JP3788069B2 - 移動体検知装置およびそれを用いた航空機位置検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体を検知する移動体検知装置およびそれを用いた航空機位置検知装置に係り、特にＧＰＳ衛星からの電波を利用した移動体検知装置およびそれを用いた航空機位置検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等の移動体を検知する移動体検知装置としては、マイクロ波などの電磁波を送信する送信器とその電磁波を受信する受信器とを設け、移動体により電磁波が遮断されたこと、すなわち受信器における電磁波の受信レベルが低下したことによって、移動体が送信器と受信器との間に位置することを検知する移動体検知装置が考案されている。
【０００３】
その一例として、国際公開番号ＷＯ９７／０４３３７の公報にはＧＰＳ衛星が発信する電波を利用した移動体検知装置が記載されている。上記公報に記載されているようにＧＰＳ衛星が発信する電波を利用することにより、移動体検知のための送信器を新たに設けることなく移動体検知装置を構成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、ＧＰＳ衛星が発信する電波を受信するために受信アンテナを地表面に露出させているが、受信アンテナと移動体とが接触することも考えられ、受信アンテナの強度についての配慮が必要である。また、この問題を解決するために受信アンテナを地中に埋設したとしても、受信アンテナを収納する筐体の構造等により指向性が複雑となるため、上記従来技術のようにＧＰＳ衛星の仰角だけから移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星を決定するのは、大変困難である。
本発明の目的は、受信アンテナを埋設する場合でも、移動体の検知に適したＧＰＳ衛星を容易に決定できる移動体検知装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を用いて移動体の検知を行う場合に、電波の受信強度およびＧＰＳ衛星の仰角に基づいて複数のＧＰＳ衛星のうち移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星を選択し、選択されたＧＰＳ衛星が発信した電波の受信強度の変化に基づいて移動体を検知することにある。
【０００６】
本発明によれば、電波の受信強度に基づいて移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星を選択するので、電波を受信するアンテナを埋設することにより、アンテナの指向性が複雑になった場合でも、移動体の検知に適したＧＰＳ衛星を容易に選択することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明の好適な一実施例である航空機位置検知装置を示す。なお、本実施例の航空機位置検知装置は、複数の移動体検知器を用いて、空港の誘導路やエプロン等の航空機が走行する経路における航空機及びその他の車両（以下、作業車両と呼ぶ）の位置を検知するものである。
【０００９】
図１において、交流電源１は、電力線２及びトランス３ａ〜３ｎを介してランプ５ａ〜５ｎに交流電力を供給し、ランプ５ａ〜５ｎを点灯させる。なお、ランプ５ａ〜５ｎは航空機の誘導路等に埋設されて、航空機の誘導に用いられるものであって、点灯・消灯の制御方法については既にいくつかの方法が知られている。
【００１０】
交流電源１から出力された交流電力は、移動体検知器４ａ〜４ｎにも供給される。移動体検知器４ａ〜４ｎは、航空機の誘導路等に複数埋設され、上方に航空機が存在するかを検知するためのものである。移動体検知器４ａにおいて、入力された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０により交流電力から直流電力に変換された後、移動体検知器４ａを構成する受信部７，移動体有無判定部８および情報送信部９を駆動するための電力として各部に供給される。なお、本実施例では、移動体検知器４ａ〜４ｎのうち移動体検知器４ａについて説明するが、その他の移動体検知器も同様の構成である。
【００１１】
