JP2009035187A - Ｇｐｓ電波遮断物体検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道信号分野等への応用を可能とするため、ＧＰＳ電波を利用したＧＰＳ電波遮断物体検出システムにフェールセーフ性を具備させる。
【解決手段】ＧＰＳアンテナ１１とＧＰＳ受信機１２は汎用品とし、その出力に基づいて電波受信の成否を判別して受信成功時にＧＰＳ電波遮断物体が不存在しないと判断し受信失敗時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在すると判断する判定装置１３をフェールセーフな装置で構成し、この判定装置がＧＰＳ地上装置１１，１２およびその伝送系の健全性を監視することでシステム全体をフェールセーフなものにする。さらに、そのような電波受信の有無に加えて、測位結果と記憶位置との比較や、時刻更新の適否判別も行って、安全側の判断を出す。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鉄道車両や自動車などの金属物体その他のＧＰＳ電波遮断物体を検出対象物としてその存否を検出するＧＰＳ電波遮断物体検出システムに関し、詳しくは、衛星航法システム(Global Positioning System）用のＧＰＳ(Global Positioning Satellite)衛星から送られてくるＧＰＳ電波を利用して検出対象物が存在しているか否かを検出するＧＰＳ電波遮断物体検出システムをフェールセーフ性に構成する手法に関する。

鉄道用車両を含めた金属物体などを検出する方式として、鉄道用車両では車両の車軸にて左右のレールを短絡することによりその存在を検出する軌道回路方式が広く採用されている（例えば特許文献１参照）。その他、金属物体が存在することにより発信周波数が変化することを利用したループコイル方式（例えば特許文献２参照）、発光器から受光器に送られた光が遮光性物体により遮断されることにより物体の存在を検出するフォトインタラプタ方式などが実用化されている。
また、ＧＰＳを利用した検出システムとして、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機を路面電車等の移動体に搭載して運行位置を検出するものや（例えば特許文献３参照）、ＧＰＳアンテナ等を地上に固定しておいて地殻変動を測定するものなどが挙げられる。

さらに、鉄道信号の運転保安設備には鉄道輸送の安全を確保するためにフェールセーフ性が要求される（例えば非特許文献１参照）。このフェールセーフ性を簡潔に表現すると、「運転保安設備に故障が発生した場合に、その故障によって系全体が安全側に動作すること」であり、鉄道信号における安全側とは例えば信号機では停止信号（赤信号）であり、安全側が明確に定義できる。信号機は、列車の存否を検出する装置・システムから信号機を制御する区間に列車の存否の結果が与えられ列車が存在する場合には自動的に停止信号を示すように構成されている。従って列車の存否を検出する装置・システムにおけるフェールセーフ性は、当該装置・システムが自らの健全性を診断し故障した場合には列車が存在する状態の出力を行うことである（例えば非特許文献１参照）。

列車の存否を検出する装置として現在、最も広く普及しているのは軌道回路であり、これはレールを電気回路として利用し、一定区間に列車が存在すると車軸がレール間を短絡することにより列車の存在を検出するものである。信号機を制御するための軌道回路としてはフェールセーフ性の観点から閉電路式（クローズドループ式）のものが採用される。閉電路式の軌道回路は、軌道回路の一端に電源装置を接続し、もう一端にリレー（軌道リレー）を接続した状態で、列車検出用の電流を電源装置からレールへ常時供給することで、レールを介して軌道リレーを駆動（励磁）する。列車がこの軌道回路に存在すると車軸がレール間を短絡することによりリレーを駆動する電流が絶たれ、リレーが無励磁（非励磁）となる。

このリレーの無励磁の状態が列車が存在する状態であり、例えばレールが破断した場合や、リレーのコイルが切れた故障の場合にも、無励磁となり、信号機を停止信号にする状態に遷移させるので、安全を確保することができる（例えば非特許文献２，非特許文献３を参照）。
また、フェールセーフ性を実現する素子として古くから非対称誤り素子であるリレーを使用してフェールセーフを実現していたが、近年は半導体部品など対称誤り素子を使用したマイクロコンピュータシステムにおいてもフェールセーフを実現する各種の方式が実用化されている（例えば特許文献４参照）。

特開２０００−１６８５５４号公報 特開２００５−２３８８８３号公報 特開２００６−２４０４７８号公報 特開２００３−１４６２１４号公報 「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」第６３条（障害発生時の安全確保）及び解説 「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」第５９条（列車等を検知する装置）及び解説 「軌道回路（改訂版）」Ｐ６〜７、鉄道電気技術協会出版、平成４年５月１０日発行

［先行特許出願］ 特願２００７−１９２３３３号

ところで、ＧＰＳ利用の検出システムでは、無料で受信できるＧＰＳ電波を利用するため、送信機を自前で備える必要がないので、その分だけ原価を削減することができる。
また、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信できるうえ、それぞれの電波には時刻情報や位置情報などの複数の情報が含まれているため、使用態様により、物体存知検出の判定要件としてこれらを選択することにより物体検出の精度・確度、応動時間を指定することができる。
しかしながら、従来のＧＰＳ利用システムでは、位置は測定するが、物体の有無を検出するようにはなっていなかった。

一方、ＧＰＳを利用していない従来の物体検出システムでは、電波等を送信しながら、それを受信できるか否かを検出するようになっている。このため、検出対象物による送信信号の遮断の有無に応じて物体の存否を判別することができる。
しかしながら、受信機だけでなく送信機も自前で備えなければならないので、その分だけ原価が嵩むこととなる。また、検出を確実に行うためには、送受信する電波等にＩＤ（識別符号）を付加する、あるいは変調を施すなどにより、電波等をユニークにし正規な電波等と雑音とを弁別する手段が必要である。
そこで、鉄道車両や自動車などの金属物体がＧＰＳ電波を遮断するものであることに着目して、ＧＰＳを利用することにより金属その他のＧＰＳ電波遮断物体を検出するＧＰＳ電波遮断物体検出システムを簡便かつ低廉に実現することが望まれることとなる。

そして、鉄道車両や自動車などの金属物体を検出対象物としてその存否を検出する金属物体検出システムであって、衛星航法システム用のＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ電波を利用して検出対象物が存在するか否かを検出する金属物体検出システム（ＧＰＳ電波遮断物体検出システム）が提案されている（上記の先行特許出願を参照）。
もっとも、このような金属物体検出システムを鉄道信号に適用する場合、上述したように鉄道信号の運転保安設備には鉄道輸送の安全を確保するためにフェールセーフ性が要求されるので、鉄道信号や同等の安全性を要する分野で使用するＧＰＳ電波遮断物体検出システムにも、フェールセーフ性が必須となる。

