(57)【要約】【課題】位置検出等のための通信に際してノイズの影響を抑制して、信頼性を高めることができる送受信システムを提供すること。【解決手段】複数の送信部である４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４が、同じタイミングで互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号を送信し、これに対して、複数の受信部である４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４が、同じタイミングで切り替えて互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号を同時に受信している。これにより、各送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４からの送信における混信を防ぎつつ、各受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４において、各送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４との通信を可能とする、すなわち多対多の通信とし、さらに、受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４において、通信の組合せを切り替え可能としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じタイミングで互いに異なるチャンネルの信号を送信する複数の送信部と、
同じタイミングで切り替えて前記互いに異なるチャンネルの信号を同時に受信する複数の受信部と
を備える送受信システム。
【請求項２】
前記送信部は、固定局であり、
前記受信部は、移動局である、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項３】
前記複数の受信部における受信結果と、前記複数の送信部の配置とに基づいて前記移動局の位置を推定する位置推定部を備える、請求項２に記載の送受信システム。
【請求項４】
前記複数の送信部は、位置推定用の信号として、自己のアドレスを付した信号を送信し、
前記位置推定部は、前記複数の送信部のアドレスの情報を有する、請求項３に記載の送受信システム。
【請求項５】
前記複数の送信部の配置についてのマップデータと前記位置推定部での推定結果とを照合することで、推定された位置の妥当性を判断する、請求項４に記載の送受信システム。
【請求項６】
前記複数の受信部は、全てのチャンネルへの切替えを順次行い、
前記位置推定部は、前記複数の受信部における一巡の切替えを一周期として、複数周期分の切替えにより取得される受信結果に基づいて位置を推定する、請求項３〜５のいずれか一項に記載の送受信システム。
【請求項７】
前記位置推定部は、前記複数の受信部において受信された信号強度の平均に基づき、位置を推定する、請求項３〜６のいずれか一項に記載の送受信システム。
【請求項８】
前記複数の受信部は、前記複数の受信部を搭載する移動体の一端と他端とに離間して設置され、
前記位置推定部は、前記複数の受信部の設置位置と前記複数の受信部において受信された信号強度との関係から前記移動体の位置を推定する、請求項３〜７のいずれか一項に記載の送受信システム。
【請求項９】
前記複数の送信部は、前記複数の受信部への位置推定用の信号として、特定の周波数、特定のコマンド及び自己のアドレスを付した信号を送信し、
前記複数の受信部は、前記特定の周波数、特定のコマンド及び自己のアドレスに基づいてフィルタリングをする、請求項３〜８のいずれか一項に記載の送受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信部と受信部との間で通信を行う送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＢＴＣ（無線式列車制御システム）において、周波数の切替え時に通信が途切れないように列車の位置に応じて情報を送信する基地局を選択するもの（特許文献１参照）が知られている。また、列車等の移動体に設けられた無線機による受信レベルに基づいて移動体の存在区間を検出するもの（特許文献２参照）も知られている。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１、２のような位置検出における通信を確立するための前提として、ノイズ対策を十分が図られている必要があり、ノイズ対策を簡易かつ確実に行うことは必ずしも容易ではない。例えば、位置検出の情報を付した信号を移動体に送信するといった単純なものにすると、位置検出が行いやすくなる反面、特に、ノイズに弱くなりやすくなると考えられる。これに対して、例えば上記特許文献２のように受信レベルに基づいて移動体の存在区間を検出するものにおいて、ノイズの影響が大きい場合には、受信レベルに基づく位置検出のための推定において、確度が低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４９７３８号公報
【特許文献２】特開２０１７−８１２５７号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、位置検出等のための通信に際してノイズの影響を抑制して、信頼性を高めることができる送受信システムを提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するための送受信システムは、同じタイミングで互いに異なるチャンネルの信号を送信する複数の送信部と、同じタイミングで切り替えて互いに異なるチャンネルの信号を同時に受信する複数の受信部とを備える。
【０００７】
