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JP2015019259A - 通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】免許を必要としない特定小電力無線を用いた安価な通信システムを提供する。【解決手段】走行路線を走行する車両1に設置された車載無線機30と、地上に設置された地上無線機40との間で無線通信を行う通信システムであって、車載無線機30は、接続された車載装置20から入力されたり、他の車載無線機30や地上無線機40から受信されたりした、コマンドと電文とからなるフレームが書き込まれるフレーム記憶部と、フレーム記憶部に記憶されたフレームのコマンドを解析するフレーム解析部と、フレーム解析部による解析結果に基づく動作で、フレーム記憶部に記憶されたフレームの送信を行う送受信部とを備えている。【選択図】 図1

Description

本発明は、LRT(Light Rail Transit)や路線バス等の交通機関において、走行路線を走行する車両に設置された車載無線機と、駅等の地上に設置された地上無線機との間で無線通信を行う通信システムに関する。
鉄道の無線通信システムとして、互いに隣合う地上無線機同士で順次無線で通信を行いながら情報を中継して行く伝播型のネットワークが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された通信システムでは、車載無線機を車両の前部と後部に配置して互いに通信可能とし、互いに無線通信可能な地上無線機間に車両が存在するときに、地上無線機間の情報伝達を、移動体に搭載した2つの車載無線機で中継可能な構成になっている。
特開2013−42344号公報
しかしながら、従来技術においては、時分割多重アクセス方式が採用されており、走行路線に沿ってタイムスロットが割当てられた複数の地上無線機を設置する必要がある。従って、地上無線機間の同期をとるために、常に通信を行わなければならず、通信量が増大する。これにより、免許を必要な帯域を使用する高速で大規模な無線網を採用しなければならず、通信システムの構築が高価で煩雑なものになってしまうという問題点があった。
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、免許を必要としない特定小電力無線を用いた安価な通信システムを提供する点にある。
本発明に係る通信システムは、走行路線を走行する車両に設置された無線機と、地上に設置された無線機との間で無線通信を行う通信システムであって、前記無線機は、接続された接続機器から入力されたり、他の無線機から受信されたりした、コマンドと電文とからなるフレームが書き込まれるフレーム記憶手段と、該フレーム記憶手段に記憶された前記フレームの前記コマンドを解析するフレーム解析手段と、該フレーム解析手段による解析結果に基づく動作で、前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームの送信を行う送受信手段とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明に係る通信システムにおいて、前記送受信手段は、複数の送信チャンネルを有し、前記フレーム解析手段は、接続された接続機器から入力され、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドを解析することで、送信先と送信チャンネルとを特定し、前記送受信手段によって特定した前記送信先に特定した前記送信チャンネルで前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームを送信させることを特徴とする。
さらに、本発明に係る通信システムにおいて、前記送受信手段は、複数の送信チャンネルを有し、前記フレーム解析手段は、他の無線機から受信され、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドによって中継用であるか否かを判断し、中継用でない場合には、接続された接続機器に前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームを出力させ、中継用である場合には、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドを解析することで、送信先と送信チャンネルとを特定し、前記送受信手段によって特定した前記送信先に特定した前記送信チャンネルで前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームを送信させることを特徴とする。
さらに、本発明に係る通信システムにおいて、前記送受信手段は、複数の受信チャンネルを有し、前記フレーム解析手段は、接続された接続機器から入力され、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドを解析することで、前記送受信手段の受信チャンネルを設定することを特徴とする。
