JP2009150797A - Ｇｐｓ電波遮断物体検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】他の移動経路(14a,14a)の隣接している移動経路(14,14)にＧＰＳアンテナ１１が設置されても、高い精度・確度でＧＰＳ電波遮断物体(15)を検出する。
【解決手段】ＧＰＳアンテナ１１と、そのＧＰＳ信号を処理して測位結果を出力するＧＰＳ受信機１２と、その出力Ｓに基づく電波受信の成否に応じてＧＰＳ電波遮断物体の存否を判断する判定装置１４と、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星(16)をその方位・仰角・受信レベルと選別用データの方位・仰角・強度閾値との比較に応じて選別する選別手段１３ｃと、その選別結果を一定期間に亘って保持するバッファ手段１３ｄと、移動経路(14,14)に係る進行方向に基づいて選別用データのうち方位の部分を自動設定する方位設定手段１３ｂとを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鉄道用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ＧＰＳ電波遮断物体の検出を行うＧＰＳ電波遮断物体検出システムに関する。

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。

特開２０００−１６８５５４号公報 特開２００５−２３８８８３号公報 特開２００６−２４０４７８号公報

［特許文献４］ 特願２００７−１９２３３３号
［特許文献５］ 特願２００７−２０２４１４号

このような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、鉄道用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、その要望に応えるべく、鉄道用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が提案されている（特許文献４参照）。
また、そのような検出システムを鉄道信号に適用する場合、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も使用できるよう、フェールセーフ性を具備させたＧＰＳ電波遮断物体検出システムも提案されている（特許文献５参照）。

ところで、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムでは、ＧＰＳアンテナ設置先に天空を遮る建造物が存在すると、建造物の向こうのＧＰＳ衛星は、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に利用できない。また、鉄道用車両や自動車といった移動体については、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムのＧＰＳアンテナが設置されていて検出対象車両の走行する線路や車線と他の線路や車線とが隣接していると、そこを走行する他の車両や自動車が、ＧＰＳアンテナの近くを走行する場合がある。そして、検出対象でない車両や自動車が隣接の移動経路を走行すると、その他車によって検出対象の移動経路でも不所望にＧＰＳ電波が遮断されることがあり、その場合、ＧＰＳ電波遮断物体の不適切な検出が行われることとなる。

この場合を具体例で詳述する。図６は、ＧＰＳアンテナ１１とＧＰＳ受信機１２と判定装置１３とを具えた列車検知システムの設置箇所を示し、（ａ）が斜視図、（ｂ）が背面図である。なお、列車検知システムは鉄道用車両検知システムが適当であるが、慣例に従い、以下、鉄道用車両検知システムを列車検知システムと呼ぶ。また、この呼称をシステムに用いるときには鉄道用車両を列車と呼ぶ。
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軌道脇などに設置される（図６（ａ）参照）。

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、この列車検知システムにあっては、検出対象の列車１５以外にＧＰＳ電波１７を遮るものが無ければ、列車１５（移動体）の去来が随時的確に検出される。

しかしながら（図６（ｂ）参照）、隣接するレール１４ａ，１４ａ上を検出対象外の列車１５ａが走行すると、その頭部をＧＰＳアンテナ１１から見たときの仰角が例えば３０〜３５゜といった大角度θ３になる。この大角度θ３は、一般に環境の影響を受けやすいので使用対象から外される低空のＧＰＳ衛星１６の仰角である１５〜２０゜程度の小角度θ１より、かなり大きい。そのため、検出対象でない列車１５ａが隣接の軌道１４ａ，１４ａを走行すると、その列車１５ａによって検出対象の軌道１４，１４のＧＰＳアンテナ１１でも不所望にＧＰＳ電波１７が遮断されることがあり、その場合、列車１５が来ていないにもかかわらず列車検知システムによって列車１５が到来したとの誤検出が行われることとなる。

このような不都合を回避・防止するには、天空高いＧＰＳ衛星のみ具体的には大角度θ３より仰角の大きいＧＰＳ衛星のみを物体の検出に利用すれば良い。
しかしながら、利用するＧＰＳ衛星を限定するに際してＧＰＳ衛星の仰角が一定の閾値を上回るか下回るかということで一律に選別したのでは、その閾値が大きいと、ＧＰＳ衛星の航行状況によっては利用できるＧＰＳ衛星の数が不足することにもなりかねないため、精度・確度の高いＧＰＳ電波遮断物体検出システムを構築することができない。

もっとも、ＧＰＳ電波遮断物体検出システム設置先が鉄道用車両や自動車の移動経路の場合、隣接経路を他車が走行や駐車する側面方向（横方向）のＧＰＳ衛星については、仰角の大きい衛星に限定して利用しなければならないが、ＧＰＳアンテナの臨む自経路は走行方向の前方や後方には天空が仰角の小さいところまで開けているのが一般的である。
そこで、このようなアプリケーションの特質をＧＰＳ衛星の選別基準に反映させることにより、建築物などの電波障害物の近くにＧＰＳアンテナを設置したり、他の移動経路の隣接している移動経路に臨ませてＧＰＳアンテナを設置しても、ＧＰＳ電波遮断物体が高い精度・確度で検出されるよう、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムを改良す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、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用されるＧＰＳ衛星が存在する天空上のゾーンを方位毎の仰角指定にて規定する選別用データを保持する記憶手段と、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をその方位および仰角と前記選別用データの方位および仰角との比較に応じて選別する選別手段とを備えたことを特徴とする。

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。ＧＰＳ電波遮断物体の典型例としては列車や自動車が挙げられる。

