(57)【要約】【課題】動局装置が通信フレームを基地局装置へ送信してから、その後に通信フレームを前記基地局装置から受信するまでの時間差と、基地局装置が移動局装置から通信フレームを受信してから、その後に通信フレームを移動局装置へ送信するまでの時間差とに基づいて、移動局装置と基地局装置との距離を算出し、移動局装置の位置を検出する位置検知システムにおいて、通信フレームのうちの開始フレームと終了フレームの時間差の計測精度を向上させる位置検知システムを提供する。【解決手段】複数のカウンタで入力した識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく時間差の算出の無効を示す信号を出力する。【選択図】図４
2012083291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局装置が通信フレームを基地局装置へ送信してから、その後に通信フレームを前記基地局装置から受信するまでの時間差と、
前記基地局装置が前記移動局装置から通信フレームを受信してから、その後に通信フレームを前記移動局装置へ送信するまでの時間差とに基づいて、
前記移動局装置と前記基地局装置との距離を算出し、前記移動局装置の位置を検出する位置検知システムであって、
前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の開始に利用する開始フレームに、当該開始フレームの受信順に識別番号を付加する開始フレーム番号付加部と、
サンプリング周波数が所定のタイミングずらされた複数のクロックをそれぞれ別々に入力する前記複数のカウンタであって、前記識別番号の付加済みの開始フレームと、前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の終了に利用する終了フレームとの信号を入力し、それら開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数をカウントする複数のカウンタと、
前記複数のカウンタで入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、前記開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する識別番号不一致判定部と、
を備えることを特徴とする位置検知システム。
【請求項２】
前記複数のカウンタそれぞれが、前記開始フレームを連続して入力したかを判定し、
当該判定において、一部のカウンタにおいて前記開始フレームを連続して入力したと判定した場合には、前記時間差の算出の無効を示す信号を出力するフレーム連続検出部
を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項３】
前記複数のカウンタそれぞれが、前記開始フレームを連続して入力したかを判定するとともに、
前記フレーム連続検出部が、前記終了フレームを連続して入力したかを判定し、当該判定において、一部のカウンタにおいて前記終了フレームを連続して入力したと判定した場合には、前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の位置検知システム。
【請求項４】
前記識別番号不一致判定部は、前記複数のカウンタで入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致していないことを所定の時間計測した場合には、前記開始フレーム番号付加部へ、前記識別番号のリセット信号を出力し、
前記開始フレーム番号付加部は、前記識別番号のリセット信号を入力した場合には、前記識別番号をリセットし、次に入力した開始フレームに識別番号の初期値を付加する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の位置検知システム。
【請求項５】
移動局装置が通信フレームを基地局装置へ送信してから、その後に通信フレームを前記基地局装置から受信するまでの時間差と、
前記基地局装置が前記移動局装置から通信フレームを受信してから、その後に通信フレームを前記移動局装置へ送信するまでの時間差とに基づいて、
前記移動局装置と前記基地局装置との距離を算出し、前記移動局装置の位置を検出する位置検知システムにおける位置検知方法であって、
前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の開始に利用する開始フレームに、当該開始フレームの受信順に識別番号を付加し、
サンプリング周波数が所定のタイミングずらされた複数のクロックをそれぞれ別々に入力する前記複数のカウンタであって、前記識別番号の付加済みの開始フレームと、前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の終了に利用する終了フレームとの信号を入力し、それら開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数をカウントし、
前記入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、前記開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する
ことを特徴とする位置検知方法。
【請求項６】
２つの信号フレームのうちの、当該信号フレームの検出の時間差の計測の開始に利用する開始フレームに、当該開始フレームの対向装置からの受信順に識別番号を付加する開始フレーム番号付加部と、
サンプリング周波数が所定のタイミングずらされた複数のクロックをそれぞれ別々に入力する前記複数のカウンタであって、前記識別番号の付加済みの開始フレームと、前記信号フレームのうちの前記時間差の計測の終了に利用する終了フレームとの信号を入力し、それら開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数をカウントする複数のカウンタと、
前記複数のカウンタで入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、前記開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する識別番号不一致判定部と、
を備えることを特徴とする信号計測装置。
【請求項７】
前記複数のカウンタそれぞれが、前記開始フレームを連続して入力したかを判定し、
当該判定において、一部のカウンタにおいて前記開始フレームを連続して入力したと判定した場合には、前記時間差の算出の無効を示す信号を出力するフレーム連続検出部
を備えることを特徴とする請求項６に記載の信号計測装置。
【請求項８】
前記複数のカウンタそれぞれが、前記開始フレームを連続して入力したかを判定するとともに、
前記フレーム連続検出部が、前記終了フレームを連続して入力したかを判定し、当該判定において、一部のカウンタにおいて前記終了フレームを連続して入力したと判定した場合には、前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する
ことを特徴とする請求項７に記載の信号計測装置。
【請求項９】
前記識別番号不一致判定部は、前記複数のカウンタで入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致していないことを所定の時間計測した場合には、前記開始フレーム番号付加部へ、前記識別番号のリセット信号を出力し、
前記開始フレーム番号付加部は、前記識別番号のリセット信号を入力した場合には、前記識別番号をリセットし、次に入力した開始フレームに識別番号の初期値を付加する
ことを特徴とする請求項６から請求項８の何れか一項に記載の信号計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置に対する移動局装置の位置を計測する位置検知システムおよび位置検知方法、信号計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、列車の高速化や無人化運転が進んでいる。こうした背景で列車を制御するには、当該列車の現在の位置に応じて列車の加減速を制御する必要がある。そのため、列車の制御システムは、経時的に変化する列車の位置を正確に特定する必要がある。