本発明の通信システムでは、フレーム記憶手段に書き込むコマンドによって無線機の動作を制御することができるため、無線機間で同期を取る必要がなく、免許を必要としない特定小電力無線を用いた安価な通信システムを構築することができる。
本発明に係る通信システムの実施の形態のシステム構成図である。 図1に示す車載装置及び車載無線機の構成を示すブロック図である。 図2に示す路線データ記憶部に記憶されている路線データ例を示す図である。 図1に示す地上装置及び地上無線機の構成を示すブロック図である。 図1に示す車載装置による車載無線機を用いたブロック通知の送信動作を説明するためのフローチャートである。 図1に示す車載装置による車載無線機を用いたブロック通知の送信動作を説明するための説明図である。 図2に示すブロック通知生成部でのブロック通知のブロック通知生成動作を説明するためのフローチャートである。 図2に示すブロック通知生成部で生成された直接送信用のブロック通知の通信手順を示す図である。 図2に示すブロック通知生成部で生成された中継送信用のブロック通知の通信手順を示す図である。 図1に示す車載無線機の動作を説明するためのフローチャートである。
以下に、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本実施の形態の通信システムは、決められた走行路線を走行するLRT(Light Rail Transit)や路線バス等の交通機関において、車両1間や、車両1と駅2等の地上基地との間で無線通信を行うシステムであり、図1に示すように、車両1にそれぞれ設置されたGPS受信機10、車載装置20及び車載無線機30と、車両1が停止する駅2にそれぞれ設置された地上無線機40と、地上装置50とで構成されている。
GPS受信機10は、複数のGPS衛星からのGPS信号を、車両1の屋根等に設置されたGPSアンテナ11を介して受信し、受信したGPS信号に基づいて現在位置(緯度、経度)を測位する機能を有し、測位した現在位置(緯度、経度)を測位位置として出力する。GPS受信機10は、所定時間毎に測位を実行して測位位置を出力するように構成されている。なお、GPS受信機10が測位を実行して測位位置を出力するタイミングは、予め設定しておいても良く、ユーザによって設定可能に構成しても良い。
車載装置20は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピューター等の情報処理装置であり、図2に示すように、GPS受信機10とのインターフェースであるGPSI/F21と、測位位置受信部22と、走行位置特定部23と、ブロック通知生成部24と、路線データ記憶部25と、走行履歴記憶部26と、車両情報記憶部27と、車載無線機30とのインターフェースである無線I/F28とを備えている。車載装置20において、ROMには車載装置20の動作制御を行うための制御プログラムが記憶され、CPUは、ROMに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをRAMに展開させることで、前述の測位位置受信部22、走行位置特定部23及びブロック通知生成部24としてそれぞれ機能する。
測位位置受信部22は、GPSI/F21を介してGPS受信機10からの測位位置を受信し、走行位置特定部23に出力する。
路線データ記憶部25は、半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶手段であり、走行路線をブロック化した路線データが記憶されている。ブロックは、走行路線に沿って連続して設定された駅ブロックと経路ブロックとからなる領域データである。路線データは、図3に示すように、「駅ID」と、「ブロック名」と、余長ブロックのa点〜d点の4つの頂点座標(緯度/経度)と、各ブロックに割り当てられた使用チャンネルCHとからなる。「駅ID」は、各駅2にそれぞれ付与された固有の識別名であり、「S○○」がそれぞれ付与されている。また、「ブロック名」は、各ブロックにそれぞれ付与された固有の識別名であり、駅2に設定された駅ブロックには、「T○○○」が、駅2間の路線に設定された経路ブロックには、「R○○○」がそれぞれ付与されている。さらに、「a○○○」、「b○○○」、「c○○○」及び「d○○○」は、ブロックにおける4つの頂点a、b、c、dのそれぞれの座標(緯度/経度)を表している。なお、本実施の形態では、図4に示すように、隣り合う余長ブロックのa点とc点、さらにb点とd点とは共通の頂点座標(緯度/経度)になっている。従って、路線データにおいて、a及びb点、もしくはc及びd点のいずれかを省略することもできる。さらに、各ブロックの形状は、同一である必要はなく、幅や長さを調整することができる。さらに、車載無線機30及び地上無線機40が受信に使用するチャンネルCHは、駅2を中心とする駅エリア毎に2つのチャンネルCHがそれぞれ割り当てられ、隣り合う駅2(駅エリア)では、異なるチャンネルCHがそれぞれ割り当てられている。