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、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をＧＰＳ衛星が存在する方位角及び仰角で規定される天空上のゾーンを検出物体の周囲方位毎に指定し選択する際に、各ゾーンを仰角により細分化し指定し選択できるようになっている、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１，２のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、ＧＰＳ衛星からの電波の強度を指定する強度閾値が前記選別用データに含まれており、前記選別手段が、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をその受信レベルと前記強度閾値との比較に応じて選別す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、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星を、ＧＰＳ衛星の電波がＧＰＳアンテナの周囲の建造物や他のＧＰＳ電波遮断物体の影響を受けないゾーンにあるＧＰＳ衛星と、それらの影響を受けるゾーンにあるＧＰＳ衛星とに区分し、影響を受けないＧＰＳ衛星については、このうちのひとつの衛星の電波受信の成否によりＧＰＳ電波遮断物体の無し有り（存否）を判定し、一方建造物や他のＧＰＳ電波遮断物体の影響を受けるゾーンにあるＧＰＳ衛星については、複数のＧＰＳ衛星全ての電波受信の成否によりＧＰＳ電波遮断物体の存否を判定す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１〜４のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、ＧＰＳ衛星の方位と仰角または方位と仰角と受信レベルの組データを一定期間に亘って保持するバッファ手段が設けられ、これを参照して一定期間に及ぶ安定状態の有無を検知ことにより、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星を、一定期間に及んで方位と仰角または方位と仰角と受信レベルの安定していたものに絞り込むようになっている、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１〜５のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記ＧＰＳアンテナがＧＰＳ電波遮断物体の移動経路に臨んで設置されるものであり、前記移動経路に係る進行方向に基づいて前記選別用データのうち方位の部分を設定する方位設定手段が設けられている、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６のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記方位設定手段に加えて又は代えて、前記移動経路に隣接した他の移動経路である隣接経路が有るか無いかの情報に基づいて前記選別用データのうち仰角の部分を設定する仰角設定手段が設けられている、ことを特徴とする。
なお、方位設定手段に加えて仰角設定手段も設けた場合、両手段は、別モジュールで実装されても良く、一体化実装にて方位仰角設定手段になっていても良い。

また、本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムは（解決手段８）、上記解決手段７のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記仰角設定手段が、前記移動経路の斜度に基づいて前記選別用データのうち前記隣接経路側の仰角の部分を加減す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９）、上記解決手段７，８のＧＰＳ電波遮断物体検出システムであって、前記仰角設定手段が、前記隣接経路に係る走行スケジュールに基づいて前記選別用データのうち前記隣接経路側の仰角の部分を隣接経路有り時の設定値と隣接経路無し時の設定値との何れかに切り替えるようになっている、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電波の受信の成否に応じて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電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星を限定するようになっているが、その限定に際して、ＧＰＳ衛星の仰角だけで一律に選別するのでなく、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用されるＧＰＳ衛星が存在する天空上のゾーンを方位毎の仰角指定にて木目細かく規定しておいて、ＧＰＳ衛星の方位および仰角で選別するよう改良したことにより、天空の開けていない方位については仰角の大きいところに絞り込んでも、天空の開けている方位については仰角の小さいところまで緩めることが可能となる。

そのため、不所望なＧＰＳ衛星の使用は避けつつも、必要な数のＧＰＳ衛星を確保することができる。
したがって、この発明によれば、建築物などの電波障害物の近くにＧＰＳアンテナを設置したり、他の移動経路の隣接している移動経路に臨ませてＧＰＳアンテナを設置しても、ＧＰＳ電波遮断物体が高い精度・確度で検出されるようなＧＰＳ電波遮断物体検出システム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）、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をＧＰＳ衛星が存在する方位角及び仰角で規定される天空上のゾーンを検出物体の周囲方位毎に指定し選択する際に、各ゾーンを仰角により細分化し指定し選択できるようにしたことにより、ＧＰＳ電波遮断物体の検出の精度・確度が更に高まる。

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）、方位および仰角での選別に加えて、ＧＰＳ衛星の受信レベルと所定の強度閾値との比較に応じた選別も行われるようにしたことにより、検出の精度・確度の低下を招きやすい微弱なＧＰＳ電波しか届かないＧＰＳ衛星も使用対象から外されるので、ＧＰＳ電波遮断物体がより高い精度・確度で検出されることとなる。

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）、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をＧＰＳアンテナの周囲の建造物や他のＧＰＳ電波遮断物体の影響の有無により選別し、存否の判定をひとつのＧＰＳ衛星の電波受信の成否によるのか、複数のＧＰＳ衛星の論理積とし存否の判定の確度を向上させることができるようにしたことにより、ＧＰＳ電波遮断物体の検出の精度・確度が更に高まる。

重複も辞さずに詳述すると、ＧＰＳ受信アンテナは、あらゆる方向から到来する電波を受信する構造・機能になっているので、受信機にはＧＰＳ衛星から直接到来する電波のほかに、周囲の建造物や付近を移動する他のＧＰＳ電波遮断物体に反射して到来する電波（マルチパス波）が到来する。ＧＰＳの測位システムにおいてはこのマルチパス波が測位の精度を下げる要因となるので、これを排除することが必要となる。仰角の低い衛星ほどマルチパス波が発生しやすいので、仰角の高い衛星のみを使用することによりマルチパス波による不都合を排除できる。しかし、仰角の大きい衛星のみを使用することは使用できる衛星数が少なくことになりＧＰＳ衛星の運行状況によってはＧＰＳ衛星がひとつも捕捉できない場合もありうる。

ＧＰＳ電波遮断物体の検出システムでは、ＧＰＳ電波遮断物体が存在することによりＧＰＳ電波の強度が低下し、存在しなくなったときにＧＰＳ電波の強度が回復することを利用してＧＰＳ電波遮断物体の存否を検出するものでＧＰＳ電波の強度が重要であり、ＧＰＳの測位システムのようにＧＰＳ衛星から得られる到達時刻などマルチパス波によって直接影響を受ける要素は２次的である。
こうしたことから、ＧＰＳ電波遮断物体の検出システムでは、仰角が低くマルチパス波が発生しやすい衛星も積極的に利用しようとするものである。しかしながら、仰角が低い衛星の電波は隣接して走行する他の車両や自動車の影響を受けやすく、マルチパス波が車両や自動車の床下に潜り込む可能性も大きい。そこで、仰角の小さい衛星を利用する場合には、複数の衛星の論理積をとるようにして、精度を確保するのである。

