JP2015222907A - 移動体通信装置及びその自己診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体通信装置（１−１）から地上通信装置（１−４）に無線給電を行うことによって駆動する通信装置において、移動体通信装置の自己診断のために、移動体通信装置が発信する電力波（１−１０）を電力波出力検出部（１−６）でモニタした場合、移動体通信装置と地上通信装置とが通信可能な範囲では、地上通信装置に電力波出力が吸収されることから、移動体通信装置におけるモニタの検出値が低下し、移動体通信装置に問題がなくても自己診断時に異常と判断される可能性がある。
【解決手段】移動体通信装置の自己診断を行う際に、電力波モニタ部（１−２）における正常駆動と判断する許容幅のうちの許容下限値を、移動体通信装置が地上通信装置検出した場合には、地上通信装置を検出しなかった場合に比べ低い値に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は移動体通信装置及びその自己診断方法に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００２−３６７０８１号（特許文献１）がある。この公報には、混信による通信障害を防止しつつ、単一の通信チャンネルを用いてコストダウン及び処理の簡単化を図ることができる、移動体と地上との間の通信に用いる通信装置が記載されている。

特開２００２−３６７０８１号公報

自動車などの移動体の制御に関する制御情報を、地上に設置された地上通信装置と移動体に設置された移動体通信装置の間で伝送する装置において、地上から移動体への位置情報等の制御情報の伝送を行う場合に、まず、移動体通信装置から地上通信装置に対して電力波により無線給電を行ない、給電後に地上通信装置が移動体通信装置に対して電力波とは異なる周波数にて情報波として情報の送信を行う情報伝送方式がある。

こうした交通制御、移動体制御に係る通信装置において、安全上最も重要で基本的な点は、上述したような地上通信装置及び移動体通信装置のそれぞれが正常に作動していることであり、どのような環境条件下であっても、正常性を確実に検知し、いずれか一方にでも万一不具合があった場合には、速やかに対処することが必要となる。

一般に、移動体通信装置および地上通信装置を用いた交通制御、移動体制御に係る通信装置においては、まず、移動体及び移動体通信装置が地上通信装置と通信可能な範囲へ進入したこと及び通信可能な範囲から進出したことを検知し、その内容を情報波を用いて送信する。このため、情報波が適正に送信されるためには、情報波の送信に要する電力が地上通信装置に適正に供給されていることが必須であり、そのためには電力の供給状態を監視する必要がある。
しかし、電力の源となる電力波は、路面等の外部環境の影響を受け易く、モニタリングが難しい特性がある。

前記特許文献１には、移動体と地上との間の通信に用いる通信装置が記載されているが、移動体の制御を行うに当たり、移動体通信装置が地上通信装置との間で通信が正常に可能な状態であることを確認する手段については記載されていない。
また、地上において、地上通信装置以外に、移動体通信装置からの電力波を吸収する要因または移動体通信装置からの電力波出力を阻害する要因が存在しているような場合であっても、移動体通信装置と地上通信装置との通信が正常に可能なことを判断する点についても何ら記載されていない。

そこで、本発明では、地上において、移動体通信装置からの電力波を吸収する要因または移動体通信装置からの電力波出力を阻害する要因が存在している場合であっても、移動体通信装置が正常に作動していることを診断できる装置及びその自己診断方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明では、移動体通信装置に電力波モニタ部を設け、該モニタ部では、地上における電力波を吸収する要因または移動体通信装置の電力波出力を阻害する要因の有無に応じて、移動体通信装置の電力波出力が適正な範囲内であるか否かを判断する許容値を変更することとしている。

本発明によれば、地上における電力波を吸収する要因または移動体通信装置の電力波出力を阻害する要因があったとしても、そうした要因の有無に応じて、移動体通信装置の電力波出力が適正な範囲内であるか否かを判断することができる。このため、本発明にあっては、どのような環境条件下であっても、装置の正常性を精度よく検知できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る移動体装置の全体構成 移動体通信装置の近傍に地上通信装置が存在する場合の移動体通信装置の電力波出力量の説明図 電力波出力に対する検出値および判定値の説明図 自己診断のフローチャート

