JP2005070019A - 追跡システム及び発信機 - Google Patents

Abstract

【課題】 競走馬等の競走体に取り付けた発信機からの電波を受信し、電波の到来角度に基づいて発信機の位置を特定し、競走体を追跡する追跡システムに係り、発信機の識別手段（例えば、周波数やスロット）に拠らず、追跡対象である競走体を識別し追跡することを課題とする。
【解決手段】 発信機３は、競走体に取り付けられたＩＣタグ４内の競走体識別情報を変調し、位置検知用電波として発信する。受信センサ２は、位置検知用電波を受信し、測角処理するとともに、復調したデータの競走体識別情報で発信元を特定する。移動体追跡装置は、この競走体識別情報を用いて測位処理する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動体に取り付けた発信機からの電波を受信し、電波の到来角度に基づいて発信機の位置を特定し、移動体を追跡する追跡システムに係り、発信機の識別手段（例えば、周波数やスロット）に拠らず、追跡対象である移動体を識別し追跡する技術に関する。

競走馬トレーニングセンター等で、競走馬（競走体、移動体の例）に電波発信機を取り付け、その電波を複数の受信センサで受信し、受信した電波により電波発信機の位置情報を算出し、競走馬の位置や速度を提供するサービスを行うシステムが提案されている。

例えば、特開平１１−２４８８３０号公報には、競走体の進路妨害や技術の向上を目的とするコース取り（速度解析を含む）等を解析するための走行経路計測装置が開示されている。

この装置では、受信機により受信された電波から競走体の識別情報を抽出し、その識別情報に係る競走体を特定する一方、受信機により受信された電波の到来方位からその競走体の方位角を計測し（測角処理）、その計測結果に基づいて競走体の位置及び速度を追尾している（追尾処理）。

複数の競走体を同時に追尾する場合には、各発信機を区別し、競走体を識別する必要があるが、その方法として、発信機毎に異なる周波数を用い、その周波数で発信機を区別し、その周波数と競走体の対応関係から追尾する競走体を識別する方法が考えられる。あるいは、一つの周波数を複数のスロットに分割し、使用するスロットにより、発信機を区別し、そのスロットと競走体の対応関係から追尾する競走体を識別する方法が考えられる。また、複数の周波数について、それぞれスロットを用いる方法も有効である。

しかし、周波数とスロットを用いる識別の方法であっても、割り当てられる組み合せの数には限界がある。これに対して、例えば競馬会に所属し、計測対象となり得る競走馬などの競走体の登録数は、その限界をはるかに超えている。従って、競走体を的確に識別する為には、計測機会の都度、周波数とスロットの組み合せに対する競走体の関係を完全に把握し、システムで管理する必要が生じる。しかし、係る作業は大変煩わしい。例えば、本来装着予定の競走体以外の競走体に発信機を装着してしまった場合には、個体を取り違えて計測することになる。また、発信機が故障し、別の発信機の装着を余儀なくされた場合などは、その対応関係を把握し、システム内のデータを修正する作業が必要になる。
特開平１１−２４８８３０号公報 特開平８−２６２１２１号公報

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、発信機の識別手段に拠らず、追跡対象である移動体を識別し追跡することを可能とすることである。

本発明にかかる追跡システムは、
移動体を識別する移動体識別情報を記憶するＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）タグを取り付けた移動体に装着された発信機の位置を、時間的に連続する移動体の軌跡として記憶する追跡システムであって、以下の要素を有することを特徴とする
（１）ＩＣタグから移動体識別情報を読み取るＩＣタグリーダを備え、ＩＣタグリーダで読み取った移動体識別情報を変調し、当該変調したデータを位置検知用電波として発信する発信機
（２）発信機から発信された位置検知用電波を受信するアンテナを有する複数の受信センサ
（３）受信センサのアンテナで受信した位置検知用電波の到来角度を検出する測角処理部
（４）測角処理部で用いる上記位置検知用電波を復調し、当該復調したデータから、測角処理部で検出する上記位置検知用電波の到来角度と対応付ける移動体識別情報を特定する移動体識別情報特定部
（５）同じ移動体識別情報に対応付けられ、少なくとも２つの受信センサのアンテナに対するそれぞれの位置検知用電波の到来角度と、当該少なくとも２つの受信センサの位置関係に基づいて、当該移動体識別情報に係る移動体の位置を算出する測位処理部。