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５）、ＧＰＳ衛星の方位角および仰角（又は方位角と仰角と受信レベルと）を一定期間に亘って監視して、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星を方位や仰角（又は更に受信レベルも）が一定期間に及んで安定していたものに絞り込むようにしたことにより、ＧＰＳ衛星のゾーン出入時の揺らぎの不所望な影響を排除・抑制することができる。すなわち、ＧＰＳ衛星が選択されたゾーン内に進入あるいはゾーンから進出するときに、ゾーン境界付近において衛星の方位角や仰角あるいは電波の強度がしばしば揺らぐが、その揺らぎに起因してＧＰＳ衛星が選択対象に該当したり、それから外れたりする、といった不所望な事態が生じるのを簡便かつ的確に防ぐことができる。

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６）、移動経路に係る進行方向に基づいて選別用データのうち方位の部分が自動設定されるようにしたことにより、煩雑で間違いやすい多量のデータの設定作業を方位に関しては簡便かつ正確に済ませられることとなる。移動経路を走行する移動体を検出する場合、隣接経路を走行する移動体の影響を受ける右／左の側面は、天空高い（仰角が大きい）衛星に限定するのが良く、天空が開けている前方／後方は、多くの衛星（仰角が大きいところから小さいところまで）を選択して検知するのが良いので、ゾーン形状が或る程度は固定可能であるところ、移動経路の前後左右が場所によって変わるため、それに合わせてゾーンの規定値・設定値を調整しなければならないが、進行方向に基づいて方位の部分が自動設定されるので調整作業が簡便になる。

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）、隣接経路の有無に応じて仰角の部分が自動設定されるので、きめ細かい仰角設定を簡便に済ませることができる。

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８）、移動経路の斜度に基づいて隣接経路側の仰角が自動で加減されるようにしたことにより、隣接経路からの影響がより的確に反映されることとなる。

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９）、隣接経路に係る走行スケジュールに基づいて隣接経路側の仰角が隣接経路有り時の設定値と隣接経路無し時の設定値との何れかに自動で切り替わるようにしたことにより、隣接経路からの影響が一層的確に反映されることとなる。

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１〜４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１〜６（出願当初の請求項１〜６）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７（出願当初の請求項７）を具現化したものであり、図４に示した実施例３は、上述した解決手段８（出願当初の請求項８）を具現化したものであり、図５に示した実施例４は、上述した解決手段９（出願当初の請求項９）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の機能ブロック図である。また、図２は、（ａ）が選別用囲繞壁イメージの斜視図、（ｂ）が設置箇所の背面図、（ｃ）が設置箇所の側面図である。

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、電波の強度を示すＧＰＳ電波の受信レベルも数値で出力する受信機が使い易い。ＧＰＳ受信機が存在する当該位置情報は、緯度・経度・高度の組データで出力され、また衛星の天空上の位置情報は方位角と仰角の組データで出力される。

判定装置１３は（図１（ａ）参照）、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り、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して、その判別結果に応じて出力リレー１３ａを駆動するために、方位設定ルーチン１３ｂと選別ルーチン１３ｃと列車存否判定ルーチン１３ｅとリレー制御ルーチン１３ｆといったプログラムモジュールが不揮発性のプログラム用メモリにインストールされるとともに、不揮発性で書換可能なＥＥＰＲＯＭや揮発性で書換可能なＳＲＡＭといった適宜なデータ用メモリからなる記憶手段には、リングバッファ１３ｄと選別用データと進行方向とが保持されている。

進行方向は、移動経路に係る進行方向であり、レール１４，１４からなる軌道に臨んでＧＰＳアンテナ１１が設置される列車検知システムにあっては、その軌道を走行する列車１５が前進する方向であり、例えば北から時計回りに測った方位角で「３０゜」などと表される。この進行方向の指定は、製造時や調整時にＰＲＯＭの割当領域にＲＯＭライタ等で書き込んでも良く、現場で設置時にデータ送信を行ってＳＲＡＭの割当領域に設定させても良く、要するに、方位設定ルーチン１３ｂが選別用データの自動設定に用いるときまでに進行方向の値の指定作業が済んでいれば良い。

選別用データには強度閾値と選別用囲繞壁イメージデータとが含まれており、そのうち強度閾値は、ＧＰＳ衛星１６からの電波の強度を指定するものであり、例えば電磁波の減衰量を示す単位のデシベルを用いて「３ｄＢ」などと表される。この強度閾値は、設置先に依存しない定数で良いので、強度閾値の指定は、固定的な書き込みで足りる。
選別用囲繞壁イメージ（図２（ａ）参照）のデータは（図１（ａ）参照）、ＧＰＳアンテナ１１設置先のレール１４を走行する列車１５を検出するのに使用されるＧＰＳ衛星１６が存在する天空上のゾーンを規定するためのものであり、ＧＰＳアンテナ１１設置先の上空の半球イメージを、方位毎の仰角で境界を指定することで、ＧＰＳ衛星使用側の上空ゾーンと、地上寄りでＧＰＳ衛星不使用側の選別用囲繞壁イメージとに、分けている。

具体的には、水平を基準にした仰角を右と後と左と前とについて規定した仰角データ列と、北を基準にした時計回りの方位角を右前と右後と左後と左前とについて規定した方位データ列と、前方を基準とした時計回りの角度で向きを右前と右後と左後と左前とについて規定した向きデータ列とが、確保されている。そのうち方位データ列と仰角データ列は使用側の上空ゾーンと不使用側の選別用囲繞壁イメージとの境界を規定するものであり、向きデータ列は方位データ列の自動設定に用いられるものであり、この向きデータ列には、例えば右前「３０゜」，右後「１５０゜」，左後「２１０゜」，左前「３３０゜」といった値が予め固定的に設定されている。

