(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に設置され、列車側で自列車の位置を測定する際に使用される位置測定用データを格納した信号を生成して複数の基地局に出力する地上装置と、
地上に設置され、前記地上装置から取得した前記信号を前記列車に送信する前記複数の基地局と、
前記列車に搭載され、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向にある第１の基地局から受信した前記信号である第１の信号の第１の受信信号強度を測定し、前記位置測定用データを用いて、前記第１の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を生成する第１の車上局と、
前記列車に搭載され、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向と反対方向にある第２の基地局から受信した前記信号である第２の信号の第２の受信信号強度を測定し、前記位置測定用データを用いて、前記第２の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を生成する第２の車上局と、
前記列車に搭載され、前記第１の受信信号強度、前記第１のエラー情報、前記第２の受信信号強度、および前記第２のエラー情報に基づいて、前記列車の位置を測定する車上装置と、
を備えることを特徴とする列車位置測定システム。
【請求項２】
地上に設置され、列車側で自列車の位置を測定する際に使用される位置測定用データを格納した信号を生成して複数の基地局に出力する地上装置と、
地上に設置され、前記地上装置から取得した前記信号を前記列車に送信する前記複数の基地局と、
前記列車に搭載され、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向にある第１の基地局から受信した信号である第１の信号の第１の受信信号強度を測定する第１の車上局と、
前記列車に搭載され、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向と反対方向にある第２の基地局から受信した前記信号である第２の信号の第２の受信信号強度を測定する第２の車上局と、
前記列車に搭載され、前記第１の信号に格納された前記位置測定用データを用いて、前記第１の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を生成し、前記第２の信号に格納された前記位置測定用データを用いて、前記第２の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を生成し、前記第１の受信信号強度、前記第１のエラー情報、前記第２の受信信号強度、および前記第２のエラー情報に基づいて、前記列車の位置を測定する車上装置と、
を備えることを特徴とする列車位置測定システム。
【請求項３】
前記車上装置は、
前記複数の基地局の各基地局の位置を示す基地局位置情報、前記列車の長さを示す列車長情報、前記複数の基地局の各基地局からの距離と受信信号強度との関係を示す受信信号強度特性、および前記複数の基地局の各基地局からの距離とエラー情報で示されるエラーの発生状況との関係を示すエラー特性が記憶された記憶部と、
前記記憶部に記憶された情報を用いて、前記第１の受信信号強度、前記第１のエラー情報、前記第２の受信信号強度、および前記第２のエラー情報に基づいて、前記列車の位置を測定する位置測定部と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の列車位置測定システム。
【請求項４】
前記位置測定用データには符号化レートの異なる複数のデータが含まれ、
前記エラー特性には符号化レート毎の前記各基地局からの距離とビットエラーレートとの関係が含まれ、
前記位置測定部は、前記第１のエラー情報、前記第２のエラー情報、および前記符号化レート毎のエラー特性に基づいて符号化レート毎に列車位置の候補を抽出し、前記第１の受信信号強度、前記第２の受信信号強度、および前記受信信号強度特性に基づいて列車位置の候補を抽出し、抽出した複数の前記列車位置の候補に基づいて、前記列車の位置を測定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の列車位置測定システム。
【請求項５】
列車位置の測定の際に使用される位置測定用データが格納された信号が地上装置から複数の基地局を介して送信されている場合に、
前記複数の基地局の各基地局の位置を示す基地局位置情報、列車の長さを示す列車長情報、前記複数の基地局の各基地局からの距離と受信信号強度との関係を示す受信信号強度特性、および前記複数の基地局の各基地局からの距離とエラー情報で示されるエラーの発生状況との関係を示すエラー特性が記憶された記憶部と、
第１の車上局から、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向にある第１の基地局から受信された前記信号である第１の信号に対して測定された第１の受信信号強度、および前記位置測定用データを用いて検出されたエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を取得し、第２の車上局から、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向と反対方向にある第２の基地局から受信された前記信号である第２の信号に対して測定された第２の受信信号強度、および前記位置測定用データを用いて検出されたエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を取得し、前記記憶部に記憶された情報を用いて、前記第１の受信信号強度、前記第１のエラー情報、前記第２の受信信号強度、および前記第２のエラー情報に基づいて、前記列車の位置を測定する位置測定部と、