走行位置特定部23は、測位位置受信部22から入力された測位位置と、路線データ記憶部25に記憶されている路線データとを比較することで、車両1が位置するブロックを特定し、特定したブロックと、走行履歴記憶部26に記憶された走行履歴とを比較することで、車両1が新たなブロックに進入したか否かを判断し、車両1が新たなブロックに進入したと判断した場合は、特定したブロックを現在位置ブロックとしてブロック通知生成部24に出力する。また、特定したブロックは、走行位置特定部23から走行履歴記憶部26に出力され、走行履歴記憶部26に走行履歴として記憶される。
走行履歴記憶部26は、半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶手段であり、走行位置特定部23から入力されたブロックと、入力された時刻とを走行履歴として順次記憶される。
車両情報記憶部27には、半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶手段であり、設置されている車両1を特定する車両ID「X○○」が記憶されている。なお、設置されている車両1を特定する車両IDは、ユーザが図示しない入力部から入力するようにしても良く、ICカード等の外部記憶媒体の接続ポートを設け、車両IDが記憶された外部記憶媒体を接続ポートに接続して入力するようにしても良い。なお、外部記憶媒体の接続ポートを設ける場合には、外部記憶媒体自体を車両情報記憶部27として機能させることができる。また、車両情報記憶部27には、他の車両1の車両IDと、位置するブロック(駅ブロック、駅間ブロック)とが車両情報として記憶される。車両情報は、地上無線機40及び車載無線機30を経由して地上装置50から受信された車両登録通知に基づいて更新される。
ブロック通知生成部24は、車両1が新たなブロックに進入し、走行位置特定部23から現在位置ブロックが入力されると、現在位置ブロックと路線データ記憶部25に記憶されている路線データとに基づいて、現在位置ブロックを通知する駅2を特定する。そして、ブロック通知生成部24は、車載無線機30の動作を設定するコマンドと、現在位置ブロックが記述されたシリアル電文とからなるフレームをブロック通知として生成し、生成したブロック通知を無線I/F28経由で車載無線機30に出力する。また、ブロック通知生成部24は、走行位置特定部23から入力された現在位置ブロックによって新たな駅エリアの進入を認識すると、該当する駅エリアに割り当てられている2つのチャンネルCHへの切換を車載無線機30に指示するチャンネル切り換えコマンドを生成し、生成したチャンネル切り換えコマンドを無線I/F28経由で車載無線機30に出力する。
車載無線機30は、総務省で定める一定の条件を満たした無線設備であれば無線従事者資格も無線局免許も不要である特定小電力無線の帯域を用いて無線フレームを送信する小電力無線である。車載無線機30は、図2に示すように、フレーム記憶部31と、フレーム解析部32と、ID記憶部33と、送受信部34と、アンテナ35とを備えている。
フレーム記憶部31は、半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶手段であり、車載装置20から入力されたフレームが書き込まれると共に、地上無線機40や他の車載無線機30から受信した無線フレームが書き込まれる。
フレーム解析部32は、車載装置20からフレーム記憶部31に書き込まれたフレームのコマンドを解析することで、コマンドによって設定された動作を送受信部34に実行させる。
ID記憶部33は、半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶手段であり、設置されている車両1を特定する車両ID「X○○」が記憶されている。
送受信部34は、常時、受信を待機する受信待機モードに設定されており、車載装置20からフレーム記憶部31にフレームが書き込まれた場合に、フレーム記憶部31に記憶されたフレームの送信を行う。送受信部34は、フレーム記憶部31に記憶されたフレームに送信手順、送信先の駅ID「S○○」、送信元の車両ID「X○○」等が記述された無線ヘッダーを付加した無線フレームを生成し、生成した無線フレームを地上無線機40に送信する。なお、送受信部34は、送受信を行う複数のチャンネルを有し、チャンネル指示コマンドによって指示されたチャンネルCHによって無線フレームの送信を行う。また、送受信部34は、受信待機モードにおいて、チャンネル切り換えコマンドによって設定された2つのチャンネルCHによりスキャンし、つながったチャンネルCHで無線フレームの受信を行う。地上無線機40や他の車載無線機30から無線フレームを受信した場合には、無線ヘッダーに記述されている送信先の車両ID「X○○」がID記憶部33に記憶されている車両ID「X○○」と比較し、一致する場合には、受信した無線フレームをフレーム記憶部31に記憶させ、一致しない場合には、受信した無線フレームを破棄する。
地上無線機40は、電波法で定める一定の条件を満たした無線設備であれば無線従事者資格も無線局免許も不要である特定小電力無線の帯域を用いて無線フレームを送信する小電力無線であり、図4に示すように、車載無線機30と同様の構成を有している。なお、地上無線機40のID記憶部33には、設置されている駅2を特定する駅ID「S○○」が記憶されている。