しかしながら、提案された金属物体検出システムでは（先行特許出願）、検出対象物の存否は検出できるが、このシステムにはフェールセーフ性が備わっていない。すなわち、このＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（先行特許出願）、ＧＰＳ電波がＧＰＳ衛星から常時発射されているのを利用するため、この電波（電波の強度及びその情報）の有無によりＧＰＳ電波遮断物体の存否を検出するものであり、鉄道信号の閉電路式軌道回路と同様に閉電路式（クローズドループ式）の構成によるフェールセーフ性を実現するのに必要な基本的要件は備えているが、装置自体の故障に対して安全側に遷移する機能が保障されていないこともあって、フェールセーフなものになりきってはいない。

例えば一般的な駐車場における自動車の存否を検出する場合においては、例え当システムが故障し存否の判定が実際の存否で違ったとしても、人身の安全に関る重大な事態にはならず、システムの故障は許容されるであろうから、現在のままのシステムでも実用に供することができる。これに対し、この金属物体検出システムを鉄道の信号分野に応用し、列車の存否を検出する場合には、このシステムをフェールセーフな構成とし当システムが故障の場合においては列車が存在する状態の出力を行い鉄道輸送の安全を確保することが不可欠となる。
そこで、ＧＰＳ電波を利用した金属物体検出システムを鉄道の信号分野や同様の安全性を要する分野に応用する場合には、当システムにフェールセーフ性を具備させることが技術的な課題となる。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、ＧＰＳ電波を受信するためのＧＰＳアンテナと、このアンテナを介して得たＧＰＳ信号を処理して測位結果を出力するＧＰＳ受信機と、この受信機の出力に基づいて電波受信の成否を判別したうえで電波受信成功時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していないと判断し電波受信失敗時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していると判断する判定装置とを備えているＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記判定装置がフェールセーフな装置からなるとともに、前記ＧＰＳアンテナから前記ＧＰＳ受信機を経て前記判定装置に至るＧＰＳ地上装置およびその伝送系の健全性を前記ＧＰＳ受信機の出力に基づいて前記判定装置が監視することにより、システム全体がフェールセーフなものになっていることを特徴とする。
なお、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機と判定装置は個別実装されていても良く一体的に実装されていても良い。また、ＧＰＳ電波遮断物体は、金属物体が典型的であるが、純金属に限られる訳でなく、ＧＰＳ電波を遮断しうる物であれば、金属に他の材質のものが組み合わさっていても良く、混じっていても良く、非金属からなるものであっても良い。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段２）、上記解決手段１のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記判定装置は、前記ＧＰＳアンテナの設置位置を予め記憶しておき、この記憶位置と前記ＧＰＳ受信機の測位結果とを測位精度に照らしつつ比較して、この両位置が一致したときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果を維持する一方、前記両位置が一致しないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする。

さらに、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段３）、上記解決手段２のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記ＧＰＳ受信機が、前記アンテナを介して得たＧＰＳ信号を処理して時刻の情報も出力するものであり、前記判定装置が、前記ＧＰＳ受信機の出力に含まれている時刻を監視して、この時刻が正しく更新されているときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果を維持する一方、その時刻が正しく更新されていないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段４）、上記解決手段１〜３のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記ＧＰＳアンテナと前記ＧＰＳ受信機とが二組設けられており、その両アンテナがＧＰＳ電波遮断物体の移動方向に離れて且つその移動経路に臨んで配置されており、前記判定装置が、前記ＧＰＳ受信機の出力に基づいて電波受信の成否を判別するに際して二組とも電波受信成功時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していないと判断し一組でも電波受信失敗時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していると判断することにより前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果を安全側に遷移させるようになっていることを特徴とする。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段５）、上記解決手段４のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記判定装置は、二組の前記ＧＰＳ受信機の測位結果を測位精度および前記両アンテナの離隔距離に照らしつつ比較して、この両位置が一致したときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果を維持する一方、前記両位置が一致しないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段６）、上記解決手段５のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記ＧＰＳ受信機が、二組とも、前記アンテナを介して得たＧＰＳ信号を処理して時刻の情報も出力するものであり、前記判定装置が、二組の前記ＧＰＳ受信機の出力に含まれている時刻を測定精度に照らしつつ比較して、この両時刻が一致したときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果を維持する一方、前記両時刻が一致しないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段７）、上記解決手段４〜６のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、検出対象のＧＰＳ電波遮断物体が列車であり且つ前記移動経路が列車走行用の軌道であることに対応して、前記両アンテナの離隔距離が前記軌道を走行する列車の各車両の最小長より短く且つ前記両アンテナの離隔距離が前記軌道を走行する列車の車両連結部の最大長より長くなっていることを特徴とする。

このような本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムにあっては（解決手段１）、ＧＰＳアンテナを検出対象のＧＰＳ電波遮断物体に搭載するのでなく、ＧＰＳ電波遮断物体を検出したいところに向けてＧＰＳアンテナを設置しておく。しかも、その設置に際し、ＧＰＳ電波遮断物体が検出対象位置に存在していればそれによってＧＰＳアンテナへのＧＰＳ電波が遮られるが、検出対象位置にＧＰＳ電波遮断物体が存在しなければＧＰＳ電波がＧＰＳアンテナに到達するようにしておく。そうすると、そのＧＰＳアンテナへのＧＰＳ電波の到達の有無に応じて判定装置の判定が行われ、ＧＰＳ電波遮断物体の存否が検出される。このように、ＧＰＳアンテナを検出対象物から外しておいてＧＰＳ電波の受信の可否に応じてＧＰＳ電波遮断物体の無し有り（存否）が判るようにしたことにより、電波を送信する設備を自前で備えなくても物体の有無を検出することができるので、送信設備の不要な分だけ、構成が簡素化され、原価が削減される。