を備えることを特徴とする車上装置。
【請求項６】
列車位置の測定の際に使用される位置測定用データが格納された信号が地上装置から複数の基地局を介して送信されている場合に、
前記複数の基地局の各基地局の位置を示す基地局位置情報、列車の長さを示す列車長情報、前記複数の基地局の各基地局からの距離と受信信号強度との関係を示す受信信号強度特性、および前記複数の基地局の各基地局からの距離とエラー情報で示されるエラーの発生状況との関係を示すエラー特性が記憶された記憶部と、
第１の車上局から、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向にある第１の基地局から受信された前記信号である第１の信号に含まれる位置測定用データを取得し、前記第１の信号に含まれる位置測定用データを用いて、前記第１の車上局で前記第１の信号が受信された際のエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を生成し、第２の車上局から、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向と反対方向にある第２の基地局から受信された前記信号である第２の信号に含まれる位置測定用データを取得し、前記第２の信号に含まれる位置測定用データを用いて、前記第２の車上局で前記第２の信号が受信された際のエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を生成するエラー検出部と、
前記第１の車上局から、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向にある前記第１の基地局から受信された前記信号である第１の信号に対して測定された第１の受信信号強度を取得し、前記第２の車上局から、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向と反対方向にある前記第２の基地局から受信された前記信号である第２の信号に対して測定された第２の受信信号強度を取得し、前記記憶部に記憶された情報を用いて、前記第１の受信信号強度、前記第１のエラー情報、前記第２の受信信号強度、および前記第２のエラー情報に基づいて、前記列車の位置を測定する位置測定部と、
を備えることを特徴とする車上装置。
【請求項７】
前記位置測定用データには符号化レートの異なる複数のデータが含まれ、
前記エラー特性には符号化レート毎の前記各基地局からの距離とビットエラーレートとの関係が含まれ、
前記位置測定部は、前記符号化レートの異なる複数のデータ、および前記符号化レート毎のエラー特性に基づいて前記符号化レート毎に列車位置の候補を抽出し、前記第１の受信信号強度、前記第２の受信信号強度、および前記受信信号強度特性に基づいて列車位置の候補を抽出し、抽出した複数の列車位置の候補に基づいて、前記列車の位置を測定する、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の車上装置。
【請求項８】
地上に設置された地上装置が、列車側で自列車の位置を測定する際に使用される位置測定用データを格納した信号を生成して複数の基地局に出力する生成ステップと、
地上に設置された前記複数の基地局が、前記地上装置から取得した前記信号を前記列車に送信する送信ステップと、
前記列車に搭載された第１の車上局が、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向にある第１の基地局から受信した前記信号である第１の信号の第１の受信信号強度を測定する第１の測定ステップと、
前記第１の車上局が、前記位置測定用データを用いて、前記第１の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を生成する第１のエラー情報生成ステップと、
前記列車に搭載された第２の車上局が、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向と反対方向にある第２の基地局から受信した前記信号である第２の信号の第２の受信信号強度を測定する第２の測定ステップと、
前記第２の車上局が、前記位置測定用データを用いて、前記第２の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を生成する第２のエラー情報生成ステップと、
前記列車に搭載された車上装置が、前記第１の受信信号強度、前記第１のエラー情報、前記第２の受信信号強度、および前記第２のエラー情報に基づいて、前記列車の位置を測定する測定ステップと、
を含むことを特徴とする列車位置測定方法。
【請求項９】
地上に設置された地上装置が、列車側で自列車の位置を測定する際に使用される位置測定用データを格納した信号を生成して複数の基地局に出力する生成ステップと、
地上に設置された前記複数の基地局が、前記地上装置から取得した前記信号を前記列車に送信する送信ステップと、
前記列車に搭載された第１の車上局が、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向にある第１の基地局から受信した信号である第１の信号の第１の受信信号強度を測定する第１の測定ステップと、