【０００３】
ここで、特許文献１、特許文献２には、線路の沿線に設置された基地局装置と列車に設置された移動局装置との間で無線通信を行い、その下り通信と上り通信との遅延差を用いて列車の位置を特定する方法が開示されている。以下に、列車の位置を特定する具体的な処理を説明する。
【０００４】
まず、基地局装置及び移動局装置は、それぞれ所定の間隔で通信フレームの送信を行う。基地局装置は、移動局装置から通信フレームを受信した時刻から、次回、移動局装置へ通信フレームを送信する時刻までの時間差Ｔ１を算出する。
また、移動局装置は、前回基地局装置に通信フレームを送信した時刻から、基地局装置から通信フレームを受信した時刻までの時間Ｔ２を算出する。そして、移動局装置は、次回、基地局装置に対して送信する通信フレームに、当該算出した時間差Ｔ２を示す情報を格納する。
通信フレームの受信時刻は、基地局装置及び移動局装置が通信フレームのフレームパルスを検出し、その検出時刻を特定することで行う。
なお、特許文献１に記載の方法を用いて列車の位置を特定する場合、上述した時間差Ｔ１及び時間差Ｔ２を算出するために、移動局装置が送信する通信フレームのフレームパルスと、基地局装置が送信する通信フレームのフレームパルスの送受信の時間間隔を算出する必要があるため、より正確な列車の位置を取得するためには、より精度の高い時間間隔を算出が必要となる。
【０００５】
[関連する技術その１]
ここで、列車位置検知システムにおいて、列車に備えられた移動局装置が送信する通信フレームのフレームパルスと、沿線に設置された基地局装置が送信する通信フレームのフレームパルスの送受信の時間間隔を算出する一般的な方法としては、基地局装置が開始フレームパルス（例えば移動局装置が送信する通信フレームのフレームパルス）を移動局装置より受信した時刻と、基地局装置が終了フレームパルス（例えば基地局装置が送信する通信フレームのフレームパルス）を移動局装置へ送信した時刻との時間差を、別の高速なクロックで、サンプリング処理することでカウントしている。
【０００６】
この、サンプリングをするためのクロック周波数が高い周波数であるほど、開始と終了のフレームパルス間隔を算出する精度は向上するため、より精度を向上させるためには、サンプリング用のクロック周波数を高い周波数にすれば良い。
しかしながら、通常、回路基盤設計で使用されるクロック生成用の水晶発振器は、周波数の速度に限界があることや、高い周波数のものを使用するためには、高額の水晶発振器を使用しなければならないなど、高い周波数を使用するためにも制約が生じる。
そのため、一般的な方法として、低い周波数のクロックを複数用いて、それぞれ位相をずらすことにより、サンプリング周波数を高い周波数のクロック相当で使用することが可能な方法がある。
【０００７】
図９は、関連する技術その１の一例で、サンプリング用クロック１２５ＭＨｚを９０度ずつずらしたクロックを４つ用意することで、４倍のサンプリング周波数の５００ＭＨｚ相当として、開始フレームパルス（以降「開始ＦＰ」と記載）と終了フレームパルス（以降「終了ＦＰ」と記載）を検出し、それらの時間差を算出している。また、この時の開始ＦＰと終了ＦＰの時間差を算出するブロック構成を図１０に示す。
【０００８】
図９，図１０の例では、開始ＦＰの立ち上がりから、終了ＦＰの立ち上がりまでの間隔を算出している。また、開始ＦＰの立ち上がりエッジの検出をトリガに入力したクロック数をカウントする各カウンタをゼロクリアし、カウントを開始させる。また、終了ＦＰの立ち上がりエッジの検出をカウント終了トリガとし、各カウントを終了させ、値を保持させる。
【０００９】
図１０で示すような、入力のクロック（ここでは、１２５ＭＨｚ）に対し、クロック生成部で各々の位相を９０度ずつずらし、各カウンタ１〜４へ出力する。カウンタ１〜４では、開始ＦＰから終了ＦＰまでの間隔を９０度ずつずらされたクロック1〜４によってそれぞれカウントしている。そして、終了ＦＰの立ち上がり検出後、保持されたカウンタ値を加算部へ渡す。加算部では、それぞれのカウント値を合計し、その合計値が、開始ＦＰと終了ＦＰの時間間隔の算出値となる。なおこの例では、カウンタ1〜４の単位は、１２５ＭＨｚクロックでカウントすることから、１クロックは、１／１２５ＭＨｚ＝８ｎｓｅｃに相当する。なお、図９において、カウンタ１およびカウンタ２は、開始ＦＰの検出タイミングとなったクロックから、終了ＦＰの検出タイミングとなったクロックまでのカウント数が７であるとして加算部へ出力している。また、カウンタ３およびカウンタ４は、開始ＦＰの検出タイミングとなったクロックから、終了ＦＰの検出タイミングとなったクロックまでのカウント数が６であるとして加算部へ出力している。加算部はそれらのカウント数を合計し、１クロックが示す経過時間（８ｎｓｅｃ）のカウンタ数分の１に乗算することにより、開始ＦＰの検出タイミングから終了ＦＰの検出タイミングまでの時間差を算出する。
【００１０】
そして、このように、位相をずらした複数のクロックとカウンタを組み合わせて、それぞれのカウント値を合計させることで、実装するクロック周波数よりも高い周波数でサンプリングすることを可能とする技術が存在する。
【００１１】
[関連する技術その１の問題点]
列車位置検知などのように、開始ＦＰと終了ＦＰの周波数の関係が非同期である場合は、互いのＦＰが送信されるタイミングが不確定であるため、例えば、基地局装置（または移動局装置）において開始ＦＰを受信するタイミングと終了ＦＰを送信するタイミングとが完全に重なってしまう場合もあり得る。このように開始ＦＰを受信するタイミングと終了ＦＰを送信するタイミングとが完全に重なった場合、基地局装置（または移動局装置）において、開始ＦＰと終了ＦＰのどちらを先に検出したかを判定することが困難であること、及び、各カウンタのゼロクリアに一定以上の時間を要するため、すぐに次のカウントを始められないこと、等から、当該タイミングが重なったことを検出して、カウンタ値を強制的に”０”（完全に重なった場合の算出期待値は、時間間隔＝０であることから）とする方法が取られている。
【００１２】
しかしながら、通信装置の信号伝送には、伝送信号のジッタ成分が少なからず生じるため、当然、開始ＦＰや終了ＦＰにもジッタ成分があることを考慮する必要がある。ジッタ成分を考慮すると、図１１の様にジッタの範囲内においては、あるカウンタのクロックは、「開始ＦＰをラッチ（取り込み）し、終了ＦＰはラッチしない（取り込まない）」、「終了ＦＰをラッチ（取り込み）し、開始ＦＰはラッチしない（取り込まない）」、「開始ＦＰも終了ＦＰも両方をラッチ（取り込み）する」の３通りが考えられる。
【００１３】
この状態は、非同期のクロックとラッチ対象のデータ（ＦＰ）の変化点が重なることによってレーシング状態が発生すること、また、物理的な信号線の基盤配線の違いや、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等の内部配線の引き回し方法の違いから生じる各カウンタへの伝搬信号の遅延などの影響により、各々のカウンタが全く同じ処理になるとは限らないことから生じてしまう。ジッタの範囲内で、上述の３通りが取り得ると、図１１の様に各カウンタの開始ＦＰ、終了ＦＰが一致しない状況が生じるため、算出値（加算値）が期待値とは異なる異常な値となり、このようなエラー状況を精度よく判定する必要がある。なお、図１１の例では、カウンタ４だけが、同じクロックで開始ＦＰと終了ＦＰがラッチしないタイミングであったため、異常値が算出される場合の例を示している。
【００１４】
[関連する技術その２]
関連する技術その１にあるような問題を解決するための一例として、開始ＦＰや終了ＦＰを連続して認識した場合にエラーとみなす方法が知られている。
図１２は関連する技術を説明する第４の図である。なお、図１２においては、説明の便宜上、カウンタ２つで説明する。