本発明においては、競走体（移動体の例）に取り付けられたＩＣタグ内の競走体識別情報（実施例中では、競走体ＩＤで示す。移動体識別情報の例）を変調し、位置検知用電波として搬送し、受信側では、復調したデータの競走体識別情報で発信元を識別し、測位処理することにより、発信機の識別手段（例えば、周波数やスロット）に拠らず、追跡対象である競走体を識別し、追跡することができるようになる。これにより、発信機として識別可能な数の限界によらず、その限界を越える多数の競走体を随時追跡できるようになる。

実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図１は、各装置の配置を示す図である。

競走体には、当該競走体専用のＩＣタグ４が取り付けられている。例えば、競走馬の場合には、当該競走馬専用のゼッケンなどに取り付けられている。そして、計測対象となっている競走体には、発信機３を装着することができる。例えば、競走馬の場合には、鞍の所定位置などに装着できるように構成されている。発信機３は、ＩＣタグ４から電波を受信する機能を有しており、競走体に装着した状態で、ＩＣタグ４からの電波を受信できる位置に固定される。また、発信機３は、位置検知用電波を送信するように構成されている。

基準電波発信機１は、発信機３のタイマのタイミングを基準タイミングに合わせるための基準電波を送信するように構成されている。発信機３は、例えば、図中３ａの位置で基準電波を受信するとタイマを調整するように構成されている。

受信センサ２は、発信機３から送信された位置検知用電波を受信し、当該電波の到来方向を計測するように構成されている。この計測処理を測角処理という。計測中の発信機３の位置（例えば、図中３ｂの間）は、複数の受信センサ２で受信した電波の到来方向を、三角測量の原理に従って算出処理することにより計測される。この計測処理を測位処理といい、後述する移動体追跡装置５により行われる。

次に、本発明に係る移動体追跡システムのネットワークについて説明する。図２は、ネットワーク環境を示す図である。

６は、シールド層によって外界からの電磁波の影響を抑えて信号を伝達する同軸ケーブルなどで構成される同期用ネットワークである。受信センサ２は、基準電波発信機１から同期用ネットワーク６を介して基準タイミングを受信する。各受信センサ２が、そのタイミングに従って所定間隔で同期して測角処理結果（電波到来角度）を計測するように構成されている。

７は、高速な情報伝送方法（例えば、イーサネット（登録商標））を用いたＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などで構成される計測情報伝送用ネットワークである。各受信センサ２は、所定間隔（所定のタイミングの例）で計測した発信機３からの電波到来角度を計測情報として、計測情報伝送用ネットワーク７を介して移動体追跡装置５に送信するように構成されている。移動体追跡装置５は、受信センサ２からの計測情報を用いて、各発信機３の位置を算出し、時間的に連続してその位置を追跡するように構成されている。

次に発信機３について説明する。図３は、発信機の構成例を示す図である。

マイコン（マイクロコンピュータ）３１０は、発信機３の全体処理を制御するように構成されている。例えば、周波数を変更する場合には、マイコン３１０がＰＬＬ（フェーズロックループ）−ＩＣ３１６を制御し、周波数を変更する。また、送信や受信するタイミングを切り替える場合には、マイコン３１０が送受信切り替えスイッチ３０３を制御するように構成されている。マイコン３１０は、タイマを内臓しており、前述のように基準タイミングに従って当該タイマが調整され、当該タイマが管理するタイミングに従って、位置検知用電波を送信する。この例では、マイコン３１０内のタイマを用いるが、マイコン３１０の外部に接続するタイマを設けて、それを用いてもよい。

マイコン３１０は、周辺モジュールからデータを取得することもできる。例えば、オプション機能３１１からデータを取得したり、リーダライタ３１７からＩＣタグ４中のデータを取得することができる。リーダライタ３１７は、アンテナコイル３１８を介してＩＣタグ４からデータを読み取るように構成されている。本発明では、ＩＣタグ４から読み取ったデータ中に競走体ＩＤが含まれている。

発信機３から電波を送信する場合には、マイコン３１０から変調対象のデータが変調器３０７へ出力され、変調器３０７はこれを変調し、変調されたデータは、送信側ミキサ３０６、送信用バンドパスフィルタ３０５、送信アンプ３０４、送受信切り替えスイッチ３０３、及びバンドパスフィルタ３０２を介して、アンテナ３０１から電波として出力されるように構成されている。３０１から３０６は、変調したデータを位置検知用電波として発信する発信部の例である。本発明で位置検知用電波を送信する場合には、変調対象データにＩＣタグ４から読み取った競走体ＩＤを含めるように、マイコン３１０が動作する。

発信機３が電波を受信する場合には、アンテナ３０１で受信した電波は、バンドパスフィルタ３０２、送受信切り替えスイッチ３０３、受信アンプ３１２、受信側ミキサ３１３、及び受信用バンドパスフィルタ３１４を介して、復調器３１５に入力され、復調されるように構成されている。そして、復調されたデータは、マイコン３１０に入力される。