ＧＰＳ（全地球測位システム）は、それ用の人工衛星が発信する電波を利用し、受信機が存在する当該位置（緯度・経度・高度）を演算するシステムで、現在では携帯電話にも取り入れられているなど普及がめざましく価格も非常に安価である。本発明は、広く普及し安定したＧＰＳを本来の測位ではなくＧＰＳ電波遮断物体の存在の検出システムに応用したものであり、人工衛星からのＧＰＳ電波がＧＰＳ電波遮断物体により遮断されたことを検知してその存否を検出することにより、従来の物体検出システムとＧＰＳ利用システムとの長所を併せ持つものとなっている。

具体的には、ＧＰＳを利用しながらも、ＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機を検出対象物の外に設置できるので、設置や保守等が容易で、利便性にも優れる。
また、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信できるうえ、それぞれの電波には時刻情報や位置情報などユニークな情報が含まれているので、この内容を判定装置が判断することにより、ＧＰＳ衛星からの正規な電波と雑音とを弁別することができる。
そのため、この発明によれば、先ず、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムを簡便かつ低廉に実現することができる。

しかも、本発明にあっては、それに加えて、ＧＰＳ電波遮断物体の存否を判定する判定装置をフェールセーフなマイクロコンピュータといったフェールセーフな装置で構成して、判定装置をフェールセーフなものにしたうえで、このフェールセーフな判定装置によってＧＰＳ受信機の出力に基づいてＧＰＳ地上装置およびその伝送系（ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳ受信機さらにはＧＰＳアンテナから判定装置までの伝送系）についてその健全性を監視することにより、単体ではフェールセーフ性を具えていないＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機を含んでいるシステムがシステム全体ではフェールセーフ性を具えたものとなっている。

ＧＰＳは本来測位システムとして広く普及し、その汎用性によって安価で提供されている。ＧＰＳ電波遮断物体検出システムはこのＧＰＳを電波遮断物体の存否に応用したものであるが、その用途、使用目的も多様である。例えば、物体が持ち去られたときに警報を発するために使用される場合もあれば、逆にある空間に物体が侵入してきた場合に警報を発すために使用される場合もあり、物体が存在することの検出を優先するのか物体が存在しないことの検出を優先するのか使用目的が異なる。

また、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムに高い安全性を要求するか否かも用途により異なる。例えば、一般的な駐車場における自動車の存否を検出する場合においては、安全性は要求されないであろうし、安全性より低廉性が要求される。この場合には現行のＧＰＳが有する汎用性を堅持すべきである。これに対し、このＧＰＳ電波遮断物体システムを鉄道の信号分野に応用し、列車の存否を検出するような場合には、このシステムにフェールセーフ性が必須である。この場合には価格以上に安全性が優先される。

用途、使用目的により、このＧＰＳ電波遮断物体検出システに要求される検出状態（存否）の優先性、あるいは安全性が異なるなかで、本発明は、ＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機を含むＧＰＳ地上装置自体のハードウェア、ソフトウェアの基本的な仕様を変更することなく、ＧＰＳ受信機に接続される判定装置の仕様により用途にあわせフェールセーフ性を実現するものであり、ＧＰＳが有する汎用性を堅持することにより低廉性と技術進歩への追従性を維持しつつ用途によりフェールセーフ性を具備することができる。
したがって、本発明によれば、ＧＰＳ電波を利用した簡便かつ低廉なＧＰＳ電波遮断物体検出システムにフェールセーフ性を具備させることができ、鉄道の信号分野などへのＧＰＳ電波遮断物体検出システムの応用を実現することができる。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムにあっては（解決手段２）、フェールセーフな判定装置が、ＧＰＳ受信機の演算処理結果である当該位置（例えば経度と緯度）の情報をＧＰＳ受信機から受信して、その測位結果と判定装置に予め記憶されているアンテナの設置位置（例えば経度と緯度）の情報である記憶位置とを照合し、この両位置が一致することを監視してＧＰＳ地上装置およびその伝送系（ＧＰＳアンテナと判定装置と間の装置および伝送）が健全であることを判断することにより、ＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機にフェールセーフ性を具備していない汎用品が採用されていても、システム全体はフェールセーフになる。
これにより、ＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機を含むＧＰＳ地上装置が汎用性を維持したまま、即ちＧＰＳ地上装置に関する低廉性と技術進歩への追従性を維持しつつ、システム全体をフェールセーフに構成することができる。

さらに、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムにあっては（解決手段３）、フェールセーフな判定装置が、ＧＰＳ地上装置およびその伝送系の健全性を監視するに際し、位置の比較に加えて、時刻更新の適否判別も行うようにしたことにより、健全性の判断がより厳密になるので、フェールセーフ性が更に高まる。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムにあっては（解決手段４）、二組のＧＰＳアンテナがＧＰＳ電波遮断物体の移動する方向に沿って離れて設置されており、その両アンテナでＧＰＳ信号を受信できたときに限って電波受信成功時の処理が行われるので、フェールセーフ性が高まる。また、ＧＰＳ電波遮断物体に欠け等が有っても、それが両アンテナの離隔距離より短かければ、欠け等を通り抜けて来たＧＰＳ電波は両アンテナで同時に受信されることが無いことから、検出確度が向上するので、かかる観点からもフェールセーフ性が高まる。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムにあっては（解決手段５）、二組のＧＰＳアンテナで受信した２つのＧＰＳ信号を各ＧＰＳ受信機が演算処理した結果である当該位置（例えば経度や緯度）の情報をフェールセーフな判定装置が照合して、この両位置が一致することを監視してＧＰＳアンテナと判定装置と間のＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であることを判断することにより、ＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機にフェールセーフ性を具備していない汎用品が採用されていても、ＧＰＳ地上装置が複数であっても、システム全体はフェールセーフになる。しかも、この健全性監視手法は上記解決手段２の手法を置き換えるのもそれと併用するのも可能である。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムにあっては（解決手段６）、フェールセーフな判定装置が、ＧＰＳ地上装置およびその伝送系の健全性を監視するに際し、二組の位置の比較に加えて、二組の時刻の比較も行うようにしたことにより、健全性の判断がより厳密になるので、フェールセーフ性が更に高まる。しかも、この健全性監視手法は上記解決手段３の手法を置き換えるのもそれと併用するのも可能である。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムにあっては（解決手段７）、二組のアンテナを列車走行用の軌道に臨ませて設置するとともに、両アンテナの離隔距離を列車の各車両の最小長より短く且つ列車の車両連結部の最大長より長くしたことにより、複数車両を連結した列車でも、列車の途中に存在する連結部でも「列車あり」の検出状態が不所望に途切れることが無い。そのため列車を的確に検知することができる。