図１２より、開始ＦＰの検出タイミングと終了ＦＰの検出タイミングが重なる状況が連続した場合において、第１カウンタでは、１つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいては、終了ＦＰの検出タイミングが先に位置し、また開始ＦＰの検出タイミングが後に位置し、また、２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいては、開始ＦＰの検出タイミングが先に、また終了ＦＰの検出タイミングが後に位置している。
他方、第２カウンタでは、１つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいては、終了ＦＰの検出タイミングが先に、また開始ＦＰの検出タイミングが後に位置し、２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいては、終了ＦＰの検出タイミングが先に、また、開始ＦＰの検出タイミングが後に位置している。
【００１５】
ここで、図１２で示すように、第１カウンタにおいては、２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの検出タイミングが逆になっている。つまり、例えば基地局装置においては、開始ＦＰを検出（受信）してから終了ＦＰを検出（送信）するまでの時間差を用いて移動局装置の位置を算出することとなるが、２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいては、開始ＦＰの次に終了ＦＰを検出するはずが、開始ＦＰを先に検出してしまっているため、開始ＦＰを連続して２回受信してしまうこととなり、このような場合には開始ＦＰと終了ＦＰの正確な時間差が計測できないこととなる。このように開始ＦＰが連続した場合には、エラーとして判定することにより、時間差の算出や、移動局装置の位置の算出処理を破棄や無効とする対策が考えられる。
【００１６】
[関連する技術その２の問題点]
しかしながら、関連する技術その２のような技術であっても、図１３の様に開始ＦＰと終了ＦＰの検出タイミングが重なった場合が連続する状況において、１つ目と２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの検出タイミングが逆になり、その後３つ目以降の開始ＦＰと終了ＦＰの検出タイミングが２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰのタイミングをそのまま維持した状態となった場合、第１カウンタと第２カウンタでは、開始ＦＰと終了ＦＰの検出タイミングが逆になる状況が継続して続くという問題がある。
つまり、第１カウンタでは、２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいて、開始ＦＰの検出タイミングが先に、また終了ＦＰの検出タイミングが後に位置している。また、３つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいても、開始ＦＰの検出タイミングが先に、終了ＦＰの検出タイミングが後に位置している。
他方、第２カウンタでは、２つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいて、終了ＦＰの検出タイミングが先に、また、開始ＦＰの検出タイミングが後に位置し、また、３つ目の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせにおいて、終了ＦＰの検出タイミングが先に、また、開始ＦＰの検出タイミングが後に位置している。
【００１７】
このような場合、第１カウンタでは、１つ目の開始ＦＰと２つ目の開始ＦＰとが連続して検出されたため、エラーと判定することとなる。しかしながら、３つ目のタイミングにおいては、開始ＦＰまたは終了ＦＰの連続検出は無いため、３つ目の開始ＦＰと３つ目の終了ＦＰの組み合わせによって、時間差を求めるためのカウントを行う。
他方、この時、第２カウンタでは、１つ目、２つ目、３つ目と、開始ＦＰと終了ＦＰのタイミングが逆になっていないため、２つ目の開始ＦＰの検出タイミングと３つ目の終了ＦＰの検出タイミングの組み合わせによって時間差を求めるためのカウント処理が行われる。
このように、各カウンタで、時間差を求めるために利用するＦＰが一致しない状況が生じるため、時間差の算出が期待値とは異なる異常な値となってしまい、このようなエラーの状況を精度良く把握する必要がある。
【００１８】
[関連する技術その２の問題点その２]
図１４は関連する技術を説明する第６の図である。
図１４では、検出した開始ＦＰが異常状態から正常状態に移行した場合の例を示している。この図１４で示すように、異常な開始ＦＰを検出している状況から、正常な開始ＦＰを検出した場合、その正常な開始ＦＰとその後の終了ＦＰとの検出タイミングによって、直ちに時間差を算出するためのカウントを行うことが望ましいが、異常な開始ＦＰを検出した直後に連続して開始ＦＰを検出しているため、この場合にもエラーと判定され、直ちに時間差を算出するためのクロックのカウント値を有効な値として採用することができなくなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特許第２７３８４６４号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる位置検知システムおよび位置検知方法、信号計測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、移動局装置が通信フレームを基地局装置へ送信してから、その後に通信フレームを前記基地局装置から受信するまでの時間差と、前記基地局装置が前記移動局装置から通信フレームを受信してから、その後に通信フレームを前記移動局装置へ送信するまでの時間差とに基づいて、前記移動局装置と前記基地局装置との距離を算出し、前記移動局装置の位置を検出する位置検知システムであって、前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の開始に利用する開始フレームに、当該開始フレームの受信順に識別番号を付加する開始フレーム番号付加部と、サンプリング周波数が所定のタイミングずらされた複数のクロックをそれぞれ別々に入力する前記複数のカウンタであって、前記識別番号の付加済みの開始フレームと、前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の終了に利用する終了フレームとの信号を入力し、それら開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数をカウントする複数のカウンタと、前記複数のカウンタで入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、前記開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する識別番号不一致判定部と、を備えることを特徴とする位置検知システムである。
【００２２】
また本発明は、移動局装置が通信フレームを基地局装置へ送信してから、その後に通信フレームを前記基地局装置から受信するまでの時間差と、前記基地局装置が前記移動局装置から通信フレームを受信してから、その後に通信フレームを前記移動局装置へ送信するまでの時間差とに基づいて、前記移動局装置と前記基地局装置との距離を算出し、前記移動局装置の位置を検出する位置検知システムにおける位置検知方法であって、前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の開始に利用する開始フレームに、当該開始フレームの受信順に識別番号を付加し、サンプリング周波数が所定のタイミングずらされた複数のクロックをそれぞれ別々に入力する前記複数のカウンタであって、前記識別番号の付加済みの開始フレームと、前記通信フレームのうちの前記時間差の計測の終了に利用する終了フレームとの信号を入力し、それら開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数をカウントし、前記入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、前記開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく前記時間差の算出の無効を示す信号を出力することを特徴とする位置検知方法である。