上記送受信システムでは、複数の送信部が、同じタイミングで互いに異なるチャンネルの信号を送信し、これに対して、複数の受信部が、同じタイミングで切り替えて互いに異なるチャンネルの信号を同時に受信している。これにより、各送信部からの送信における混信を防ぎつつ、各受信部において、各送信部との通信を可能とする、すなわち多対多の通信とし、さらに、受信部において、通信の組合せを切り替え可能としていることで、通信の一部においてノイズが生じても、確度の低下を抑え、確実な受信が可能となる。
【０００８】
本発明の具体的な側面では、送信部は、固定局であり、受信部は、移動局である。この場合、固定局である送信部からの情報に基づいて、移動局である受信部の位置推定が可能となる。
【０００９】
本発明の別の側面では、複数の受信部における受信結果と、複数の送信部の配置とに基づいて移動局の位置を推定する位置推定部を備える。この場合、位置推定部において、受信部における受信結果と送信部の配置とを対応付けることで、移動局の位置が推定できる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、複数の送信部は、位置推定用の信号として、自己のアドレスを付した信号を送信し、位置推定部は、複数の送信部のアドレスの情報を有する。この場合、送信部の位置を示すアドレスにより送信部の位置情報に基づいて、位置推定ができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、複数の送信部の配置についてのマップデータと前記位置推定部での推定結果とを照合することで、推定された位置の妥当性を判断する。この場合、送信部の位置を示すアドレスとマップデータとを照合することで、位置推定の結果について妥当性を判断できる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、複数の受信部は、全てのチャンネルへの切替えを順次行い、位置推定部は、複数の受信部における一巡の切替えを一周期として、複数周期分の切替えにより取得される受信結果に基づいて位置を推定する。この場合、各受信部は、全ての送信部からの情報を受信可能であり、かつ、複数周期分の切替えを行うことで、通信の一部においてノイズによる妨害が生じても、各送信部からの信号受信を確立させる可能性をさらに高められる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、位置推定部は、複数の受信部において受信された信号強度の平均に基づき、位置を推定する。この場合、平均化することで、例えば一部の受信において失敗した可能性がある場合でも、通信の信頼性を保たせることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、複数の受信部は、複数の受信部を搭載する移動体の一端と他端とに離間して設置され、位置推定部は、複数の受信部の設置位置と複数の受信部において受信された信号強度との関係から移動体の位置を推定する。この場合、より高い精度で移動体の位置推定ができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、複数の送信部は、複数の受信部への位置推定用の信号として、特定の周波数、特定のコマンド及び自己のアドレスを付した信号を送信し、複数の受信部は、特定の周波数、特定のコマンド及び自己のアドレスに基づいてフィルタリングをする。より具体的には、各受信部に複数の送信部についての上記アドレス等を予め記憶させておき、各受信部は、記憶した送信部以外のアドレスからの送信を受信した場合に、フィルタリングを行う。この場合、フィルタリングすることで、例えば、なりすまし電文の対策や、不要な信号の排除等ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る送受信システムを組み込んだ列車通信システムの一例について概要を説明するための概念図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、一般的な位置決定の手法について一例を説明するための概念図であり、（Ｄ）及び（Ｅ）は、実施形態に係る位置推定及び位置決定の手法について一例を説明するための概念図である。
【図３】送受信システムのうち車上側システムの一構成例について説明するためのブロック図である。
【図４】送受信システムによる送受信について一例を説明するためのタイムチャートである。
【図５】車上無線部における一連の動作について一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】位置推定部における一連の動作について一例を説明するためのフローチャートである。
【図７】位置推定部における演算処理について一例を説明するためのフローチャートである。
【図８】車上装置における一連の動作について一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、送受信システムにおける移動体の通信可能範囲について説明するための概念図である。
【図１０】位置推定部の記憶部の構成について他の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１等を参照して、本発明の一実施形態に係る送受信システムについての一例を説明する。図１は、本実施形態に係る送受信システム１００を組み込んだ列車通信システム５００の一例について説明するための概念的な斜視図であり、列車通信システム５００が導入されている路線の様子を示している。また、図２は、送受信システム１００を構成する各部について示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、ここでは、列車通信システム５００は、送受信システム１００を含み、送受信システム１００は、地上側と車上側との間での通信（無線通信）を行うために、地上側に設置される地上側システム１０と、移動体である列車ＴＲに搭載される車上側システム２０とで構成されている。列車通信システム５００の典型例としては、ＣＢＴＣ（無線式列車制御システム）が想定され、本実施形態も、ＣＢＴＣの一環として捉えることができる。