電圧制御発振器３０８は、送信の際あるいは受信の際に、送信側ミキサ３０６あるいは受信側ミキサ３１３に対して発振動作を行い、ＰＬＬ（フェーズロックループ）−ＩＣ３１６は、電圧制御発振器３０８を制御し、安定した周波数の発振動作を保つようにする。温度補償水晶発振器３０９は、温度による周波数変化を補正するように構成されている。

続いて、発信機３の処理について説明する。図４は、発信機の全体処理フローを示す図である。

発信機３が基準電波発信機１から基準電波を受信したかを判定し（Ｓ４０１）、基準電波を受信した場合には、Ｓ４０２からＳ４０４までの処理を行う。そして、電源のＯＦＦが指示されるまで（Ｓ４０５）、同ループ処理を繰り返す。

Ｓ４０２からＳ４０４までの処理について説明する。基準電波を受信した場合には、競走体ＩＤ読取り処理（Ｓ４０２）を行う。この処理では、マイコン３１０からの要求に従って、リーダライタ３１７は、アンテナコイル３１８を介して、ＩＣタグ４からＩＣタグ中のデータ（競走体ＩＤを含む。）を読み取る。そして、マイコン３１０はリーダライタ３１７からＩＣタグ中のデータ（競走体ＩＤを含む。）を取得する。取得した当該データは、マイコン３１０中のメモリに記憶される。尚、マイコン３１０の外部に接続するメモリを設け、当該外部メモリに当該データを記憶するようにしてもよい。

また、基準電波を受信した場合には、基準時刻設定処理（Ｓ４０３）を行う。この処理では、受信した基準電波に従って、マイコン３１０内のタイマを調整する。つまり、基準時刻を設定する。

競走体ＩＤ読取り処理（Ｓ４０２）と基準時刻設定処理（Ｓ４０３）は、順序が入れ替わってもかまわない。つまり、いずれの処理も位置検知用電波の期間送信処理（Ｓ４０４）の前に行われていればよい。

次に、位置検知用電波の期間送信処理（Ｓ４０４）について説明する。この処理により、所定期間中、当該発信機３の位置を検知させる為の位置検知用電波を送信する。図５は、位置検知用電波の期間送信処理フローを示す図である。

所定期間を計測するための期間タイマーを起動する（Ｓ５０１）。期間タイマーとして、マイコン３１０内部のタイマを用いてもよいし、マイコン３１０の外部に接続するタイマを設けてもよい。そして、位置検知用電波送信処理（Ｓ５０２）により、位置検知用電波の送信を繰り返す。期間タイマーが満了し、所定期間が経過した時点で送信処理を終了する（Ｓ５０３）。

前述の位置検知用電波送信処理（Ｓ５０２）について詳述する。図６は、位置検知用電波送信処理フローを示す図である。

マイコン３１０は、マイコン３１０内部のメモリで記憶しているデータから、競走体ＩＤを取り出し、変調器３０７に転送する。変調器３０７は、転送された競走体ＩＤを変調する。（Ｓ６０１）。変調対象のデータは、競走体ＩＤを含むものであれば足りる。変調されたデータは、前述の通り、変調器３０７からアンテナ３０１を介して、電波として送信される（Ｓ６０２）。

受信センサ２は、電波の到来角度を計測用のアンテナ（例えば、複数のアンテナで構成されるアレーアンテナ）と、各アンテナで受信したアナログデータをデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換部、同時に異なるアンテナで受信した電波に係るデジタルデータ群から到来角度を算出する測角処理部、及び当該デジタルデータを復調し、変調対象であったデータを復元し、その復調されたデータ中から競走体ＩＤを特定する競走体ＩＤ特定部（復調器を含む）を備えている。受信した電波の到来角度を算出する測角処理部は、複数の角度候補を出力する。

受信センサ２は、計測情報を移動体追跡装置５に送信する。計測情報には、計測時刻を示すタイムスタンプと、計測した受信センサ自身を特定する受信センサＩＤが、ヘッダとして含まれている。更に、受信した電波毎（つまり、発信機毎、競走体毎）の複数のレコードを有している。各レコードには、前述の競走体ＩＤと、複数の角度候補が含まれている。

次に、移動体追跡装置５について説明する。図７は、移動体追跡装置の構成例を示す図である。移動体追跡装置５は、計測情報受信部７０１、競走体別角度情報抽出部７０２、測位処理部７０３、追尾処理部７０４、及び発信機軌跡情報記憶部７０５により構成されている。

