JP2015019259A - 通信システム - Google Patents

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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