【００１９】
地上側システム１０は、列車ＴＲが走行する線路ＲＲに沿って所定の間隔ＤＤで配置される複数の地上無線部１１と、地上側での通信制御を含む各種制御を担う地上装置１２とを備えている。なお、所定の間隔ＤＤについては、例えば数十メートルから三百メートル程度とすることが考えられる。また、各地上無線部１１には、車上側システム２０との電波の送受信を行うためのアンテナが付随して設けられており、図示の例では、アンテナの形状で地上無線部１１を表示している。複数の地上無線部１１は、地上装置１２にそれぞれ接続されており、地上装置１２からの指示に従って、車上側との送受信を行う。
【００２０】
ここで、本実施形態では、特に、地上側システム１０についての送信側としての役割について着目する。このため、以後では、複数の地上無線部１１をまとめて送信装置Ｔｘとする。言い換えると、この場合、送信装置Ｔｘは、固定局である。また、個々の地上無線部１１については、送信部Ｔｘｍ（ｍ：整数）とする。具体的には、図１の例では、送信装置Ｔｘのうち、線路ＲＲに沿って隣接する４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４によって、位置推定用の信号を含む送信信号ＳＳ１が列車ＴＲに対して送信される様子が示されている。図示の場合において、４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４は、同じタイミングで互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号、すなわち周波数の異なる信号を送信している。
【００２１】
ここで、地上側システム１０側から送信される送信信号ＳＳ１については、種々の態様のものが考えられるが、ここでは、後述する位置推定のために、各送信部Ｔｘｍの自己のアドレスを付した信号が含まれているものとする。また、送信信号ＳＳ１のうち、位置推定のために使用される信号については、例えばブロードキャスト型での送信が行われている、すなわち、どのようなタイプの受信機であってもチューニングさえ合えば受信可能となっている。
【００２２】
車上側システム２０は、地上側との通信を行う複数の車上無線部２１と、車上無線部２１における受信結果に基づいて列車ＴＲの位置を推定する位置推定部３０と、車上側での通信制御を含む各種制御を担う車上装置５０とを備えている。なお、車上無線部２１には、地上側システム１０との電波の送受信を行うためのアンテナが付随して設けられており、図示の例では、アンテナの形状で車上無線部２１を表示している。複数の車上無線部２１は、位置推定部３０を介して間接的にあるいは直接的に車上装置５０に接続されており、車上装置５０からの指示に従って、地上側との送受信を行う。また、位置推定部３０は、各車上無線部２１と接続して受信結果を受け取るとともに、車上装置５０と接続されて位置推定の結果を車上装置５０に対して出力する。
【００２３】
ここで、本実施形態では、特に、車上側システム２０についての受信側としての役割について着目する。このため、以後では、複数の車上無線部２１をまとめて受信装置Ｒｘとする。言い換えると、この場合、受信装置Ｒｘは、移動局である。また、個々の車上無線部２１については、受信部Ｒｘｎ（ｎ＝１〜４）とする。具体的には、図１の例では、受信装置Ｒｘは、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４で構成されており、移動体である列車ＴＲの一端と他端とに離間して設置されている。より具体的には、矢印Ａ１で示す列車ＴＲの進行方向に対して、後端側の車両の端に第１及び第２受信部Ｒｘ１，Ｒｘ２が設けられ、先端側の車両の端に第３及び第４受信部Ｒｘ３，Ｒｘ４が設けられている。さらに、第１受信部Ｒｘ１と第２受信部Ｒｘ２とは、矢印Ａ１の方向の垂直方向についてすなわち水平方向（左右方向）について離間している。同様に、第３受信部Ｒｘ３と第４受信部Ｒｘ４とについても水平方向（左右方向）について離間している。つまり、上方から列車ＴＲを見た場合に、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４が四隅に配置されて互いに離間した状態となっている。各受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４からそれぞれ送信される異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号、すなわち周波数の異なる信号を全て受信可能とすべく、全てのチャンネルへの切替えを可能にしている。つまり、１つの受信部Ｒｘｎが、４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４から送信される位置推定用の信号である送信信号ＳＳ１を全て受信可能としている。さらに、本実施形態では、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４が、同じタイミングで切り替えて互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号を同時に受信する態様としている。これにより、一部においてノイズが発生しても、受信装置Ｒｘ全体では、確実な信号受信ができるようにしている。
【００２４】
なお、上記のほか、列車通信システム５００は、線路ＲＲの所定箇所に、地上子６０を固定設置している。地上子６０からは、自身の設置位置に関する情報送信がなされ、列車ＴＲは、地上子６０から位置情報を受けることで、車上側システム２０延いては列車ＴＲは、自己の位置を把握し確定させることができる。