前記列車に搭載された第２の車上局が、前記複数の基地局のうち前記列車の進行方向と反対方向にある第２の基地局から受信した前記信号である第２の信号の第２の受信信号強度を測定する第２の測定ステップと、
前記列車に搭載された車上装置が、前記第１の信号に格納された前記位置測定用データを用いて、前記第１の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を生成し、前記第２の信号に格納された前記位置測定用データを用いて、前記第２の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を生成するエラー情報生成ステップと、
前記車上装置が、前記第１の受信信号強度、前記第１のエラー情報、前記第２の受信信号強度、および前記第２のエラー情報に基づいて、前記列車の位置を測定する測定ステップと、
を含むことを特徴とする列車位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車の位置を測定する列車位置測定システム、車上装置、地上装置および列車位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動局と複数の基地局との間で無線通信を行い、移動局が複数の基地局から受信した無線信号の受信信号強度を用いて、自局の位置を推定する技術がある（特許文献１）。移動局には、列車に搭載された車上局が例示される。受信信号強度には、ＲＳＳＩ（Received  Signal  Strength  Indicator）が例示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２８２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、干渉波の多い環境ではＲＳＳＩが干渉信号の影響を受けるため移動局の位置の測定精度が低下する、という問題があった。また、フェージングの影響によるＲＳＳＩの変動も移動局の位置の測定精度が低下する要因となる。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、列車位置の測定精度を向上可能な列車位置測定システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の列車位置測定システムは、地上に設置され、列車側で自列車の位置を測定する際に使用される位置測定用データを格納した信号を生成して複数の基地局に出力する地上装置と、地上に設置され、地上装置から取得した信号を列車に送信する前記複数の基地局と、を備える。また、列車位置測定システムは、列車に搭載され、複数の基地局のうち列車の進行方向にある第１の基地局から受信した信号である第１の信号の第１の受信信号強度を測定し、位置測定用データを用いて、第１の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を生成する第１の車上局と、列車に搭載され、複数の基地局のうち列車の進行方向と反対方向にある第２の基地局から受信した前記信号である第２の信号の第２の受信信号強度を測定し、位置測定用データを用いて、第２の信号を受信した際のエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を生成する第２の車上局と、列車に搭載され、第１の受信信号強度、第１のエラー情報、第２の受信信号強度、および第２のエラー情報に基づいて、列車の位置を測定する車上装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、列車位置測定システムは列車位置の測定精度を向上できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる列車位置測定システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１にかかる地上装置の構成例を示すブロック図
【図３】実施の形態１にかかる地上装置から出力される信号すなわちフレームのフォーマットの例を示す図
【図４】実施の形態１にかかる列車に搭載された車上局および車上装置の構成例を示すブロック図
【図５】実施の形態１にかかる車上装置における列車の位置測定処理の例を示す図
【図６】実施の形態１にかかる車上装置における列車の位置測定処理の他の例を示す図
【図７】実施の形態１にかかる位置測定部の列車の位置測定の際に使用される各情報の例を示す図
【図８】実施の形態１にかかる列車位置測定システムにおいて車上装置が列車の位置を測定するまでの動作を示すフローチャート
【図９】実施の形態１にかかる車上装置の処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図
【図１０】実施の形態１にかかる車上装置の処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図
【図１１】実施の形態２にかかる列車位置測定システムの構成例を示す図
【図１２】実施の形態２にかかる列車に搭載された車上局および車上装置の構成例を示すブロック図
【図１３】実施の形態２にかかる列車位置測定システムにおいて車上装置が列車の位置を測定するまでの動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる列車位置測定システム、車上装置、地上装置および列車位置測定方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる列車位置測定システム６の構成例を示す図である。列車位置測定システム６は、地上に設置された地上装置１と、地上に設置された基地局２−１〜２−５と、を備える。基地局２−１〜２−５は、列車５が走行する軌道に沿って設置されている。基地局２−１〜２−５は、図１の例では１つの地上装置１と接続しているが一例であり、図示しない複数の地上装置１と接続していてもよい。図１では、基地局２−１〜２−５の数を５つにしているが一例であり、これに限定されるものではない。
