列車）２Ａ，２Ｂが走行する走行路（線路）４Ａ，４Ｂの各中心線上で、受信時刻差がそれぞれ零となるように、走行路４Ａ，４Ｂを挟んで固定局１Ａ〜１Ｃを配置し、移動局２Ａ，２Ｂから送信した信号を各固定局１Ａ〜１Ｃで受信し、走行路判定部３により、固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差及び固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差を算出し、受信時刻差の正負に基づいて送信元の移動局が存在する走行路を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と固定局間で信号を送受し計測される受信時刻差から複数の走行路のうちのどの走行路に移動局が存在するかを区別する走行路区別方法及び走行路区別装置に関し、特に、双曲線航法の原理を利用して移動局の存在する走行路の検出精度を向上させる走行路区別方法及び走行路区別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動局の位置を特定するのに双曲線航法を利用したものがある（例えば特許文献１参照）。双曲線航法は、予め位置が固定された２ヶ所からの電波を受信した時に、その到達時間差が一定となる点の軌跡は、２つの発信点を焦点とする双曲線となるという原理を利用して移動局の位置を特定するものである。尚、逆に、１ヵ所から電波を送信し、予め位置が固定された２ヶ所で受信する場合も同様で、その到達時間差が一定となる点の軌跡は、２つの受信点を焦点とする双曲線となる。
【特許文献１】特開平１０−２３９４１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複数の走行路が存在し、どの走行路に移動体が存在するのかを判断するため、２つの固定局と移動体（移動局）との間で信号を送受して前記双曲線航法の原理を利用して受信時刻差に基づいて走行路を区別する場合、マルチパスや雑音の影響による受信時刻測定に伴う誤差が、区別対象の走行路に対する固定局の位置によっては大きくなり、移動局が存在する走行路を正確に検出できない虞れがある。また、固定局の配置によって走行路の区別が可能な領域が限定されるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、区別対象の走行路に対して固定局を適切に配置し、測定誤差を許容し、移動局の存在する走行路の検出精度を向上させた走行路区別方法及び走行路区別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１の発明は、移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別方法において、前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで少なくとも２つ以上の前記固定局を配置し、前記各所定の一定値をオフセット値として前記計測した受信時刻差を補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を区別することを特徴とする。
【０００６】
請求項２のように、前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置するとよい。
請求項３のように、前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能とするとよい。
請求項４のように、走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を前記複数の走行路を挟んで配置するようにするとよい。
【０００７】
請求項５のように、前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とするとよい。
請求項６のように、前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信し、誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成とするとよい。
【０００８】
また、請求項７の発明は、移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別装置において、前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで配置する少なくとも２つ以上の前記固定局と、前記各所定の一定値をオフセット値として記憶し、前記計測した受信時刻差を前記オフセット値で補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を判定する判定部と、を備える構成とした。
かかる構成では、移動局と２つの固定局で信号を送受し、受信側で受信時刻を計測し、判定部は、計測された各受信時刻を対応する各オフセット値で夫々補正し、補正された各受信時刻の差を算出し、算出した受信時刻差の正負の値に基づいて移動局が存在する走行路を判定するようになる。
【０００９】
請求項８のように、前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置する構成とするとよい。
かかる構成では、オフセット値を零として受信時刻差を算出するようになる。
請求項９のように、前記判定部は、前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能な構成とするとよい。
かかる構成では、受信時刻の測定値の誤差が大きい場合でも、精度よく走行路を区別可能となる。
【００１０】
請求項１０のように、走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を前記複数の走行路を挟んで配置する構成とするとよい。
かかる構成では、区別対象の走行路を挟んで２つの固定局を配置すればよく、２つの固定局で多数の走行路の区別が可能となる。
請求項１１のように、前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とするとよい。
【００１１】
請求項１２のように、前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信すると共に、前記判定部が、前記各固定局で計測される誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成とするとよい。
かかる構成では、各固定局の受信時刻計測用カウンタのずれや受信回路の遅れ時間の影響による受信時刻差の誤差を取除くことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、移動局と固定局間で信号を送受信したときに、受信時刻差が走行路の中心線上で一定となるように、走行路を挟んで固定局を設置し、受信時刻差に基づいて移動局が存在する走行路を判定するので、共通に存在する測定誤差要因を取除くことができ、誤差を許容して精度よく走行路を区別できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る走行路区別方法に用いる走行路区別装置の第１実施形態の構成図を示す。尚、以下では移動体が列車であってこれを移動局とし、列車が走行する線路を走行路として説明する。