【００２５】
本実施形態では、以上のように、送受信システム１００について、地上側システム１０を送信側、車上側システム２０を受信側とした場合において、車上側で地上側からの送信を受け、その受信結果によって、例えば列車ＴＲの立ち上げ時や停電等に伴う再立ち上げ時のように列車ＴＲの自己位置の特定が不明となった場合に、列車ＴＲの位置推定を可能としている。
【００２６】
以下、図２を参照して、列車ＴＲの自己位置の特定に関して、一般的手法を踏まえつつ、本実施形態の態様や特徴について説明する。
【００２７】
まず、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、列車ＴＲにおける一般的な位置決定の手法について一例を説明するための概念図である。通常の場合、本実施形態のように位置推定部３０（図１参照）を有しているか否かに関わらず、図２（Ａ）に示すように、車輪ＷＬに設けたパルスジェネレータＰＧを用いて、車輪ＷＬの回転数に基づく移動距離についての算出がなされることで、自己の位置についての位置決定がなされる。すなわち、列車ＴＲの車上装置５０は、基点の位置からの移動距離を計算することで、自己の位置を把握している。しかしながら、車輪ＷＬの摩耗や滑走等により計算上距離と実際の距離とにずれが生じる場合がある。これに対しては、図２（Ｂ）に例示するように、地上装置５０に付随する車上子７０が、地上子６０を通過することで地上子６０の情報を取得し、自己の位置情報の補正を行っている。なお、以上のようにして取得される列車ＴＲの位置に関する情報は、ＣＢＴＣを構成する送受信システム１００あるいは列車通信システム５００において、車上側から地上側へ送信信号ＳＳ２としての列車制御電文に含まれて通信がなされることで、地上側と車上側とでの情報共有が可能となっている。
【００２８】
以上のような態様により車上側の位置把握すなわち列車ＴＲの位置把握を可能な状態とするためには、基点が分かっていることと、パルスジェネレータＰＧを用いた車輪ＷＬの回転数に基づく移動距離が可能であることとが前提となる。しかしながら、基点が定まる前の列車ＴＲの立ち上げ時や、停電等により基点やパルスジェネレータＰＧに関するデータが消去されてしまう再立ち上げ時のような状態においては、上記の前提が崩れることになる。こうした場合、図２（Ｃ）のように、従前の方法では、位置把握ができず、地上子６０からも離れていれば地上子６０を通過することによる補正あるいは位置確定といったこともできなくなる。
【００２９】
これに対して、本実施形態では、図２（Ｄ）に示すように、車上側の受信装置Ｒｘにおいて、地上側の送信装置Ｔｘからの位置推定用の信号を含む送信信号ＳＳ１を受け付けた結果に基づいて、より精度の高い位置推定を行い、推定結果に基づいて、図２（Ｅ）に示すように、直近の地上子６０までの移動を可能とすることで、位置確定（位置決定）を可能としている。
【００３０】
以下、図３のブロック図を参照して、送受信システム１００のうち、車上側システム２０の一構成例についてより詳しく説明する。なお、以下では、列車ＴＲの位置推定のため受信側として機能する車上側システム２０を捉えている。なお、位置推定に際しては、各受信部Ｒｘｎ（ｎ＝１〜４）で受信した複数の送信部Ｔｘｍ（ｍ：整数）から送信される送信信号ＳＳ１（図１等参照）に含まれている各送信部Ｔｘｍの自己のアドレスを読み取り、さらに、その信号強度を算出する。
【００３１】
図示のように、また、既述のように、車上側システム２０は、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４で構成される受信装置Ｒｘと、位置推定部３０と、車上装置５０とを備える。
【００３２】
４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、チャンネル切替部ＳＷ１〜ＳＷ４をそれぞれ備えており、位置推定部３０からの指示に従って、チャンネル切替部ＳＷ１〜ＳＷ４において全てのチャンネルすなわち１つのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４への切替えを順次行って受信をする。
【００３３】
位置推定部３０は、ＣＰＵ等で構成され、位置推定のための各種処理を行うための主制御部３１と、ストレージデバイス等で構成され、位置推定のために参照される各種データを格納する記憶部３２とを備える。
【００３４】
主制御部３１は、チャンネル切替部ＳＷ１〜ＳＷ４に指令を出力して４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４において受信する周波数すなわちチャンネルの切替えタイミングを制御するチャンネル切替え制御部３１ａと、受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４で受信した信号に関する信号強度の算出等の各種演算処理を行う演算処理部３１ｂとを備える。
【００３５】
記憶部３２は、送信装置Ｔｘを構成する各送信部Ｔｘｍ（ｍ：整数）のアドレスの情報を格納するアドレスデータ部３２ａを備える。
【００３６】
車上装置５０については、列車ＴＲの全般制御のほか、位置推定に際しても各種動作を司るため、ＣＰＵ等で構成される主制御部５１と、ストレージデバイス等で構成され、各種データを格納する記憶部５２とを備える。位置推定に関しては、記憶部５２は、位置推定結果の妥当性を検証するために参照される。
【００３７】
主制御部５１は、位置推定部３０による推定結果についての妥当性を判断すべく推定位置と各送信部Ｔｘｍ（ｍ：整数）の実際の位置とを照合する照合部５１ａとして機能するとともに、照合部５１ａの結果から位置推定部３０による推定の妥当性を判断する判定部５１ｂとして機能する。
【００３８】