また、仰角データ列には、例えば右「３５゜」，後「２５゜」，左「３５゜」，前「２０゜」といった値がやはり予め固定的に設定されている。
仰角データ列における左右の「３５゜」は、レール１４に設置されたＧＰＳアンテナ１１からレール１４ａ上の列車１５ａを見上げたときの仰角である大角度θ３の安全側の値である（図２（ｂ）参照）。仰角データ列における前「２０゜」は、一般に環境の影響を受けやすいので使用対象から外される低空のＧＰＳ衛星１６の仰角である小角度θ１の安全側の値である（図２（ｃ）参照）。仰角データ列における後「２５゜」は、小角度θ１より少し大きい中角度θ２になっている。

前後で角度の異なる理由は次のようなことからである。例えば、レール１４を横断する踏切道があり、この踏切道に近接して列車進行方向前方にＧＰＳアンテナ１１を設置したとすると、踏切道を走行する自動車などによりＧＰＳ電波１７が不所望に遮断されることがあるが、これを回避するために、ＧＰＳアンテナ１１から自動車の頭上を見通せるよう、後方の中角度θ２を前方の小角度θ１より少し大きくしたのである。このように、仰角データ列、方位データ列は、ＧＰＳアンテナ１１の設置箇所の周囲の環境により適宜設定される値である。また、この例では方位を前後、左右の４つ方向に規定したが、もっと細分化してもよく、（請求項２記載のように）仰角についても細分化してもよい。

方位設定ルーチン１３ｂは（図１（ｂ）参照）、選別用データの進行方向の指定値に基づいて選別用データの方位データ列を自動設定するものであり、進行方向が指定済みであれば随時実行しても良いが、この例の場合、方位データ列が不揮発性メモリに保持されるのであれば現場設置や現場調整の後の初期化の一部として実行すれば足り、方位データ列が揮発性メモリに保持されるのであれば電源投入後やリセット後の初期化の一部として実行すれば足りる。そして、実行時には向きデータ列の各データ値に進行方向の値を加算してから３６０゜の剰余をとるものであり、上述した数値例を踏襲すると、方位データ列に右前「６０゜」，右後「１８０゜」，左後「２４０゜」，左前「０゜」といった値を自動設定するようになっている。

選別ルーチン１３ｃは、レール１４を走行する列車１５の検出に使用するＧＰＳ衛星１６を選別するものであり、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓにて受信成功の確認されたＧＰＳ衛星１６を総て列車存否判定に使用するのでなく、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓから直に得られた又は適宜な演算を施して得たＧＰＳ衛星１６の方位と仰角と受信レベルとをそれぞれ選別用データの方位と仰角と強度閾値と比較し、その比較結果に応じて限定するようになっている。その内容は、ＧＰＳ衛星１６の受信レベルが十分に強く且つＧＰＳ衛星１６の方位角および仰角による天空位置が使用側の上空ゾーンに入っているものに限って使用し、辛うじて受信に成功しても受信レベルの弱いＧＰＳ衛星１６や選別用囲繞壁イメージの先のＧＰＳ衛星１６は受信に失敗したと擬制して検出に使用しないというものである。

具体的には、ＧＰＳ衛星１６の受信レベルの値が選別用データの強度閾値を上回っており、ＧＰＳ衛星１６の方位値が右側を示しているとき即ちその方位値が選別用データの方位データ列における右前から右後までの範囲に入っているならばＧＰＳ衛星１６の仰角値が選別用データの仰角データ列における右の値を上回っており、ＧＰＳ衛星１６の方位値が後側を示しているとき即ちその方位値が選別用データの方位データ列における右後から左後までの範囲に入っているならばＧＰＳ衛星１６の仰角値が選別用データの仰角データ列における後の値を上回っている、という限定条件が課される。

さらに、ＧＰＳ衛星１６の方位値が左側を示しているとき即ちその方位値が選別用データの方位データ列における左後から左前までの範囲に入っているならばＧＰＳ衛星１６の仰角値が選別用データの仰角データ列における左の値を上回っており、ＧＰＳ衛星１６の方位値が前側を示しているとき即ちその方位値が選別用データの方位データ列における左前から右前までの範囲に入っているならばＧＰＳ衛星１６の仰角値が選別用データの仰角データ列における前の値を上回っている、という限定条件が課される。そして、これらの限定条件をクリアしたＧＰＳ衛星１６についてだけ、その方位と仰角と受信レベルの組データをリングバッファ１３ｄに書き込むようになっている。

リングバッファ１３ｄは、例えば配列領域とポインタとで構成される先入れ先出し方式のＦＩＦＯキューであり、方位と仰角と受信レベルの組データ（Ｓ）を一定期間に亘って保持するバッファ手段として機能するために、方位と仰角と受信レベルの組データ（Ｓ）が新たに書き込まれると一定数までは増長して蓄積量を増すが一定数に達すると最も旧い組データ（Ｓ）を消去して蓄積量を一定に維持するようになっている。また、リングバッファ１３ｄに蓄積された方位と仰角と受信レベルの組データ群（ＳＳ）は、時系列に並んでおり、総てが列車存否判定ルーチン１３ｅから参照可能になっている。

列車存否判定ルーチン１３ｅは、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓを直に使用するのでなく上記リングバッファ１３ｄの組データ群（ＳＳ）を参照することにより、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに基づく電波受信の成否判別ひいては列車１５の存否判定を行うものであるが、リングバッファ１３ｄを参照したときに、各ＧＰＳ衛星１６について方位と仰角と受信レベルとが一定期間に及んで安定していると言える状態に有るのか無いのかを検知し、その結果に応じた更なる選別を行うことで、列車１５の検出に使用するＧＰＳ衛星１６を、一定期間に及んで方位および仰角の安定していたものに絞り込むようになっている。