図１において、本実施形態の走行路区別装置は、複数の固定局１Ａ〜１Ｃと、移動局２Ａ，２Ｂと、走行路判定部３とを備えて構成される。
【００１４】
前記固定局１Ａ〜１Ｃは、移動局２Ａ，２Ｂから送信される信号を受信してその受信時刻を計測する機能を備える。固定局１Ｃは、上記の受信機能に加えて移動局２Ａ，２Ｂに対して信号を送信する送信機能も備える。そして、固定局１Ａと１Ｃは、走行路４Ａの中心線上で、受信時刻差が所定の一定値（本実施形態では受信時刻差が零）となるように走行路４Ａを挟んで設置し、固定局１Ｂと１Ｃも同様に、走行路４Ｂの中心線上で、受信時刻差が所定の一定値（本実施形態では受信時刻差が零）となるように走行路４Ｂを挟んで設置する。言い換えれば、固定局１Ａ，１Ｃを、それぞれ焦点とする互いの双曲線が走行路４Ａの中心線上で重なるように走行路４Ａを挟んで固定局１Ａ，１Ｃを設置し、固定局１Ｂ，１Ｃを、それぞれ焦点とする互いの双曲線が走行路４Ｂの中心線上で重なるように走行路４Ｂを挟んで固定局１Ｂ，１Ｃを設置する。
【００１５】
前記移動局２Ａ，２Ｂは、固定局１Ｃから送信される送信指示信号を受信して信号の送信を開始する構成であり、送受信機能を備え、それぞれ走行路４Ａ，４Ｂを移動する。
前記走行路判定部３は、各固定局１Ａ〜１Ｃと接続され、各固定局１Ａ〜１Ｃの信号の受信時刻情報に基づいて固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差と固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差を算出し、各受信時刻差の値の正負に基づいて送信元の移動局の存在する走行路を判定する。
【００１６】
本発明の走行路区別方法は、複数の走行路の各中心線上で、受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように複数の走行路を挟んで少なくとも２つ以上の固定局を配置し、各所定の一定値をオフセット値として計測した受信時刻差を補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて移動局が存在する走行路を区別するというものである。
【００１７】
次に、この方法に用いる走行路区別装置の第１実施形態の判定動作を説明する。
図２は、移動局と固定局の信号の送受信動作を示すタイムチャートである。ここでは移動局２Ａを例に説明する。
まず、固定局１Ｃが移動局２Ａに対して送信指示の信号を送る。移動局２Ａは、前記送信指示信号を受信すると伝播時間測定のための信号を送信する。各固定局１Ａ〜１Ｃは、移動局２Ａからの信号を受信するとその受信時刻を計測カウンタにより計測する。固定局１Ｃは、前記送信指示信号を発生してから所定時間Ｔｉｎｔ経過後に、各固定局１Ａ〜１Ｃの各計測カウンタのカウント値のずれと受信回路遅れ時間による受信時刻差の誤差を補正するための誤差補正用信号を送信し、各固定局１Ａ〜１Ｃは、前記誤差補正用信号の受信時刻を計測する。各固定局１Ａ〜１Ｃは、それぞれの計測時刻情報を走行路判定部３に送る。走行路判定部３は、各固定局１Ａ〜１Ｃからの計測時刻情報に基づいて固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差τacと固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差τbcをそれぞれ算出して移動局２Ａの存在する走行路を判定する。
【００１８】
走行路判定部３における前記受信時刻差τac，τbcの算出について以下に説明する。
図２において、ＴＸは固定局１Ｃが送信指示信号を発生してから移動局２Ａが信号を送信開始した時点までの固定局１Ｃの計測カウンタのカウント値、ＴＸ＋Ｔａ０は移動局２Ａの送信開始時点の固定局１Ａの計測カウンタのカウント値（Ｔａ０は固定局１Ａのカウント値と固定局１Ｃのカウント値のずれ）、ＴＸ＋Ｔｂ０は移動局２Ａの送信開始時点の固定局１Ｂの計測カウンタのカウント値（Ｔｂ０は固定局１Ｂのカウント値と固定局１Ｃのカウント値のずれ）、Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１は移動局送信信号受信時の固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各計測カウンタの各カウント値（受信時刻に相当する）、Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２は固定局１Ｃの誤差補正用信号受信時の固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各計測カウンタの各カウント値、ｄｅｒａｙＡ，Ｂ，Ｃは固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各受信回路の遅れ時間、Ｌａｃは固定局１Ａと１Ｃの距離、Ｌｂｃは固定局１Ｂと１Ｃの距離、ｃは信号の伝播速度を示す。
【００１９】
走行路判定部３はこれらの各情報を用いて以下のように受信時刻差τac，τbcを算出する。
Ｔａ１＝ＴＸ＋Ｔａ０＋τａ＋ｄｅｌａｙＡ ・・・（１）
Ｔａ２＝Ｔｉｎｔ＋Ｔａ０＋Ｌａｃ／ｃ＋ｄｅｌａｙＡ ・・・（２）
Ｔｂ１＝ＴＸ＋Ｔｂ０＋τｂ＋ｄｅｌａｙＢ ・・・（３）
Ｔｂ２＝Ｔｉｎｔ＋Ｔｂ０＋Ｌｂｃ／ｃ＋ｄｅｌａｙＢ ・・・（４）
Ｔｃ１＝ＴＸ＋τｃ＋ｄｅｌａｙＣ ・・・（５）
Ｔｃ２＝Ｔｉｎｔ＋ｄｅｌａｙＣ ・・・（６）
となる。
【００２０】
（２）式、（４）式、（６）式から
Ｔａ０＋ｄｅｌａｙＡ＝Ｔａ２−（Ｔｉｎｔ＋Ｌａｃ／ｃ） ・・・（７）
Ｔｂ０＋ｄｅｌａｙＢ＝Ｔｂ２−（Ｔｉｎｔ＋Ｌｂｃ／ｃ） ・・・（８）
ｄｅｌａｙＣ＝Ｔｃ２−Ｔｉｎｔ ・・・（９）
（１）式と（７）式から
Ｔａ１＝τａ＋Ｔａ２＋ＴＸ−（Ｔｉｎｔ＋Ｌａｃ／ｃ） ・・・（１０）
（３）式と（８）式から
Ｔｂ１＝τｂ＋Ｔｂ２＋ＴＸ−（Ｔｉｎｔ＋Ｌｂｃ／ｃ） ・・・（１１）
（５）式と（９）式から
Ｔｃ１＝τｃ＋Ｔｃ２＋ＴＸ−Ｔｉｎｔ ・・・（１２）
となる。
【００２１】
固定局１Ａと固定局１Ｃの受信時刻差τac（＝τａ−τｃ）は、（１０）式と（１２）式から
Ｔａ１−Ｔｃ１＝τａ−τｃ＋（Ｔａ２−Ｔｃ２）−Ｌａｃ／ｃ
τac＝Ｔａ１−Ｔｃ１−（Ｔａ２−Ｔｃ２）＋Ｌａｃ／ｃ ・・・（１３）
となる。
同様にして、固定局１Ｂと固定局１Ｃの受信時刻差τbc（＝τｂ−τｃ）は、（１１）式と（１２）式から
Ｔｂ１−Ｔｃ１＝τｂ−τｃ＋（Ｔｂ２−Ｔｃ２）−Ｌｂｃ／ｃ
τac＝Ｔｂ１−Ｔｃ１−（Ｔｂ２−Ｔｃ２）＋Ｌｂｃ／ｃ ・・・（１４）
となる。
【００２２】
（１３）式及び（１４）式の各右辺には、計測カウンタのずれや各受信回路の遅れ時間が含まれていない。従って、誤差補正用信号の送信により、受信時刻差τac、τbcを算出する際に、各固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃが互いに同期していない場合の計測カウンタのずれや各受信回路の遅れ時間の影響を取除くことができ、精度よく受信時刻差τac、τbcを算出できる。
【００２３】