このような本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムを実施するのに好適な形態を幾つか説明する。

第１実施形態のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは、上記の各解決手段のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、ＧＰＳ電波を反射する電波反射体が設けられるとともに、この電波反射体と前記ＧＰＳアンテナとがＧＰＳ電波遮断物体の移動経路の両脇に対向配置されて、ＧＰＳ電波遮断物体の到来時には前記電波反射体から前記ＧＰＳアンテナへのＧＰＳ電波が遮られ、ＧＰＳ電波遮断物体が去った時には前記電波反射体から前記ＧＰＳアンテナへＧＰＳ電波が到達するようになっていることを特徴とする。

この第１実施形態にあっては、電波反射体を導入したうえで、それとＧＰＳアンテナとをＧＰＳ電波遮断物体の移動経路の両脇に対向配置して、電波反射体を経てＧＰＳアンテナに到達するＧＰＳ電波がＧＰＳ電波遮断物体の到来時だけ遮断されるようにしたことにより、ＧＰＳを利用した簡便かつ低廉なシステムによる移動体の去来の検出が、移動体の外から且つ移動経路の外から、行えることとなる。そのため、移動体上ばかりか移動経路上にもＧＰＳアンテナ等を設置したくない環境や設備についても、本発明を適用することができる。しかも、電波を自ら発する送信設備より電波反射体は簡便かつ安価に準備できるので、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムを簡便かつ低廉に実現するという利点も失うことなく引き継がれる。

また、第２実施形態のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは、上記の第１実施形態のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、上空から前記ＧＰＳアンテナへのＧＰＳ電波は遮蔽するが前記電波反射体から前記ＧＰＳアンテナへのＧＰＳ電波は遮蔽しない電波遮蔽体を備えたことを特徴とする。

この第２実施形態にあっては、特定の電波遮蔽体を備えたことにより、ＧＰＳアンテナを下向きや斜め下向きにしなくても上空からの不所望なＧＰＳ電波の受信を回避して所望の反射波を受信することができる。そのため、電波反射体やＧＰＳアンテナの設置条件が緩和されるので、利便性がより高まる。しかも、電波遮蔽体は電波反射体より更に簡便かつ安価に準備できて、電波遮蔽体と電波反射体とを併用しても送信設備を自前で持つよりは簡便であって原価も低いので、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムを簡便かつ低廉に実現するという利点も引き継がれる。

このような本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムについて、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜３により説明する。
図１〜２に示した実施例１は、上述した解決手段１〜３（出願当初の請求項１〜３）を具現化したものであり、図３に示した実施例２は、上述した解決手段４〜７（出願当初の請求項４〜７）を具現化したものであり、図４に示した実施例３は、上述した実施形態１〜２を具現化したものであり、何れも列車検知システムへの適用例である。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムの実施例１である列車検知システム１０について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が列車検知システム１０の斜視図、（ｂ）が判定装置１３の機能ブロック図、（ｃ）が判定処理部１３ｂの判定処理のフローチャートである。

この列車検知システム１０は（図１（ａ）参照）、ＧＰＳアンテナ１１とＧＰＳ受信機１２と判定装置１３とを具えている。判定装置１３には、上位の駅装置や連動装置などへ検知結果を送出するための出力リレー１３ａが付設されている。
ＧＰＳアンテナ１１は、ＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ電波を受信できれば市販の汎用品で足り、実装形態もフィルム形やプレート形など任意である。
ＧＰＳ受信機１２は、同軸ケーブルやＢＮＣコネクタ等でＧＰＳアンテナ１１と接続されており、ＧＰＳアンテナ１１を介して得たＧＰＳ信号を処理して測位結果を出力するものであれば市販の汎用品で足りる。その出力Ｓには一般に時刻情報と位置情報とが含まれるが、ＧＰＳ電波の受信レベルも数値か論理値で出力する受信機が使い易い。

判定装置１３は、例えばマイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサを主体とした論理演算ユニットであるが、フェールセーフなマイクロコンピュータといったフェールセーフな装置で構成されている。
フェールセーフな装置の具体化には各種の方式が知られているが（例えば特許文献４参照）、ここでは、自己診断機能を有して故障と診断した場合には出力を安全側に遷移させるようになっていれば良く、具体化の方式は問わない。

このフェールセーフな判定装置１３には（図１（ｂ）参照）、公知手法で自己診断を行って故障時には出力リレー１３ａを無励磁に制御しようとし正常時には励磁に制御しようとする「フェールセーフコンピュータの健全性診断処理部」が設けられる他、応用目的の列車検知に対応した処理を行う後述の判定処理部１３ｂに加えて、両処理部の出力をリレー制御Ｒに統合して出力リレー１３ａの駆動に供するとともにその統合に際してフェールセーフ性を維持するため一つでも無励磁に制御しようとするものがあれば出力リレー１３ａを無励磁にし総てが励磁に制御しようとしているときだけ出力リレー１３ａを励磁にする「出力リレーの制御部」も、設けられている。

判定処理部１３ｂは（図１（ｃ）参照）、列車の存否判定とＧＰＳ受信機１２の健全性診断処理とを纏めて行うものであり、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに基づいて電波受信の成否を判別したうえで、具体的にはＧＰＳ電波の受信レベルに応じて電波受信の有無を切り分けて、電波受信成功時には「列車なし」（ＧＰＳ電波遮断物体が存在していない）と判断して出力リレー１３ａを励磁しようとし電波受信失敗時には「列車あり」（ＧＰＳ電波遮断物体が存在している）と判断して出力リレー１３ａを無励磁にしようとする。より具体的には、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓを随時入力し、その出力Ｓに基づいて電波受信の成否を判別するが、その成否判別は、ＧＰＳ受信機１２の出力ＳにＧＰＳ電波の受信レベルが正否を示す論理値で含まれていれば、その論理値をそのまま採用することで行い、受信レベルが数値の場合は適宜な閾値で二値化してから行うようになっている。

また、図示は割愛したが、判定処理部１３ｂは、ＧＰＳ衛星が複数台存在するうえ夫々のＧＰＳ電波に時刻情報や位置情報が含まれているのを利用した次の機能拡張がなされている。すなわち、列車（金属物体，移動体，ＧＰＳ電波遮断物体）を検出対象とする鉄道の列車検知システム１０では、安全確保のために列車が存在することを優先して検出したいので、この判定処理では、受信していた複数個（例えば３個とする）のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波のうち１個でも途絶えた場合には「列車あり」（列車が存在する）と判断し、逆に３個全てからＧＰＳ電波の受信があり、かつそこに含まれる時刻情報や位置情報が適正であるかどうかを判断し、これも正当な場合に限って「列車なし」（列車が存在しない）と判断するようになっている。