【００２３】
また本発明は、２つの信号フレームのうちの、当該信号フレームの検出の時間差の計測の開始に利用する開始フレームに、当該開始フレームの対向装置からの受信順に識別番号を付加する開始フレーム番号付加部と、サンプリング周波数が所定のタイミングずらされた複数のクロックをそれぞれ別々に入力する前記複数のカウンタであって、前記識別番号の付加済みの開始フレームと、前記信号フレームのうちの前記時間差の計測の終了に利用する終了フレームとの信号を入力し、それら開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数をカウントする複数のカウンタと、前記複数のカウンタで入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、前記開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する識別番号不一致判定部と、を備えることを特徴とする信号計測装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、検出した開始ＦＰと終了ＦＰの時間差の計測がエラーと判定されるべき状況であることを精度良く算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】位置検知システムの構成を示す図である。
【図２】列車位置検知処理の概要を示す図である。
【図３】基地局装置の機能ブロック図である。
【図４】第１の実施形態による時間差計測回路の詳細な回路構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態による時間差計測回路の動作チャートを示す図である。
【図６】第１の実施形態によって生じる問題を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態による時間差計測回路の詳細な回路構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態による時間差計測回路の処理フローを示す図である。
【図９】関連する技術を説明するための第１の図である。
【図１０】関連する技術を説明するための第２の図である。
【図１１】関連する技術を説明するための第３の図である。
【図１２】関連する技術を説明するための第４の図である。
【図１３】関連する技術を説明するための第５の図である。
【図１４】関連する技術を説明するための第６の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態による位置検知システムを図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による位置検知システムの構成を示す図である。
この図において、符号１０は列車１に搭載された移動局装置、符号２０は列車１の走行経路上（列車１の路側帯等）に設置された基地局装置である。基地局装置２０は、走行経路上に所定の間隔（例えば数十，数百メートル間隔）で設置されており、列車１に搭載された移動局装置１０と無線通信を行う。
【００２７】
本実施形態においては、移動局装置１０と基地局装置２０との無線通信によって基地局装置２０が、列車１の基地局装置２０からの距離や、列車１の位置（列車の発車地点からの走行距離）などを算出する場合の例について説明するが、移動局装置１０が列車１の基地局装置２０からの距離や、列車１の位置を算出するようにしてもよい。また、本実施形態においては、列車の進行方向に設置されている基地局装置２０と移動局装置１０とが通信するものとして説明する。
【００２８】
図２は列車位置検知処理の概要を示す図である。
次に、移動局装置１０と基地局装置２０によって列車の位置が算出される具体例について説明する。
図２（ａ）は列車位置算出処理の第１の例を示している。
この図２（ａ）は、移動局装置１０がマルチフレーム（通信フレーム）Ａをタイミングａ１で送信して、基地局装置２０がマルチフレームＡをタイミングａ２で受信し、また基地局装置２０がマルチフレームＡの受信後にマルチフレームＢをタイミングａ３で送信して、移動局装置１０がマルチフレームＢをタイミングａ４で受信した場合の例を示している。
【００２９】
この場合において、基地局装置２０がマルチフレームＡを移動局装置１０より受信したタイミングａ２から、その受信後にマルチフレームＢを移動局装置１０へ送信するタイミングａ３までの時間差（移動局装置におけるマルチフレームズレ時間）をＴ１とする。また、移動局装置１０がマルチフレームＡを送信したタイミングａ１から、マルチフレームＢを基地局装置２０より受信したタイミングａ４までの時間差（基地局装置２０におけるマルチフレームズレ時間）をＴ２とする。
移動局装置１０はＴ２を算出すると、その値を、次に送信するマルチフレームに格納して基地局装置２０へ送信し、基地局装置２０は自身で算出したＴ１と受信したＴ２とを用いて、基地局装置２０と移動局装置１０との間の電波伝搬遅延時間Ｔ３を算出する。具体的にはＴ３は（Ｔ２−Ｔ１）÷２で算出することができる。そして、基地局装置２０は、Ｔ３×ｃ（ｃは光速）によって、基地局装置２０からの移動局装置１０（列車１）の距離Ｌを算出する。そして、基地局装置２０の位置（列車１の発車位置からの相対座標）から、算出した距離Ｌを引くことにより、列車１の位置（発車位置からの相対位置）を算出することが可能となる。
なお、図２（ａ）の例はＴ２＞Ｔ１の場合の例である。
【００３０】
図２（ｂ）は列車位置算出処理の第２の例を示している。
この図２（ｂ）も、図２（ａ）と同様に、移動局装置１０がマルチフレーム（通信フレーム）Ａをタイミングａ１で送信して、基地局装置２０がマルチフレームＡをタイミングａ２で受信し、また基地局装置２０が次にマルチフレームＢをタイミングａ３で送信して、移動局装置１０がマルチフレームＢをタイミングａ４で受信した場合の例を示している。
【００３１】
そして、図２（ｂ）についても、図２（ａ）と同様に、基地局装置２０がマルチフレームＡを移動局装置１０より受信したタイミングａ２から、その受信後にマルチフレームＢを移動局装置１０へ送信するタイミングａ３までの時間差（移動局装置におけるマルチフレームズレ時間）をＴ１とする。また、移動局装置１０がマルチフレームＡを送信したタイミングａ１から、マルチフレームＢの前に送信されたマルチフレームＣを基地局装置２０より受信したタイミングａ４までの時間差（マルチフレームズレ時間）をＴ２とする。なお、図２（ａ）はＴ２＞Ｔ１である場合の例であるが、図２（ｂ）はＴ２≦Ｔ１である場合の例である。
そして、この場合、移動局装置１０はＴ２を算出すると、その値を、次に送信するマルチフレームに格納して基地局装置２０へ送信し、基地局装置２０は自身で算出したＴ１とＴ２とを用いて、基地局装置２０と移動局装置１０との間の電波伝搬遅延時間Ｔ３を算出する。具体的にはＴ３は、（Ｔ２＋Ｔｍ−Ｔ１）÷２で算出することができる。なお、Ｔｍはマルチフレームの送信にかかる時間長である。そして、基地局装置２０は、Ｔ３×ｃ（ｃは光速）によって、基地局装置２０からの移動局装置１０（列車１）の距離Ｌを算出する。そして、基地局装置２０の位置（列車１の発車位置からの相対座標）から、算出した距離Ｌを引くことにより、列車１の位置（発車位置からの相対位置）を算出することが可能となる。なお、図２（ａ）の例はＴ２＞Ｔ１の場合の例である。
【００３２】