記憶部５２は、各送信部Ｔｘｍ（ｍ：整数）の各アドレスに対応する送信部Ｔｘｍや、地上子６０についての位置情報すなわち沿線上の配置位置に関する情報を格納するマップデータ部５２ａを備える。
【００３９】
図４は、送受信システム１００による送受信について一例を説明するためのタイムチャートであり、ここでは、図１に示すように、列車ＴＲに搭載された受信装置Ｒｘを構成する４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４が、送信装置Ｔｘのうち線路ＲＲに沿って隣接する４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４との通信が可能な位置において、位置推定を行う場合の送信受信の一態様について示している。
【００４０】
さらに、ここでは、図示のように、また、既述のように、４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４は、同じタイミングで互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号それぞれ送信している。図示の例では、第１送信部Ｔｘ１は、第１チャンネルＣＨ１で送信を行い続け、第２送信部Ｔｘ２は、第２チャンネルＣＨ２で送信を行い続け、第３送信部Ｔｘ３は、第３チャンネルＣＨ３で送信を行い続け、第４送信部Ｔｘ４は、第４チャンネルＣＨ４で送信を行い続けている。
【００４１】
これに対して、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、同じタイミングで切り替えて互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号を同時に受信する態様としている。
【００４２】
具体的には、図示のように、まず、第１受信部Ｒｘ１は、初期時刻Ｔ０から第１時刻Ｔ１までの第１期間Ｐ１において、チャンネルＣＨ１にチューニングされ、第１送信部Ｔｘ１からの送信信号ＳＳ１を受信している。次に、第１受信部Ｒｘ１は、第１時刻Ｔ１から第２時刻Ｔ２までの第２期間Ｐ２において、チャンネルＣＨ２にチューニングされ、第２送信部Ｔｘ２からの送信信号ＳＳ１を受信している。以下、同様に、第１受信部Ｒｘ１は、第２時刻Ｔ２から第３時刻Ｔ３までの第３期間Ｐ３において、チャンネルＣＨ３にチューニングされ、第３送信部Ｔｘ３からの送信信号ＳＳ１を受信し、第３時刻Ｔ３から第４時刻Ｔ４までの第４期間Ｐ４において、チャンネルＣＨ４にチューニングされ、第４送信部Ｔｘ４からの送信信号ＳＳ１を受信する。以上を一周期とし、第４時刻Ｔ４を再び初期時刻Ｔ０として、上記のような送信信号ＳＳ１をチャンネル変えて順次スキャンする受信動作を繰り返す。なお、図示の例では、Ｎ回（Ｎ≧２）繰り返して１セットの受信としている。
【００４３】
同様に、第２受信部Ｒｘ２は、第１期間Ｐ１において、チャンネルＣＨ２にチューニングされ、第２送信部Ｔｘ２からの送信信号ＳＳ１を受信し、第２期間Ｐ２において、チャンネルＣＨ３にチューニングされ、第３送信部Ｔｘ３からの送信信号ＳＳ１を受信し、第３期間Ｐ３において、チャンネルＣＨ４にチューニングされ、第４送信部Ｔｘ４からの送信信号ＳＳ１を受信し、第４期間Ｐ４において、チャンネルＣＨ１にチューニングされ、第１送信部Ｔｘ１からの送信信号ＳＳ１を受信しており、以上を一周期とし、第４時刻Ｔ４を再び初期時刻Ｔ０として、上記動作を繰り返す。
【００４４】
さらに、第３受信部Ｒｘ３については、第１期間Ｐ１において、チャンネルＣＨ３にチューニングされ、第３送信部Ｔｘ３からの送信信号ＳＳ１を受信し、以後同様に、順次チャンネルの切替えがなされ、第４受信部Ｒｘ４については、第１期間Ｐ１において、チャンネルＣＨ４にチューニングされ、第４送信部Ｔｘ４からの送信信号ＳＳ１を受信し、以後同様に、順次チャンネルの切替えがなされる。
【００４５】
以上の結果、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、同じタイミングで切り替えて互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号を同時に受信するものとなっている。すなわち、第１期間Ｐ１〜第４期間Ｐ４のいずれにおいても、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、互いに異なるチャンネルにチューニングされており、異なる送信部からの送信信号ＳＳ１を受け取る態様となっている。
【００４６】
本実施形態では、上記のように、複数の受信部Ｒｘｎのそれぞれにおいて、地上側において通信可能な範囲（距離）内にある全ての送信部Ｔｘｍからの信号を受け付け可能とし、さらに、複数の受信部Ｒｘｎを空間的に分散して配置し、かつ、受信タイミングが互いに異なるようにし、さらに、複数回（Ｎ回）に亘って、受信動作を繰り返すことで、通信の一部において、仮に瞬間的なノイズが発生してしまい、情報の受取りができなかったものが存在する場合であっても、これを補って確実な位置推定ができるようにしている。
【００４７】
以下、図５〜図８の各フローチャートを参照して、送受信システム１００の一連の動作について一例を説明する。
【００４８】
まず、図５を参照して、送受信システム１００のうち、車上無線部２１すなわち各受信部Ｒｘｎにおける一連の動作について一例を説明する。受信部Ｒｘｎは、外部からの信号を電文受信の確認をする（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、電文受信を確認すると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、受信部Ｒｘｎは、さらに、当該電文の解析を行い（ステップＳ１０２）、当該電文が、送信部Ｔｘｍからの送信信号ＳＳ１であるか否か、より具体的には目的とする位置推定用の電文であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において、位置推定用の電文であると判断された場合、図４を参照して説明した位置推定のためにチャンネルを切替えるスキャン動作により取得したスキャン情報として情報作成（スキャン情報作成）する処理を行い（ステップＳ１０４）、当該スキャン情報を位置推定部３０へ送信（出力）し（ステップＳ１０５）、一連の動作を終える。すなわち、次の電文のために、ステップＳ１０１からの動作に戻る。