算出された受信時刻差τac、τbcは、移動局の存在位置に応じて零を含む正負の値となる。受信時刻差τac、τbcの正負と移動局の存在位置との関係を図３に示す。
即ち、本実施形態では、移動局が走行路４Ａの外側（図１において走行路４Ａの図中左側）に存在する場合、移動局との距離は固定局１Ａの方が固定局１Ｃより近いので、固定局１Ａの受信時刻τａは固定局１Ｃの受信時刻τｃより早く、受信時刻差τac（＝τａ−τｃ）＜０となる。移動局が走行路４Ａに存在する場合、移動局との距離は固定局１Ａと固定局１Ｃは略同じとなるので、τａ＝τｃとなり、受信時刻差τac＝０となる。移動局が走行路４Ａと４Ｂの中間、走行路４Ｂ、及び走行路４Ｂの外側（図１において走行路４Ｂの図中右側）にそれぞれ存在する場合、移動局との距離は固定局１Ａの方が固定局１Ｃより遠いので、τａ＞τｃとなり、τac＞０となる。
【００２４】
受信時刻差τbcに関しては、移動局が走行路４Ａの外側、走行路４Ａ、走行路４Ａと４Ｂの中間にそれぞれ存在する場合は、移動局との距離は固定局１Ｂの方が固定局１Ｃより遠いので、τｂ＞τｃとなり、τbc＞０となり、移動局が走行路４Ｂに存在する場合は、移動局との距離は固定局１Ｂと固定局１Ｃは略同じとなるので、τｂ＝τｃでτbc＝０となり、移動局が走行路４Ｂの外側に存在する場合は、移動局との距離は固定局１Ｂの方が固定局１Ｃより近いので、τｂ＜τｃとなり、τbc＜０となる。例えば、τac＝０且つτbc＞０であれば移動局の存在位置が走行路４Ａと判定でき、τac＞０且つτbc＝０であれば移動局の存在位置が走行路４Ｂと判定できる。
【００２５】
かかる実施形態によれば、固定局１Ａ〜１Ｃを走行路４Ａ，４Ｂに対して適切に配置して受信時刻差に基づいて走行路を判定することにより、共通に存在する測定誤差要因を取除くことができ、誤差を許容して精度よく移動局２Ａ，２Ｂが存在する走行路を判定することができる。また、１つの固定局１Ｃから誤差補正用信号を送信してその受信時刻情報を得ることにより、各固定局１Ａ〜１Ｃの計測カウンタの互いのずれや各受信回路の遅れ時間の影響を排除することができ、より一層走行路の判定精度を向上できる。
尚、固定局における受信時刻の計測方法は、本出願人が先に提出した特開２００４−３６１３１１号公報及び特開２００５−２０１６５５号公報に記載した方法を用いるとよい。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、第２実施形態の構成図を示し、本実施形態は走行路が曲線の場合である。尚、図１に示す第１実施形態と同一要素には同一符号を付してある。また、図４では、走行路４Ａ，４Ｂを１本線で示してある。
【００２７】
図４において、本実施形態は、固定局１Ａと１Ｃを、走行路４Ａの中心線上で受信時刻差τacが所定の一定値τ１（τ１≠０）となるように走行路４Ａを挟んで設置し、固定局１Ｂと１Ｃを、走行路４Ｂの中心線上で受信時刻差τbcが所定の一定値τ２（τ２≠０）となるように走行路４Ｂを挟んで設置する。図中、Ｌａｃは固定局１Ａと１Ｃ間の距離を示し、Ｌｂｃは固定局１Ｂと１Ｃ間の距離を示す。
【００２８】
尚、厳密に言えば、走行路４Ａ，４Ｂは必ずしも双曲線とはならない。しかし、双曲線で程よく近似できる区間においては本実施形態の走行路区別装置を適用して移動局が存在する走行路の区別が可能である。
【００２９】
本実施形態は、第１実施形態と同様にして受信時刻差τac，τbcを算出した後、前記各一定値τ１，τ２をそれぞれオフセット値として、前記受信時刻差τac，τbcを前記各オフセット値τ１，τ２でそれぞれ補正し、補正後の受信時刻差τac，τbcの正負により走行路の判定を行う。本実施形態では、走行路４Ａの中心線が固定局１Ａ側にオフセットされているので、補正後の受信時刻差τac′は、τac′＝τａ−（τｃ−τ１）＝τac＋τ１となり、走行路４Ｂの中心線が固定局１Ｃ側にオフセットされているので、補正後の受信時刻差τbc′は、τbc′＝τｂ−（τｃ＋τ２）＝τbc−τ２となる。
【００３０】
補正後の受信時刻差τac′、τbc′の正負と移動局の存在位置との関係を図５に示し、第１実施形態と同様にして図５の正負に基づいて移動局が存在する走行路を精度よく判定できる。
かかる実施形態によれば、走行路４Ａ，４Ｂが曲線である場合でも精度よく移動局が存在する走行路を判定できる。
【００３１】
ここで、図１の構成における受信時刻の測定誤差の影響を考える。
固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各測定誤差をｅａ，ｅｂ，ｅｃとすると、固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差τacと、固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差τbcは、それぞれ
τac＝（τａ＋ｅａ）−（τｃ＋ｅｃ）
τbc＝（τｂ＋ｅｂ）−（τｃ＋ｅｃ）
となる。
移動局が走行路４Ａ上に存在する場合、τａ１＝τｃ１＜τｂ１であるので、
τac＝ｅａ−ｅｃ
τbc＝（τｂ１−τｃ１）＋（ｅｂ−ｅｃ）
ここで、−ｅ＜ｅａ，ｅｂ，ｅｃ＜ｅとすれば、
−２ｅ＜τac＜２ｅ
（τｂ１−τｃ１）−２ｅ＜τbc＜（τｂ１−τｃ１）＋２ｅ
となる。
ここで、２ｅ＜（τｂ１−τｃ１）−２ｅの場合、即ち、ｅ＜（τｂ１−τｃ１）／４の場合は、走行路４Ａ上に移動局が存在すれば、誤差を含んでいても、必ずτac＜τbcとなる。
【００３２】
移動局が走行路４Ｂ上に存在する場合、τｂ２＝τｃ２＜τａ１であるので、
τac＝（τａ２−τｃ２）＋（ｅａ−ｅｃ）
τbc＝ｅｂ−ｅｃ
ここで、−ｅ＜ｅａ，ｅｂ，ｅｃ＜ｅとすれば、
（τａ２−τｃ２）−２ｅ＜τac＜（τａ２−τｃ２）＋２ｅ
−２ｅ＜τbc＜２ｅ
となる。
ここで、２ｅ＜（τａ２−τｃ２）−２ｅの場合、即ち、ｅ＜（τａ２−τｃ２）／４の場合は、走行路４Ｂ上に移動局が存在すれば、誤差を含んでいても、必ずτbc＜τacとなる。
しかしながら、誤差が大きい場合、測定した受信時刻差の正負による走行路判定では、判定に誤り生じる虞れがある。
【００３３】
このような誤り判定を防止するために、図６に示すような２つの受信時刻差τac，τbcの統計的分布状態に基づいてオフセット値を補正するようにすればよい。
図６は、図１の第１実施形態において走行路４Ａに移動局が存在すると仮定した場合であって、例えば予め定めた所定回数以上測定した時の受信時刻差が同一値となった回数の分布状態を示し、実線は受信時刻差τacの分布状態を示し、点線は受信時刻差τbcの分布状態を示す。
【００３４】
図６では、例えば、固定局１Ｃの設置位置の走行路４Ｂ側へのずれ等に起因して、固定局１Ｃの誤差平均値が０でなく、受信時刻差τac（＝τａ１−τｃ１），τbc（＝τｂ１−τｃ１）が矢印方向にシフトした様子を示している。かかる統計的分布状態のずれ量に応じて、オフセット値を適切に補正し、補正したオフセット値を用いて計測された受信時刻差τac，τbcを補正することにより、正確な受信時刻差τac，τbcを得ることが可能となり、図３の正負の関係から移動局が存在する走行路を精度よく判定できるようになる。
【００３５】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図７に、第３実施形態の構成図を示す。尚、図１に示す第１実施形態と同一要素には同一符号を付してある。