さらに、判定装置１３は、図示しない初期化処理部等によってＧＰＳアンテナ１１の設置時に手動設定や自動計測設定にてアンテナ設置位置を例えば緯度と経度などで予め記憶しておけるようになっており、この記憶位置を判定処理部１３ｂが参照できるようにもなっている。そして、判定処理部１３ｂは（図１（ｃ）参照）、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに位置情報として含まれているＧＰＳ受信機１２の測位結果と上記の記憶位置とを測位精度に照らしつつ比較して、この両位置が一致したときにはＧＰＳアンテナ１１から判定装置１３に至るＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して上述のＧＰＳ受信機１２の電波受信の成否に基づく判定結果を維持するようになっている。

これに対し、両位置が即ち測位結果と記憶位置とが一致しないときには、判定処理部１３ｂは、ＧＰＳ受信機１２を含むＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して、ＧＰＳ受信機１２の電波受信の成否に基づく判定結果に拘わらず、「列車あり」（ＧＰＳ電波遮断物体が存在している）という安全側の判断を出すようになっている。なお、ＧＰＳ受信機１２の測位精度は、移動体に搭載するのでなく地上側に固定設置した方が高精度が見込めるうえ、ディファレンシャル測位や統計的手法などの付加で更に向上させることも可能であるが、どうにしても限界があるので、その限界以内か僅かな超過に両位置の差が収まっていれば、両位置が一致していると判別されるようになっている。

また（図１（ｃ）参照）、判定処理部１３ｂは、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに含まれている時刻情報を或る程度の時間に亘って保持しておくとともに、その時刻の進み具合を監視することにより、判定装置１３に時計が内蔵されている場合にはその内蔵時計の時刻との突き合わせも行うことにより、ＧＰＳ電波から得た時刻について時刻更新の適否を判別するようになっている。例えば、ＧＰＳ電波から得た時刻が進行しなかったり、ＧＰＳ電波からの入力順と得た時刻とで後先が逆になっていたり、ＧＰＳ電波から得た時刻と内蔵時計の時刻とが大きく異なっているときには、時刻が正しく更新されていないと判断し、そのような異常がなければ適正と判断する。

そして、時刻が適正に更新されているときには、ＧＰＳ受信機１２を含むＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して、測位結果と記憶位置という両位置の比較に基づく判定結果を維持する。これに対し、その時刻が正しく更新されていないときには、ＧＰＳ受信機１２を含むＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して、両位置の比較に基づく判定結果に拘わらず、「列車あり」（ＧＰＳ電波遮断物体が存在している）という安全側の判断を出すようになっている。
出力リレー１３ａは（図１（ａ）参照）、判定装置１３により制御され、判定装置１３からのリレー制御Ｒによって励磁されたり励磁されなかったりするものであり、励磁状態が「列車なし」すなわち「ＧＰＳ電波遮断物体が存在しない状態」に対応し、無励磁状態が「列車あり」すなわち「ＧＰＳ電波遮断物体が存在する状態」に対応している。

この実施例１の列車検知システム１０（ＧＰＳ電波遮断物体検出システム）について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、その使用状態を示す設置箇所の斜視図である。

レール１４（軌道，移動経路）を走行する列車１５（金属物体，移動体，ＧＰＳ電波遮断物体）を検出するために列車検知システム１０を設置する際、ＧＰＳアンテナ１１は列車１５が上方を通過するレール１４，１４の間（軌道上，移動経路上）に電波受信方向上向きで設置されるが、ＧＰＳ受信機１２と判定装置１３は特別な制約が無いので保守作業等の容易なところに設置して良い。設置したＧＰＳアンテナ１１には上空のＧＰＳ衛星１６からＧＰＳ電波１７が飛来し、それを遮るものが無ければ、ＧＰＳ電波１７がＧＰＳアンテナ１１によって受信される。

そして、列車検知システム１０が異常なく稼動すると、列車１５が進入して来るまでは、ＧＰＳ電波１７がＧＰＳアンテナ１１に到達するので、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに基づき、ＧＰＳ電波１７の受信成功に対応して、判定装置１３によって「列車なし」の判定が下され、それに対応したリレー制御Ｒが出される。
これに対し、列車１５の到来時には、ＧＰＳ電波１７が列車１５によって遮られてＧＰＳアンテナ１１に到達しなくなるので、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに基づき、ＧＰＳ電波１７の受信失敗に対応して、判定装置１３から「列車あり」の判定が下され、それに対応したリレー制御Ｒが出される。

さらに、列車１５が走り去った時には、再びアンテナ１１にＧＰＳ電波１７が到達するので、その受信成功に対応して判定装置１３から「列車なし」の判定が下され、それに対応したリレー制御Ｒが出される。
こうして、列車検知システム１０にあっては、ＧＰＳアンテナ１１にもＧＰＳ受信機１２にも判定装置１３にもそれらを繋ぐ信号ケーブルにも異常が無ければ、列車１５（移動体）の去来が随時的確に検出される。

ところで、列車検知システム１０にあっては、判定装置１３がフェールセーフな装置なので、列車検知システム１０の稼動中に判定装置１３が故障したとすると、そのことが判定装置１３の「フェールセーフコンピュータの健全性診断処理部」によって検出されて、列車検出状態を安全側の「列車あり」に強制すべく、出力リレー１３ａが無励磁に制御される。また、ＧＰＳアンテナ１１と、ＧＰＳ受信機１２と、それらを繋ぐ信号ケーブルと、ＧＰＳ受信機１２と判定装置１３とを繋ぐ信号ケーブルとのうち、どこか一カ所でも、重篤な異常が発生した場合、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに含まれるＧＰＳ電波の受信レベルと時刻情報と位置情報とのうち何れか又は総てが異常値を示すので、そのことが判定装置１３の判定処理部１３ｂ即ち「列車の存否判定とＧＰＳ受信機の健全性診断処理」部によって検出されて、列車検出状態を安全側の「列車あり」に強制すべく、出力リレー１３ａが無励磁に制御される。

