(57)【要約】【課題】複数の移動体が任意の位置を通過した時の通過時刻を計測する時刻計測装置の提供。【解決手段】移動体１に搭載され、周期的に識別信号を発信する発信器２と、移動体１の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数の受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）と、それぞれの受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）で受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器（４−１、４−２、４−３）と、識別信号の時系列データから移動体１の通過時刻を計測し、記録する解析記録部５を有する時刻計測装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が通過する測定ラインにおける通過時刻を計測する時刻計測装置であって、移動体に搭載され、識別信号を発信する発信器と、移動体の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数の受信アンテナと、それぞれの受信アンテナで受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器と、識別信号の時系列データから移動体の通過時刻を計測し、記録する解析記録部を有することを特徴とする時刻計測装置。
【請求項２】
移動体が通過する測定ラインにおける通過時刻を計測する時刻計測装置であって、下記の▲１▼〜▲６▼を有することを特徴とする時刻計測装置。
▲１▼計測開始前の地点に設置され、交流磁場を発生させる起動ゲート
▲２▼起動ゲートからの交流磁場を受けて誘導起電力を発生するコイル、発生した誘導起電力をもとにして電力を発生する電気回路、発生した電力により発信回路を起動する起動回路およびバッテリーにより識別信号を発信する発信回路を具備する発信器
▲３▼移動体の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数の受信アンテナ
▲４▼それぞれの受信アンテナで受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器
▲５▼識別信号の時系列データから移動体の通過時刻を計測し、記録する解析記録部
▲６▼計測開始後の地点に設置され、交流磁場を発生させる停止ゲート
【請求項３】
移動体に搭載され、識別信号を発信する発信器であって、交流磁場を受けて誘導起電力を発生するコイルと、この誘導起電力をもとにして電力を発生する電気回路と、この電力により発信回路を起動する起動回路と、バッテリーにより識別信号を発信する発信回路とを具備することを特徴とする時刻計測用発信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体が測定ラインを通過したときの通過時刻を計測する時刻計測装置およびに時刻計測装置に最適な発信器に係り、特に、競馬、自動車レースなどにおいて高速で移動する複数の移動体のラップタイム測定に適した時刻計測装置および時刻計測用発信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体の移動時間を競う競技の測定、例えば、１００ｍ走やマラソンの時間測定、あるいは競走馬の調教時のラップタイム測定などでは、従来、計時員がストップウオッチでその測定を行うといった手動による測定が行われていた。しかし、この場合、測定誤差が発生し、その記録に誤差が生じるなどの問題がある。また、移動体毎に計時員が必要になるといった要員増加に起因するさまざまな負担も生じる。そのため、これらの問題を低減するために人的作業のない種々の技術が開発されている。
【０００３】
特開平１−２４８２９０号公報には、移動体、具体的には競走馬の背上にバーコードを配置し、競走馬の走行路の上方に設置されたバーコードリーダで競走馬が基準位置を通過したことを検知し、バーコードリーダの信号と通過した時間から競走馬のラップタイムを計測する計測装置が開示されている。
【０００４】
しかし、特開平１−２４８２９０号公報に記載された装置による計測では、バーコードを利用する、すなわち計測に光を利用するため、霧や雪など屋外環境により、移動体の計測精度が低下したり、バーコードの汚れなどにより移動体をうまく認識できないという問題があった。また、バーコードリーダは移動体の走路上の上方空間に支柱を配して設置する必要があるため、設備が大型化する。さらには、バーコードリーダを移動体の上方に設置する必要があるので、バーコードを上に向けて移動体に配置しなければならず、例えば、競走馬の背中のように、バーコードを設置できる移動体にはこの発明の適用が可能であるが、マラソン競技などでは実質的に適用できない。
【０００５】
特許第３０５１９４９号公報には、双方向通信により移動体の走行速度を計測する計測装置（以下、先発明の計測装置という）が開示されている。
【０００６】