第３実施形態は、多数の走行路を４つの固定局で判定するものである。
【００３６】
図７において、固定局１Ａ，１Ｂは、複数、本実施形態では３つの走行路４Ａ〜４Ｃを挟んで設置する。更に詳細には、走行路４Ａの中心線上で受信時刻差τabが所定の一定値τ１、走行路４Ｂの中心線上で受信時刻差τabが所定の一定値τ２、走行路４Ｃの中心線上で受信時刻差τabが所定の一定値τ３に、それぞれなるように、固定局１Ａ，１Ｂの双曲線が各走行路４Ａ〜４Ｂの中心線上で一致するよう走行路４Ａ〜４Ｂを挟んで設置する。
【００３７】
固定局１Ｘ，１Ｙは、固定局１Ａ，１Ｂを結ぶ線上から等距離、即ち、前記線上において固定局１Ｘと固定局１Ｙの受信時刻差τxyが零となるように、走行路４Ａ〜４Ｃに沿って間隔を設けて設置する。
そして、本実施形態では、固定局１Ａと１Ｂによる受信時刻差τabの測定を、固定局１Ａ，１Ｂを結ぶ線を中心とした図７の点線で囲まれた領域Ｐに限定して行う。領域Ｐは、固定局１Ａと１Ｂによる受信時刻差τabの誤差が所定値以下となる条件により定める。
【００３８】
第３実施形態の走行路判定部３による判定動作は、固定局１Ｘと固定局１Ｙが移動局からの信号を受信した時に、その受信時刻差τxyを算出し、τxyの値に基づいて移動局が領域Ｐ内か否かを判定し、τxy＝０の時に、固定局１Ａと固定局１Ｂの受信時刻差τab（＝τａ−τｂ、τａ，τｂ：各固定局１Ａ，１Ｂでそれぞれ計測した受信時刻）を算出し、この受信時刻差τabと前記オフセット値τ１，τ２，τ３（図７の構成では、τ１＜０、τ２＝０、τ３＞０）に基づいて、τab−τ１、τab−τ２、τab−τ３を計算し、この計算値の正負に基づいて移動局が存在する走行路を判定できる。
【００３９】
図８に、固定局１Ｘと１Ｙの受信時刻差τxy＝０の時のτab−τ１、τab−τ２、τab−τ３の正負と移動局の存在位置との関係を示す。
かかる第３実施形態によれば、受信時刻差の誤差の少ない計測領域を予め定めてその領域で受信時刻差を計測するので、精度よく移動局２Ａ〜２Ｃが存在する走行路を判定できる。また、４つの固定局１Ｘ，１Ｙ，１Ａ，１Ｂを設置するだけで、多数の走行路を精度よく判定できる利点がある。
【００４０】
尚、上記各実施形態では、移動体を列車とし列車が走行する線路を区別対象の走行路としたが、移動体が自動車で区別対象の走行路を道路とし、自動車が存在する車線の判定にも適用できることは言うまでもない。
【００４１】
また、各実施形態では、移動局側から信号を送信して固定局側で受信時刻差を計測する構成としたが、逆に、固定局側から信号を送信し移動局側で受信時刻差を計測するようにしてもよい。この場合、移動局は受信信号がどの固定局からのものか送信元を識別する必要がある。送信元を識別する方法としては、例えば各固定局の送信信号周波数を異ならせたり、或いは、固定局の送信時間を互いにずらしたりする等が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す走行路が直線である場合の構成図。
【図２】第１実施形態の動作を説明するタイムチャート
【図３】第１実施形態の受信時刻差と移動局の存在位置との関係を示す図
【図４】本発明の第２実施形態を示す走行路が曲線である場合の構成図
【図５】第２実施形態の受信時刻差と移動局の存在位置との関係を示す図
【図６】統計的分布状態を利用して受信時刻差を算出する場合の説明図
【図７】本発明の第３実施形態の構成図
【図８】第３実施形態の受信時刻差と移動局の存在位置との関係を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１Ａ〜１Ｃ，１Ｘ，１Ｙ 固定局
２Ａ〜２Ｃ 移動局
３ 走行路判定部
４Ａ〜４Ｃ 走行路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と固定局間で信号を送受し計測される受信時刻差から複数の走行路のうちのどの走行路に移動局が存在するかを区別する走行路区別方法及び走行路区別装置に関し、特に、双曲線航法の原理を利用して移動局の存在する走行路の検出精度を向上させる走行路区別方法及び走行路区別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動局の位置を特定するのに双曲線航法を利用したものがある（例えば特許文献１参照）。双曲線航法は、予め位置が固定された２ヶ所からの電波を受信した時に、その到達時間差が一定となる点の軌跡は、２つの発信点を焦点とする双曲線となるという原理を利用して移動局の位置を特定するものである。尚、逆に、１ヵ所から電波を送信し、予め位置が固定された２ヶ所で受信する場合も同様で、その到達時間差が一定となる点の軌跡は、２つの受信点を焦点とする双曲線となる。
【特許文献１】特開平１０−２３９４１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複数の走行路が存在し、どの走行路に移動体が存在するのかを判断するため、２つの固定局と移動体（移動局）との間で信号を送受して前記双曲線航法の原理を利用して受信時刻差に基づいて走行路を区別する場合、マルチパスや雑音の影響による受信時刻測定に伴う誤差が、区別対象の走行路に対する固定局の位置によっては大きくなり、移動局が存在する走行路を正確に検出できない虞れがある。また、固定局の配置によって走行路の区別が可能な領域が限定されるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、区別対象の走行路に対して固定局を適切に配置し、測定誤差を許容し、移動局の存在する走行路の検出精度を向上させた走行路区別方法及び走行路区別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１の発明は、移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別方法において、前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで少なくとも２つ以上の前記固定局を配置し、前記各所定の一定値をオフセット値として前記計測した受信時刻差を補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を区別することを特徴とする。
【０００６】
請求項２のように、前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置するとよい。
請求項３のように、前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能とするとよい。
請求項４のように、走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を前記複数の走行路を挟んで配置するようにするとよい。
【０００７】
請求項５のように、前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とするとよい。
請求項６のように、前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信し、誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成とするとよい。