このように、列車検知システム１０にあっては、フェールセーフなマイクロコンピュータ等からなる判定装置１３自体が故障した場合も、ＧＰＳ地上装置およびその伝送系（ＧＰＳアンテナ１１及びＧＰＳ受信機１２からなるＧＰＳ地上装置ばかりかＧＰＳアンテナ１１からＧＰＳ受信機１２を経て判定装置１３に至るまでの伝送系）の何処かに異常が生じた場合にも、出力リレー１３ａが無励磁に制御されるから、ＧＰＳ電波遮断物体である列車１５が存在する状態を示すこととなり、鉄道の信号機を停止信号にするといった安全側にシステム状態が遷移するので、安全を確保することができる。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムの実施例２である列車検知システム２０について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、（ａ）が列車検知システム２０の斜視図、（ｂ）が判定処理部１３ｂの判定処理のフローチャートであり、（ｃ）がＧＰＳアンテナ１１，２１の配置箇所の平面図である。

この列車検知システム２０が上述した実施例１の列車検知システム１０と相違するのは、ＧＰＳアンテナ１１及びＧＰＳ受信機１２それぞれと同様のＧＰＳアンテナ２１及びＧＰＳ受信機２２が追加されてＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機とが二組になっている点と（図３（ａ）参照）、判定装置１３がＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに加えてＧＰＳ受信機２２の出力Ｓ２も入力する判定装置２３になっている点と（図３（ａ）参照）、判定装置２３において判定装置１３の判定処理部１３ｂに相当する「列車の存否判定とＧＰＳ受信機の健全性診断処理」部が改造されて判定処理部２３ｂになっている点である（図３（ｂ）参照）。

判定装置２３は、ＧＰＳ受信機２２の出力Ｓ２も入力するようになったことと（図３（ａ）参照）、判定処理部１３ｂの代わりに判定処理部２３ｂが設けられていることと（図３（ｂ）参照）、両アンテナ１１，１２が列車の移動方向に離隔距離Ｌだけ離れてレール１４に臨んで配置される（図３（ｃ）参照）のを前提にして手動設定や自動計測設定にて離隔距離Ｌを予め記憶しておくようになっていること以外は、判定装置１３と同じで良く、やはりフェールセーフな装置で構成されている。

判定処理部２３ｂは（図３（ｂ）参照）、二組のＧＰＳ受信機１２，２２の出力Ｓ，Ｓ２に含まれている電波受信レベルに基づいて電波受信の成否を判別するに際して、二組とも電波受信に成功した時には「列車なし」（ＧＰＳ電波遮断物体が存在していない）と判断する一方、一組でも電波受信に失敗した時には「列車あり」（ＧＰＳ電波遮断物体が存在している）と判断するようになっている。これにより、判定装置２３は、ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果を安全側に遷移させるものとなっている。

また、判定処理部２３ｂは、二組のＧＰＳ受信機１２，２２の出力Ｓ，Ｓ２に含まれている位置情報（測位結果）を測位精度および両アンテナ１１，２１の離隔距離Ｌに照らしつつ比較して、この両位置（測位結果Ｓ，Ｓ２）が一致したときには、ＧＰＳ受信機１２，２２を含むＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して、ＧＰＳ受信機１２，２２の電波受信の成否に基づく判定結果を維持するようになっている。一方、両位置（測位結果Ｓ，Ｓ２）が一致しないときには、ＧＰＳ受信機１２，２２を含むＧＰＳ地上装置およびその伝送系のどこかが不健全であると判断して、ＧＰＳ受信機１２，２２の電波受信の成否に基づく判定結果に拘わらず、「列車あり」という安全側の判断を出すようになっている。なお、両位置の一致／不一致は、両位置の距離と離隔距離Ｌとの差が、上述したＧＰＳ受信機の測位精度に基づい許容範囲に収まっているか否かで、判別されるようになっている。

さらに、判定処理部２３ｂは、二組のＧＰＳ受信機１２，２２の出力Ｓ，Ｓ２に含まれている時刻情報の示す時刻を測定精度に照らしつつ比較して、両時刻（時刻Ｓ：時刻Ｓ２）が一致したときには、ＧＰＳ受信機１２，２２を含むＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して、両位置（測位結果Ｓ，Ｓ２）の比較に基づく判定結果を維持するようになっている。一方、両時刻（時刻Ｓ：時刻Ｓ２）が一致しないときには、ＧＰＳ受信機１２，２２を含むＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して、両位置（測位結果Ｓ，Ｓ２）の比較に基づく判定結果に拘わらず、「列車あり」という安全側の判断を出すようになっている。なお、考慮すべき時刻の測定精度としては、二組のＧＰＳ受信機１２，２２の出力Ｓ，Ｓ２の周期の位相ずれに起因する差などが挙げられる。

また、再度の図示は割愛したが、判定処理部２３ｂは、上述した判定処理部１３ｂの処理と同様、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに係る測位結果と記憶位置との比較と、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに係る時刻更新の適否判別と、ＧＰＳ受信機２２の出力Ｓ２に係る測位結果と記憶位置との比較と、ＧＰＳ受信機２２の出力Ｓ２に係る時刻更新の適否判別も、行って、何れについても判定結果を安全側に遷移させるようになっている。

この実施例２の列車検知システム２０（ＧＰＳ電波遮断物体検出システム）について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図３（ｃ）は、ＧＰＳアンテナ１１，２１の配置箇所の平面図である。

列車検知システム２０を設置する際、列車の走行するレール１４に対してＧＰＳアンテナ１１とＧＰＳ受信機１２と判定装置１３は列車検知システム１０のときと同様に設置して良く、ＧＰＳ受信機２２もＧＰＳ受信機１２と同様に設置して良いが、ＧＰＳアンテナ２１は、レール１４，１４の間であってＧＰＳアンテナ１１から離隔距離Ｌだけ離れたところに電波受信方向上向きで設置される。
この離隔距離Ｌは、適正とされる範囲が鉄道の路線ごとに列車仕様に応じて決まるものである。

具体的には、離隔距離Ｌには、アンテナ設置先の軌道を走行する列車の各車両の最小長より短いという条件と、アンテナ設置先の軌道を走行する列車の車両連結部の最大長より長くなっているという条件が課される。例えば、山手線や京浜東北線の車両では、車両最小長が２０ｍであり、連結部最大長が０．５ｍである。また、東北・上越新幹線の車両では、車両最小長が２５ｍであり、連結部最大長が０．５ｍである。そのため、離隔距離Ｌを例えば２ｍ程度に設定すれば大抵の路線に適合する。