一定期間に及んで安定していると言える基準としては、それぞれのＧＰＳ衛星１６について、例えば、一定期間に亘る総てのサンプリングタイミングで電波受信に成功して一連の方位と仰角と受信レベルの組データ（Ｓ）が組データ群（ＳＳ）に含まれていることや、８０％以上のサンプリングタイミングで電波受信に成功していること、電波受信の成功と失敗との遷移が所定回数を超えないこと、等が挙げられる。
電波受信の成功と失敗との遷移の基準として更なる擬制も採用されており、このルーチン１３ｅは、成功時の受信レベルに比べて受信レベルが例えば半減したときには電波受信が成功から失敗へ遷移したと擬制し、失敗を擬制した受信レベルから受信レベルが例えば倍増したときには電波受信が失敗から成功へ遷移したと擬制するようになっている。

列車存否判定ルーチン１３ｅは、それらの基準に基づいてＧＰＳ衛星１６からの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、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、その判断結果をリレー制御ルーチン１３ｆに引き渡すようになっている。
さらに、列車存否判定ルーチン１３ｅは、ＧＰＳ衛星１６が複数台存在するうえ夫々のＧＰＳ電波１７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１５（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、列車存否判定ルーチン１３ｅの判定処理では、受信していた複数個たとえば３個の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ＧＰＳ運行スケジュールに照らして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。

リレー制御ルーチン１３ｆは（図１（ｂ）参照）、列車存否判定ルーチン１３ｅの判定結果に応じてリレー制御Ｒを生成するものであり、「列車なし」のときにはリレー制御Ｒを励磁状態にし、「列車あり」のときにはリレー制御Ｒを無励磁状態にするようになっている。
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、（ａ）が選別用囲繞壁イメージの斜視図、（ｂ）が設置箇所の背面図、（ｃ）が設置箇所の側面図である。

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。

また、システム設置時かそれ以前に、ＧＰＳアンテナ１１の設置先でレール１４上を走行する列車１５の前進方向を、判定装置１３の選別用データの進行方向に、上述した何れかの手法で、設定しておく。
そして、列車検知システム１０が稼動すると、判定装置１３では、初期化のため最初だけ方位設定ルーチン１３ｂが起動されて、選別用データについて、進行方向と向きデータ列とに基づいて方位データ列に右前「６０゜」，右後「１８０゜」，左後「２４０゜」，左前「０゜」といった値が自動設定される。なお、選別用データの仰角データ列には右「３５゜」，後「２５゜」，左「３５゜」，前「２０゜」といった値が予め設定されており、選別用データの強度閾値には３ｄＢといった値がやはり予め設定されている。

初期化が済んで定常状態に移行すると、判定装置１３では選別ルーチン１３ｃと列車存否判定ルーチン１３ｅとリレー制御ルーチン１３ｆが並行して又は所定周期の順次繰り返し等で実行される。
そして、列車１５が進入して来るまでは、幾つかのＧＰＳ衛星１６からＧＰＳ電波１７がＧＰＳアンテナ１１に到達し、それらのＧＰＳ衛星１６の情報がＧＰＳ受信機１２の出力Ｓに含められて判定装置１３に入力され選別ルーチン１３ｃに引き渡される。選別ルーチン１３ｃでは ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓから得た幾つかのＧＰＳ衛星１６の方位と仰角と受信レベルと、選別用データの方位と仰角と強度閾値とが、それぞれ比較され、その比較結果に応じて限定がなされる。

そのため、ＧＰＳ衛星１６の受信レベルが十分に強く且つＧＰＳ衛星１６の天空位置が使用側の上空ゾーンに入っているものに限って、そのＧＰＳ衛星１６に係る方位と仰角と受信レベルの組データ（Ｓ）がリングバッファ１３ｄに蓄積される。
そのリングバッファ１３ｄに蓄積された方位と仰角と受信レベルの組データ群（ＳＳ）が列車存否判定ルーチン１３ｅによって参照されて、列車１５の存否判定に使用されるＧＰＳ衛星１６が、一定期間たとえば４秒（実測による経験値）に及んで方位と仰角と受信レベルの安定していたものに更に絞り込まれる。

こうして限定されたＧＰＳ衛星１６の情報に基づき、判定装置１３では、ＧＰＳ電波１７の受信成功に対応して、列車存否判定ルーチン１３ｅ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がリレー制御ルーチン１３ｆによって出される。
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。ただし、この判定に際しても、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓの方位と仰角と受信レベルがそのまま使用されるのでなく、上述の選択にて限定された方位と仰角と受信レベルが使用される。

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。このときも、判定には、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓそのままでなく、上述の選択にて限定された方位と仰角と受信レベルが使用される。
こうして、この列車検知システム１０でも、課題の欄において既述した図６（ａ）の列車検知システムと同様、検出対象の列車１５以外にＧＰＳ電波１７を遮るものが無ければ、列車１５（移動体）の去来が随時的確に検出される。

しかも、この列車検知システム１０にあっては、課題の欄において既述した図６（ａ）の列車検知システムと異なり、左右の側方（横方向）には仰角が大角度θ３を上回る上空ゾーンのＧＰＳ衛星１６に限って列車存否判定に使用しているので（図２（ｂ）参照）、検出対象でない隣のレール１４ａを他の列車１５ａが走行しても、その影響を受けることがない。一方、視界の開けている前方や後方については仰角が小角度θ１や中角度θ２を上回っているＧＰＳ衛星１６が列車存否判定に使用されるので、使用可能なＧＰＳ衛星１６が１個や２個まで減ってしまうこともない。