【０００８】
また、請求項７の発明は、移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別装置において、前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで配置する少なくとも２つ以上の前記固定局と、前記各所定の一定値をオフセット値として記憶し、前記計測した受信時刻差を前記オフセット値で補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を判定する判定部と、を備える構成とした。
かかる構成では、移動局と２つの固定局で信号を送受し、受信側で受信時刻を計測し、判定部は、計測された各受信時刻を対応する各オフセット値で夫々補正し、補正された各受信時刻の差を算出し、算出した受信時刻差の正負の値に基づいて移動局が存在する走行路を判定するようになる。
【０００９】
請求項８のように、前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置する構成とするとよい。
かかる構成では、オフセット値を零として受信時刻差を算出するようになる。
請求項９のように、前記判定部は、前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能な構成とするとよい。
かかる構成では、受信時刻の測定値の誤差が大きい場合でも、精度よく走行路を区別可能となる。
【００１０】
請求項１０のように、走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を前記複数の走行路を挟んで配置する構成とするとよい。
かかる構成では、区別対象の走行路を挟んで２つの固定局を配置すればよく、２つの固定局で多数の走行路の区別が可能となる。
請求項１１のように、前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とするとよい。
【００１１】
請求項１２のように、前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信すると共に、前記判定部が、前記各固定局で計測される誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成とするとよい。
かかる構成では、各固定局の受信時刻計測用カウンタのずれや受信回路の遅れ時間の影響による受信時刻差の誤差を取除くことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、移動局と固定局間で信号を送受信したときに、受信時刻差が走行路の中心線上で一定となるように、走行路を挟んで固定局を設置し、受信時刻差に基づいて移動局が存在する走行路を判定するので、共通に存在する測定誤差要因を取除くことができ、誤差を許容して精度よく走行路を区別できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る走行路区別方法に用いる走行路区別装置の第１実施形態の構成図を示す。尚、以下では移動体が列車であってこれを移動局とし、列車が走行する線路を走行路として説明する。
図１において、本実施形態の走行路区別装置は、複数の固定局１Ａ〜１Ｃと、移動局２Ａ，２Ｂと、走行路判定部３とを備えて構成される。
【００１４】
前記固定局１Ａ〜１Ｃは、移動局２Ａ，２Ｂから送信される信号を受信してその受信時刻を計測する機能を備える。固定局１Ｃは、上記の受信機能に加えて移動局２Ａ，２Ｂに対して信号を送信する送信機能も備える。そして、固定局１Ａと１Ｃは、走行路４Ａの中心線上で、受信時刻差が所定の一定値（本実施形態では受信時刻差が零）となるように走行路４Ａを挟んで設置し、固定局１Ｂと１Ｃも同様に、走行路４Ｂの中心線上で、受信時刻差が所定の一定値（本実施形態では受信時刻差が零）となるように走行路４Ｂを挟んで設置する。言い換えれば、固定局１Ａ，１Ｃを、それぞれ焦点とする互いの双曲線が走行路４Ａの中心線上で重なるように走行路４Ａを挟んで固定局１Ａ，１Ｃを設置し、固定局１Ｂ，１Ｃを、それぞれ焦点とする互いの双曲線が走行路４Ｂの中心線上で重なるように走行路４Ｂを挟んで固定局１Ｂ，１Ｃを設置する。
【００１５】
前記移動局２Ａ，２Ｂは、固定局１Ｃから送信される送信指示信号を受信して信号の送信を開始する構成であり、送受信機能を備え、それぞれ走行路４Ａ，４Ｂを移動する。
前記走行路判定部３は、各固定局１Ａ〜１Ｃと接続され、各固定局１Ａ〜１Ｃの信号の受信時刻情報に基づいて固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差と固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差を算出し、各受信時刻差の値の正負に基づいて送信元の移動局の存在する走行路を判定する。
【００１６】
本発明の走行路区別方法は、複数の走行路の各中心線上で、受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように複数の走行路を挟んで少なくとも２つ以上の固定局を配置し、各所定の一定値をオフセット値として計測した受信時刻差を補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて移動局が存在する走行路を区別するというものである。
【００１７】
次に、この方法に用いる走行路区別装置の第１実施形態の判定動作を説明する。
図２は、移動局と固定局の信号の送受信動作を示すタイムチャートである。ここでは移動局２Ａを例に説明する。
まず、固定局１Ｃが移動局２Ａに対して送信指示の信号を送る。移動局２Ａは、前記送信指示信号を受信すると伝播時間測定のための信号を送信する。各固定局１Ａ〜１Ｃは、移動局２Ａからの信号を受信するとその受信時刻を計測カウンタにより計測する。固定局１Ｃは、前記送信指示信号を発生してから所定時間Ｔｉｎｔ経過後に、各固定局１Ａ〜１Ｃの各計測カウンタのカウント値のずれと受信回路遅れ時間による受信時刻差の誤差を補正するための誤差補正用信号を送信し、各固定局１Ａ〜１Ｃは、前記誤差補正用信号の受信時刻を計測する。各固定局１Ａ〜１Ｃは、それぞれの計測時刻情報を走行路判定部３に送る。走行路判定部３は、各固定局１Ａ〜１Ｃからの計測時刻情報に基づいて固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差τacと固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差τbcをそれぞれ算出して移動局２Ａの存在する走行路を判定する。
【００１８】
走行路判定部３における前記受信時刻差τac，τbcの算出について以下に説明する。