そして、そのように設置された列車検知システム２０が稼動すると、繰り返しとなる詳細な説明は割愛するが、基本的には列車検知システム１０と同様にして、列車検知システム２０のどこにも異常が無ければ列車の去来が随時的確に検出される一方、列車検知システム２０のどこかに異常が生じると出力リレー１３ａが無励磁に制御されて検出状態が安全側の「列車あり」に強制される。
もっとも、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳ受信機が増えて二組になったこと等により、列車検出能力もフェールセーフ性も強化されている。

すなわち、列車検知システム２０にあっては、二組のＧＰＳアンテナ１１，２１が列車の移動方向に離隔距離Ｌだけ離れて設置されており、その両アンテナ１１，２１でＧＰＳ信号を受信できたときに限って電波受信成功時の処理が行われるので、フェールセーフ性が高まる。また、複数の車両を連ねた列車にはＧＰＳ電波の遮断能力の足りない又はほとんど欠けている連結部が点在しているが、この連結部の幅は両アンテナ１１，２１の離隔距離Ｌより短かくなっており、而も各車両の長さは両アンテナ１１，２１の離隔距離Ｌより長くなっているため、連結部を通り抜けて来たＧＰＳ電波が両アンテナ１１，２１で同時に受信されることが無いので、検出確度が向上している。

また、列車検知システム２０にあっては、二組のＧＰＳアンテナ１１，２１で受信した２つのＧＰＳ信号を各ＧＰＳ受信機１２，２２が演算処理した結果である夫々の位置情報（測位位置Ｓ，Ｓ２）がフェールセーフな判定装置２３によって照合される際、各位置情報とそれぞれの記憶位置との比較に加えて、両位置（測位位置Ｓ：測位位置Ｓ２）同士が一致するか否かの比較も行われて、ＧＰＳアンテナ１１，２１と判定装置２３と間のＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であることの判断が厳密になされるのでフェールセーフ性が高い。

さらに、列車検知システム２０にあっては、フェールセーフな判定装置２３によるＧＰＳ地上装置およびその伝送系の健全性監視に際し、上述した位置の比較に加えて、時刻の比較も同様に強化されている。すなわち、二組の時刻情報（時刻Ｓ，Ｓ２）が得られることを利用して、一組の時刻情報（時刻Ｓ）について時刻更新の適否判別が行われ、もう一組の時刻情報（時刻Ｓ２）についても時刻更新の適否判別が行われ、さらに両時刻同士（時刻Ｓ：時刻Ｓ２）が一致するか否かの比較も行われて、ＧＰＳアンテナ１１，２１と判定装置２３と間のＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であることの判断がより厳密になされるのでフェールセーフ性が一層高くなっている。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムの実施例３である列車検知システム３０について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図４（ａ）は、列車検知システム３０の斜視図である。
この列車検知システム３０が上述した実施例１の列車検知システム１０と相違するのは、電波反射体３１と電波遮蔽体３２とが追加された点である。

電波反射体３１は、上空のＧＰＳ衛星から地上へ送られてきたＧＰＳ電波を反射するものであり、反射波を水平方向か斜め上向きに送れるものが使い易い。コストの安い金属製平板のものでも良いが、ＧＰＳ電波を集束させたい場合にはパラボラアンテナのような凹面形状のものを用いると良い。これは、本体１１〜１３から分離して設置されるので、高さ調整や迎角調整の可能な支柱が装備されているのが好ましい。

電波遮蔽体３２は、上空からＧＰＳアンテナ１１へ下向きで飛来するＧＰＳ電波は遮蔽する一方、対向配置された電波反射体３１からＧＰＳアンテナ１１へ横向きで飛来するＧＰＳ電波は遮蔽しないよう、例えばＧＰＳアンテナ１１の上方を覆う金属板とその支持部とからなるが、他方からの不所望な反射波も遮蔽したい場合には電波反射体３１側だけに開口を形成した金属箱を採用しても良い。

この実施例３の列車検知システム３０について、その使用態様及び動作を、図面を用して説明する。図４は、列車検知システム３０を設置した軌道の状況を示し、（ｂ）が平面図、（ｃ）が正面図である。

レール１４を走行する列車１５を検出するために列車検知システム３０を設置する際、ＧＰＳアンテナ１１と電波反射体３１と電波遮蔽体３２はレール１４の両脇に配置されるが、ＧＰＳ受信機１２と判定装置１３と無線機３３は特別な制約が無いので保守作業等の容易なところに設置して良い。
ＧＰＳアンテナ１１と電波反射体３１は、レール１４の両脇に分かれて対向する状態で配置される。電波遮蔽体３２は、ＧＰＳアンテナ１１の少なくとも上方を覆うところに設けられる。ＧＰＳアンテナ１１と電波反射体３１の設置高さは、レール１４より上方であり、さらに列車１５の底と天井との間であって窓を避けたところに設定される。

設置後は、列車検知システム３０の稼動状態に関わらず常に、上空から直に飛来したＧＰＳ電波１７は、電波遮蔽体３２によって遮られるので、ＧＰＳアンテナ１１によって受信されることがない。
そして、列車検知システム３０が稼動すると、列車１５が進入して来るまでは、上空から降りてきて電波反射体３１に当たったＧＰＳ電波１７が、そこで反射されて横に向きを変え、ＧＰＳアンテナ１１に到達する。また、その受信成功に対応して判定装置１３によって「列車なし」の判定が下され、それに対応したリレー制御Ｒが出される。

これに対し、列車１５の到来時には電波反射体３１からＧＰＳアンテナ１１へのＧＰＳ電波１７が遮られるので、ＧＰＳ電波１７の受信失敗に対応して判定装置１３から「列車あり」の判定が下され、それに対応したリレー制御Ｒが出される。
さらに、列車１５が走り去った時には電波反射体３１からＧＰＳアンテナ１１へＧＰＳ電波１７が再び到達するので、ＧＰＳ電波１７の受信成功に対応して判定装置１３から「列車なし」の判定が下され、それに対応したリレー制御Ｒが出される。