【００１１】
また、列車位置測定システム６は、列車５に搭載された車上局３−１，３−２と、列車５に搭載された車上装置４と、を備える。車上局３−１，３−２は、列車５の前後の運転台に搭載されている。図１の例では列車５を模式的に示しているため１つの車両としているが、列車５が複数の車両で構成される場合、車上局３−１，３−２のうち一方が列車５の先頭車両に搭載され、他方が後尾車両に搭載されている。車上局３−１，３−２は、図１の例では１つの車上装置４と接続しているが、図示しない複数の車上装置４と接続していてもよい。列車位置測定システム６は、地上装置１と車上装置４とが、基地局２−１〜２−５および車上局３−１，３−２を介して通信を行う無線式列車制御システムである。なお、図１では、車上局３−１，３−２および車上装置４が列車５の外部に示されているが、実際には車上局３−１，３−２および車上装置４は列車５の内部にあるものとする。
【００１２】
列車５の進行方向は、図１内の矢印で示す左方向とする。列車５には、図１の例では、進行方向側の運転台に車上局３−１が搭載され、進行方向の反対方向の運転台に車上局３−２が搭載されている。車上局３−１を第１の車上局とし、車上局３−２を第２の車上局とする。車上局３−１，３−２は、各々、基地局２−１〜２−５のいずれか１つの基地局２に接続されている。車上局３−１，３−２は、基地局２−１〜２−５のどの基地局２とも接続可能である。ここで、車上局３−１，３−２は、信号を送受信する際に指向性を有している。そのため、列車５の位置が図１に示す位置の場合、車上局３−１は列車５の進行方向にある基地局２−１〜２−３のいずれか１つの基地局２との間で信号を送受信し、車上局３−２は列車５の進行方向の反対方向にある基地局２−４，２−５のいずれか１つの基地局２との間で信号を送受信する。車上局３−１が受信した信号を第１の信号とし、車上局３−２が受信した信号を第２の信号とする。以降の説明において基地局２−１〜２−５を区別しない場合は基地局２と称し、車上局３−１，３−２を区別しない場合は車上局３と称することがある。
【００１３】
つぎに、地上装置１の構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる地上装置１の構成例を示すブロック図である。地上装置１は、記憶部１１と、信号生成部１２と、送信制御部１３と、を備える。記憶部１１は、列車５側で自列車の位置を測定する際に使用されるデータである位置測定用データを記憶している。なお、地上装置１は、記憶部１１に替えて、位置測定用データを生成するデータ生成部を備えるようにしてもよい。信号生成部１２は、記憶部１１に記憶されている位置測定用データ、および列車５に対する制御信号をペイロードに格納し、ペイロードにヘッダおよびフッタを付与したフレーム形式の信号を生成する。送信制御部１３は、信号生成部１２で生成された信号を基地局２−１〜２−５を介して列車５に送信するため、この信号を基地局２−１〜２−５に出力する。なお、図２では、本実施の形態で必要な構成のみを記載しており、一般的な構成については記載を省略している。
【００１４】
図３は、実施の形態１にかかる地上装置１から出力される信号すなわちフレームのフォーマットの例を示す図である。地上装置１から出力される信号には、ヘッダ８１、ペイロード８２、位置測定用データ８３、およびフッタ８４の領域がある。位置測定用データ８３は、実際にはペイロード８２の一部である。すなわち、地上装置１から出力される信号のペイロード８２の領域の一部に、位置測定用データ８３用の領域が設けられている。ここで、位置測定用データ８３には、符号化レートの異なる複数のデータが含まれているものとする。符号化レートのデータは固定とする。図３では、複数の符号化レートの例として、１／２，２／３，３／４などを示しているが、一例であり、符号化レートの種類は特に限定されない。符号化レートの種類が多いほど、後述する車上装置４での列車５の位置測定精度が向上する。また、図３において、位置測定用データ８３のデータ長に制限はない。データが多い、すなわちデータ長が長いほど、後述する車上装置４での列車５の位置測定精度が向上する。
【００１５】
なお、図３の例では、１つの信号の位置測定用データ８３の領域に複数の符号化レートのデータを含めているが、これに限定されるものではない。例えば、地上装置１は、１つの信号の位置測定用データ８３の領域には１つの符号化レートのデータのみを含める。地上装置１は、信号毎に符号化レートのデータを変えて、複数の信号に分けて異なる符号化レートのデータを送信することも可能である。
【００１６】
基地局２−１〜２−５は、列車５側でどの基地局２から信号を受信したか識別できるように、地上装置１から取得した信号のヘッダ８１またはペイロード８２に自局の識別子を付与して、この信号を列車５に送信する。基地局２−１〜２−５は従来同様の一般的な構成のため、詳細な構成の説明については省略する。
【００１７】
つぎに、車上局３の構成について説明する。図４は、実施の形態１にかかる列車５に搭載された車上局３および車上装置４の構成例を示すブロック図である。車上局３−１，３−２の構成は同様のため、車上局３の構成については車上局３−１を用いて説明し、車上局３−２については記載を簡略化している。車上局３−１は、受信部３１と、受信信号強度測定部３２と、復調部３３と、ペイロード抽出部３４と、エラー検出部３５と、を備える。