ここで、図２で示したような処理によって列車の位置を算出するシステムにおいては、列車１の自動化、高速化に伴って、その精度を高める必要がある。そのため、本実施形態においては、基地局装置２０や移動局装置１０において、上記した時間差Ｔ１やＴ２の計測精度を高めることにより、列車１の位置の算出精度を高める。
【００３３】
図３は基地局装置の機能ブロック図である。
この図が示すように、基地局装置２０は、無線受信回路１０１、同期回路１０２、位相調整回路１０３、第１セレクタ回路１０４、データ抽出回路１０５を備えている。無線受信回路１０１、同期回路１０２、位相調整回路１０３からなる構成は、本実施形態においては、それぞれ２系統存在し、無線受信回路１０１にてマルチフレームを無線受信して、同期回路１０２が同期処理を行い、位相調整回路１０３が位相調整を行った上で、第１セレクタ回路１０４が何れかの系統の出力を選択してデータ抽出回路１０５へ出力し、データ抽出回路１０５が後段の回路へ出力する。なお基地局装置２０が受信したマルチフレームには移動局装置１０で計測された時間差Ｔ２が格納されている。データ抽出回路１０５はその時間差Ｔ２の情報を抽出して、後述する演算回路１７へ出力する。
【００３４】
また、基地局装置２０は、送信系の回路からマルチフレームの送信タイミングを入力し、また、同期回路１０２からマルチフレームの受信タイミングを入力して、その時間差Ｔ１を計測する時間差計測回路１０６と、マルチフレームの送信ごとに算出される時間差Ｔ１の比較を行う第１前後比較回路１１１と、オフセット付加や時間差Ｔ１と時間差Ｔ２などの情報を用いて列車１までの距離Ｌの算出などを行なう演算回路１０７と、マルチフレームの送受信ごとに算出される距離Ｌの比較を行う第２前後比較回路１０８とを備えている。これら時間差計測回路１０６、第１前後比較回路１１１、演算回路１０７、第２前後比較回路１０８からなる構成も、本実施形態においては、それぞれ２系統存在し、１／２系比較回路１０９が、２つの系統の出力を比較し、第２セレクタ回路１１０（出力系統判定回路）が、何れかの系統の出力（列車１の基地局装置２０からの位置の情報）を選択して後段の回路へ出力する。
【００３５】
基地局装置２０の処理についてより詳細に説明する。
移動局装置１０がマルチフレームを送信すると、基地局装置２０においては無線受信回路１０１がマルチフレームを受信し、同期回路１０２が同期処理を行って、時間差計測回路１０６へマルチフレームの受信タイミングを出力する。時間差計測回路１０６においては、マルチフレームを受信したタイミングと、自身が次にマルチフレームを送信するタイミングの信号を入力し、その時間差Ｔ１を計測する。
【００３６】
他方、位相調整回路１０３、第１セレクタ回路１０４、データ抽出回路１０５を経て、移動局装置１０からマルチフレームに格納されて送信された時間差Ｔ２の情報を演算回路１０７が入力する。また演算回路１０７は第１前後比較回路１１１から出力された時間差Ｔ１を入力する。そして、演算回路１０７は、オフセット付加の演算を行うとともに、時間差Ｔ１と時間差Ｔ２を比較してＴ２＞Ｔ１か、またはＴ２≧Ｔ１かを判定し、その結果と、予め記憶している光速度Ｃを用いて、上述の図２を用いて説明した処理によって、列車１の基地局装置２０からの距離Ｌを算出する。そして、演算回路１０７は、時間差Ｔ１と距離Ｌとを第２前後比較回路１０８へ出力する。そして前後比較回路１０８は、算出された距離Ｌの有効または無効を判定する。
【００３７】
ここで、上述の処理においては、基地局装置２０は、移動局装置１０から送信されたマルチフレームを１回のマルチフレームの送受信による時間差Ｔ１の計測を開始するための開始フレームパルス（以下、開始ＦＰと記載）、また、自身から送信するマルチフレームを１回のマルチフレームの送受信による時間差Ｔ１の計測を終了するための終了フレームパルス（以下、終了ＦＰと記載）として利用している。なお、時間差Ｔ１を計測するにあたり、開始ＦＰと終了ＦＰの関係を逆にしてもよい。つまり、基地局装置２０は、自身から送信したマルチフレームを１回のマルチフレームの送受信による時間差Ｔ１の計測を開始するための開始フレームパルス（以下、開始ＦＰと記載）、また、移動局装置１０から送信されたマルチフレームを１回のマルチフレームの送受信による時間差Ｔ１の計測を終了するための終了フレームパルス（以下、終了ＦＰと記載）として利用するようにしてもよい。
【００３８】
＜第１の実施形態＞
次に、第１の実施形態による位置検知システムの動作について説明する。
図４は、第１の実施形態による時間差計測回路の詳細な回路構成を示す図である。
上述した開始ＦＰと終了ＦＰを精度良く検出するために、時間差計測回路１０６は、図４で示す回路構成を有している。図４で示すように、時間差計測回路１０６は、開始ＦＰ受信部４０１、終了ＦＰ受信部４０２、開始ＦＰ番号付加部４０３（開始フレーム番号付加部）、クロック生成部４０４、第１カウンタ４０５、第２カウンタ４０６、第３カウンタ４０７、第４カウンタ４０８、識別番号不一致判定部４０９、エラー処理部４１０、加算部４１１、時間差算出部４１２を備えている。
【００３９】
開始ＦＰ受信部４０１は、開始ＦＰ（移動局装置１０から送信されたマルチフレームのパルス）の信号を受信する回路構成である。
また、終了ＦＰ受信部４０２は、終了ＦＰ（基地局装置２０自身が移動局装置１０へ送信するマルチフレームのパルス）の信号を受信する回路構成である。
また、開始ＦＰ番号付加部４０３は、開始ＦＰ受信部４０１の受信した開始ＦＰに、当該開始ＦＰのそれぞれの識別が可能なよう、受信順に識別番号を付加する回路構成である。
【００４０】
また、クロック生成部４０４は、各々の位相を９０度ずつずらしたクロック信号を、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８の４つのカウンタそれぞれに出力する回路構成である。
また、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８は、入力した開始ＦＰから終了ＦＰまでの間隔を、それぞれ９０度ずつずらされたクロック１〜４のうちの自身に入力したクロックに基づいてカウントするとともに、入力した開始ＦＰに付加されている識別番号を読み取って識別番号不一致判定部４０９へ出力し、またカウント値を加算部４１１へ出力する回路構成である。
【００４１】
また、識別番号不一致判定部４０９は、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８それぞれより入力した開始ＦＰの識別番号が不一致であるかを判定する回路構成である。
また、エラー処理部４１０は、識別番号不一致判定部４０９より不一致であることを示す信号を入力した場合に、エラー信号を出力する回路構成である。
また、加算部４１１は、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８よりそれぞれ入力したカウント値を加算し、その値を時間差算出部４１２へ出力する回路構成である。なお本実施形態においては、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８が入力する１クロックに基づくカウントの時間単位は、１２５ＭＨｚクロックでカウントすることから、１／１２５ＭＨｚ＝８ｎｓｅｃに相当する。そして、このクロックがそれぞれ９０度ずつずらされているので、全てのカウンタを用いて５００ＭＨｚ相当のクロックによるＦＰの検出タイミングを計測することができる。
また、時間差算出部４１２は、入力したカウント値を用いて、開始ＦＰの検出タイミングから終了ＦＰの検出タイミングまでの時間差Ｔ１を算出する回路構成である。
【００４２】
そして、このように、位相をずらした複数のクロックとカウンタを組み合わせて、それぞれのカウント値を合計させることで、実装するクロック周波数よりも高い周波数で、開始ＦＰや終了ＦＰのサンプリングすることを可能とする。
【００４３】
次に、時間差計測回路１０６の動作について説明する。