こうして、列車検知システム３０にあっては、軌道内（移動経路上）でなく軌道脇（移動経路外）から列車１５（移動体）の去来が随時検出されるので、遠隔地での走行監視や線路工事の現場への警報などに役立てることができる。
なお、この列車検知システム３０は、実施例１の列車検知システム１０に一組の電波反射体３１及び電波遮蔽体３２を追加してＧＰＳアンテナ１１と組み合わせることにより軌道脇からの検出を可能としたものであるが、実施例２の列車検知システム２０についても、もう一組の電波反射体３１及び電波遮蔽体３２も追加して、それを列車検知システム２０のＧＰＳアンテナ２１と組み合わせることにより、軌道脇からの検出を可能とすることができる。

［その他］
上記実施例では、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機と判定装置とが別体になっていて有線接続されていたが、これらは実装に際して適宜一体化しても良く無線接続しても良い。例えば、ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳ受信機としてＧＰＳ機能を備えた携帯電話を採用して、金属物体を検出したい位置に携帯電話を置き、その検出結果を携帯電話の通信機能により遠隔地の判定装置に通知するようにしても良い。
また、地上側に設置するＧＰＳアンテナの有効面積を変えることにより、あるいはＧＰＳアンテナと検出対象の金属物体の最接近面との離隔距離を変えることにより、検出対象物体の大きさを変えることができる。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは、金属物体等のＧＰＳ電波遮断物体をその外から検出することができるので、上記実施例で挙げた列車検出システムのように鉄道用車両が走行する軌道や軌道脇から鉄道用車両の進入進出を検出するのに好適なものであるが、その他の応用も可能である。例えば、自動車が駐車する駐車場側から自動車の駐車発車を検出することや、貸し駐車場の出入り口で自動車の入出庫を検出すること、所定位置に置いた金属物体が継続設置されているか持ち去られたかを検出することなどにも、適用することができる。

本発明の実施例１について、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムの構造を示し、（ａ）が検出システムの斜視図、（ｂ）が判定装置の機能ブロック図、（ｃ）が判定処理のフローチャートである。 ＧＰＳ電波遮断物体検出システムの使用状態を示す斜視図である。 本発明の実施例２について、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムの構造や使用態様を示し、（ａ）が検出システムの斜視図、（ｂ）が判定処理のフローチャート、（ｃ）が設置箇所の平面図である。 本発明の実施例３について、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムの構造や使用態様を示し、（ａ）が検出システムの斜視図、（ｂ）が設置箇所の平面図、（ｃ）が設置箇所の正面図である。

符号の説明

１０…列車検知システム（ＧＰＳ電波遮断物体検出システム）、
１１…ＧＰＳアンテナ（ＧＰＳ地上装置）、
１２…ＧＰＳ受信機（ＧＰＳ地上装置）、
１３…判定装置、１３ａ…出力リレー、１３ｂ…判定処理部、
１４…レール（軌道，移動経路）、１５…列車（検出対象物）、
１６…ＧＰＳ衛星、１７…ＧＰＳ電波、
２０…列車検知システム（ＧＰＳ電波遮断物体検出システム）、
２１…ＧＰＳアンテナ、２２…ＧＰＳ受信機、２３…判定装置、
３０…列車検知システム（ＧＰＳ電波遮断物体検出システム）、
３１…電波反射体、３２…電波遮蔽体

Claims (7)

1. ＧＰＳ電波を受信するためのＧＰＳアンテナと、このアンテナを介して得たＧＰＳ信号を処理して測位結果を出力するＧＰＳ受信機と、この受信機の出力に基づいて電波受信の成否を判別したうえで電波受信成功時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していないと判断し電波受信失敗時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していると判断する判定装置とを備えているＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記判定装置がフェールセーフな装置からなるとともに、前記ＧＰＳアンテナから前記ＧＰＳ受信機を経て前記判定装置に至るＧＰＳ地上装置およびその伝送系の健全性を前記ＧＰＳ受信機の出力に基づいて前記判定装置が監視することにより、システム全体がフェールセーフなものになっていることを特徴とするＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
2. 前記判定装置は、前記ＧＰＳアンテナの設置位置を予め記憶しておき、この記憶位置と前記ＧＰＳ受信機の測位結果とを測位精度に照らしつつ比較して、この両位置が一致したときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果を維持する一方、前記両位置が一致しないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
3. 前記ＧＰＳ受信機が、前記アンテナを介して得たＧＰＳ信号を処理して時刻の情報も出力するものであり、前記判定装置が、前記ＧＰＳ受信機の出力に含まれている時刻を監視して、この時刻が正しく更新されているときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果を維持する一方、その時刻が正しく更新されていないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする請求項２記載のＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
4. 前記ＧＰＳアンテナと前記ＧＰＳ受信機とが二組設けられており、その両アンテナがＧＰＳ電波遮断物体の移動方向に離れて且つその移動経路に臨んで配置されており、前記判定装置が、前記ＧＰＳ受信機の出力に基づいて電波受信の成否を判別するに際して二組とも電波受信成功時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していないと判断し一組でも電波受信失敗時にはＧＰＳ電波遮断物体が存在していると判断することにより前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果を安全側に遷移させるようになっていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載されたＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
5. 前記判定装置は、二組の前記ＧＰＳ受信機の測位結果を測位精度および前記両アンテナの離隔距離に照らしつつ比較して、この両位置が一致したときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果を維持する一方、前記両位置が一致しないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記ＧＰＳ受信機の電波受信の成否に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする請求項４記載のＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
6. 前記ＧＰＳ受信機が、二組とも、前記アンテナを介して得たＧＰＳ信号を処理して時刻の情報も出力するものであり、前記判定装置が、二組の前記ＧＰＳ受信機の出力に含まれている時刻を測定精度に照らしつつ比較して、この両時刻が一致したときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果を維持する一方、前記両時刻が一致しないときには前記ＧＰＳ地上装置およびその伝送系が不健全であると判断して前記両位置の比較に基づく判定結果に拘わらずＧＰＳ電波遮断物体が存在しているという安全側の判断を出すようになっていることを特徴とする請求項５記載のＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
7. 検出対象のＧＰＳ電波遮断物体が列車であり且つ前記移動経路が列車走行用の軌道であることに対応して、前記両アンテナの離隔距離が前記軌道を走行する列車の各車両の最小長より短く且つ前記両アンテナの離隔距離が前記軌道を走行する列車の車両連結部の最大長より長くなっていることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載されたＧＰＳ電波遮断物体検出システム。

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