【００４９】
なお、ステップＳ１０１において、電文受信を確認しない場合や、あるいは、ステップＳ１０３において、位置推定用の電文でないと判断された場合、特段の処理をすることなく、一連の動作を終えて、次の電文のために、ステップＳ１０１からの動作に戻る。
【００５０】
次に、図６を参照して、送受信システム１００のうち、位置推定部３０における一連の動作について一例を説明する。位置推定部３０は、主制御部３１において、電文受信の確認をする（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１において、電文受信を確認すると（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、位置推定部３０の主制御部３１は、さらに、当該電文の解析を行い（ステップＳ２０２）、当該電文が、車上無線部２１すなわち各受信部Ｒｘｎからのスキャン情報であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３において、スキャン情報に関する電文であると判断された場合、主制御部３１は、演算処理部３１ｂとして、位置推定のための各種演算処理を行う（ステップＳ２０４）。なお、ステップＳ２０４の処理内容について詳しくは、図７を参照して後述する。次に、位置推定部３０は、ステップＳ２０４における演算結果すなわち位置推定に関する結果を、車上装置５０へ送信（出力）し（ステップＳ２０５）、一連の動作を終える。すなわち、次の電文のために、ステップＳ２０１からの動作に戻る。
【００５１】
なお、ステップＳ２０１において、電文受信を確認しない場合や、あるいは、ステップＳ２０３において、スキャン情報に関する電文でないと判断された場合、特段の処理をすることなく、一連の動作を終えて、次の電文のために、ステップＳ２０１からの動作に戻る。
【００５２】
以下、図７を参照して、上記した図６のうち、ステップＳ２０４の演算処理の詳細について説明する。位置推定部３０は、主制御部３１において、スキャン情報に位置推定のための前提として、データ整理を行う。具体的には、まず、各車上無線部２１すなわち４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４における送信信号ＳＳ１の受信レベルを、各地上無線部１１すなわち４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４ごとに保存する（ステップＳ４１）。つまり、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の切替えタイミングや繰り返しの回数（Ｎ回）に応じた一連のデータが保存される。
【００５３】
次に、主制御部３１は、演算処理部３１ｂとして、ステップＳ４１において保存されているデータに基づき、受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４ごとに、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４についての受信レベルの平均化を行う（ステップＳ４２）。なお、この場合、例えば繰り返しの回数（Ｎ回）を十分大きくした上で平均化することで、多少のノイズが含まれている場合であっても、その影響を小さくすることが期待される。
【００５４】
次に、ステップＳ４２において平均化された受信レベル同士を比較する（ステップＳ４３）。より具体的には、例えば第１チャンネルＣＨ１すなわち第１送信部Ｔｘ１に対する受信レベルについて、受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４の平均値を、Ｒ１１ａｖｅ〜Ｒ４１ａｖｅとする。この場合において、第１送信部Ｔｘ１と受信装置Ｒｘとの位置関係延いては第１送信部Ｔｘ１と列車ＴＲとの位置関係を示す指標値Ｘ１を、
Ｘ１＝（Ｒ１１ａｖｅ＋Ｒ２１ａｖｅ）−（Ｒ３１ａｖｅ＋Ｒ４１ａｖｅ）…（１）
で定義する。すなわち、ここでは、列車ＴＲの後端側に設置されている第１及び第２受信部Ｒｘ１，Ｒｘ２の平均受信強度の合計と、列車ＴＲの先端側に設置されている第３及び第４受信部Ｒｘ３，Ｒｘ４の平均受信強度の合計との差を、上記位置関係を示す指標としている。この場合、
Ｘ１≧０…（２）
であれば、第１送信部Ｔｘ１は、列車ＴＲに対して、列車ＴＲの後端側と先端側のうち後端側により近い位置にあると推定される。逆に、
Ｘ１＜０…（３）
であれば、第１送信部Ｔｘ１は、列車ＴＲに対して、列車ＴＲの後端側と先端側のうち先端側により近い位置にあると推定される。
【００５５】
同様に、第２チャンネルＣＨ２すなわち第２送信部Ｔｘ２に対する受信レベルについて、受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４の平均値を、Ｒ１２ａｖｅ〜Ｒ４２ａｖｅとし、第２送信部Ｔｘ２と列車ＴＲとの位置関係を示す指標値Ｘ２を、
Ｘ２＝（Ｒ１２ａｖｅ＋Ｒ２２ａｖｅ）−（Ｒ３２ａｖｅ＋Ｒ４２ａｖｅ）…（４）
で定義する。この場合、
Ｘ２≧０…（５）
であれば、第２送信部Ｔｘ２は、列車ＴＲに対して、列車ＴＲの後端側と先端側のうち後端側により近い位置にあると推定される。逆に、
Ｘ２＜０…（６）
であれば、第２送信部Ｔｘ２は、列車ＴＲに対して、列車ＴＲの後端側と先端側のうち先端側により近い位置にあると推定される。
【００５６】