移動体検知器４ａにおいて、アンテナ６は、複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を受信するアンテナであり、受信した電波を信号にして受信部７に出力する。受信部７は、入力された信号に含まれるＧＰＳ航法データをデコードし、各ＧＰＳ衛星毎に衛星の情報を整理する。なお、ＧＰＳ航法データとは、各々のＧＰＳ衛星がもつ固有のデータで、ＧＰＳ衛星の個別認識番号、アンテナが設置された位置からの見掛けの仰角（以下、単に仰角という）、同じく見掛けの方位角、電波の受信強度等の情報を含む。受信部７は、ＧＰＳ衛星毎に整理した衛星情報を移動体有無判定部８に出力する。なお、受信部７におけるＧＰＳ航法データの処理については、特開昭63−191880号公報等に記載されているとおり一般に知られているため、詳細な説明は省略する。
【００１２】
移動体有無判定部８は、入力された衛星情報に基づいて、移動体検知器４ａ（具体的にはアンテナ６）の上部に移動体が存在するか否かを判定し、その判定結果を情報送信部９に出力する。
【００１３】
移動体有無判定部８の構成を図５に示す。移動体有無判定部８に入力された衛星情報は、データ分配部５１に入力される。データ分配部５１は、入力された衛星情報のうち仰角及び電波の受信強度（以下、単に受信強度という）を、移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎに出力するが、その際、衛星情報に含まれるＧＰＳ衛星の個別認識番号に基づいて、各ＧＰＳ衛星に対応した移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎにそれぞれ対応する仰角および受信強度を出力する。すなわち、移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎは、ＧＰＳ衛星の数に合わせて設けられており、予め各々１つのＧＰＳ衛星に対応づけられている。
【００１４】
図６は、移動体到来検知部５２ａの構成を示す。なお、その他の移動体到来検知部も同様の構成である。移動体到来検知部５２ａに入力された仰角と受信強度はデータ分別部６１に入力され、データ分別部６１はこの２つのデータを分別し、受信強度は受信強度低下検知部６２および衛星データ使用評価部６３へ、仰角は衛星データ使用評価部６３へ、それぞれ出力する。
【００１５】
受信強度低下検知部６２の構成を図８に示す。受信強度低下検知部６２において、データ分別部６１から入力された受信強度は、ＬＰＦ（低域濾波器）８１を通して比較器８２，８３へ入力される。なお、ＬＰＦ８１はノイズをカットするために設けられている。
【００１６】
比較器８２は、遅延回路を有しており、遅延回路により遅れを持たせた受信強度と、遅延回路を通さない受信強度との差を演算する。つまり、遅延回路により受信強度に遅れ（本実施例では１秒の遅れ）を持たせることによって、現在の受信強度と１秒前の受信強度との差を演算する。この差から受信強度が低下したか否かを判定し、受信強度が低下した場合には、その差つまり受信強度の低下量を求め、予め設定された第一基準値と比較する。比較した結果、低下量が第一基準値以上であった場合には「１」を、低下量が第一基準値以下であった場合には「０」を出力する。なお、第一基準値は、ＧＰＳ衛星の電波が移動体により遮断された場合における受信強度の低下量の最低限の値が設定される。この最低限の値はアンテナの設置状況により変化するため、実験により求められる。
【００１７】
一方、比較器８３も遅延回路を有しており、遅延回路により遅れ（本実施例では１秒の遅れ）を持たせた受信強度と予め設定された第一閾値とを比較する。比較した結果、１秒前の受信強度が予め設定された第一閾値以上であった場合に「１」を、第一閾値以下であった場合に「０」を出力する。ここで、第一閾値として設定される値について説明する。ＧＰＳ衛星は常に動いているため、あるときは電波を受信できていたＧＰＳ衛星でも、時間が経つと、建物等の障害物により電波が遮断される位置に移動してしまうことがある。その場合には、受信強度はある値まで徐々に低下した後、急激に低下することがわかった。このようにＧＰＳ衛星の移動によっても受信強度は低下するので、このＧＰＳ衛星の移動による受信強度の低下と、移動体の到来による受信強度の低下とを区別する必要がある。そのために、第一閾値として、ＧＰＳ衛星の移動により受信強度が下がる場合において受信強度が急激に低下する１秒前の受信強度の値を設定する。この受信強度の値は、アンテナの設置状況によって変化するため、実験によって求める。また、この受信強度の値はＧＰＳ衛星毎に異なるため、各ＧＰＳ衛星毎に適切な値を設定する。或いは、最も大きな値を共通に設定しても良い。