図１は、先発明の計測装置における送受信の構成ブロック図を示す。図１に示すように、先発明の計測装置は、ハロン送信部（送信アンテナ）が起動要求信号とハロン識別信号とを電磁波信号として移動体に取り付けたデータ送受信部に送信し、その電磁波信号を受信したデータ送受信部がハロン識別信号に移動体の識別信号を加えた信号を返送信することで、移動体の走行速度を計測するものである。この計測装置は、上記バーコードを利用した計測装置とは異なり、屋外環境の影響が少なく、また、設備を大型化する必要がない。
【０００７】
しかし、通常、電磁波信号は一定の広がりを持ちながら伝播していくため、移動体が測定ラインを通過した時点を特定することは極めて難しい。従って、先発明の計測装置では、移動体に取り付けたデータ送受信部が起動信号を受信した後、信号を返送信したときを基準として時刻を特定するので、移動体の走行位置による計測誤差が大きく、また、通信時間に遅れが発生する。
【０００８】
一方、この計測装置で移動体に取り付けて使用されるデータ送受信部としては、高価な双方向通信装置を使用する必要がある。送信アンテナからの起動要求信号を受けて、ハロンを通過する際にデータ送受信部を起動させるためには、データ送受信部を常時待機状態とする必要があるため、いわゆる待機電力が必要である。省電力のため、データ送受信部に主電源のＯＮ／ＯＦＦスイッチを設け、スタート直前に主電源をＯＮにしてから移動体の走行速度等を測定することも考えられるが、スタート直前に主電源を入れ忘れると計測自体ができないという危険が伴う。また、送信アンテナからの起動要求信号がノイズ等によりデータ送受信部に届かない場合には、データ送受信部が信号を返送信することがないので、通過時刻を特定できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、移動体が通過する測定ラインにおける通過時刻を正確に計測する時刻計測装置、および安価で、且つ待機電力が不要な時刻計測用発信器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記（１）および（２）の時刻計測装置および（３）の時刻計測用発信器を要旨とする。
【００１１】
（１）移動体が通過する測定ラインにおける通過時刻を計測する時刻計測装置であって、移動体に搭載され、識別信号を発信する発信器と、移動体の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数の受信アンテナと、それぞれの受信アンテナで受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器と、識別信号の時系列データから移動体の通過時刻を計測し、記録する解析記録部を有することを特徴とする時刻計測装置。
【００１２】
（２）移動体が通過する測定ラインにおける通過時刻を計測する時刻計測装置であって、下記の▲１▼〜▲６▼を有することを特徴とする時刻計測装置。
▲１▼計測開始前の地点に設置され、交流磁場を発生させる起動ゲート
▲２▼起動ゲートからの交流磁場を受けて誘導起電力を発生するコイル、発生した誘導起電力をもとにして電力を発生する電気回路、発生した電力により発信回路を起動する起動回路およびバッテリーにより識別信号を発信する発信回路を具備する発信器
▲３▼移動体の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数の受信アンテナ
▲４▼それぞれの受信アンテナで受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器
▲５▼識別信号の時系列データから移動体の通過時刻を計測し、記録する解析記録部
▲６▼計測開始後の地点に設置され、交流磁場を発生させる停止ゲート
（３）移動体に搭載され、識別信号を発信する発信器であって、交流磁場を受けて誘導起電力を発生するコイルと、この誘導起電力をもとにして電力を発生する電気回路と、この電力により発信回路を起動する起動回路と、バッテリーにより識別信号を発信する発信回路とを具備することを特徴とする時刻計測用発信器。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る時刻計測装置は、発信器を搭載した移動体が任意の位置（測定ライン）を通過する時刻（通過時刻）を計測する装置である。移動体は、例えば、陸上競技の走者や競走馬など、移動するものであれば、どのようなものでも測定することができる。そして、そのような移動体が測定ラインを通過する時刻を捉え、計測する。ここでいう時刻とは、標準時や、走者や競走馬がスタートした時を基準とし、それらに対して経過した時間のことをいう。複数の時刻を計測すれば、その差を計算してラップタイムを算出することも可能である。
【００１４】
図２は、本発明に係る時刻計測装置の一例を示す図である。なお、この図は、走行方向に対して複数の受信アンテナを配置した例であり、図中の丸印は、いずれも発信器から周期的に発信される識別信号であり、「●」は受信アンテナで観測された信号を意味し、「○」は受信アンテナで観測されたなかった信号を意味する。
【００１５】