まず、開始ＦＰ受信部４０１が開始ＦＰを入力して開始ＦＰ番号付加部４０３へ出力する。開始ＦＰ番号付加部４０３では、入力した開始ＦＰに識別番号を付加する。当該付加は、ＦＰの識別が可能であればよいため、開始ＦＰの信号に、最低でも１ｂｉｔの識別番号を付加する。または、ＦＰの周期の時間幅をフルカウントできるような幅を持った識別信号でも構わない。
【００４４】
ここで、開始ＦＰのパルス立ち上がりのタイミングと、終了ＦＰのパルス立ち上がりのタイミングとが重なるような場合、終了ＦＰ受信部４０２において終了ＦＰを入力する。そして、識別番号の付加された開始ＦＰと、終了ＦＰとが、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８にそれぞれ分岐して入力する。そして、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８は、それぞれ、開始ＦＰをラッチしたタイミングを検出したクロックから、クロック数をカウントし、終了ＦＰをラッチしたタイミングを検出したクロックまでのクロック数を加算部へカウント値として加算部４１１へ出力する。
【００４５】
また、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８はそれぞれ開始ＦＰから識別番号を取得し、識別番号不一致判定部４０９へ出力する。次に、識別番号不一致判定部４０９では、各カウンタから入力した識別番号を比較確認し、全て一致していない場合には識別番号不一致エラーとして判定し、エラー処理部へエラー処理通知を出力する。エラー処理部４１０では、エラー処理通知を受信すると、その時の加算部４１１での算出値をエラー処理（例えば無効処理や、破棄処理）するよう信号を出力する。そして、加算部４１１は各カウンタから入力したカウント値によって算出した合計カウント値のエラー処理を行う。これにより、時間差算出部４１２では、このときのカウント値を用いた時間差Ｔ１の算出結果をエラーとして処理する。
【００４６】
図５は、第１の実施形態による時間差計測回路の動作チャートを示す図である。
図５の（Ａ）で示すように、時間差計測回路１０６は、開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせを順次入力する。開始ＦＰや終了ＦＰにはジッタが発生し、時間差計測回路１０６内の各カウンタそれぞれでは、開始ＦＰや終了ＦＰの入力タイミングが変動することとなる。そして、図５（Ｃ）の第２カウンタ４０６に入力する信号例で示すように、今、開始ＦＰと終了ＦＰの入力タイミングが重なる場合であっても、ジッタ分、終了ＦＰの入力が速いとする。このとき１つ目の終了ＦＰの検出タイミングと重なって入力される開始ＦＰの検出タイミングから、次の、終了ＦＰの検出タイミングまでのクロック数のカウント値がそれら開始ＦＰと終了ＦＰの時間差に用いられる。そして、開始ＦＰと終了ＦＰが交互に入力する。
【００４７】
このとき、図５（Ｃ）の第２カウンタ４０６に入力する信号例で示すように、第２カウンタ４０６は、開始ＦＰを入力して、その開始ＦＰに“１”の識別番号を付与し、その後に入力する開始ＦＰの検出タイミングまでクロック数のカウント値ｎ１を出力する。識別番号“１”の開始ＦＰが入力し、次の開始ＦＰの入力があるまでは、終了ＦＰが入力した際に識別番号不一致判定部４０９へ出力する識別番号は“１”となるため、識別番号“１”の開始ＦＰの次に終了ＦＰを入力した際には、第２カウンタ４０６は識別番号不一致判定部４０９へ識別番号“１”を出力する。
【００４８】
他方、図５（Ｂ）の第１カウンタ４０５に入力する信号例で示すように、第１カウンタ４０５は、開始ＦＰを入力して、その開始ＦＰに“１”の識別番号を付与し、その後に入力するはずの終了ＦＰの検出タイミングまでクロック数をカウントし出力しようとするが、ジッタ等の影響により、識別番号“１”の開始ＦＰの次に識別番号“２”の付与されることとなる開始ＦＰが入力されたとする。そして、識別番号“２”の開始ＦＰの入力後、次の開始ＦＰの入力があるまでは、終了ＦＰが入力した際に識別番号不一致判定部４０９へ出力する識別番号は“２”となるため、図５（Ｂ）で示すように、識別番号“２”の開始ＦＰの次に直ちに終了ＦＰを入力した際には、識別番号“２”の開始ＦＰの検出タイミングから終了ＦＰの検出タイミングまでのカウント値ｎ２を加算部４１１へ出力するとともに、第２カウンタ４０６は識別番号不一致判定部４０９へ識別番号“２”を出力する。これにより、識別番号不一致判定部４０９においては、第１カウンタ４０５からは識別番号“２”が、第２カウンタ４０６からは識別番号“１”が入力されるため、不一致と判定し、エラー処理が行われる。
【００４９】
また、第２カウンタ４０６は、先に入力した開始ＦＰと終了ＦＰの入力時の動作と同様に、開始ＦＰを入力して、その開始ＦＰに“２”の識別番号を付与し、その後に入力する開始ＦＰの検出タイミングまでのクロック数のカウント値ｎ３を加算部４１１へ出力する。識別番号“２”の開始ＦＰの入力後、次の開始ＦＰの入力があるまでは、終了ＦＰが入力した際に識別番号不一致判定部４０９へ出力する識別番号は“２”となるため、識別番号“２”の開始ＦＰの次に終了ＦＰを入力した際には、第２カウンタ４０６は識別番号不一致判定部４０９へ識別番号“２”を出力する。
他方、図５（Ｂ）の第１カウンタ４０５に入力する信号例で示すように、第１カウンタ４０５は、入力した開始ＦＰに“３”の識別番号を付与し、その後に直ちに入力する終了ＦＰの検出タイミングまでのクロック数によるカウント値ｎ４を加算部４１１へ出力する。識別番号“３”の開始ＦＰが入力し、次の開始ＦＰの入力があるまでは、終了ＦＰが入力した際に識別番号不一致判定部４０９へ出力する識別番号は“３”となるため、識別番号“３”の開始ＦＰの次に終了ＦＰを入力した際には、第２カウンタ４０６は識別番号不一致判定部４０９へ識別番号“３”を出力する。
つまり、この場合、識別番号不一致判定部４０９においては、第１カウンタから識別番号“３”を入力し、第２カウンタから識別番号“２”を入力するため、それら入力した識別番号が不一致と判定することとなる。
【００５０】
つまり、このように、開始ＦＰと終了ＦＰがほぼ重なるような状況下で、第１カウンタ４０５においてジッタ等の影響により開始ＦＰが連続して入力してしまった場合には、第１カウンタ４０５と第２カウンタ４０６では、カウント値を出力するためにカウントする開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせが異なることがあり、このような現象によって各カウンタにおいて得られたカウント値が、エラーとされずに時間差Ｔ１の計算に用いられてしまっていた。しかしながら、本実施形態の動作のように、終了ＦＰの入力前に入力した開始ＦＰに付加された識別番号の一致、不一致を検出することにより、不一致となった場合にはエラーと処理するべきと判定している。これにより、時間差Ｔ１の計算に用いられる、開始ＦＰから終了ＦＰまでのクロック数のカウント値が正常な場合にのみ、そのカウント値を用いた時間差Ｔ１の計算が可能となり、開始ＦＰの検出タイミングから終了ＦＰの検出タイミングまでの時間差Ｔ１の検出精度を向上させることができる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
図６は第１の実施形態によって生じる問題を説明するための図である。
第１の実施形態の構成によって、時間差Ｔ１の計算に用いられる開始ＦＰから終了ＦＰまでのクロック数のカウント値が、正常と判定された場合にのみ、そのカウント値を用いた時間差Ｔ１の計算が可能となり、開始ＦＰの検出タイミングから終了ＦＰの検出タイミングまでの時間差Ｔ１の検出精度を向上させることができるという効果は得られるものの、複数のカウンタのうちの何れかのカウンタにおいてのみ、入力されるべき開始ＦＰや終了ＦＰの入力が検出できない状況が生じた際に問題となる。
つまり、図６で示すように、開始ＦＰにノイズ等が発生し、そのノイズの載った開始ＦＰが第１カウンタ４０５から第４カウンタ４０８に入力されたとする。そして第２カウンタ４０６においては、回路上の不具合などの何らかの理由によってノイズの載った開始ＦＰが検出できない状況が発生したとする。図６においては、説明の便宜上、第１カウンタ４０５、および第２カウンタ４０６の例についてのみ表示している。