以下、同様に、第３及び第４送信部Ｔｘ３，Ｔｘ４についても、指標値Ｘ３，Ｘ４を定義して、数値演算を行うことで、第３及び第４送信部Ｔｘ３，Ｔｘ４に対する列車ＴＲの位置関係を推定できる（ステップＳ４４）。
【００５７】
ステップＳ４４での各送信部Ｔｘｍと列車ＴＲの両端部との間での遠い・近いについての関係から、列車ＴＲが、各送信部Ｔｘｍのうちどの送信部の間に位置しているかが推定できる。例えば図１に示すような場合において、上記のような推定が正しくなされるのであれば、例えば、演算結果が、Ｘ１≧０、Ｘ２≧０、Ｘ３＜０、Ｘ４＜０となることで、列車ＴＲが第２送信部Ｔｘ２と第３送信部Ｔｘ３との間にいることが推定される。なお、ある指標値Ｘｍ（ｍ：整数）について、指標値Ｘｍが０あるいはほぼ０に近い値である時は、送信部Ｔｘｍの近辺に列車ＴＲがいることになる。
【００５８】
上記のようなステップＳ４４での演算結果が、図６のステップＳ２０４での演算結果として、車上装置５０に送信される（ステップＳ２０５）。
【００５９】
最後に、図８を参照して、送受信システム１００のうち、車上装置５０における一連の動作について一例を説明する。車上装置５０は、主制御部５１において、電文受信の確認をする（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１において、電文受信を確認すると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、主制御部５１は、さらに、当該電文の解析を行い（ステップＳ３０２）、当該電文が、位置推定部３０からの演算結果であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３において、演算結果に関する電文であると判断された場合、主制御部５１は、妥当性の検証を行う（ステップＳ３０４）。すなわち、主制御部５１は、照合部５１ａとして、記憶部５２から各送信部Ｔｘｍの配置に関するマップデータを読出すとともに、図７を参照して説明した各演算結果とマップデータとの照合をし、さらに、判定部５１ｂとして、照合結果に矛盾が無いかを確認する。ステップＳ３０４での検証の結果、演算結果が妥当であると判断された場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、車上装置５０は、演算結果に基づく推定位置からマップデータを利用して最寄りの位置にある地上子６０を選択し、図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）に例示したように、当該地上子６０から位置補正のための情報取得がなされるまで列車ＴＲを所定の低速度で移動させ（ステップＳ３０６）、位置確定を完了し、一連の動作を終える。
【００６０】
なお、ステップＳ３０１において、電文受信を確認しない場合や、あるいは、ステップＳ３０３において、スキャン情報に関する電文でないと判断された場合、特段の処理をすることなく、一連の動作を終えて、次の電文のために、ステップＳ３０１からの動作に戻る。一方、ステップＳ３０５において、検証の結果、演算結果が妥当でないと判断された場合、これまでの受信結果を破棄し、再度ステップＳ３０１からの動作に戻る。なお、例えば、ステップＳ３０５において、演算結果が妥当でないと判断されることが規定回数連続した場合には、車上側から地上側へエラーメッセージを送信する等してもよい。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る送受信システム１００では、複数の送信部である４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４が、同じタイミングで互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号を送信し、これに対して、複数の受信部である４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４が、同じタイミングで切り替えて互いに異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号を同時に受信している。これにより、各送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４からの送信における混信を防ぎつつ、各受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４において、各送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４との通信を可能とする、すなわち多対多の通信とし、さらに、受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４において、通信の組合せを切り替え可能としていることで、通信の一部においてノイズが生じても、確度の低下を抑え、確実な受信が可能となる。
【００６２】
以下、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を参照して、送受信システム１００における列車ＴＲの通信可能範囲について説明する。既述のように、通信可能範囲には限界があり、図９（Ａ）に示す例においても、上記の場合と同様に、列車ＴＲが、４つの送信部Ｔｘ１〜Ｔｘ４に対して、通信可能な場所にいる場合を示している。図示において、範囲ＤＤ１は、列車ＴＲが通信可能な範囲の限界を示している。図９（Ａ）の場合、列車ＴＲは、第１送信部Ｔｘ１から第４送信部Ｔｘ４までとは通信可能であるが、矢印Ａ１に示す進行方向についてさらに先にある第５送信部Ｔｘ５は、範囲ＤＤ１から外れている。すなわち、図９（Ａ）の状態においては、列車ＴＲは、第５送信部Ｔｘ５からの送信信号ＳＳ１を受けることはできない。一方、矢印Ａ１に示す方向へ列車ＴＲが進行した場合、図９（Ｂ）に示すような状態となる。この場合、今度は、列車ＴＲにおける通信可能範囲の限界を示す範囲ＤＤ１には、４つの送信部Ｔｘ２〜Ｔｘ５が含まれている。すなわち、図９（Ｂ）の場合、列車ＴＲは、第２送信部Ｔｘ２から第５送信部Ｔｘ５までとは通信可能であるが、矢印Ａ１に示す方向について反対側の方向にある第１送信部Ｔｘ１は、範囲ＤＤ１から外れており、列車ＴＲは、第１送信部Ｔｘ１からの送信信号ＳＳ１を受けることはできない。以上のように、列車ＴＲが進行するとともに通信可能な送信部の範囲が変化することを利用して、車上側におけるチャンネルの切替え数を高々有限の範囲に抑えることができる。