図２に示すように、本発明の時刻計測装置は、例えば、移動体１に搭載され、周期的に識別信号を発信する発信器２と、移動体１の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数（図２に示す例では、３本）の受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）と、それぞれの受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）で受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器（４−１、４−２、４−３）と、識別信号の時系列データから移動体１の通過時刻を計測し、記録する解析記録部５を有する時刻計測装置である。
【００１６】
識別信号の発信間隔（周期）は計測精度に大きく影響するため、識別信号は、移動体１の速度や受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）の受信範囲などを考慮に入れ、十分短い間隔で発信されることが好ましいが、あまりに間隔が短いと消費電力が大きくなり、発信器に搭載するバッテリーを大きくする必要が生じる。従って、発信器は、要求される測定精度に合わせた間隔（例えば、要求される測定精度が０．１ｓｅｃの場合は０．１ｓｅｃ間隔）で識別信号を発信するように調整すればよい。また、識別信号に用いられる電磁波の周波数は、法律により使用できる周波数帯（３００〜４００ＭＨｚ程度）の電磁波を使用すればよい。
【００１７】
移動体１が矢印の方向に（図中の上方向）に移動すると、発信器２は、識別信号を発信している状態で、受信アンテナ３−１、受信アンテナ３−２、受信アンテナ３−３のそれぞれの受信範囲を順に通過する。受信範囲とは、受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）によって識別信号を捉えることができる領域のことをいう。発信器２は、移動しながら一定の周期で識別信号を発信し、この識別信号の一部は、各受信アンテナの受信範囲を通過する際に、受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）により受信される（図中の「●」）こととなる。
【００１８】
図３は、図２の時刻計測装置における識別信号の時系列データを模式的に示した図である。
【００１９】
発信器２から発信された識別信号は、理想的には、それぞれの受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）で受信されて、受信器（４−１、４−２、４−３）によって時間軸に沿って処理され、図３に示すような時系列データとなる。しかし、各受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）で識別信号が受信されるか否かは、発信器２の発信間隔（周期）や発信範囲、受信アンテナの受信範囲などの関係によって決まり、発信器２からの識別信号が全ての受信アンテナで受信されるとは限らない。
【００２０】
受信アンテナの受信確度は、電波の反射などによるノイズの発生や受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）における識別信号の衝突などの様々な障害により低下するため、発信器２からの識別信号を受信できない場合がある。ここで、識別信号の衝突とは、移動体１が複数である場合に、同時に異なる発信器２からの識別信号を受信したときには、強度の強い識別信号だけ受信されるため、強度の弱い識別信号が受信されないことを意味する。
【００２１】
従って、本発明の時刻計測装置における受信アンテナは、複数存在する必要があり、解析記録部では、各受信アンテナの受信状況に応じて、例えば、下記のようにして移動体の測定ライン通過時刻を特定する。
【００２２】
（Ａ）識別信号を受信アンテナ３−２が受信した場合
この場合には、識別信号を受信アンテナ３−１または受信アンテナ３−３が受信しているか否かを問わず、解析記録部５は、受信アンテナ３−２で受信した識別信号を受信器４−２で、時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを算出し、この識別信号の時系列データに基づいて移動体１の通過時刻を計測し、記録する。
【００２３】
（Ｂ）識別信号を受信アンテナ３−２が受信しなかった場合
この場合には、（ａ）識別信号を受信アンテナ３−１のみが受信した場合、（ｂ）識別信号を受信アンテナ３−３のみが受信した場合、および（ｃ）識別信号を受信アンテナ３−１および受信アンテナ３−３が受信した場合の三態様がある。（ａ）または（ｃ）の場合には、解析記録部５は、受信器４−１（または、４−３）で算出した識別信号の時系列データに所定に時間を加算（または、減算）することにより移動体１の通過時刻を計測し、記録する。（ｂ）の場合には、解析記録部５は、それぞれの受信器４−１、４−３で算出した識別信号の時系列データを平均することにより移動体１の通過時刻を計測し、記録する。
【００２４】