以下、実施例を図面を用いて説明する。

（実施例１）
図１に本発明に係る移動体装置の全体構成を示す。１−１に示す移動体通信装置は、１−３に示す移動体に搭載される。そして、移動体通信装置１−１内には１−８に示す電力波生成部、１−２に示す電力波モニタ部、１−７に示す情報波検知部が設けられており、移動体１−３の下部には１−９に示すアンテナが設置され、該アンテナ内には１−６に示す電力波検出部が設けられている。

このような装置構成において、１−１０で示される電力波がアンテナ１−９から地上通信装置１−４に向けて出力される。そして、この電力波１−１０により地上通信装置１−４が励起され、地上通信装置は移動体通信装置に向けて１−１１に示す情報波を出力する。また、移動体通信装置１−１は、アンテナ１−９によって情報波１−１１を受信し、１−７に示す情報波検知部で情報波内に含まれる情報を確認する。また、電力波１−１０はアンテナ１−９内に設けられた電力波出力検出部１−６で検出し、検出値を電力波モニタ部１−２においてモニタする。
以上が本発明の基本構成である。

地上通信装置１−４から出力される情報波１−１１は、地上の位置情報等の移動体を安全に運行するための情報を含んでいる。そして、この情報に基いて移動体のブレーキ等が作動することがあるため、移動体通信装置１−１が電力波１−１０を適正に出力できなかったために、地上通信装置１−４が正確に駆動できず、情報波１−１１を受信できないことはあってはならない。このため、まずは、移動体通信装置１−１から電力波が正常に出力されていることを確認する。

電力波が正常に出力されていることを確認するためには、移動体が移動を開始する前に、つまり望ましくは停止中に電力波１−１０に対し、電力波出力検知部１−６及び電力波モニタ部１−２において確認される検出値が規定の範囲内であるかどうかを確認すればよい。そして、このような検出値の許容変動範囲は、その電力量により移動体通信装置が地上通信装置と通信可能な範囲（図１の１−５）が変動することを踏まえ、許容変動幅を１．０ｄＢ程度と設定しているのが通例である。

しかし、電力波１−１０に対する検出値は、たとえ移動体通信装置が正常であっても、移動体近傍に地上通信装置１−４が存在した場合には、検出値が大きく変動している。
これについて図２を用いて説明する。図２は、移動体通信装置が地上通信装置と通信可能な範囲（図１の１−５）を走行している間の電力波出力量を示したものであり、横軸が地上通信装置１−４と移動体通信装置１−１との距離、縦軸に移動体通信装置からの電力波出力量を示したものである。移動体側のアンテナ１−９の大きさが４８０ｍｍ×４４０ｍｍ程度で出力が４３ｄＢｍ程度、また、地上通信装置に内蔵されたアンテナの大きさが３７０ｍｍ×５００ｍｍ程度で、双方ともループ型アンテナであり、相互距離が２００ｍｍ程度の場合、図２に示すように、移動体通信装置１−１と地上通信装置１−４の中心間距離が最小となるときには、移動体通信装置１−１が正常であっても、電力波１−１０の出力は、約１．５ｄＢ程度減少してしまう。これは、地上通信装置１−４によって電力波の一部が吸収されてしまうこと等によるためである。

地上通信装置１−４への電力供給の原理を説明すると、まず、移動体１−３に設置された電力生成部１−８が一定の出力でアンテナ１−９に交流電流を供給し、これによってアンテナから磁界が発生して電力波１−１０が出力される。移動体通信装置１−１が地上通信装置１−４と通信可能な範囲にある場合、地上通信装置は移動体から送信される電力波から給電されることにより動作する。このとき、電力波の磁界成分の一部が地上通信装置に伝達されることにより、地上通信装置が付近にない場合に比べ、アンテナ内の磁界成分が減少する。結果的にアンテナ１−９内を流れる電流が減少し、電力波検出部１−６及び電力波モニタ部１−２における検出値が減少するのである。