【００５２】
まず、図６（Ｂ）で示すように、ノイズの載った開始ＦＰを第１カウンタ４０５が入力し、当該開始ＦＰに識別番号“１”が付加されたものとする。第１カウンタ４０５では、次に終了ＦＰを入力し、識別番号“１”の開始ＦＰの検出タイミングから、その次に入力する終了ＦＰの検出タイミングまでのクロック数に基づくカウンタ値ｎ１を加算部４１１へ出力する。なお、終了ＦＰの検出時には、その前に入力した開始ＦＰの識別番号“１”を識別番号不一致判定部４０９へ出力する。
他方、図６（Ｃ）で示すように、第２カウンタ４０６においては、ノイズの載った開始ＦＰを第２カウンタ４０６で取得できず、その後、終了ＦＰを入力する。この場合、第２カウンタ４０６は、終了ＦＰの入力に基づき、前に正常に取得した際に取得されている、開始ＦＰに付加された識別番号を識別番号不一致判定部４０９へ出力することとなる。
【００５３】
次に、図６（Ｂ）で示すように、正常な開始ＦＰを第１カウンタ４０５が入力し、当該開始ＦＰに識別番号“２”が付加されたものとする。この場合、第１カウンタ４０５では、次に終了ＦＰを入力し、識別番号“２”の開始ＦＰの検出タイミングから、その次に入力する終了ＦＰの検出タイミングまでのクロック数に基づくカウンタ値ｎ２を加算部４１１へ出力する。なお、終了ＦＰの検出時には、その前に入力した開始ＦＰの識別番号“２”を識別番号不一致判定部４０９へ出力する。
他方、図６（Ｃ）で示すように、第２カウンタ４０６では、正常な開始ＦＰを入力し、当該開始ＦＰに順に番号を付加するため、まだ前回の開始ＦＰに付加するはずであった識別番号“１”を付加する。この場合、第２カウンタ４０６では、次に終了ＦＰを入力し、識別番号“１”の開始ＦＰの検出タイミングから、その次に入力する終了ＦＰの検出タイミングまでのクロック数に基づくカウンタ値ｎ３を加算部４１１へ出力する。また、終了ＦＰの検出時には、その前に入力した開始ＦＰの識別番号“１”を識別番号不一致判定部４０９へ出力する。
【００５４】
これにより、第１カウンタ４０５からは識別番号“２”が識別番号不一致判定部４０９へ送信される一方、同じタイミングで第２カウンタ４０６からは識別番号“１”が識別番号不一致判定部４０９へ送信される。従って、識別番号不一致判定部４０９は、入力した識別番号が不一致であると判定することとなり、エラー処理が行われる。
同様に、次の開始ＦＰと終了ＦＰの組み合わせの入力においても、第１カウンタ４０５からは識別番号“３”が識別番号不一致判定部４０９へ送信される一方、同じタイミングで第２カウンタ４０６からは識別番号“２”が識別番号不一致判定部４０９へ送信される。従って、識別番号不一致判定部４０９は、入力した識別番号が不一致であると判定することとなり、エラー処理が行われる。
このように、複数のカウンタのうちのいずれかのカウンタにおいて、ＦＰが取得できない状況が生じてしまった場合、各カウンタに入力される開始ＦＰに付与される識別番号にずれが生じてしまい、エラー処理が続いてしまうこととなる。
【００５５】
第１の実施形態によるこのような問題を解決するために、第２の実施形態においては、時間差計測回路１０６を図７で示す回路構成とする。
図７は、第２の実施形態による時間差計測回路の詳細な回路構成を示す図である。
次に、第２の実施形態による時間差計測回路の動作について説明する。
図７で示すように、時間差計測回路１０６は、開始ＦＰ受信部４０１、終了ＦＰ受信部４０２、開始ＦＰ番号付加部４０３、クロック生成部４０４、第１カウンタ４０５、第２カウンタ４０６、第３カウンタ４０７、第４カウンタ４０８、識別番号不一致判定部４０９、エラー処理部４１０、加算部４１１、時間差算出部４１２を備えている。これらの構成は第１の実施形態で説明した動作を行う。
【００５６】
また、これらの構成に加え、第２の実施形態による時間差計測回路１０６では、タイマ４１３、ＦＰ連続検出部４１４（フレーム連続検出部）を備えている。
ここで、タイマ４１３は各カウンタで入力する開始ＦＰの識別番号の不一致が続く時間を計測する回路構成である。
また、ＦＰ連続検出部４１４は、開始ＦＰや終了ＦＰが複数のカウンタのうちの何れかカウンタにおいて連続して検出されたかを判定する回路構成である。
【００５７】
図８は、第２の実施形態による時間差計測回路の処理フローを示す図である。
次に、第２の実施形態による時間差計測回路１０６の動作について説明する。
まず、電源オンなどにより回路の動作が開始すると、開始ＦＰ受信部４０１が開始ＦＰを入力して（ステップＳ８０１）、開始ＦＰ番号付加部４０３へ出力する。開始ＦＰ番号付加部４０３では、第１の実施形態と同様に、入力した開始ＦＰに識別番号を付加する（ステップＳ８０２）。
【００５８】
また、その後、開始ＦＰのパルス立ち上がりのタイミングと、終了ＦＰのパルス立ち上がりのタイミングとが重なるような状況において、終了ＦＰ受信部４０２において終了ＦＰを入力する（ステップＳ８０３）。そして、識別番号の付加された開始ＦＰと、終了ＦＰとが、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８にそれぞれ分岐して入力する。そして、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８は、それぞれ、開始ＦＰをラッチし、そのタイミングを検出したクロックから、クロック数をカウントし、終了ＦＰをラッチし、そのタイミングを検出したクロックまでのクロック数を加算部へカウント値として加算部４１１へ出力する。
【００５９】
また、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８はそれぞれ開始ＦＰから識別番号を取得し、識別番号不一致判定部４０９へ出力する。また第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８はそれぞれ開始ＦＰまたは終了ＦＰを連続して入力したかを判定し、開始ＦＰまたは終了ＦＰを連続して入力した場合にはＦＰ連続検出部４１４へ信号を出力する。そして、ＦＰ連続検出部４１４は、複数のカウンタのいずれかより信号を入力したかを判定し、何れかのカウンタより信号を入力した場合にはエラーとして判定し、エラー処理部へエラー処理通知を出力する。なおこのエラー処理通知には、例えば、開始ＦＰまたは終了ＦＰを連続して入力したカウンタの識別番号や、開始ＦＰと終了ＦＰのどちらのＦＰを連続して入力したのかの情報が付加されている。また、識別番号不一致判定部４０９は、各カウンタから入力した識別番号を比較確認し、全て一致していない場合には識別番号不一致エラーとして判定し、エラー処理部へエラー処理通知を出力する。
【００６０】
次にエラー処理部４１０では、ＦＰ連続検出部４１４や、識別番号不一致判定部４０９からエラー処理通知を入力すると、次に、開始ＦＰを連続して検出したカウンタの数をＦＰ連続検出部４１４より入力したエラー処理通知から判定する（ステップＳ８０４）。そして、エラー処理部４１０は、この判定において、開始ＦＰを連続入力したと判定したカウンタが全部であると判定した場合、または、開始ＦＰを連続入力したと判定したカウンタがないと判定した場合、次に、終了ＦＰを連続して検出したカウンタの数をＦＰ連続検出部４１４より入力したエラー処理通知から判定する（ステップＳ８０５）。そして、エラー処理部４１０は、この判定において、終了ＦＰを連続して検出したカウンタが無い場合には、次に、識別番号不一致判定部４０９からエラー処理通知を入力したか（何れかのカウンタから入力した識別番号が不一致と判定されたか）を判定し（ステップＳ８０６）、識別番号不一致判定部４０９からエラー処理通知を入力していない場合には（識別番号の不一致なしの場合）、正常であるため、通常処理を行う（つまりカウント値の算出結果は有効）と判定し（ステップＳ８０７）、加算部４１１へは何も出力しない。そしてステップＳ８０３の処理に遷移する。
【００６１】