図２において、ＴＸは固定局１Ｃが送信指示信号を発生してから移動局２Ａが信号を送信開始した時点までの固定局１Ｃの計測カウンタのカウント値、ＴＸ＋Ｔａ０は移動局２Ａの送信開始時点の固定局１Ａの計測カウンタのカウント値（Ｔａ０は固定局１Ａのカウント値と固定局１Ｃのカウント値のずれ）、ＴＸ＋Ｔｂ０は移動局２Ａの送信開始時点の固定局１Ｂの計測カウンタのカウント値（Ｔｂ０は固定局１Ｂのカウント値と固定局１Ｃのカウント値のずれ）、Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔｃ１は移動局送信信号受信時の固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各計測カウンタの各カウント値（受信時刻に相当する）、Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔｃ２は固定局１Ｃの誤差補正用信号受信時の固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各計測カウンタの各カウント値、ｄｅｒａｙＡ，Ｂ，Ｃは固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各受信回路の遅れ時間、Ｌａｃは固定局１Ａと１Ｃの距離、Ｌｂｃは固定局１Ｂと１Ｃの距離、ｃは信号の伝播速度を示す。
【００１９】
走行路判定部３はこれらの各情報を用いて以下のように受信時刻差τac，τbcを算出する。
Ｔａ１＝ＴＸ＋Ｔａ０＋τａ＋ｄｅｌａｙＡ ・・・（１）
Ｔａ２＝Ｔｉｎｔ＋Ｔａ０＋Ｌａｃ／ｃ＋ｄｅｌａｙＡ ・・・（２）
Ｔｂ１＝ＴＸ＋Ｔｂ０＋τｂ＋ｄｅｌａｙＢ ・・・（３）
Ｔｂ２＝Ｔｉｎｔ＋Ｔｂ０＋Ｌｂｃ／ｃ＋ｄｅｌａｙＢ ・・・（４）
Ｔｃ１＝ＴＸ＋τｃ＋ｄｅｌａｙＣ ・・・（５）
Ｔｃ２＝Ｔｉｎｔ＋ｄｅｌａｙＣ ・・・（６）
となる。
【００２０】
（２）式、（４）式、（６）式から
Ｔａ０＋ｄｅｌａｙＡ＝Ｔａ２−（Ｔｉｎｔ＋Ｌａｃ／ｃ） ・・・（７）
Ｔｂ０＋ｄｅｌａｙＢ＝Ｔｂ２−（Ｔｉｎｔ＋Ｌｂｃ／ｃ） ・・・（８）
ｄｅｌａｙＣ＝Ｔｃ２−Ｔｉｎｔ ・・・（９）
（１）式と（７）式から
Ｔａ１＝τａ＋Ｔａ２＋ＴＸ−（Ｔｉｎｔ＋Ｌａｃ／ｃ） ・・・（１０）
（３）式と（８）式から
Ｔｂ１＝τｂ＋Ｔｂ２＋ＴＸ−（Ｔｉｎｔ＋Ｌｂｃ／ｃ） ・・・（１１）
（５）式と（９）式から
Ｔｃ１＝τｃ＋Ｔｃ２＋ＴＸ−Ｔｉｎｔ ・・・（１２）
となる。
【００２１】
固定局１Ａと固定局１Ｃの受信時刻差τac（＝τａ−τｃ）は、（１０）式と（１２）式から
Ｔａ１−Ｔｃ１＝τａ−τｃ＋（Ｔａ２−Ｔｃ２）−Ｌａｃ／ｃ
τac＝Ｔａ１−Ｔｃ１−（Ｔａ２−Ｔｃ２）＋Ｌａｃ／ｃ ・・・（１３）
となる。
同様にして、固定局１Ｂと固定局１Ｃの受信時刻差τbc（＝τｂ−τｃ）は、（１１）式と（１２）式から
Ｔｂ１−Ｔｃ１＝τｂ−τｃ＋（Ｔｂ２−Ｔｃ２）−Ｌｂｃ／ｃ
τac＝Ｔｂ１−Ｔｃ１−（Ｔｂ２−Ｔｃ２）＋Ｌｂｃ／ｃ ・・・（１４）
となる。
【００２２】
（１３）式及び（１４）式の各右辺には、計測カウンタのずれや各受信回路の遅れ時間が含まれていない。従って、誤差補正用信号の送信により、受信時刻差τac、τbcを算出する際に、各固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃが互いに同期していない場合の計測カウンタのずれや各受信回路の遅れ時間の影響を取除くことができ、精度よく受信時刻差τac、τbcを算出できる。
【００２３】
算出された受信時刻差τac、τbcは、移動局の存在位置に応じて零を含む正負の値となる。受信時刻差τac、τbcの正負と移動局の存在位置との関係を図３に示す。
即ち、本実施形態では、移動局が走行路４Ａの外側（図１において走行路４Ａの図中左側）に存在する場合、移動局との距離は固定局１Ａの方が固定局１Ｃより近いので、固定局１Ａの受信時刻τａは固定局１Ｃの受信時刻τｃより早く、受信時刻差τac（＝τａ−τｃ）＜０となる。移動局が走行路４Ａに存在する場合、移動局との距離は固定局１Ａと固定局１Ｃは略同じとなるので、τａ＝τｃとなり、受信時刻差τac＝０となる。移動局が走行路４Ａと４Ｂの中間、走行路４Ｂ、及び走行路４Ｂの外側（図１において走行路４Ｂの図中右側）にそれぞれ存在する場合、移動局との距離は固定局１Ａの方が固定局１Ｃより遠いので、τａ＞τｃとなり、τac＞０となる。
【００２４】
受信時刻差τbcに関しては、移動局が走行路４Ａの外側、走行路４Ａ、走行路４Ａと４Ｂの中間にそれぞれ存在する場合は、移動局との距離は固定局１Ｂの方が固定局１Ｃより遠いので、τｂ＞τｃとなり、τbc＞０となり、移動局が走行路４Ｂに存在する場合は、移動局との距離は固定局１Ｂと固定局１Ｃは略同じとなるので、τｂ＝τｃでτbc＝０となり、移動局が走行路４Ｂの外側に存在する場合は、移動局との距離は固定局１Ｂの方が固定局１Ｃより近いので、τｂ＜τｃとなり、τbc＜０となる。例えば、τac＝０且つτbc＞０であれば移動局の存在位置が走行路４Ａと判定でき、τac＞０且つτbc＝０であれば移動局の存在位置が走行路４Ｂと判定できる。
【００２５】
かかる実施形態によれば、固定局１Ａ〜１Ｃを走行路４Ａ，４Ｂに対して適切に配置して受信時刻差に基づいて走行路を判定することにより、共通に存在する測定誤差要因を取除くことができ、誤差を許容して精度よく移動局２Ａ，２Ｂが存在する走行路を判定することができる。また、１つの固定局１Ｃから誤差補正用信号を送信してその受信時刻情報を得ることにより、各固定局１Ａ〜１Ｃの計測カウンタの互いのずれや各受信回路の遅れ時間の影響を排除することができ、より一層走行路の判定精度を向上できる。
尚、固定局における受信時刻の計測方法は、本出願人が先に提出した特開２００４−３６１３１１号公報及び特開２００５−２０１６５５号公報に記載した方法を用いるとよい。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、第２実施形態の構成図を示し、本実施形態は走行路が曲線の場合である。尚、図１に示す第１実施形態と同一要素には同一符号を付してある。また、図４では、走行路４Ａ，４Ｂを１本線で示してある。
【００２７】
図４において、本実施形態は、固定局１Ａと１Ｃを、走行路４Ａの中心線上で受信時刻差τacが所定の一定値τ１（τ１≠０）となるように走行路４Ａを挟んで設置し、固定局１Ｂと１Ｃを、走行路４Ｂの中心線上で受信時刻差τbcが所定の一定値τ２（τ２≠０）となるように走行路４Ｂを挟んで設置する。図中、Ｌａｃは固定局１Ａと１Ｃ間の距離を示し、Ｌｂｃは固定局１Ｂと１Ｃ間の距離を示す。
【００２８】
尚、厳密に言えば、走行路４Ａ，４Ｂは必ずしも双曲線とはならない。しかし、双曲線で程よく近似できる区間においては本実施形態の走行路区別装置を適用して移動局が存在する走行路の区別が可能である。
【００２９】
本実施形態は、第１実施形態と同様にして受信時刻差τac，τbcを算出した後、前記各一定値τ１，τ２をそれぞれオフセット値として、前記受信時刻差τac，τbcを前記各オフセット値τ１，τ２でそれぞれ補正し、補正後の受信時刻差τac，τbcの正負により走行路の判定を行う。本実施形態では、走行路４Ａの中心線が固定局１Ａ側にオフセットされているので、補正後の受信時刻差τac′は、τac′＝τａ−（τｃ−τ１）＝τac＋τ１となり、走行路４Ｂの中心線が固定局１Ｃ側にオフセットされているので、補正後の受信時刻差τbc′は、τbc′＝τｂ−（τｃ＋τ２）＝τbc−τ２となる。
【００３０】
補正後の受信時刻差τac′、τbc′の正負と移動局の存在位置との関係を図５に示し、第１実施形態と同様にして図５の正負に基づいて移動局が存在する走行路を精度よく判定できる。