地上装置50は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピューター等の情報処理装置であり、図4に示すように、車両情報記憶部51と、車両情報報知部52と、路線データ記憶部53と、車両登録通知生成部54と、地上無線機40とのインターフェースである無線I/F55とを備えている。
車両情報記憶部51は、半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶手段であり、車載装置20から受信したブロック通知に基づいて、車両1の車両IDと、現在位置ブロック(駅ブロック、駅間ブロック)とが車両情報として記憶される。
車両情報報知部52は、車両情報記憶部51に記憶されている車両情報を利用者に視覚や音声によって報知する液晶ディスプレイ等の表示装置やスピーカ等の音声出力装置である。これにより、駅2で待っている利用者は、到着予定の車両1の現在位置を把握することができ、利用者へのサービスが向上する。
路線データ記憶部53は、半導体メモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶手段であり、車載装置20の路線データ記憶部25と同様の路線データが記憶されている。
車両登録通知生成部54は、無線I/F55経由でブロック通知が入力されると、該入力されたブロック通知に基づいて、車両情報記憶部51に記憶されている車両情報を更新する。また、車両登録通知生成部54は、自駅エリアに位置する車両1を送信先とする、地上無線機40の動作を設定するコマンドと、車両情報記憶部51に記憶されている車両情報が記述されたシリアル電文とからなるフレームを車両登録通知として生成し、生成した車両登録通知を無線I/F55経由で地上無線機40に出力する。
次に、車載装置20による車載無線機30を用いたブロック通知の送信動作について図5及び図6を参照して詳細に説明する。
図5を参照すると、車載装置20において、測位位置受信部22は、GPS受信機10からの測位位置の受信を監視していると共に(ステップA1)、ブロック通知生成部24は、地上装置50からの車両登録通知の受信を監視している(ステップA2)。
ステップA1で測位位置が受信されると、走行位置特定部23は、受信された測位位置と、路線データ記憶部25に記憶されている路線データとを比較することで、車両1が位置するブロックを特定し(ステップA3)、特定したブロックと、走行履歴記憶部26に記憶されている走行履歴とを比較することで、車両1が新たなブロックに進入したか否かを判断する(ステップA4)。
ステップA4で車両1が新たなブロックに進入したと判断した場合には、走行位置特定部23は、特定したブロックを現在位置ブロックとしてブロック通知生成部24に出力する。ステップA4で車両1が新たなブロックに進入していない判断した場合には、ステップA1に戻って次の測位位置の受信を監視する。
次に、ブロック通知生成部24は、走行位置特定部23から入力された現在位置ブロックと、路線データ記憶部25に記憶されている路線データと、走行履歴記憶部26に記憶されている走行履歴とに基づいて、現在位置ブロックから予め設定された範囲内に位置する駅2や車両1を送信先として特定する(ステップA5)。なお、走行履歴は、進行方向を判断するために用いられ、進行方向の前方側と後方側とで設定された範囲が異なる場合に使用される。また、本実施の形態では、進行方向の前方側に位置する2つの駅2と、進行方向の後方側に位置する2つの駅2とを送信先として特定する。例えば、図6に示すように、車両ID「X04」の車両1が経路ブロック「R045」に進入した場合には、進行方向の前方側に位置する2つの駅2であるF駅「S06」及びE駅「S05」と、進行方向の後方側に位置する2つの駅2であるD駅「S04」及びC駅「S03」とが送信先として特定されることになる。
次に、ブロック通知生成部24は、車載無線機30の動作を設定するコマンドと、現在位置ブロックが記述されたシリアル電文とからなるフレームをブロック通知として送信先毎にそれぞれ生成する(ステップA6)。そして、ブロック通知生成部24は、生成したブロック通知を無線I/F28経由で車載無線機30に出力することで、車載無線機30によってブロック通知を送信させ(ステップA7)、ステップA1に戻る。
次に、ステップA2で受信を監視している地上装置50からの車両登録通知について説明する。
本実施の形態では、上述のように進行方向の前方側に位置する2つの駅2と、進行方向の後方側に位置する2つの駅2とがブロック通知の送信先として特定される。従って、駅2に設置されている地上装置50は、2つ先の駅までの間に位置する車両1からそれぞれブロック通知を地上無線機40経由で受信することになる。地上装置50の車両登録通知生成部54は、無線I/F55を介してブロック通知が入力されると、入力されたブロック通知に基づいて車両情報記憶部51に記憶されている車両情報を更新する。例えば、図6に示すE駅「S05」に設置されている地上装置50には、2つ先の駅までの間に位置する車両ID「X03」、車両ID「X04」、車両ID「X05」のそれぞれ車両1からブロック通知が送信され、車両情報記憶部51には、車両ID「X03」、車両ID「X04」、車両ID「X05」の車両1の現在位置ブロックがそれぞれ「R039」、「R045」、「R053」であることが車両情報として記憶される。