また、電力波出力の低下は、上述したような移動体の近傍に地上通信装置１−４が存在している場合以外にも、電力波生成部１−８から出力される電力波の出力電力が低下している場合や、移動体近傍に地上通信装置１−４以外の電力波出力を阻害する物体が存在する場合等も考えられる。このため、電力波モニタ部１−２の結果から移動体通信装置１−１が正常であるか否かを的確に判定するためには、従来の許容幅１．０ｄＢ程度では不十分である。許容幅１．０ｄＢ程度の場合には、移動体通信装置側に問題が無いにも関わらず、検出値が許容幅の下限値を下回るために、移動体通信装置に異常があると判断される可能性があるためである。したがって、地上通信装置１−４の有無を判断した上で、正常と判断できる検出値の許容範囲を定める必要がある。

このため、本実施例では図４のフローチャートに示すように、まず、自己診断時に移動体の近傍の地上通信装置の有無を確認し、それに基いて検出値の許容幅を決定することとし、これによって、適切な異常検出を可能とした。
以下、図３及び図４を用いて詳細に説明する。なお、移動体通信装置１−１の正常性の判定は、まずは移動体１−３が停止中に行うのが一般的であるため、以下では移動体が停止中であることを前提に説明するが、本発明は、移動体が移動中であっても適用できることはいうまでもない。

まず、本実施例では、移動体の移動時と同じ出力の電力波をアンテナ１−９から出力して電力波の検出値を計測することにより行う。また、自己診断を行う際の移動体の停止位置は、近傍に地上通信装置が存在している場合とそうでない場合がある。移動体１−３が地上通信装置１−４の近傍に停止している場合には、地上通信装置１−４からの情報波１−１１を情報受信部１−７で検知することにより、移動体１−３が地上通信装置１−４の近傍に停止していることを検知する。

そして、移動体１−３が地上通信装置１−４の近傍に停止していることを検知した場合に、地上通信装置１−４による電力波の吸収を考慮して、図３の３−５に示すように、移動体通信装置が正常と判断するモニタの許容下限値を、地上通信装置を検出しない場合（図３の３−４）に比べて低く設定する。しかし、正常と判断するモニタの許容上限値については、地上通信装置１−４が検知された場合であっても検知されなかった場合であっても同一の上限値を用いた方が望ましい。
このように、地上通信装置の検出結果を踏まえた上で、検出値の許容値、望ましくは許容下限値のみを変更することにより、電力波生成部（１−８）から出力される電力波の出力低下等の機器の異常や移動体近傍に存在する地上通信装置以外の電力波出力を阻害する物体による出力が低下等を見逃さず、より適正な自己診断が可能となる。
特に、自己診断では図１の１−８に示す電力波生成部から出力される電力波の出力電力が低下している等の移動体通信装置の異常を見逃すと、その後、移動中において電力波の出力不足のために地上通信装置を励起できず、地上通信装置の情報を見逃してしまう可能性があるため、このような適正な自己診断が可能となることの効果は大きい。

また、図３の３−３に示されるように、本実施例では、移動体１−３が地上通信装置１−４の近傍に停止していることを検知した場合であっても、検知しない場合であっても、検出値の許容上限値は共通の値で設定されている。これは、移動体の特性として、図１の１−９に示すアンテナと１−４に示す地上通信装置間の間隔は変動することがあることを考慮したためである。つまり、アンテナと地上通信装置の間隔が大きい場合は、移動体１−３と地上通信装置１−４が近傍にいることによる検出値の低下幅も小さくなるので、３−３に示す検出値の許容上限値を下げてしまうと、３−２に示す検出値が許容上限値を上回る可能性もある。このため、前記の通り地上装置検出時の検出値の下限値のみを変動させた方が望ましい。