かかる実施形態によれば、走行路４Ａ，４Ｂが曲線である場合でも精度よく移動局が存在する走行路を判定できる。
【００３１】
ここで、図１の構成における受信時刻の測定誤差の影響を考える。
固定局１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各測定誤差をｅａ，ｅｂ，ｅｃとすると、固定局１Ａと１Ｃの受信時刻差τacと、固定局１Ｂと１Ｃの受信時刻差τbcは、それぞれ
τac＝（τａ＋ｅａ）−（τｃ＋ｅｃ）
τbc＝（τｂ＋ｅｂ）−（τｃ＋ｅｃ）
となる。
移動局が走行路４Ａ上に存在する場合、τａ１＝τｃ１＜τｂ１であるので、
τac＝ｅａ−ｅｃ
τbc＝（τｂ１−τｃ１）＋（ｅｂ−ｅｃ）
ここで、−ｅ＜ｅａ，ｅｂ，ｅｃ＜ｅとすれば、
−２ｅ＜τac＜２ｅ
（τｂ１−τｃ１）−２ｅ＜τbc＜（τｂ１−τｃ１）＋２ｅ
となる。
ここで、２ｅ＜（τｂ１−τｃ１）−２ｅの場合、即ち、ｅ＜（τｂ１−τｃ１）／４の場合は、走行路４Ａ上に移動局が存在すれば、誤差を含んでいても、必ずτac＜τbcとなる。
【００３２】
移動局が走行路４Ｂ上に存在する場合、τｂ２＝τｃ２＜τａ１であるので、
τac＝（τａ２−τｃ２）＋（ｅａ−ｅｃ）
τbc＝ｅｂ−ｅｃ
ここで、−ｅ＜ｅａ，ｅｂ，ｅｃ＜ｅとすれば、
（τａ２−τｃ２）−２ｅ＜τac＜（τａ２−τｃ２）＋２ｅ
−２ｅ＜τbc＜２ｅ
となる。
ここで、２ｅ＜（τａ２−τｃ２）−２ｅの場合、即ち、ｅ＜（τａ２−τｃ２）／４の場合は、走行路４Ｂ上に移動局が存在すれば、誤差を含んでいても、必ずτbc＜τacとなる。
しかしながら、誤差が大きい場合、測定した受信時刻差の正負による走行路判定では、判定に誤り生じる虞れがある。
【００３３】
このような誤り判定を防止するために、図６に示すような２つの受信時刻差τac，τbcの統計的分布状態に基づいてオフセット値を補正するようにすればよい。
図６は、図１の第１実施形態において走行路４Ａに移動局が存在すると仮定した場合であって、例えば予め定めた所定回数以上測定した時の受信時刻差が同一値となった回数の分布状態を示し、実線は受信時刻差τacの分布状態を示し、点線は受信時刻差τbcの分布状態を示す。
【００３４】
図６では、例えば、固定局１Ｃの設置位置の走行路４Ｂ側へのずれ等に起因して、固定局１Ｃの誤差平均値が０でなく、受信時刻差τac（＝τａ１−τｃ１），τbc（＝τｂ１−τｃ１）が矢印方向にシフトした様子を示している。かかる統計的分布状態のずれ量に応じて、オフセット値を適切に補正し、補正したオフセット値を用いて計測された受信時刻差τac，τbcを補正することにより、正確な受信時刻差τac，τbcを得ることが可能となり、図３の正負の関係から移動局が存在する走行路を精度よく判定できるようになる。
【００３５】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図７に、第３実施形態の構成図を示す。尚、図１に示す第１実施形態と同一要素には同一符号を付してある。
第３実施形態は、多数の走行路を４つの固定局で判定するものである。
【００３６】
図７において、固定局１Ａ，１Ｂは、複数、本実施形態では３つの走行路４Ａ〜４Ｃを挟んで設置する。更に詳細には、走行路４Ａの中心線上で受信時刻差τabが所定の一定値τ１、走行路４Ｂの中心線上で受信時刻差τabが所定の一定値τ２、走行路４Ｃの中心線上で受信時刻差τabが所定の一定値τ３に、それぞれなるように、固定局１Ａ，１Ｂの双曲線が各走行路４Ａ〜４Ｂの中心線上で一致するよう走行路４Ａ〜４Ｂを挟んで設置する。
【００３７】
固定局１Ｘ，１Ｙは、固定局１Ａ，１Ｂを結ぶ線上から等距離、即ち、前記線上において固定局１Ｘと固定局１Ｙの受信時刻差τxyが零となるように、走行路４Ａ〜４Ｃに沿って間隔を設けて設置する。
そして、本実施形態では、固定局１Ａと１Ｂによる受信時刻差τabの測定を、固定局１Ａ，１Ｂを結ぶ線を中心とした図７の点線で囲まれた領域Ｐに限定して行う。領域Ｐは、固定局１Ａと１Ｂによる受信時刻差τabの誤差が所定値以下となる条件により定める。
【００３８】
第３実施形態の走行路判定部３による判定動作は、固定局１Ｘと固定局１Ｙが移動局からの信号を受信した時に、その受信時刻差τxyを算出し、τxyの値に基づいて移動局が領域Ｐ内か否かを判定し、τxy＝０の時に、固定局１Ａと固定局１Ｂの受信時刻差τab（＝τａ−τｂ、τａ，τｂ：各固定局１Ａ，１Ｂでそれぞれ計測した受信時刻）を算出し、この受信時刻差τabと前記オフセット値τ１，τ２，τ３（図７の構成では、τ１＜０、τ２＝０、τ３＞０）に基づいて、τab−τ１、τab−τ２、τab−τ３を計算し、この計算値の正負に基づいて移動局が存在する走行路を判定できる。
【００３９】
図８に、固定局１Ｘと１Ｙの受信時刻差τxy＝０の時のτab−τ１、τab−τ２、τab−τ３の正負と移動局の存在位置との関係を示す。
かかる第３実施形態によれば、受信時刻差の誤差の少ない計測領域を予め定めてその領域で受信時刻差を計測するので、精度よく移動局２Ａ〜２Ｃが存在する走行路を判定できる。また、４つの固定局１Ｘ，１Ｙ，１Ａ，１Ｂを設置するだけで、多数の走行路を精度よく判定できる利点がある。
【００４０】
尚、上記各実施形態では、移動体を列車とし列車が走行する線路を区別対象の走行路としたが、移動体が自動車で区別対象の走行路を道路とし、自動車が存在する車線の判定にも適用できることは言うまでもない。
【００４１】
また、各実施形態では、移動局側から信号を送信して固定局側で受信時刻差を計測する構成としたが、逆に、固定局側から信号を送信し移動局側で受信時刻差を計測するようにしてもよい。この場合、移動局は受信信号がどの固定局からのものか送信元を識別する必要がある。送信元を識別する方法としては、例えば各固定局の送信信号周波数を異ならせたり、或いは、固定局の送信時間を互いにずらしたりする等が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す走行路が直線である場合の構成図。
【図２】第１実施形態の動作を説明するタイムチャート
【図３】第１実施形態の受信時刻差と移動局の存在位置との関係を示す図
【図４】本発明の第２実施形態を示す走行路が曲線である場合の構成図
【図５】第２実施形態の受信時刻差と移動局の存在位置との関係を示す図
【図６】統計的分布状態を利用して受信時刻差を算出する場合の説明図
【図７】本発明の第３実施形態の構成図
【図８】第３実施形態の受信時刻差と移動局の存在位置との関係を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１Ａ〜１Ｃ，１Ｘ，１Ｙ 固定局
２Ａ〜２Ｃ 移動局
３ 走行路判定部
４Ａ〜４Ｃ 走行路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別方法において、
前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで少なくとも２つ以上の前記固定局を配置し、前記各所定の一定値をオフセット値として前記計測した受信時刻差を補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を区別することを特徴とする走行路区別方法。
【請求項２】