また、車両登録通知生成部54は、入力されたブロック通知の現在位置ブロックが自駅エリアである場合には、ブロック通知の送信元の車両1を送信先とする、地上無線機40の動作を設定するコマンドと、車両情報記憶部51に記憶されている車両情報が記述されたシリアル電文とからなるフレームを車両登録通知として生成する。そして、車両登録通知生成部54は、生成した車両登録通知を無線I/F55経由で地上無線機40に出力することで、地上無線機40によって車両登録通知を送信させる。
ステップA2で、ブロック通知生成部24は、地上装置50からの車両登録通知を受信すると、受信した車両登録通知に基づいて、受信を監視しているこのようにして送信される車両登録通知を車両情報記憶部27に記憶されている車両情報を更新させ(ステップA8)、ステップA1に戻る。
これにより、車両情報記憶部27には、所定の範囲内(進行方向の前後のそれぞれ2駅間)に位置する車両1の車両IDと現在位置ブロックとが車両情報として記憶されることになる。
次に、ブロック通知生成部24によるブロック通知の生成動作について図7乃至図9を参照して詳細に説明する。
図7を参照すると、ブロック通知生成部24は、図5に示すステップA5で送信先を特定すると、変数nを1にセットし(ステップB1)、走行位置特定部23から入力された現在位置ブロックと、路線データ記憶部25に記憶されている路線データとに基づいて、n番目の送信先までのブロック数Rを算出する(ステップB2)。そして、ブロック通知生成部24は、算出したブロック数Rが予め設定された閾ブロック数Ra未満か否かを判断する(ステップB3)。
ステップB3で算出したブロック数Rが予め設定された閾ブロック数Ra未満である場合には、ブロック通知生成部24は、送信先に直接ブロック通知を送信する直接送信を選択し、直接送信用のブロック通知を生成する。例えば、閾ブロック数Raとして「10ブロック」が設定されている場合には、図6に示す車両ID「X04」の車両1からE駅「S05」及びD駅「S04」までのブロック数Rはそれぞれ「2ブロック」及び「6ブロック」となり、いずれも閾ブロック数Ra未満となる。これにより、図6に示す車両ID「X04」の車両1からE駅「S05」及びD駅「S04」への送信は、直接送信として選択される。
直接送信用のブロック通知の生成にあたり、まず、ブロック通知生成部24は、算出したブロック数Rに応じたアンサー指示コマンドを生成する(ステップB4)。図8には、直接送信の際の通信手順が示されている。なお、図8に示す発呼局と被呼局とは、車載無線機30や地上無線機40であり、接続機器は、車載無線機30に接続された車載装置20や地上無線機40に接続された地上装置50である。図8に示されている通信手順の中で、点線矢印で示す送信(無線フレームの受信報告「ACK」や動作報告「アンサー」)の有無は、アンサー指示コマンドによって選択可能に構成されている。すなわち、車載無線機30や地上無線機40において、フレーム解析部32は、フレーム記憶部31に記憶されているフレームを解析し、アンサー指示コマンドに基づいて、無線フレームの受信報告「ACK」や動作報告「アンサー」を送信するか否かを判断する。
本実施の形態では、アンサー指示コマンドによって図8に示す「アンサーA」、「アンサーB」、「アンサーC」のそれぞれの有無が、算出したブロック数Rに応じて選択される。なお、「アンサーA」は、発呼局がフレームを受信したことを知らせる動作報告であり、信頼性は低いが、無線での通信量が増えない。従って、ブロック数Rが小さい場合(例えば、1〜3ブロック)に、ブロック通知生成部24は、「アンサーA」のみ有りとするアンサー指示コマンドを生成する。
「アンサーB」は、被呼局がフレームを受信したことを知らせる動作報告であり、信頼性は中程度であるが、被呼局から発呼局への受信報告「ACK」を必要とする。従って、ブロック数Rが中くらいの場合(例えば、4〜6ブロック)に、ブロック通知生成部24は、「アンサーB」のみ有りとするアンサー指示コマンドを生成する。
「アンサーC」は、被呼局が有線で接続された接続機器にフレームを出力したことを知らせる動作報告であり、信頼性は高いが、被呼局から発呼局への受信報告「アンサー」と発呼局から被呼局への受信報告「ACK」を必要とする。従って、ブロック数Rが大きい場合(例えば、7〜9ブロック)に、ブロック通知生成部24は、「アンサーB」を有りとするアンサー指示コマンドを生成する。
次に、ブロック通知生成部24は、路線データ記憶部25に記憶されている路線データに基づいて、n番目の送信先に設定されているチャンネルCHを特定し、特定したチャンネルCHでの送信を車載無線機30に指示するチャンネル指示コマンドを生成する(ステップB5)。
次に、ブロック通知生成部24は、送信先の車両IDと送信元の駅IDとが記述された送信指示コマンドと、ステップB4で生成したアンサー指示コマンドと、ステップB5で生成したチャンネル指示コマンドとを含むコマンドと、現在位置ブロックが記述されたシリアル電文とからなるフレームを直接送信用のブロック通知として生成し(ステップB6)、生成したブロック通知を車載無線機30に出力する(ステップB7)。これにより、車載無線機30は、送信指示コマンドに基づく無線ヘッダーを生成し、無線ヘッダーと、コマンドと、シリアル電文とからなる無線フレームをチャンネル指示コマンドによって指示されたチャンネルCHで送信先に送信する。また、発呼局や被呼局からの無線フレームの受信報告「ACK」や動作報告「アンサー」は、アンサー指示コマンドに基づいて行われる。