ここで、（ａ）の場合に加算する値または（ｃ）の場合に減算する値は、受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）のそれぞれの間隔、移動体１の移動速度、発信器２の識別信号の発信間隔および要求される測定精度により算出することができる。理論的には、同じ受信範囲を有する受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）のそれぞれの間隔（ｍ）が移動体１の移動速度（ｍ／ｓｅｃ）と発信器２の識別信号の発信間隔（ｓｅｃ）との積よりも小さくなるように受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）を設置すれば、発信器２の識別信号の発信間隔（ｓｅｃ）と同一の測定精度（ｓｅｃ）で移動体の通過時刻を測定することができる。
【００２５】
しかし、移動体１は、測定対象となる移動体の種類によって移動速度が異なり、また、同じ種類の移動体でもそれぞれに違う移動速度で測定ライン通過することが多い。このような場合には、予め移動体の最高速度（ｍ／ｓｅｃ）を把握しておき、この最高速度と発信器２の識別信号の発信間隔（ｓｅｃ）との積から受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）のそれぞれの間隔を設定すればよい。
【００２６】
例えば、移動体１の最高速度が７２ｋｍ／ｈ（＝２０ｍ／ｓｅｃ）であり、発信器２の識別信号の発信間隔が０．１ｓｅｃである場合には、受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）のそれぞれの間隔を２ｍ以下に設定すればよい。なお、要求される測定精度（ｓｅｃ）が発信器２の識別信号の発信間隔（ｓｅｃ）より大きくてもよい場合には、受信アンテナ（３−１、３−２、３−３）のそれぞれの間隔は２ｍより大きく設定しても良い。
【００２７】
図４は、本発明に係る時刻計測装置の他の例を示す図である。なお、この図は、測定ライン上方に複数の受信アンテナを配置した例である。
【００２８】
図４に示すように、本発明の時刻計測装置は、例えば、移動体１に搭載され、識別信号を発信する発信器２と、移動体１の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数（図２に示す例では、３本）の受信アンテナ（３−４、３−５、３−６）と、それぞれの受信アンテナ（３−４、３−５、３−６）で受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器（４−４、４−５、４−６）と、識別信号の時系列データから移動体１の通過時刻を計測し、記録する解析記録部５を有する時刻計測装置である。なお、識別信号の発信間隔、識別信号に用いられる電磁波の周波数については、前述の例と同様の範囲であればよい。
【００２９】
発信器２が識別信号を発信している状態で、移動体１が移動して受信アンテナ（３−４、３−５、３−６）のそれぞれの受信範囲を通過する際に、受信アンテナ（３−４、３−５、３−６）により移動体１の識別信号が受信されることとなる。なお、受信アンテナ（３−４、３−５、３−６）により受信された識別信号は受信器４に送られる。この場合も受信器（４−４、４−５、４−６）での同定方法は前述のとおりである。
【００３０】
図５は、図４の時刻計測装置における識別信号の時系列データを模式的に示した図である。この場合も、前述の例と同様に、発信器２から発信された識別信号が受信アンテナで受信できない場合を考慮して移動体の測定ライン通過時間を特定する必要がある。
【００３１】
例えば、２以上の受信アンテナが識別信号を受信した場合には、解析記録部５は、それぞれの受信器で算出した識別信号の時系列データを平均することにより移動体１の通過時刻を計測し、記録すればよい。また、識別信号を一つの受信アンテナでのみ受信した場合には、解析記録部５は、いずれかの受信器で算出した識別信号の時系列データをもとにして移動体１の通過時刻を計測し、記録すればよい。
【００３２】
そして、上記の例に示したようにして通過時刻を得れば、解析記録部に、複数の通過時刻の時刻差を計算する機能を付加することで、測定ライン間のラップタイムを計測することができる。例えば、図２に示したような時刻計測装置を１ハロンごとに設置すれば、競走馬の１ハロン毎のラップタイムをリアルタイムに計測することができる。
【００３３】
なお、図２〜５ではいずれも、受信アンテナが３つの場合を示したが、計測精度を高めるため、さらに多くの受信アンテナを設置してもよい。また、受信アンテナは、指向性が高いことが好ましい。指向性が高ければ、より高精度の通過時刻及び通過位置の計測が可能となる。また、以上では移動体が一つの場合を仮定して説明したが、移動体が複数ある場合も同様である。移動体が複数ある場合には、移動体毎に、異なる固有周波数もしくは固有の変調された電磁波を用いて識別信号を発信すれば、移動体の誤認識や識別信号の混信といった不具合も起こらない。
【００３４】
図２または４に示すような時刻計測装置を各区間（ハロン）に準備し、各時刻計測装置ごとに通過時刻を計測し、ラップタイムを計測する場合、各時刻計測装置の受信器４に組み込まれた時計の時刻がずれているときには、時刻間の時間差を計算して得られるラップタイムに誤差が生じる。この誤差を解消するために、受信器４に組み込まれた時計を１つの絶対時刻をもとにして基準時刻に合わせる機能がついていることが好ましい。具体的には、電波を利用して一定時間毎に基準となる時刻に合わせる電波受信器が受信機に組む込まれた時計に付加されていることが好ましい。ここで、電波とはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）からの電波や標準電波（長波標準時刻信号）など正確な時刻を公に提供している電波をいう。