また、エラー処理部４１０は、ステップＳ８０４において、開始ＦＰを連続して検出したカウンタが一部のみにある場合、また、ステップＳ８０５において、終了ＦＰを連続して検出したカウンタが有る場合、またステップＳ８０６において、識別番号不一致判定部４０９からエラー処理通知を入力したと判定した場合（識別番号の不一致ありの場合）には、エラー処理を行う（つまりカウント値の算出結果は無効）と判定し（ステップＳ８０８）、識別番号不一致判定部４０９からエラー処理通知を継続して入力したか（何れかのカウンタから入力した識別番号が不一致と判定された状況が継続したか）を判定する（ステップＳ８０９）。なお、エラー処理部４１０は、例えば前回の識別番号不一致判定部４０９における判定結果をメモリ等に記憶しておき、今回の識別番号不一致判定部４０９における判定結果と比較することで、エラー処理通知を継続して入力したか（何れかのカウンタから入力した識別番号が不一致と判定された状況が継続したか）を判定することができる。
【００６２】
そして、エラー処理部４１０は、エラー処理通知を継続して入力した（何れかのカウンタから入力した識別番号が不一致と判定された状況が継続した）と判定した場合には、タイマのカウントを１プラスして（ステップＳ８１０）、タイマのカウント値が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ８１１）。そして、エラー処理部４１０は、ステップＳ８０９において、識別番号不一致判定部４０９からエラー処理通知を継続して入力していない（何れかのカウンタから入力した識別番号が不一致と判定された状況が継続していない）と判定した場合、または、ステップＳ８１１において、タイマのカウント値が閾値以上でない場合には、ステップＳ８０３の処理に遷移する。なお、ステップＳ８０９において、識別番号不一致判定部４０９からエラー処理通知を継続して入力していない（何れかのカウンタから入力した識別番号が不一致と判定された状況が継続していない）と判定した場合には、タイマのカウントをクリア（ステップＳ８１２）した後に、ステップＳ８０３の処理に遷移する。これにより積算されたタイマのカウンタ値がクリア（ゼロ値へ更新）される。また、ステップＳ８１１においてタイマ値が閾値以上であると判定した場合には、開始ＦＰ番号付加部４０３へ、識別番号を初期値に戻すための識別番号リセット信号を出力する。これにより、次に開始ＦＰを入力した場合には、初期値の識別番号が付与されることとなる。
【００６３】
以上、第２の実施形態における処理について説明したが、第２の実施形態による時間差計測回路１０６の構成によれば、開始ＦＰまたは終了ＦＰの何れかを連続して入力したカウンタが１つでもある場合であって、その状況が継続した場合には、開始ＦＰ番号付加部にリセット信号を送って、開始ＦＰへの識別番号の付与を初期値に戻すよう制御している。これにより、第１の実施形態の構成による効果が得られるとともに、複数のカウンタのうちの１つのカウンタにおいて、ＦＰが取得できない状況が生じてしまった場合に、各カウンタに入力される開始ＦＰに付与される識別番号にずれが生じてしまい、その後、エラー処理が続いてしまう現象を回避することができるようになる。
【００６４】
なお、上述の各実施形態においては、基地局装置２０の時間差計測回路１０５において、開始ＦＰと終了ＦＰの検出タイミングの時間差Ｔ１を精度良く計測するための例について説明したが、移動局装置１０が基地局装置２０より受信したマルチフレームと、移動局装置１０自身が基地局装置２０へ送信するマルチフレームをそれぞれ開始ＦＰと終了ＦＰとして、移動局装置１０がそれらの時間差Ｔ２を計測して基地局装置２０との距離を算出するための技術に適用するようにしてもよい。
また、本実施形態においては、移動局装置１０（列車）と基地局装置２０の間で互いに通信されるマルチフレームを開始ＦＰと終了ＦＰとした場合の例について説明したが、２つの対向する信号計測装置間で通信する際の技術に応用してもよい。つまり、何らかの２つの対向する装置が互いに通信しあい、その通信の信号を精度良く計測するために、利用するようにしてもよい。
【００６５】
この場合、信号計測装置は、上述した位置検知システムと同様に、２つの信号フレーム（ＦＰ）のうちの、当該信号フレームの検出の時間差の計測の開始に利用する開始フレーム（開始ＦＰ）に、当該開始フレームの対向装置からの受信順に識別番号を付加する開始ＦＰ番号付加部４０３と、サンプリング周波数が所定のタイミングずらされた複数のクロックをそれぞれ別々に入力する前記複数のカウンタであって、前記識別番号の付加済みの開始フレームと、前記信号フレームのうちの前記時間差の計測の終了に利用する終了フレーム（終了ＦＰ）との信号を入力し、それら開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数をカウントする複数のカウンタ４０５〜４０８と、前記複数のカウンタで入力した前記識別番号付加済みの開始フレームのそれぞれの識別番号が一致しているかを判定し、一致していない場合には、前記開始フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックから、前記終了フレームの受信タイミングの検出に利用したクロックまでに入力したクロック数に基づく前記時間差の算出の無効を示す信号を出力する識別番号不一致判定部４０９と、を備える。
【００６６】
また信号計測装置は、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８それぞれが、開始ＦＰを連続して入力したかを判定し、当該判定において、一部のカウンタにおいて開始ＦＰを連続して入力したと判定した場合には、時間差の算出の無効を示す信号を出力するＦＰ連続検出部４１４を備える。
【００６７】
また信号計測装置は、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８それぞれが、開始ＦＰを連続して入力したかを判定するとともに、ＦＰ連続検出部４１４が、終了ＦＰを連続して入力したかを判定し、当該判定において、一部のカウンタにおいて終了ＦＰを連続して入力したと判定した場合には、時間差の算出の無効を示す信号を出力する
【００６８】
また信号計測装置において、識別番号不一致判定部４０９は、第１カウンタ４０５〜第４カウンタ４０８で入力した識別番号付加済みの開始ＦＰのそれぞれの識別番号が一致していないことを所定の時間計測した場合には、開始ＦＰ番号付加部４０３へ、識別番号のリセット信号を出力し、開始ＦＰ番号付加部４０３は、識別番号のリセット信号を入力した場合には、識別番号をリセットし、次に入力した開始ＦＰに識別番号の初期値を付加する。
【００６９】
なお、上述の位置検知システムは内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した各処理の過程が、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われるようにしてもよい。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１０・・・移動局装置
２０・・・基地局装置
１０１・・・無線受信回路
１０２・・・同期回路
１０３・・・位相調整回路
１０４・・・第１セレクタ回路
１０５・・・データ抽出回路
１０６・・・時間差計測回路
１０７・・・演算回路
１０８・・・前後比較回路
１０９・・・１／２系比較回路
１１０・・・第２セレクタ回路
４０１・・・開始ＦＰ受信部
４０２・・・終了ＦＰ受信部
４０３・・・開始ＦＰ番号付加部
４０４・・・クロック生成部
４０５・・・第１カウンタ
４０６・・・第２カウンタ
４０７・・・第３カウンタ
４０８・・・第４カウンタ
４０９・・・識別番号不一致判定部
４１０・・・エラー処理部
４１１・・・加算部
４１２・・・時間差算出部
４１３・・・ＦＰ連続検出部
４１４・・・タイマ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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