次に、ブロック通知生成部24は、送信していない残りの送信先があるか否かを判断し(ステップB8)、ステップB8で残りの送信先がない場合には、ブロック通知の生成動作を終了する。ステップB8で残りの送信先がある場合には、変数nに1を加えて(ステップB9)、ステップB2に戻り、次の送信先までのブロック数Rを算出する。
ステップB3で算出したブロック数Rが予め設定された閾ブロック数Ra以上である場合には、ブロック通知生成部24は、送信先に他の車載無線機30や地上無線機40を経由してブロック通知を送信する中継送信を選択し、中継送信用のブロック通知を生成する。例えば、閾ブロック数Raとして「10ブロック」が設定されている場合には、図6に示す車両ID「X04」の車両1からF駅「S06」及びC駅「S03」への送信が中継送信として選択される。
中継送信用のブロック通知の生成にあたり、まず、ブロック通知生成部24は、路線データ記憶部25に記憶されている路線データと、車両情報記憶部27に記憶されている車両情報とに基づいて、送信先との間に位置する車両1や駅2を中継先として特定する(ステップB10)。例えば、図6に示す車両ID「X04」の車両1からF駅「S06」にブロック通知を送信する場合には、車両ID「X04」の車両1とF駅「S06」との間に位置するE駅「S05」と、車両ID「X05」の車両1とが中継先として特定される。なお、送信先との間に位置する全ての車両1及び駅2を中継先として特定する必要はなく、送信先との間に位置する車両1及び駅2の中から1もしくは複数の中継先を適宜選択するようにしても良い。また、中継先の数に制限を設けても良い。
次に、ブロック通知生成部24は、送信先の車両IDと、送信元の駅IDと、ステップB10で特定した中継先の駅IDや車両IDと、中継の順番とが記述された中継用送信指示コマンドを生成する(ステップB11)。
次に、ブロック通知生成部24は、中継用アンサー指示コマンドを生成する(ステップB12)。図9には、中継送信の際の通信手順が示されている。なお、図9に示す発呼局と中継局と被呼局とは、車載無線機30や地上無線機40であり、接続機器は、車載無線機30に接続された車載装置20や地上無線機40に接続された地上装置50である。中継用アンサー指示コマンドでは、被呼局が有線で接続された接続機器にフレームを出力したことを知らせる動作報告である信頼性は高い「アンサーC」が有りとして設定されている。なお、図9に示されている通信手順の中で、点線矢印で示す送信(無線フレームの受信報告「ACK」や動作報告「アンサー」)の有無は、アンサー指示コマンドによって選択可能に構成することができる。
次に、ブロック通知生成部24は、路線データ記憶部25に記憶されている路線データに基づいて、中継先と、送信先とにそれぞれ設定されているチャンネルCHを特定し、自機と中継先との間、中継先間と、中継先と送信先との間で使用するチャンネルCHを指定する中継用チャンネル指示コマンドを生成する(ステップB13)。
次に、ブロック通知生成部24は、ステップB11で生成した中継用送信指示コマンドと、ステップB12で生成した中継用アンサー指示コマンドと、ステップB13で生成した中継用チャンネル指示コマンドとを含むコマンドと、現在位置ブロックが記述されたシリアル電文とからなるフレームを中継用のブロック通知として生成し(ステップB14)、ステップB7に至って、生成したブロック通知を車載無線機30に出力する。これにより、車載無線機30は、中継用送信指示コマンドに基づく無線ヘッダーを生成し、無線ヘッダーと、コマンドと、シリアル電文とからなる無線フレームを中継用チャンネル指示コマンドによって指示されたチャンネルCHで中継先に送信する。
次に、車載無線機30及び地上無線機40の動作について図10を参照して詳細に説明する。なお、車載無線機30と地上無線機40とは、同様の構成を有し、同様の動作を行うため、代表して車載無線機30について、以下説明する。
車載無線機30は、常時、受信を待機する受信待機モードに設定されており、地上無線機40や他の車載無線機30からの無線フレームの受信を待機していると共に(ステップC1)、車載装置20からフレーム記憶部31へのフレームの書き込みと(ステップC2)、チャンネル切り換えコマンドの書き込みとを監視している(ステップC3)。
送受信部34は、ステップC1で地上無線機40や他の車載無線機30からの無線フレームを受信すると、ID記憶部33に記憶されている車両IDと、無線ヘッダーに宛先として記述されている車両IDが一致するか否かで、自機宛の無線フレームか否かを判断する(ステップC4)。ステップC4で自機宛の無線フレームではない判断された場合には、送受信部34は、受信した無線フレームを破棄して(ステップC5)、ステップC1に戻って、次の受信を待機する。