以上の移動体通信装置の自己診断動作を図４によりフローチャートを用いて示す。
自己診断動作時は、図３の３−１に示すように、まず、移動体通信装置が電力波を移動体移動時と同出力で出力する。このとき、図１の１−５に示す地上通信装置と通信可能な範囲内に地上通信装置が存在すれば、移動体通信装置は図１の１−４に示す地上通信装置を検出することかできる。一方、地上通信装置と通信可能な範囲内に地上通信装置が存在しない場合は、地上通信装置は検出されないので、それぞれについてフローが用意されている。
地上通信装置が検知された場合には、図１の電力モニタ部（１−２）における許容値の範囲が、図３における上限値（３−３）、及び、下限値（３−５）として設定され、図３の検出値（３−２）が上述した上限値と下限値の間であれば、自己診断動作を一旦正常終了させ、移動体通信装置は移動体移動時の地上通信装置駆動用の電力波を出力し、移動体が移動を開始し、地上通信装置と通信可能な範囲の外側まで移動した以降は、移動時の電力波出力に対する検出値の確認を周期的に行う。

なお、図３の３−５に示す地上通信装置検出時の下限値は、図２に示す理由により、３−４に示す地上通信装置非検出時の下限値に対し、１．５ｄＢ程度の電力波の低下を考慮した値に設定するのが良い。

また、地上通信装置が検出されない場合には、図１の電力モニタ部（１−２）における許容値の範囲が、図３における上限値（３−３）、及び、下限値（３−４）として設定され、図３の検出値（３−２）が上述した上限値と下限値の間であれば、自己判断動作を一旦正常終了させ、それから移動体移動時の地上通信装置駆動用の電力波を出力し、移動体が移動を開始し、移動体移動時の電力波出力に対する検出値の確認を周期的に行う。

上述の自己診断により、移動体が地上通信装置と通信可能な範囲の内外のいずれにいるのかに関わらず、的確に自己診断動作を行うことにより、図１の１−８の電力波生成部を含む電力波送信系統全般、１−６に示す電力波出力検出部、および１−２に示す電力波モニタ部が正常であることを確認できる。また、自己診断動作終了後に移動体が移動時の電力波出力を任意の周期でモニタリングすることにより、移動体が移動中の電力波の出力が正常であることを定期的に確認することが可能となる。

（実施例２）
１−９に示すアンテナ内の１−６に示す電力波出力検出部は、１−９に示すアンテナ内に電力波モニタ用のアンテナを設け、そのアンテナで地上通信装置駆動用電力波を受信することによりモニタしても良い。その他の事項は実施例１と同様である。

（実施例３）
以上の実施例１、及び実施例２では、自己診断時には、移動体移動時と同出力の電力波を出力する方法を説明したが、電力波出力に対し検出値が追従することを確認するため、図３の３−２に示す出力を数段階に変化させて、その変化に検出値がどのように追従し、各出力に対して設定した許容範囲内となるか否かを確認してもよい。
なお、電力波出力を変化させたとしても、その場合の電力波出力の最大値は、移動体移動時の電力波出力となるのが望ましい。その他の事項は実施例１または２と同様である。

（実施例４）
移動体の停止時に自己診断を行い、移動体通信装置が地上通信装置を検知したために、検出値の許容範囲を変更して自己診断を行った場合には、移動体が地上通信装置と通信可能な範囲外まで移動後、再度自己診断を行うことにより、二重に自己診断を行って確実性をより高めることもできる。その他の事項は実施例１から３と同様である。

（実施例５）
移動体の停止時に自己診断を行い、検出値が許容範囲内であることを確認終了後、移動体は移動を開始するが、移動中であっても、移動体通信装置は電力波を出力しているので、移動中も移動体通信装置の自己診断を任意の電力に対して、任意の周期で繰り返すことができる。このような自己診断を継続することにより、確実性をより高めることもできる。その他の事項は実施例１から４と同様である。