【００１８】
受信部３１は、基地局２から受信した信号を無線周波数からベースバンド周波数に変換する処理、ベースバンド周波数に変換後の信号をＡ／Ｄ（Analog  to  Digital）変換する処理など、受信信号に対する一般的な受信処理を行う。受信信号強度測定部３２は、Ａ／Ｄ変換後の信号の受信信号強度、具体的にはＲＳＳＩを測定する。ここで、車上局３−１の受信信号強度測定部３２が測定したＲＳＳＩを第１の受信信号強度とし、車上局３−２の受信信号強度測定部３２が測定したＲＳＳＩを第２の受信信号強度とする。なお、図４では受信部３１と受信信号強度測定部３２とを別々の構成にしているが、受信部３１が、受信信号に対する前述の処理を行う際に併せてＲＳＳＩを測定してもよい。復調部３３は、ＲＳＳＩ測定後の信号を復調する。
【００１９】
ペイロード抽出部３４は、復調後の信号からヘッダ８１およびフッタ８４を取り除き、位置測定用データ８３を含むペイロード８２を抽出する。ペイロード抽出部３４は、図３に示すように、ペイロード８２のうち位置測定用データ８３の部分のみを抽出してもよい。エラー検出部３５は、ペイロード抽出部３４で抽出されたペイロード８２に含まれる位置測定用データ８３、またはペイロード抽出部３４で抽出された位置測定用データ８３を用いて、基地局２から信号を受信した際のエラーを検出する。エラー検出部３５は、図３の例では、位置測定用データ８３に含まれる複数の符号化レートの各データについてビットエラーを検出する。エラー検出部３５は、基地局２から信号を受信した際のエラーの発生状況を示すエラー情報を生成する。エラーの発生状況を示すエラー情報とは、具体的には符号化レート毎のビットエラーレートである。車上局３−１は、受信信号強度測定部３２で測定したＲＳＳＩ、およびエラー検出部３５で生成したエラー情報を車上装置４に出力する。
【００２０】
車上局３−２も、車上局３−１と同様の構成を備え、受信信号強度測定部３２で測定したＲＳＳＩ、およびエラー検出部３５で生成したエラー情報を車上装置４に出力する。ここで、車上局３−１のエラー検出部３５で生成されたエラー情報を第１のエラー情報とし、車上局３−２のエラー検出部３５で生成されたエラー情報を第２のエラー情報とする。なお、図４では、本実施の形態で必要な構成のみを記載しており、一般的な構成については記載を省略している。
【００２１】
つぎに、車上装置４の構成について説明する。図４に示すように、車上装置４は、記憶部４１と、位置測定部４２と、を備える。
【００２２】
記憶部４１は、基地局２−１〜２−５の各基地局２の位置を示す基地局位置情報、列車５の長さを示す列車長情報、基地局２−１〜２−５の各基地局２からの距離とＲＳＳＩとの関係を示す受信信号強度特性、および基地局２−１〜２−５の各基地局２からの距離とエラー情報で示されるエラーの発生状況との関係を示すエラー特性を記憶している。
【００２３】
位置測定部４２は、車上局３−１から、基地局２−１〜２−５のうち列車５の進行方向にある基地局２から受信された信号に対して測定されたＲＳＳＩ、および位置測定用データ８３を用いて検出されたエラーの発生状況を示すエラー情報を取得する。また、位置測定部４２は、車上局３−２から、基地局２−１〜２−５のうち列車５の進行方向と反対方向にある基地局２から受信された信号に対して測定されたＲＳＳＩ、および位置測定用データ８３を用いて検出されたエラーの発生状況を示すエラー情報を取得する。位置測定部４２は、記憶部４１に記憶された情報を用いて、車上局３−１から取得したＲＳＳＩおよびエラー情報と、車上局３−２から取得したＲＳＳＩおよびエラー情報とに基づいて、列車５の位置を測定する。記憶部４１に記憶された情報とは、前述のように、基地局位置情報、列車長情報、受信信号強度特性、およびエラー特性である。なお、図４では、本実施の形態で必要な構成のみを記載しており、一般的な構成については記載を省略している。
【００２４】
具体的に、位置測定部４２は、車上局３−１，３−２から取得したエラー情報とエラー特性とを比較し、さらに基地局位置情報および列車長情報を用いて、どの基地局２間のどの位置に列車５がいるかを判定する。また、位置測定部４２は、車上局３−１，３−２から取得したＲＳＳＩと受信信号強度特性とを比較し、さらに基地局位置情報および列車長情報を用いて、列車５の位置を補正する。なお、位置測定部４２は、ＲＳＳＩ、受信信号強度特性、基地局位置情報、および列車長情報を用いてどの基地局２間のどの位置に列車５がいるかを判定し、エラー情報、エラー特性、基地局位置情報、および列車長情報を用いて列車５の位置を補正してもよい。車上局３−１，３−２は指向性を有しており、各々異なる基地局２から信号を受信している。そのため、位置測定部４２は、列車５、詳細には各車上局３から信号の送信元の基地局２までの距離を求めることで、列車５がどの基地局２間にいるかを判定することが可能である。位置測定部４２は、ＲＳＳＩを監視することで、オーバーリーチなどを除外する。
【００２５】
ここで、位置測定部４２による列車５の位置測定の処理について、具体的な例を用いて説明する。図５は、実施の形態１にかかる車上装置４における列車５の位置測定処理の例を示す図である。図５の例では、車上局３−２と基地局２−３との距離は、車上局３−１と基地局２−２との距離に比べて近いことが分かる。この場合、復調能力の低い符号化レート３／４などでは、車上局３−１のビットエラーレート＞車上局３−２のビットエラーレート、すなわち車上局３−２の方が、受信状態が良好でビットエラーレートが小さくなる。車上装置４の位置測定部４２は、車上局３−１，３−２のビットエラーレートから列車５の位置関係を判定することができる。位置測定部４２は、３／４以外の符号化レートのビットエラーレートを用いて比較してもよい。ただし、より符号化レートが低い場合、位置測定部４２では、ビットエラーが多すぎて比較できない可能性がある。そのため、位置測定部４２は、複数の符号化レート毎のビットエラーレートを比較し、各符号化レートでのビットエラーレートの統計によって列車５の位置関係を判定することで、列車５の位置の測定精度を向上できる。