ステップC4で自機宛の無線フレームか否かを判断された場合には、受信した無線フレームの内、コマンドとシリアル電文とからなるフレームをフレーム記憶部31に書き込む(ステップC6)。次に、フレーム解析部32は、フレーム記憶部31に記憶されたフレームを解析し、中継用のコマンドか否かを判断する(ステップC7)。
ステップC7で中継用のコマンドでない場合には、フレーム解析部32は、フレーム記憶部31に記憶されたフレームのシリアル電文を車載装置20に出力し(ステップC8)、ステップA1に戻る。なお、フレーム解析部32は、フレーム記憶部31に記憶されたフレームに含まれているアンサー指示コマンドによって指示されている場合には、無線フレームを受信したことを報告する受信報告「ACK」や、シリアル電文を車載装置20に出力したことを報告する動作報告「アンサー」を、送受信部34によって送信元に送信させる。
ステップC7で中継用のコマンドである場合には、フレーム解析部32は、中継用チャンネル指示コマンドに基づいて送信するチャンネルCHを特定すると共に(ステップC9)、中継用送信指示コマンドに基づいて次の送信先(駅ID「S○○」or車両ID「X○○」)を特定し(ステップC10)、ステップC9で特定したチャンネルCHを用い、ステップC10で特定した送信先への、フレーム記憶部31に記憶されたフレームの送信を指示する(ステップC11)。
送受信部34は、ステップC10で特定した送信先が記述された無線ヘッダーを生成し、無線ヘッダーと、コマンドと、シリアル電文とからなる無線フレームをステップC9で特定したチャンネルCHで送信先に送信し(ステップC12)、ステップC1に戻って、次の受信を待機する。なお、フレーム解析部32は、フレーム記憶部31に記憶されたフレームに含まれている中継用アンサー指示コマンドによって指示されている場合には、無線フレームを受信したことを報告する受信報告「ACK」を、送受信部34によって送信元に送信させる。
ステップC2で車載装置20からフレーム記憶部31にフレームが書き込まれると、ステップC9に至り、フレーム解析部32は、フレーム記憶部31に記憶されたフレームを解析し、チャンネル指示コマンド(or中継用チャンネル指示コマンド)に基づいて送信するチャンネルCHを特定すると共に、送信指示コマンド(or中継用送信指示コマンド)に基づいて送信先(駅ID「S○○」or車両ID「X○○」)を特定し(ステップC10)、ステップC13で特定したチャンネルCHを用い、ステップC14で特定した送信先への、フレーム記憶部31に記憶されたフレームの送信を指示する(ステップC11)。
送受信部34は、ステップC10で特定した送信先が記述された無線ヘッダーを生成し、無線ヘッダーと、コマンドと、シリアル電文とからなる無線フレームをステップC9で特定したチャンネルCHで送信先に送信し(ステップC12)、ステップC1に戻って、次の受信を待機する。
ステップC3で車載装置20からフレーム記憶部31にチャンネル切り換えコマンドが書き込まれると、フレーム解析部32は、フレーム記憶部31に記憶されたチャンネル切り換えコマンドを解析して2つのチャンネルCHを特定し、送受信部34の受信チャンネルを特定した2つのチャンネルCHに設定し(ステップC13)、ステップC1に戻って、次の受信を待機する。これにより、送受信部34は、受信待機モードにおいて、チャンネル切り換えコマンドによって設定された2つのチャンネルCHによりスキャンし、つながったチャンネルCHで無線フレームの受信を行う。
なお、本実施の形態では、送信先までのブロック数Rに基づいて直接送信と中継送信とを選択するように構成したが、路線データに基づいて送信先までの距離を算出し、距離に応じて直接送信と中継送信とを選択するようにしても良い。
また、本実施の形態では、アンサー指示コマンドによって「アンサーA」、「アンサーB」、「アンサーC」のそれぞれの有無を選択するように構成したが、全てのアンサーを無しにしても良く、また、「アンサーA」、「アンサーB」、「アンサーC」の複数を選択可能にしても良い。
さらに、車載無線機30及び地上無線機40おいて、送信出力と受信強度とを切り換え可能に構成し、フレーム記憶部31に書き込まれたコマンドによって切り換え可能に構成しても良い。この場合には、送信先や送信元との距離に応じて送信出力と受信強度とをそれぞれ切り換えることができる。
以上、説明したように本実施の形態は、走行路線を走行する車両1に設置された車載無線機30と、地上に設置された地上無線機40との間で無線通信を行う通信システムであって、車載無線機30は、接続された車載装置20から入力されたり、他の車載無線機30や地上無線機40から受信されたりした、コマンドと電文とからなるフレームが書き込まれるフレーム記憶部31と、フレーム記憶部31に記憶されたフレームのコマンドを解析するフレーム解析部32と、フレーム解析部32による解析結果に基づく動作で、フレーム記憶部31に記憶されたフレームの送信を行う送受信部34とを備えている。
この構成により、フレーム記憶部31に書き込むコマンドによって車載無線機30の動作を制御することができるため、車載無線機30と地上無線機40との間で同期を取る必要がなく、免許を必要としない特定小電力無線を用いた安価な通信システムを構築することができる。