それに加え、この列車検知システム１０にあっては、列車存否判定に使用するＧＰＳ衛星１６の限定について、受信レベルが強度閾値を超えるＧＰＳ衛星１６に限定するとともに、方位と仰角と受信レベルとが一定時間に及んで安定しているＧＰＳ衛星１６に限定することも行われるので、検出対象のレール１４上を走行する列車１５の去来が高い精度・確度で検出されるのである。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムの実施例２について、それを具体化した列車検知システムの構成を、図面を引用して説明する。図３は、（ａ）が方位仰角設定ルーチン２３のブロック図、（ｂ）が設置箇所の背面図である。
この列車検知システムが上述した実施例１のものと相違するのは方位設定ルーチン１３ｂが機能拡張されて方位仰角設定ルーチン２３になった点と、選別用データに右隣接経路フラグと左隣接経路フラグとが追加されている点である。

右隣接経路フラグには、検出対象の軌道１４，１４の右側に検出対象外の隣接軌道（隣接経路）が有るのか無いのかが設定され、左隣接経路フラグには、検出対象の軌道１４，１４の左側に検出対象外の隣接軌道が有るのか無いのかが設定される。その設定は上述した進行方向の設定と同様にしてなされるようになっている。
方位仰角設定ルーチン２３は、上述した方位データ列の自動設定に加え、検出対象外の隣接軌道が有るか無いかの情報を保持する右隣接経路フラグと左隣接経路フラグとを参照し、その情報に基づいて選別用データのうち仰角の部分を自動設定する。

具体的には、右隣接経路フラグが「有」のときには仰角データ列における右のところに大角度θ３「３５゜」を設定し、右隣接経路フラグが「無」のときには仰角データ列における右のところに中角度θ２「２５゜」を設定し、左隣接経路フラグが「有」のときには仰角データ列における左のところに大角度θ３「３５゜」を設定し、左隣接経路フラグが「無」のときには仰角データ列における左のところに中角度θ２「２５゜」を設定するようになっている。

この場合、設置先であって検出対象になっているレール１４，１４（軌道）の右側にだけ検出対象外のレール１４ａ，１４ａ（隣接軌道）が存在しているものとして、装置稼動までに予め、右隣接経路フラグを「有」に設定し、左隣接経路フラグを「無」に設定しておく。そうすると、初期化時に自動で、選別用データの仰角データ列における右のところには大角度θ３「３５゜」が設定され、その仰角データ列における左のところには中角度θ２「２５゜」が設定される。
これにより、列車存否判定に使用されるＧＰＳ衛星１６が入っている上空ゾーンが、隣接軌道の無い左側については後方と同様に下方へ広げられる。

そして、初期化が済んで定常状態に移行してからは、上例と同様にして列車１５の去来が検出されるが、選別用データの仰角データ列の設定が隣接軌道の有無に対応してきめ細かくなされていて、他の列車の不所望な影響を受けることなく使用側の上空ゾーンが広がっているので、列車存否判定に有効に使用できるＧＰＳ衛星１６の数が増えるため、検出対象外のレール１４ａ，１４ａが右側に存在しているレール１４，１４に臨ませてＧＰＳアンテナ１１を設置しても、レール１４，１４上を走行する列車１５を高い精度・確度で検出することができる。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムの実施例２について、それを具体化した列車検知システムの構成を、図面を引用して説明する。図４は、（ａ）が方位仰角設定ルーチン２４のブロック図、（ｂ）が設置箇所の背面図である。
この列車検知システムが上述した実施例２のものと相違するのは方位設定ルーチン２３が機能拡張されて方位仰角設定ルーチン２４になった点と、選別用データに斜度θｘのデータ領域が追加されている点である。

斜度θｘには、検出対象の軌道１４，１４の横方向における水平からの傾斜角度が設定される。斜度θｘの指定値は設置現場で実測され、その設定は上述した進行方向や隣接経路の設定と同様にしてなされるようになっている。
方位仰角設定ルーチン２４は、上述した方位データ列や仰角データ列の自動設定に加え、検出対象の軌道１４，１４（移動経路）の斜度θｘに基づいて選別用データのうち仰角データ列における左右のところの仰角値を自動で加減するようになっている。なお、その加減は、斜度θｘが正負の値をとるときには加算演算だけで具現化され、斜度θｘが正の値だけの場合、上側は加算で、下側は減算で、具現化される。

具体的には、右隣接経路フラグが「有」のときには仰角データ列における右のところに斜度θｘの値を加減し、左隣接経路フラグが「有」のときには仰角データ列における左のところに斜度θｘの値を加減する。ただし、何れの場合も、その加減によって中角度θ２を下回るときには中角度θ２を下限として中角度θ２を設定する。また、隣接経路フラグが「無」のときでも、左右のうち斜め上の方には、小角度θ１に斜度θｘを加えたものと中角度θ２とのうち大きい方の値を設定するようになっている。

この場合、設置先であって検出対象になっているレール１４，１４（軌道）の右側にだけ検出対象外のレール１４ａ，１４ａ（隣接軌道）が存在しているうえ、レール１４ａ側を斜め上にして斜度θｘだけ軌道面が傾斜しているものとして、装置稼動までに予め、右隣接経路フラグを「有」に設定し、左隣接経路フラグを「無」に設定し、現場で計測した軌道１４，１４の傾斜角度たとえば「１０゜」を斜度θｘに設定しておく。そうすると、初期化時に自動で、選別用データの仰角データ列における右のところには大角度θ３「３５゜」が設定され、その仰角データ列における左のところには中角度θ２「２５゜」が設定され、さらに、その後、選別用データの仰角データ列における右のところだけ斜度θｘを加えられて「４５゜」に修正される。

これにより、列車存否判定に使用されるＧＰＳ衛星１６が入っている上空ゾーンが隣接軌道の無い左側については過剰になるのを避けつつ下方へ広げられるとともに、隣接軌道の有る右側については、軌道の傾斜によって検出対象外のレール１４ａ上の列車１５ａの頭部の見掛けの高さが増した分だけ、使用側の上空ゾーンが上方へ狭められる。
そして、初期化が済んで定常状態に移行してからは、上例と同様にして列車１５の去来が検出されるが、この場合も、その検出が高い精度・確度でなされる。