計測情報受信部７０１は、各受信センサから計測情報を取得する。競走体別角度情報抽出部７０２は、受信した計測情報群から、測位時刻を特定するタイムスタンプと、測位対象を特定する競走体ＩＤが共通する計測情報をすべて選択する。測位処理部７０３は、競走体別角度情報抽出部７０２で抽出された計測情報を用いて位置候補群を算出する。追尾処理部７０４は、これらの位置候補群の中から計測位置を選択する。このとき、発信機軌跡情報記憶部７０５に記憶している発信機の軌跡から予測位置を算出し、その予測位置に最も近い位置候補を計測位置と決定する。

発信機軌跡情報記憶部７０５の構成について説明する。発信機軌跡情報記憶部７０５は、追跡中の競走体毎のテーブルを有している。図８は、そのテーブル（発信機軌跡情報）の例を示す図である。

所定間隔で連続するタイムスタンプ毎にレコードを設け、競走体ＩＤとタイムスタンプと位置座標の項目を有している。各テーブルの競走体ＩＤが、別の手段により特定できる場合には、競走体ＩＤの項目を省略しても構わない。また、レコードの順位により、タイムスタンプを特定できる場合には、タイムスタンプの項目を省略しても構わない。

移動体追跡装置５は、コンピュータであり、各要素はプログラムにより処理を実行することができる。また、プログラムを記憶媒体に記憶させ、記憶媒体からコンピュータに読み取られるようにすることができる。

各装置の配置を示す図である。 ネットワーク環境を示す図である。 発信機の構成例を示す図である。 発信機の全体処理フローを示す図である。 位置検知用電波の期間送信処理フローを示す図である。 位置検知用電波送信処理フローを示す図である。 移動体追跡装置の構成例を示す図である。 発信機軌跡情報の例を示す図である。

符号の説明

１ 基準電波発信機、２ 受信センサ、３ 発信機、４ ＩＣタグ、５ 移動体追跡装置、６ 同期用ネットワーク、７ 計測情報伝送用ネットワーク、３０１ アンテナ、３０２ バンドパスフィルタ、３０３ 送受信切り替えスイッチ、３０４ 送信アンプ、３０５ 送信用バンドパスフィルタ、３０６ 送信側ミキサ、３０７ 変調器、３０８ 電圧制御発振器、３０９ 温度補償水晶発振器、３１０ マイコン、３１１ オプション機能、３１２ 受信アンプ、３１３ 受信側ミキサ、３１４ 受信用バンドパスフィルタ、３１５ 復調器、３１６ ＰＬＬ（フェーズロックループ）−ＩＣ、３１７ リーダライタ、３１８ アンテナコイル、７０１ 計測情報受信部、７０２ 競走体別角度情報抽出部、７０３ 測位処理部、７０４ 追尾処理部、７０５ 発信機軌跡情報記憶部。

Claims (5)

1. 移動体を識別する移動体識別情報を記憶するＩＣタグを取り付けた移動体に装着された発信機の位置を、時間的に連続する移動体の軌跡として記憶する追跡システムであって、以下の要素を有することを特徴とする追跡システム
   （１）ＩＣタグから移動体識別情報を読み取るＩＣタグリーダを備え、ＩＣタグリーダで読み取った移動体識別情報を変調し、当該変調したデータを位置検知用電波として発信する発信機
   （２）発信機から発信された位置検知用電波を受信するアンテナを有する複数の受信センサ
   （３）受信センサのアンテナで受信した位置検知用電波の到来角度を検出する測角処理部
   （４）測角処理部で用いる上記位置検知用電波を復調し、当該復調したデータから、測角処理部で検出する上記位置検知用電波の到来角度と対応付ける移動体識別情報を特定する移動体識別情報特定部
   （５）同じ移動体識別情報に対応付けられ、少なくとも２つの受信センサのアンテナに対するそれぞれの位置検知用電波の到来角度と、当該少なくとも２つの受信センサの位置関係に基づいて、当該移動体識別情報に係る移動体の位置を算出する測位処理部。
2. 上記測角処理部および上記移動体識別情報特定部は、ぞれぞれの受信センサに備えられていることを特徴とする請求項１記載の追跡システム。
3. 移動体は、競走体であることを特徴とする請求項１に記載の追跡システム。
4. 位置検知用の発信機であって、以下の要素を有することを特徴とする発信機
   （１）ＩＣタグから移動体識別情報を読み取るＩＣタグリーダ
   （２）ＩＣタグリーダで読み取った移動体識別情報を変調する変調器
   （３）変調器で変調したデータを位置検知用電波として発信する発信部。
5. 移動体は、競走体であることを特徴とする請求項４に記載の発信機。

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