また、本実施の形態によれば、送受信部34は、複数の送信チャンネルを有し、フレーム解析部32は、接続された車載装置20から入力され、フレーム記憶部31に書き込まれたコマンドを解析することで、送信先と送信チャンネルとを特定し、送受信部34によって特定した送信先に特定した送信チャンネルでフレーム記憶部31に記憶されたフレームを送信させるように構成されている。
この構成により、送信チャンネルを簡単に変更することができ、混信を防止することができる。
また、本実施の形態によれば、送受信部34は、複数の送信チャンネルを有し、フレーム解析部32は、他の車載無線機30や地上無線機40から受信され、フレーム記憶部31に書き込まれたコマンドによって中継用であるか否かを判断し、中継用でない場合には、接続された車載装置20にフレーム記憶部31に記憶されたフレームを出力させ、中継用である場合には、フレーム記憶部31に書き込まれたコマンドを解析することで、送信先と送信チャンネルとを特定し、送受信部34によって特定した送信先に特定した送信チャンネルでフレーム記憶部31に記憶されたフレームを送信させるように構成されている。
この構成により、フレーム記憶部31に書き込むコマンドによって、車載無線機30や地上無線機40を中継局として機能させることができ、通信経路が固定されることがないフレキシブルな通信網を構築することができる。
また、本実施の形態によれば、送受信部34は、複数の受信チャンネルを有し、フレーム解析部32は、接続された車載装置20から入力され、フレーム記憶部31に書き込まれたコマンドを解析することで、送受信部34の受信チャンネルを設定するように構成されている。
この構成により、車載装置20が現在位置の駅エリアに設定されている受信チャンネルに簡単に切り換えることができる。
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
1 車両
2 駅
10 GPS受信機
11 GPSアンテナ
20 車載装置
21 GPSI/F
22 測位位置受信部
23 走行位置特定部
24 ブロック通知生成部
25 路線データ記憶部
26 走行履歴記憶部
27 車両情報記憶部
28 無線I/F
30 車載無線機
31 フレーム記憶部
32 フレーム解析部
33 ID記憶部
34 送受信部
35 アンテナ
40 地上無線機
50 地上装置
51 車両情報記憶部
52 車両情報報知部
53 路線データ記憶部
54 車両登録通知生成部
55 無線I/F

Claims (4)

  1. 走行路線を走行する車両に設置された無線機と、地上に設置された無線機との間で無線通信を行う通信システムであって、
    前記無線機は、接続された接続機器から入力されたり、他の無線機から受信されたりした、コマンドと電文とからなるフレームが書き込まれるフレーム記憶手段と、
    該フレーム記憶手段に記憶された前記フレームの前記コマンドを解析するフレーム解析手段と、
    該フレーム解析手段による解析結果に基づく動作で、前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームの送信を行う送受信手段とを具備することを特徴とする通信システム。
  2. 前記送受信手段は、複数の送信チャンネルを有し、
    前記フレーム解析手段は、接続された接続機器から入力され、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドを解析することで、送信先と送信チャンネルとを特定し、前記送受信手段によって特定した前記送信先に特定した前記送信チャンネルで前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームを送信させることを特徴とする請求項1記載の通信システム。
  3. 前記送受信手段は、複数の送信チャンネルを有し、
    前記フレーム解析手段は、他の無線機から受信され、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドによって中継用であるか否かを判断し、中継用でない場合には、接続された接続機器に前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームを出力させ、中継用である場合には、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドを解析することで、送信先と送信チャンネルとを特定し、前記送受信手段によって特定した前記送信先に特定した前記送信チャンネルで前記フレーム記憶手段に記憶された前記フレームを送信させることを特徴とする請求項1又は2記載の通信システム。
  4. 前記送受信手段は、複数の受信チャンネルを有し、
    前記フレーム解析手段は、接続された接続機器から入力され、前記フレーム記憶手段に書き込まれた前記コマンドを解析することで、前記送受信手段の受信チャンネルを設定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の通信システム。
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