【００１８】
ＡＮＤ回路８４は、比較器８２，８３の出力信号を入力し、両者が「１」のときに「１」を、両者或いはどちらか一方が「０」のときに「０」を出力する。
【００１９】
ＡＮＤ回路８４の出力信号は、受信強度低下検知部６２の検知結果として信号保持部６４に出力される。この受信強度低下検知部６２によれば、移動体の到来により受信強度が低下したときに「１」が出力される。
【００２０】
ここで、ＧＰＳ衛星の移動（建物等により電波が遮断される場合）により受信強度が低下する場合の受信強度低下検知部６２の動作を説明する。前述したように、ＧＰＳ衛星の移動により受信強度が低下する場合、ある値までは受信強度が徐々に低下するが、その時の低下量は比較器８２に設定された第一基準値を超えるほど大きくはないので、比較器８２の出力が「０」となる。よって、比較器８３の出力に関わらず、ＡＮＤ回路８４の出力は「０」となる。また、受信強度が徐々に低下して第一閾値すなわち受信強度が急激に低下する１秒前の値に達すると、比較器８３の出力が「０」となる。よって、受信強度の急激な低下により比較器８２の出力が「１」となっても、その時には比較器８３の出力が「０」となっているので、ＡＮＤ回路８４の出力は「０」となる。このようにＧＰＳ衛星の移動（建物等により電波が遮断される場合）により受信強度が低下する場合には、受信強度低下検知部６２の出力は「０」となる。つまり、移動体の到来により受信強度が低下する場合にのみ、受信強度低下検知部６２から「１」が出力される。
【００２１】
図６において、信号保持部６４は、受信強度低下検知部６２の出力と、移動体到来判定部５４の出力を入力し、受信強度低下検知部６２から「１」が出力されたときに、移動体到来判定部５４から「１」が出力されるまで、「１」を出力する。これは、衛星によって、移動体が到来した時に受信強度が低下するまでの時間に差があるために行う。後述するが、移動体到来判定部５４が「１」を出力するのは、移動体が到来したと判定したときである。信号保持部６４の出力は、情報伝達部６５に入力される。
【００２２】
衛星データ使用評価部６３は、受信強度と仰角に基づいて、対応する衛星が移動体検知に適しているか否かを評価する。図９に衛星データ使用評価部６３の構成を示す。図９において、受信強度は比較器９１に入力される。比較器９１は、入力された受信強度と予め設定された第一閾値とを比較し、受信強度が第一閾値よりも小さい場合に「１」を、大きい場合に「０」を出力する。衛星データ使用評価部６３には移動体存在検知部５６の出力信号も入力されるが、この出力信号は遅延回路９２に入力される。なお、移動体存在検知部５６の出力信号は、後述するように、移動体がアンテナ６の上方に存在しているときに「１」、移動体が存在していないときに「０」となる。遅延回路９２の出力信号は、ＮＯＴ回路９３で反転された後、ＡＮＤ回路９４に入力される。ＡＮＤ回路９４には比較器９１の出力信号も入力され、両入力の論理積が演算される。すなわち両入力が「１」の時は「１」、両者或いはどちらか一方が「０」のときには「０」を出力する。この比較器９１，遅延回路９２，ＮＯＴ回路９３およびＡＮＤ回路９４では、移動体がアンテナ上方に存在しないにも関わらず、受信強度が低いときに「１」が出力される。すなわち、建物等の障害物により電波の一部が遮断されることにより電波の受信強度が低下している場合に「１」を出力する。
【００２３】
仰角は比較器９５に入力される。比較器９５は仰角と第二基準値とを比較し、仰角が第二基準値よりも小さい場合に「１」、大きい場合に「０」を出力する。ここで、第二基準値として設定される値について説明する。航空機のように車体がある程度の高さに位置する車両を検知するときには、移動体がアンテナ上方に存在する場合でも、仰角の小さいＧＰＳ衛星の電波は車体の下を通過し、移動体により遮断されることなくアンテナで受信される場合がある。そのような仰角のＧＰＳ衛星からの電波は移動体検知には適していないため、除外する必要がある。よって、第二基準値には、移動体がアンテナ上部に位置する場合でも電波が検知されてしまうＧＰＳ衛星の仰角の最大値を設定する。なおこの仰角の値は、アンテナの設置状況によって異なるため、実験により求める。
【００２４】