すなわち、選別用データの仰角データ列の設定が隣接軌道の有無や軌道の傾斜に対応してきめ細かくなされていて、他の列車の不所望な影響を受けることなく使用側の上空ゾーンが広がっているうえ、軌道の傾斜の不所望な影響も受けないよう上空ゾーンに更なる微調整も施されているので、列車存否判定に有効に使用できるＧＰＳ衛星１６の数が増えるため、検出対象外のレール１４ａ，１４ａが右側に存在しているばかりか横方向に傾いているレール１４，１４に臨ませてＧＰＳアンテナ１１を設置しても、レール１４，１４上を走行する列車１５を高い精度・確度で検出することができる。

本発明のＧＰＳ電波遮断物体検出システムの実施例４について、それを具体化した列車検知システムの構成を、図面を引用して説明する。図５は、（ａ）が方位仰角設定ルーチン２５のブロック図、（ｂ）が設置箇所の背面図である。
この列車検知システムが上述した実施例３のものと相違するのは方位設定ルーチン２４が機能拡張されて方位仰角設定ルーチン２５になった点と、選別用データに走行スケジュールのデータ保持領域が追加されている点である。

走行スケジュールは、検出対象外の隣接軌道（レール１４ａ，１４ａ）に係る列車１５ａの走行スケジュールであり、検出対象の軌道（レール１４，１４）に臨むＧＰＳアンテナ１１の設置箇所の隣を通過する各時刻を保持している。右隣接経路フラグも左隣接経路フラグも「無」のときには走行スケジュールの設定が要らないが、右隣接経路フラグが「有」のときには右側の隣接軌道に係る走行スケジュールを設定し、左隣接経路フラグが「有」のときには左側の隣接軌道に係る走行スケジュールを設定し、両フラグが「有」なら走行スケジュールを二つ設定するようになっている。それらの設定は、上述した進行方向等の設定と同様にしても良いが、走行スケジュールは予定時刻の変更が避けられないので、図示しない集中監視装置などから通信にて随時ダウンロードするのが望ましい。

方位仰角設定ルーチン２５は、初期化時に上述の方位データ列や仰角データ列の自動設定を行うのに加えて、装置稼動中に随時、隣接軌道に係る走行スケジュールに基づいて選別用データのうち選別用データのうち仰角データ列における隣接軌道側の仰角値を隣接軌道有り時の設定値と隣接軌道無し時の設定値との何れかに自動で切り替えるようになっている。また、実運行の変動を考慮して走行スケジュールでの規定時刻の前後に幅を持たせた時間帯において隣接軌道有り時の設定値を設定するようにもなっている。

具体的には、走行スケジュールでの規定時刻の例えば５分前に仰角データ列における隣接軌道側の仰角値を隣接軌道有り時の設定値で上書きし、走行スケジュールでの規定時刻の例えば１０分後に、走行スケジュールで以後の規定時刻を調べて５分後以内に迫っているものが無ければ、仰角データ列における隣接軌道側の仰角値を隣接軌道無し時の設定値に戻すようになっている。なお、上述したように、隣接軌道有り時の設定値は［大角度θ３＋斜度θｘ］と［中角度θ２］とのうち大きい方であり、隣接軌道無し時の設定値は［小角度θ１＋斜度θｘ］と［中角度θ２］とのうち大きい方である。

この場合、設置先であって検出対象になっているレール１４，１４（軌道）の右側にだけ検出対象外のレール１４ａ，１４ａ（隣接軌道）が存在しているうえ、レール１４ａ側を斜め上にして斜度θｘだけ軌道面が傾斜しているものとして、装置稼動までに予め、右隣接経路フラグを「有」に設定し、左隣接経路フラグを「無」に設定し、現場で計測した軌道１４，１４の傾斜角度たとえば「１０゜」を斜度θｘに設定しておく。そうすると、初期化時に自動で、選別用データの仰角データ列における右のところには大角度θ３「３５゜」が設定され、その仰角データ列における左のところには中角度θ２「２５゜」が設定され、さらに、その後、選別用データの仰角データ列における右のところだけ斜度θｘを加えられて「４５゜」に修正される。また、仰角データ列における右について、隣接軌道有り時の設定値は［大角度θ３＋斜度θｘ］の「４５゜」になり、隣接軌道無し時の設定値は［小角度θ１＋斜度θｘ］の「３０゜」になる。

さらに、走行スケジュールがダウンロードされると、初期でなくても方位仰角設定ルーチン２５が起動されて、選別用データの仰角データ列における右のところについて再設定が行われる。すなわち、現在時刻と走行スケジュールの規定時刻とが比較されて、走行スケジュールの何れかの規定時刻の５分前から１０分後までの間に現在時刻が入っているときには仰角データ列における右のところに「４５゜」が設定され、そうでないときには「３０゜」が設定される。方位仰角設定ルーチン２５によるこの再設定処理は、定期的・周期的に、あるいは走行スケジュールに基づいて必要時に、繰り返し行われる。

これにより、列車存否判定に使用されるＧＰＳ衛星１６が入っている上空ゾーンが隣接軌道の無い左側については過剰になるのを避けつつ下方へ広げられるとともに、隣接軌道の有る右側については、軌道の傾斜によって検出対象外のレール１４ａ上の列車１５ａの頭部の見掛けの高さが増した分だけ使用側の上空ゾーンが上方へ狭められるが、隣のレール１４ａ上の列車１５ａによる不所望な影響を回避するための上空ゾーン限定は、隣のレール１４ａ上に列車１５ａが来る可能性の高い時間帯だけ行われ、隣のレール１４ａ上に列車１５ａが来ない時間帯には行われない。
このように、上空ゾーンの規定に際し、方位毎のきめ細かな調整に加えて、時間帯毎のきめ細かな調整も行われるので、列車１５が高い精度・確度で検出される。