【００２６】
図６は、実施の形態１にかかる車上装置４における列車５の位置測定処理の他の例を示す図である。図６の例では、車上局３−１が基地局２−１から信号を受信している場合を想定している。この場合、車上局３−１では、自局と基地局２−１との距離が、車上局３−２と基地局２−３との距離と比較して遠く、また、図５の例の自局と基地局２−２との距離と比較しても遠いため、符号化レート１／２でもビットエラーが多発することが予想される。一方、車上局３−２では、自局と基地局２−３との距離が、車上局３−１と基地局２−１との距離と比較して近いため、符号化レート３／４でもビットエラーが少ないことが予想される。このように、位置測定部４２は、複数の符号化レート毎のビットエラーレートを比較することで、列車５の位置の測定精度を向上できる。
【００２７】
また、位置測定部４２は、車上局３−１，３−２から取得したＲＳＳＩを用いて、フェージングの影響か、または干渉波による影響かを判定することも可能とする。図７は、実施の形態１にかかる位置測定部４２の列車５の位置測定の際に使用される各情報の例を示す図である。図７において、エラー特性および受信信号強度特性の曲線は、車上装置４の記憶部４１に記憶されているものである。エラー特性の曲線はある符号化レートに対応したものであり、符号化レートによってエラー特性の曲線は異なる場合がある。図７において、ＲＳＳＩの直線は車上局３−１，３−２のいずれか１つの車上局３から取得したＲＳＳＩの測定値を示している。図７において、ビットエラーレートの直線は車上局３−１，３−２のいずれか１つの車上局３から取得したエラー情報で示されるエラー発生状況すなわちビットエラーレートである。なお、図７に示すＲＳＳＩおよびビットエラーレートの直線で示される値は、実際には、基地局２から列車５までのある位置での値である。位置測定部４２では、車上局３−１，３−２からＲＳＳＩおよびビットエラーレートを取得した段階では列車５すなわち車上局３−１，３−２の位置を特定できないため、図７のように示している。
【００２８】
図７に示すエラー特性および受信信号強度特性のように、実際に測定したＲＳＳＩが高いにもかかわらず実際に測定したビットエラーレートが上がってしまった場合、位置測定部４２は、干渉波による影響と判定することができる。また、図７に示すエラー特性および受信信号強度特性のように、実際に測定したＲＳＳＩが低くなることで実際に測定したビットエラーレートが上がってしまった場合、位置測定部４２は、フェージングによる影響と判定することができる。
【００２９】
位置測定部４２は、図７に示すように、ある符号化レートに対して測定されたビットエラーレートと、符号化レートに対応するエラー特性とを用いて、ビットエラーレートとエラー特性との交点から、ある基地局２から列車５の位置を求めることができる。ここで、図７に示すように、ビットエラーレートとエラー特性との交点が複数存在することがある。このような場合、位置測定部４２は、図７に示すように、ＲＳＳＩと受信信号強度特性とを用いて、ＲＳＳＩと受信信号強度特性との交点から、ある基地局２から列車５の位置を求めることができる。ここで、図７に示すように、ＲＳＳＩと受信信号強度特性との交点が複数存在することがある。しかしながら、位置測定部４２は、ビットエラーレートとエラー特性との交点、およびＲＳＳＩと受信信号強度特性との交点が同じ位置すなわち同じ距離のものがあれば、その距離の地点が列車５の位置と判定することができる。図７では、列車５の位置、詳細には、ある基地局２から列車５に搭載された車上局３までの距離を点線で示している。
【００３０】
図７の例では、ビットエラーレートとエラー特性との交点、およびＲＳＳＩと受信信号強度特性との交点が同じ位置のものが１つあったが、同じ位置のものが複数あることも想定される。この場合、位置測定部４２は、異なる符号化レートのビットエラーレートとエラー特性とを用いる、すなわち複数の符号化レートのビットエラーレートとエラー特性とを用いる。これにより、位置測定部４２は、ＲＳＳＩと受信信号強度特性との交点、および複数の符号化レートのビットエラーレートとエラー特性との交点を用いることで、列車５の位置を絞り込むことができ、列車５の位置の測定精度を向上させることができる。すなわち、位置測定部４２は、符号化レートの異なる複数のデータについての第１のエラー情報、第２のエラー情報、および符号化レート毎のエラー特性に基づいて符号化レート毎に列車５の位置の候補を抽出し、第１の受信信号強度、第２の受信信号強度、および受信信号強度特性に基づいて列車５の位置の候補を抽出し、抽出した複数の列車５の位置の候補に基づいて、列車５の位置を測定しているともいえる。
【００３１】
なお、位置測定部４２は、ビットエラーレートとエラー特性との交点、およびＲＳＳＩと受信信号強度特性との交点が同じ位置すなわち同じ距離のものが無くても、距離の差が予め設定した閾値以内であれば同じ距離として扱ってもよい。
【００３２】