【００６３】
例えば、上記の場合において、通信可能範囲の限界を示す範囲ＤＤ１と各送信部Ｔｘの間隔との関係から、第１送信部Ｔｘ１と第５送信部Ｔｘ５との通信が同時に可能とはならないので、これらの間で混信等が生じることはない。したがって、図に示すように、第１送信部Ｔｘ１との通信で採用したチャンネルＣＨ１と同一のチャンネルＣＨ１を、第５送信部Ｔｘ５との通信において使用することが考えられる。以下、同様に、例えば第６送信部Ｔｘ６（図示略）との通信においてチャンネルＣＨ２を使用する、といった具合に継続させることで、車上側においては、常に４つの異なるチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４の信号での切替えを行えば、常に通信可能な全ての送信部Ｔｘｍからの受信できる状態を維持できる。なお、第１送信部Ｔｘ１からの送信と第５送信部Ｔｘ５からの送信とにおいて同一のチャンネルを使用していても、第１送信部Ｔｘ１からの送信信号ＳＳ１に含まれる自己のアドレスの情報と、第５送信部Ｔｘ５からの送信信号ＳＳ１に含まれる自己のアドレスの情報とが異なっていることで、車上側では、どこからの信号を受信したかについては、確実に捉えられる。
【００６４】
また、図１０に例示するように、位置推定部３０（図１等参照）を構成する記憶部３２のアドレスデータ部３２ａにおいて、上述した地上無線部１１すなわち各送信部Ｔｘｍの各アドレスに加え、位置推定用信号の周期のデータや、位置推定用信号のコマンド等を併せて予め記憶させておいてもよい。この上で、各送信部Ｔｘｍは、各受信部Ｒｘｎへの位置推定用の信号として、特定の周波数、特定のコマンド及び自己のアドレスを付した信号を送信させることで、これに対応して、各受信部Ｒｘｎの側すなわち車上側では、当該特定の周波数、特定のコマンド及び自己のアドレスに基づいてフィルタリングをすることができる。より具体的には、各受信部Ｒｘｎに各送信部Ｔｘｍについての上記アドレス等を予め記憶させておき、各受信部Ｒｘｎは、記憶した送信部以外のアドレスからの送信を受信した場合に、フィルタリングを行う。これにより、例えば、なりすまし電文を対策し、より精度の高い位置推定を可能になる。
【００６５】
〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【００６６】
まず、上記実施形態では、送受信システム１００を列車の通信システムに導入しているが、他の種々の通信システムにおいて、本願発明を適用してもよい。
【００６７】
また、上記では、受信装置Ｒｘを構成する複数の受信部を、４つの受信部Ｒｘ１〜Ｒｘ４としているが、４つに限らず、５つ以上あるいは、２つや３つで構成することも考えられる。また、列車ＴＲにおける配置についても種々考えられる。
【００６８】
また、上記では、位置推定についての一例として、平均値を求め、これらを比較するための指標値を定義することで、相対的な位置関係を定めるものとしているが、これに限らず、取得された情報に対して種々の方法で位置推定を行うことができる。例えば、上記のように、４つの送信部との通信において、２つの送信部との通信状況が悪く、残りの２つの送信部からしか適切に情報が得られない、といった場合であっても、それらの受信強度の関係からある程度位置推定を行う、といったことも可能である。
【００６９】
また、上記各種アンテナにおいて、列車との通信範囲等を考慮しつつ電波の発信について、指向性をもたせるようにしてもよい。
【００７０】
また、上記では、車上装置と車上無線部、位置推定部を個別のものとしているが、これらが一体化している、あるいは、車上無線部等が車上装置や地上装置の一部として構成されているものとしてもよい。
【００７１】
また、上記では、位置推定部の推定結果に対して、車上装置においてその妥当性の検証をしているが、例えばマップデータを位置推定部が有することで、妥当性の検証までを位置推定部にて行い、車上装置はその検証結果に基づいて列車の移動を担当するという構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０…地上側システム、１１…地上無線部、１２…地上装置、２０…車上側システム、２１…車上無線部、３０…位置推定部、３１…主制御部、３１ａ…制御部、３１ｂ…演算処理部、３２…記憶部、３２ａ…アドレスデータ部、５０…車上装置、５１…主制御部、５１ａ…照合部、５１ｂ…判定部、５２…記憶部、５２ａ…マップデータ部、６０…地上子、７０…車上子、１００…送受信システム、５００…列車通信システム、Ａ１…矢印、ＣＨ１〜ＣＨ４…チャンネル、ＤＤ…間隔、ＤＤ１…範囲、ＰＧ…パルスジェネレータ、ＲＲ…線路、Ｒｘ…受信装置、Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｘｎ…受信部、ＳＳ１…送信信号、ＳＳ２…送信信号、ＳＷ１〜ＳＷ４…チャンネル切替部、ＴＲ…列車、Ｔｘ…送信装置、Ｔｘ１〜Ｔｘ５，ＴＸｍ…送信部、ＷＬ…車輪、Ｘ１〜Ｘ４，Ｘｍ…指標値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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