上述した移動体通信装置及びその診断方法により、様々な環境下でも適正な自己診断が可能となる。従来は、移動体の近傍に地上通信装置が存在した場合には、自己診断を適正に実施することができず、移動体の停止位置を動かす必要があった。しかし、他の移動体との関係で自己診断を必要とする移動体を自由に移動させることができない場合も多く、そのような場合には安全性に係る自己診断が行えない場合もあったが、本発明により、そのような事態は回避され、常に、適正に移動体通信装置の安全性を確認できるようになったものである。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例構成に置き換えることも可能である。更に、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
例えば、検出値の許容幅やその変更幅は使用する周波数やアンテナの大きさ、形状等によって適宜変更しうるものである。また、移動体通信装置及び地上通信装置の構成は移動体の種類や大きさ等により様々な変形例が含まれうることは当然である。
さらに、本発明は移動体通信装置が電力波を地上通信装置に向けて電力波を出力するものとして説明したが、これとは逆に、地上通信装置から移動体通信装置に電力波によって無線給電を行うものにも適用できることも当然である。

１−１ 移動体通信装置
１−２ 電力波モニタ部
１−３ 移動体
１−４ 地上通信装置
１−５ 移動体通信装置が地上通信装置と通信可能な範囲
１−６ 電力波出力検出部
１−７ 情報波検知部
１−８ 電力波生成部
１−９ アンテナ
３−１ 電力波出力Ｐ
３−２ 電力波出力Ｐに対する検出値
３−３ ３−２の許容上限値
３−４ 地上通信装置非検出時の３−２の許容下限値
３−５ 地上通信装置検出時の３−２の許容下限値

Claims (8)

1. 電力波を生成する電力波生成部、
   地上通信装置に向けて前記電力波を出力し、かつ、該地上通信装置から出力された情報波を受信するアンテナ、
   前記アンテナ内に設置され、前記電力波の出力を検出する電力波検知部、
   前記電力波検知部における検出値をモニタし、前記電力波の正常性を診断する電力波モニタ部、
   受信した前記情報波から前記地上波通信装置の有無を検知する情報波検知部
   からなる移動体に搭載された移動体通信装置であって、
   前記電力波モニタ部は、前記移動体通信装置が前記地上通信装置を検知した場合には、前記検出値の許容範囲を変更する移動体通信装置。
2. 請求項１に記載の移動体通信装置であって、前記電力波モニタ部は、検出値の許容範囲の下限値のみを、移動体通信装置が地上通信装置を検知しなかった場合より低く設定することを特徴とする移動体通信装置。
3. 請求項１または２に記載の移動体通信装置であって、前記電力波検出部は、前記電力波モニタ用の別のアンテナで構成されることを特徴とする移動体通信装置。
4. 電力波を生成する電力波生成部、
   地上通信装置に向けて前記電力波を出力し、かつ、該地上通信装置から出力された情報波を受信するアンテナ、
   前記アンテナ内に設置され、前記電力波の出力を検出する電力波検知部、
   前記電力波検知部における検出値をモニタし、前記電力波の正常性を診断する電力波モニタ部、
   受信した前記情報波から前記地上波通信装置の有無を検知する情報波検知部
   からなる移動体に搭載された移動体通信装置において、
   前記移動体通信装置が前記地上通信装置を検知した場合には、前記電力波モニタ部における前記検出値の許容範囲を変更して、前記移動体通信装置の正常性を自己診断する移動体通信装置の自己診断方法。
5. 請求項４項に記載の移動体通信装置の自己診断方法であって、前記電力波モニタ部における前記検出値の許容範囲の変更は、前記検出値の許容範囲の下限値のみを、移動体通信装置が地上通信装置を検知しなかった場合より低く設定することを特徴とする移動体通信装置の自己診断方法。
6. 請求項４または５に記載の移動体通信装置の自己診断方法であって、自己診断をする際に前記アンテナから出力する電力波は、移動体が走行中に前記アンテナから出力するものを超えない範囲で段階的に出力を変化させたものであることを特徴とする移動体通信装置の自己診断方法。
7. 請求項４または５に記載の移動体通信装置の自己診断方法であって、前記移動体通信装置が前記地上通信装置を検知して自己診断を行った場合には、移動体が前記地上通信装置と通信可能な範囲外まで移動した後に再度自己診断を行うことを特徴とする移動体通信装置の自己診断方法。
8. 請求項４または５に記載の移動体通信装置の自己診断方法であって、該自己診断は、移動体の走行中も任意の周期で繰り返すことを特徴とする移動体通信装置の自己診断方法。

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