［その他］
上記実施例で、方位設定ルーチンや方位仰角設定ルーチンによる選別用囲繞壁イメージは前後左右の方位に対して仰角を階段状に設定するようになっていたが、方位の設定は前後左右に限られるものでなく例えば４５゜単位や１０゜単位あるいはその組み合わせなどで細分化しても良く、仰角の設定は不連続な階段状に限らず例えば折れ線や曲線を表す関数などで連続的にしても良い。
また、上記実施例では、ＧＰＳアンテナ１１が一軌道のレール１４，１４の間に設置されていたが、ＧＰＳ電波１７の遮断／非遮断が列車１５の存否に応じてなされれば、ＧＰＳアンテナ１１はレール１４に臨む他所に設置しても良い（特許文献４，５参照）。

さらに、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、ＧＰＳ電波遮断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、上記実施例では、方位設定ルーチン１３ｂと選別ルーチン１３ｃが判定装置１３にインストールされていたが、これらのルーチン１３ｂ，１３ｃは、判定装置１３から抜き出して、ＧＰＳ受信機１２にインストールしても良く、ＧＰＳ受信機１２の出力Ｓの信号伝送ケーブル等に介挿接続される別体の論理演算装置やマイクロプロセッサシステム等に搭載しても良い。

また、上記実施例では、フェールセーフについて言及していないが、列車検知システムにフェールセーフ性が要求される場合、判定装置にフェールセーフな装置を採用したうえで、ＧＰＳアンテナからＧＰＳ受信機を経て判定装置に至るＧＰＳ地上装置およびその伝送系の健全性をＧＰＳ受信機の出力に基づいて監視するよう判定装置を改造することにより、システム全体をフェールセーフなものにすることができる（特許文献５参照）。
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物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（特許文献４，５参照）、軌道脇から鉄道用車両の進入進出を検出することや、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、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である。 （ａ）が選別用囲繞壁イメージの斜視図、（ｂ）が設置箇所の背面図、（ｃ）が設置箇所の側面図である。 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特徴部の構造を示し、（ａ）が方位仰角設定手段の機能ブロック図、（ｂ）が設置箇所の背面図である。 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特徴部の構造を示し、（ａ）が方位仰角設定手段の機能ブロック図、（ｂ）が設置箇所の背面図である。 本発明の実施例４について、ＧＰＳ電波遮断物体検出システムの特徴部の構造を示し、（ａ）が方位仰角設定手段の機能ブロック図、（ｂ）が設置箇所の背面図である。 本発明の課題を示し、（ａ）がＧＰＳ電波遮断物体検出システムの設置箇所の斜視図、（ｂ）が設置箇所の背面図である。

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…方位設定ルーチン、
１３ｃ…選別ルーチン、１３ｄ…リングバッファ、
１３ｅ…列車存否判定ルーチン、１３ｆ…リレー制御ルーチン、
１４…レール（軌道，移動経路）、１４ａ…レール（隣接）、
１５…列車（検出対象物）、１５ａ…列車（検出対象外）、
１６…ＧＰＳ衛星、１７…ＧＰＳ電波、
２３，２４，２５…方位仰角設定ルーチン

Claims (9)

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、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用されるＧＰＳ衛星が存在する天空上のゾーンを方位毎の仰角指定にて規定する選別用データを保持する記憶手段と、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をその方位および仰角と前記選別用データの方位および仰角との比較に応じて選別する選別手段とを備えたことを特徴とするＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
2. ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をＧＰＳ衛星が存在する方位角及び仰角で規定される天空上のゾーンを検出物体の周囲方位毎に指定し選択する際に、各ゾーンを仰角により細分化し指定し選択できるようになっている、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. ＧＰＳ衛星からの電波の強度を指定する強度閾値が前記選別用データに含まれており、前記選別手段が、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星をその受信レベルと前記強度閾値との比較に応じて選別するようになっている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
4. ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星を、ＧＰＳ衛星の電波がＧＰＳアンテナの周囲の建造物や他のＧＰＳ電波遮断物体の影響を受けないゾーンにあるＧＰＳ衛星と、それらの影響を受けるゾーンにあるＧＰＳ衛星とに区分し、影響を受けないＧＰＳ衛星については、このうちのひとつの衛星の電波受信の成否によりＧＰＳ電波遮断物体が存否を判定し、一方建造物や他のＧＰＳ電波遮断物体の影響を受けるゾーンにあるＧＰＳ衛星については、複数のＧＰＳ衛星全ての電波受信の成否によりＧＰＳ電波遮断物体の存否を判定するようになっている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載されたＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
5. ＧＰＳ衛星の方位と仰角または方位と仰角と受信レベルの組データを一定期間に亘って保持するバッファ手段が設けられ、これを参照して一定期間に及ぶ安定状態の有無を検知ことにより、ＧＰＳ電波遮断物体の検出に使用するＧＰＳ衛星を、一定期間に及んで方位と仰角または方位と仰角と受信レベルの安定していたものに絞り込むようになっている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載されたＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
6. 前記ＧＰＳアンテナがＧＰＳ電波遮断物体の移動経路に臨んで設置されるものであり、前記移動経路に係る進行方向に基づいて前記選別用データのうち方位の部分を設定する方位設定手段が設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載されたＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
7. 前記方位設定手段に加えて又は代えて、前記移動経路に隣接した他の移動経路である隣接経路が有るか無いかの情報に基づいて前記選別用データのうち仰角の部分を設定する仰角設定手段が設けられている、ことを特徴とする請求項６記載のＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
8. 前記仰角設定手段が、前記移動経路の斜度に基づいて前記選別用データのうち前記隣接経路側の仰角の部分を加減するようになっている、ことを特徴とする請求項７記載のＧＰＳ電波遮断物体検出システム。
9. 前記仰角設定手段が、前記隣接経路に係る走行スケジュールに基づいて前記選別用データのうち前記隣接経路側の仰角の部分を隣接経路有り時の設定値と隣接経路無し時の設定値との何れかに切り替えるようになっている、ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載されたＧＰＳ電波遮断物体検出システム。

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