【００３５】
図６は、本発明の時刻測定装置で使用する発信器の一例を示す図である。図６に示すように、本発明の時刻測定装置で使用する発信器２としては、ゲート６で発生した交流磁場を受けて誘導起電力を発生するコイル７と、この誘導起電力をもとにして電力を発生する電気回路８と、この電力により発信回路を起動（停止）する起動停止回路９と、バッテリー１０により識別信号を発信する発信回路１１とを具備するものが望ましい。
【００３６】
従来の発信器は、送信アンテナからの起動要求信号を受けて起動し、識別信号を発信する機構を有していたため、常時、待機電力が必要である。また、送信アンテナからの起動要求信号がノイズ等により発信器に届かない場合には、発信器が識別信号を発信することがないので、通過時刻を特定できない。
【００３７】
しかし、図６に示すような機構を有する発信器２を使用すれば、時刻計測開始直前から終了直後のごく僅かな時間だけ発信回路１１に電力を供給するにとどまり、また、そもそも送信アンテナを必要としないので、起動要求信号が届かないことによる問題が発生することもない。
【００３８】
図７は、図６に示す機構を有する発信器を使用する場合の時刻計測装置を例示する図である。図７に示すように、本発明の時刻測定装置は、計測開始前の地点に設置され、交流磁場を発生させる起動ゲート６−１、図６に示す機構を有する発信器（図示しない、移動体に取り付けてある）、移動体の移動方向に対して垂直方向に受信範囲を形成する複数の受信アンテナ３、それぞれの受信アンテナ３で受信した識別信号を時間軸に沿って処理し、識別信号の時系列データを得る受信器（図示しない）、識別信号の時系列データから移動体の通過時刻を計測し、記録する解析記録部（図示しない）、および計測開始後の地点に設置され、交流磁場を発生させる停止ゲート６−２を有するのが望ましい。
【００３９】
図６に示す機構を有する発信器は、移動体１に搭載された状態で起動ゲート６−１を通過し、前述のように、誘導起電力により発信回路が起動されるので、識別信号の発信を開始する。従って、起動ゲート６−１を通過した後、発信器からは常に、一定周期の識別信号が発信されることになる。発信器は、移動体１と一緒に所定のコースを移動し、発信した識別信号は、各区間（ハロン）に設置された受信アンテナ３で受信される。時刻測定終了後には、移動体１に搭載された発信器は、停止ゲート６−２を通過し、停止ゲート６−２の交流磁場を受けて、発信回路の識別信号の発信を停止する。
【００４０】
このように、本発明に係る時刻計測用発信器を用いれば、待機電力による電力の消費がなく、待機電力節約のための主電力ＯＮ／ＯＦＦスイッチを設ける必要もない。さらに、この発信器は、コース内などの時刻計測場所内では、常に識別信号を発信する状態となるので、時刻計測点付近で送信アンテナからの起動要求信号を受ける必要がなく、これによる問題が発生することもない。
【００４１】
なお、図７では、スタート前の位置に起動ゲート６−１を配置し、ゴール後の位置に停止ゲート６−２を配置した例を示したが、発信による消費電力を更に減少させるために、起動ゲート６−１と停止ゲート６−２を各受信アンテナの前後にそれぞれ配置してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る時刻計測装置によれば、複数の受信アンテナによって移動体の測定ライン通過を捉えるので、複数の移動体の測定を行うことができる。さらに、その複数の受信アンテナで受信した時系列データを解析することで、測定ラインにおける通過位置の同定も行える。特に、本発明に係る時刻測定用発信器を用いれば、待機電力が不要となり、また、起動要求信号を受けて起動する発信器のような問題が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】先発明の計測装置における送受信の構成ブロック図である。
【図２】本発明に係る時刻計測装置の一例を示す図である。
【図３】図２の時刻計測装置における識別信号の時系列データを模式的に示した図である。
【図４】本発明に係る時刻計測装置の他の例を示す図である。
【図５】図４の時刻計測装置における識別信号の時系列データを模式的に示した図である。
【図６】本発明の時刻測定装置で使用する発信器の一例を示す図である。
【図７】図６に示す機構を有する発信器を使用する場合の時刻計測装置を例示する図である。
【符号の説明】
１．移動体、
２．発信器、
３（３−１、３−２、３−３、３−４、３−５、３−６）．受信アンテナ、
４（４−１、４−２、４−３、４−４、４−５、４−６）．受信器、
５．解析記録部
６．ゲート（６−１．起動ゲート、６−２．停止ゲート）
７．コイル、
８．電気回路
９．起動停止回路
１０．バッテリー
１１．発信回路
【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】
2004054310.tif 000009