車上装置４では、図７に示すエラー特性を異なる符号化レート毎に記憶部４１に記憶しているものとする。すなわち、記憶部４１は、符号化レート毎の各基地局２からの距離とビットエラーレートとの関係が含まれるエラー特性を記憶している。各符号化レートのエラー特性については、無線式列車制御システムの管理者が、予め列車５を走行させて実測に基づいて作成してもよいし、シミュレーションなどを用いて作成してもよい。また、車上装置４では、受信信号強度特性についても記憶部４１に記憶しているものとする。受信信号強度特性についても同様に、無線式列車制御システムの管理者が、予め列車５を走行させて実測に基づいて作成してもよいし、シミュレーションなどを用いて作成してもよい。受信信号強度特性については、基地局２−１〜２−５共通で１つの受信信号強度特性としてもよいし、基地局２−１〜２−５毎に個別に受信信号強度特性を作成してもよい。
【００３３】
列車位置測定システム６において、車上装置４が列車５の位置を測定する動作について、フローチャートを用いて説明する。図８は、実施の形態１にかかる列車位置測定システム６において車上装置４が列車５の位置を測定するまでの動作を示すフローチャートである。まず、地上装置１が、位置測定用データ８３を格納した信号を生成する（ステップＳ１）。地上装置１は、生成した信号を基地局２−１〜２−５に出力する。基地局２−１〜２−５が、地上装置１から取得した信号を列車５に送信する（ステップＳ２）。
【００３４】
列車５において、車上局３−１，３−２は、各々異なる基地局２から受信した信号のＲＳＳＩを測定する（ステップＳ３）。また、車上局３−１，３−２は、受信した信号に含まれる位置測定用データ８３を用いてエラーを検出し、信号を受信した際のエラーの発生状況、すなわち符号化レート毎のビットエラーレートを示すエラー情報を生成する（ステップＳ４）。車上装置４は、記憶部４１に記憶された情報を用いて、車上局３−１から取得したＲＳＳＩおよびエラー情報、車上局３−２から取得したＲＳＳＩおよびエラー情報に基づいて、列車５の位置を測定する（ステップＳ５）。
【００３５】
なお、本実施の形態では、車上装置４は、エラー情報として、位置測定用データ８３に格納されている各符号化レートに対するビットエラーレートを用いて列車５の位置を測定していたが、エラー情報はビットエラーレートに限定されるものではない。エラー情報については、エラーの有無でもよい。そのため、位置測定用データ８３に格納されるデータをＣＲＣ（Cyclic  Redundancy  Check）などの誤り検出による判定用のデータとし、エラー情報を誤り検出結果にしてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、位置測定用データ８３に格納されるデータとして符号化レートの異なる複数の符号化レートのデータを使用していたが、これに限定されるものではない。位置測定用データ８３に格納されるデータについては、例えば、振幅変調すなわちＡＭ（Amplitude  Modulation）変調における変調度の異なる複数のデータ、多値変調における変調多値数の異なる複数のデータ、符号変調における異なる相関の強さの複数のデータなど、通信性能すなわち復調能力の異なる通信方式のデータを複数使用したものであってもよい。この場合、車上装置４は、本実施の形態と同様、得られた複数のデータについてのエラーの発生状況すなわちエラー情報を用いて、列車５の位置を測定する。
【００３７】
つづいて、車上装置４のハードウェア構成について説明する。車上装置４において、記憶部４１はメモリである。位置測定部４２は処理回路により実現される。すなわち、車上装置４は、列車５の位置を測定するための処理回路を備える。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
【００３８】
図９は、実施の形態１にかかる車上装置４の処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、車上装置４の処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、車上装置４において、処理回路は、列車５の位置を測定することが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。また、これらのプログラムは、車上装置４の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００３９】
ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などである。記憶部４１のメモリとメモリ９２とは同一であってもよい。
【００４０】
図１０は、実施の形態１にかかる車上装置４の処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図１０に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。車上装置４の各機能を機能別に処理回路９３で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路９３で実現してもよい。
【００４１】
なお、車上装置４の処理回路の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００４２】