前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置したことを特徴とする請求項１に記載の走行路区別方法。
【請求項３】
前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能とした請求項１又は２に記載の走行路区別方法。
【請求項４】
走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を複数の走行路を挟んで配置するようにした請求項１に記載の走行路区別方法。
【請求項５】
前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とした請求項１〜４のいずれか１つに記載の走行路区別方法。
【請求項６】
前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信し、誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成とした請求項５に記載の走行路区別方法。
【請求項７】
移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別装置において、
前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで配置する少なくとも２つ以上の前記固定局と、
前記各所定の一定値をオフセット値として記憶し、前記計測した受信時刻差を前記オフセット値で補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を判定する判定部と、
を備える構成としたことを特徴とする走行路区別装置。
【請求項８】
前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置したことを特徴とする請求項７に記載の走行路区別装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能な構成である請求項７又は８に記載の走行路区別方法。
【請求項１０】
走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を複数の走行路を挟んで配置する構成とした請求項７に記載の走行路区別装置。
【請求項１１】
前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とした請求項７〜１０のいずれか１つに記載の走行路区別装置。
【請求項１２】
前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信すると共に、前記判定部が、前記各固定局で計測される誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成である請求項１１に記載の走行路区別装置。
【請求項１】
移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別方法において、
前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで少なくとも２つ以上の前記固定局を配置し、前記各所定の一定値をオフセット値として前記計測した受信時刻差を補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を区別することを特徴とする走行路区別方法。
【請求項２】
前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置したことを特徴とする請求項１に記載の走行路区別方法。
【請求項３】
前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能とした請求項１又は２に記載の走行路区別方法。
【請求項４】
走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を複数の走行路を挟んで配置するようにした請求項１に記載の走行路区別方法。
【請求項５】
前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とした請求項１〜４のいずれか１つに記載の走行路区別方法。
【請求項６】
前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信し、誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成とした請求項５に記載の走行路区別方法。
【請求項７】
移動局及び固定局のいずれか一方の局から信号を送信して他方の局で前記信号を受信し、計測した受信時刻差に基づいて、複数の走行路のうちのどの走行路に前記移動局が存在するかを区別する走行路区別装置において、
前記複数の走行路の各中心線上で、前記受信時刻差がそれぞれ所定の一定値となるように前記複数の走行路を挟んで配置する少なくとも２つ以上の前記固定局と、
前記各所定の一定値をオフセット値として記憶し、前記計測した受信時刻差を前記オフセット値で補正し、補正後の受信時刻差の正負の値に基づいて前記移動局が存在する走行路を判定する判定部と、
を備える構成としたことを特徴とする走行路区別装置。
【請求項８】
前記固定局は、前記各走行路の各中心線上で、前記所定の一定値が零となるように前記走行路毎に走行路を挟んで設置したことを特徴とする請求項７に記載の走行路区別装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記受信時刻差を複数回測定し、各測定値の統計的分布状態に基づいて前記オフセット値を補正可能な構成である請求項７又は８に記載の走行路区別方法。
【請求項１０】
走行路に沿って間隔を設けて別途２つの固定局を配置し、前記走行路に沿って位置した２つの固定局と前記移動局とで信号を送受した時の受信時刻差が略零となる領域内に、少なくとも２つ以上の前記固定局を複数の走行路を挟んで配置する構成とした請求項７に記載の走行路区別装置。
【請求項１１】
前記移動局を送信側とし、前記固定局を受信側とする構成とした請求項７〜１０のいずれか１つに記載の走行路区別装置。
【請求項１２】
前記走行路の中心線上で、各走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差が略零となるように複数の固定局を配置した時に、前記複数の固定局のいずれか１つから誤差補正用信号を送信すると共に、前記判定部が、前記各固定局で計測される誤差補正用信号の受信時刻を用いて走行路を挟んで配置された２つの固定局の受信時刻差を算出する構成である請求項１１に記載の走行路区別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２２５５５８（Ｐ２００７−２２５５５８Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４９９４２（Ｐ２００６−４９９４２）
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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