車上装置４のハードウェア構成について説明したが、車上局３のハードウェア構成も同様である。車上局３において受信部３１は無線受信器である。受信信号強度測定部３２、復調部３３、ペイロード抽出部３４、およびエラー検出部３５は処理回路により実現される。車上局３の処理回路は、車上装置４と同様、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。また、地上装置１のハードウェア構成も車上装置４のハードウェア構成と同様である。地上装置１において、記憶部１１はメモリである。送信制御部１３はインタフェース回路である。信号生成部１２は処理回路により実現される。地上装置１の処理回路は、車上装置４と同様、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、列車５において、車上局３−１，３−２は、各々、基地局２−１〜２−５のいずれか１つの基地局２から受信した信号のＲＳＳＩを測定し、受信した信号に含まれる位置測定用データ８３すなわち符号化レートの異なる複数のデータを用いてビットエラーレートを測定する。そして、車上装置４は、車上局３−１，３−２から取得したＲＳＳＩおよびエラー情報に基づいて、列車５の位置を測定することとした。これにより、車上装置４は、ＲＳＳＩおよびエラー情報を用いることで、フェージング、干渉などにかかわらず、基地局２からの列車５の位置を精度良く測定することができる。また、車上装置４は、列車５の先頭車両にある車上局３−１から取得したＲＳＳＩおよびエラー情報と、列車５の後尾車両にある車上局３−２から取得したＲＳＳＩおよびエラー情報とを用いる、すなわち列車５の２カ所で測定されたＲＳＳＩおよびエラー情報を用いることで、基地局２からの列車５の位置を精度良く測定することができる。
【００４４】
実施の形態２．
実施の形態１では、列車５の車上局３が受信した信号のエラーを検出していた。実施の形態２では、列車５ａの車上装置４ａがエラーを検出する場合について説明する。
【００４５】
図１１は、実施の形態２にかかる列車位置測定システム６ａの構成例を示す図である。列車位置測定システム６ａは、図１に示す列車位置測定システム６に対して、車上局３−１，３−２および車上装置４を、車上局３ａ−１，３ａ−２および車上装置４ａに置き換えたものである。図１１では、車上局３ａ−１，３ａ−２および車上装置４ａが列車５ａの外部に示されているが、図１と同様、実際には、車上局３ａ−１〜３ａ−２および車上装置４ａは列車５ａの内部にあるものとする。以降の説明において車上局３ａ−１〜３ａ−２を区別しない場合は車上局３ａと称することがある。
【００４６】
図１２は、実施の形態２にかかる列車５ａに搭載された車上局３ａおよび車上装置４ａの構成例を示すブロック図である。車上局３ａ−１，３ａ−２の構成は同様のため、車上局３ａの構成については車上局３ａ−１を用いて説明し、車上局３ａ−２については記載を簡略化している。車上局３ａ−１は、図４に示す車上局３−１から、エラー検出部３５を削除したものである。受信部３１、受信信号強度測定部３２、復調部３３、およびペイロード抽出部３４の動作は、実施の形態１のときの動作と同様である。車上装置４ａは、図４に示す車上装置４に、エラー検出部４３を追加したものである。エラー検出部４３の動作は、実施の形態１のエラー検出部３５の動作と同様である。すなわち、実施の形態２では、実施の形態１では車上局３で行っていたエラー検出を車上装置４ａで行うようにしたものである。なお、エラー検出部４３において、車上局３ａ−１から取得した位置測定用データ８３を用いて生成したエラー情報を第１のエラー情報とし、車上局３ａ−２から取得した位置測定用データ８３を用いて生成したエラー情報を第２のエラー情報とする。
【００４７】
エラー検出部４３は、車上局３ａ−１から第１の信号に含まれる位置測定用データ８３を取得し、位置測定用データ８３を用いて車上局３ａ−１で第１の信号が受信された際のエラーの発生状況を示す第１のエラー情報を生成する。また、エラー検出部４３は、車上局３ａ−２から第２の信号に含まれる位置測定用データ８３を取得し、位置測定用データ８３を用いて車上局３ａ−２で第２の信号が受信された際のエラーの発生状況を示す第２のエラー情報を生成する。実施の形態２の位置測定部４２は、実施の形態１では車上局３−１，３−２から取得していた第１のエラー情報および第２のエラー情報を、エラー検出部４３から取得する。位置測定部４２において、その他の動作は実施の形態１のときの動作と同様である。
【００４８】
図１３は、実施の形態２にかかる列車位置測定システム６ａにおいて車上装置４ａが列車５ａの位置を測定するまでの動作を示すフローチャートである。実施の形態１では、ステップＳ４の動作を車上局３−１，３−２のエラー検出部３５が行っていたが、実施の形態２では、ステップＳ４ａの動作を車上装置４ａのエラー検出部４３が行っている。その他の動作は、実施の形態１と同様である。
【００４９】
なお、実施の形態２において、車上局３ａおよび車上装置４ａのハードウェア構成は、実施の形態１と同様、図９または図１０に示す構成により実現される。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、エラー検出を車上装置４ａで行うこととした。この場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  地上装置、２，２−１〜２−５  基地局、３，３−１，３−２，３ａ−１，３ａ−２  車上局、４，４ａ  車上装置、５，５ａ  列車、６，６ａ  列車位置測定システム、１１，４１  記憶部、１２  信号生成部、１３  送信制御部、３１  受信部、３２  受信信号強度測定部、３３  復調部、３４  ペイロード抽出部、３５，４３  エラー検出部、４２  位置測定部。
【図１】
0006667723.tif 000002
【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】
0006667723.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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