比較器９５の出力信号と、ＡＮＤ回路９４の出力信号は、ＮＯＲ回路９６に入力される。ＮＯＲ回路９６は両入力信号が「０」の場合に「１」を出力し、入力のどちらか一方或いは両方が「１」の場合は「０」を出力する。なお、ＮＯＲ回路９６の出力は、衛星データ使用評価部６３の出力として情報伝達部６５へ出力される。このような衛星データ使用評価部６３により、移動体が航空機検知装置４ａ（アンテナ６）の上部に無いにも拘わらず受信強度が第一閾値以下であった場合、或いは仰角が第二基準値よりも小さい場合に「０」が出力される。逆にどちらにも該当しない場合に「１」が出力される。なお、「０」は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適さないことを示し、逆に「１」は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適していることを示す。
【００２５】
図６において、信号保持部６４および衛星データ使用評価部６３の出力信号は、情報伝達部６５に入力される。情報伝達部６５は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適しているか否かと、受信強度が低下したか否かの２つの情報を、移動体到来検知部５２ａの出力として移動体到来判定部５４へ出力する。なお、移動体到来検知部５２ａの出力信号は、図１２に示されるような２ビットのデータとなっており、上位ビットは対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適しているか否か、下位ビットは受信強度が低下したか否かを示す。すなわち、「００」および「０１」は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適していないことを示し、「１０」は移動体の到来を検知していないことを示す。また、「１１」は移動体の到来を検知したことを示す。なお、移動体到来検知部５２ａ以外の移動体到来検知部もそれぞれに対応する衛星についての上記情報を移動体到来判定部５４に出力する。
【００２６】
移動体到来判定部５４の構成を図１１に示す。移動体到来検知部５２ａ〜52ｎの各出力信号は、データ抽出部１１１に入力される。データ抽出部１１１は移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎの出力信号のうち、対応する衛星が移動体検知に適していると判定された衛星、すなわちデータの上位ビットが「１」であるものを選択し、その衛星に対応する受信強度が低下したか否かを示すデータ、すなわち下位ビットをＡＮＤ回路１１２に出力する。ＡＮＤ回路１１２は、入力された下位ビットの論理積を演算し、その結果を移動体存在検知部５６に出力する。このＡＮＤ回路１１２は、全ての入力が「１」のときに出力が「１」となる。すなわち、移動体検知に適していると判定された全ての衛星において受信強度が低下したときに移動体が到来したとして「１」が出力される。以上説明したように、移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体到来判定部５４によりアンテナ６の上部に移動体が到来したことを検知することができる。
【００２７】
次に、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎについて説明する。図７は移動体離脱検知部５３ａの構成を示す。なお、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎは全て同じ構成となっている。図７において、データ分配部５１から出力された受信強度と仰角は、データ抽出部７１に入力される。データ抽出部７１は、このうち受信強度を抽出し、受信強度上昇検知部７２および衛星データ使用評価部７３へ出力する。また、受信強度上昇検知部７２には、移動体存在検知部５６の出力も入力される。
【００２８】
受信強度上昇検知部７２の構成を図１０に示す。受信強度上昇検知部７２において、受信強度は比較器１０１に入力される。比較器１０１は、遅延回路を有しており、遅延回路により遅れを持たせた受信強度と、遅延回路を通さない受信強度との差を演算する。つまり、遅延回路により受信強度に遅れ（本実施例では１秒の遅れ）を持たせることによって、現在の受信強度と１秒前の受信強度との差を演算する。この差から受信強度が上昇したか否かを判定し、受信強度が上昇した場合には、その差つまり受信強度の上昇量を求め、予め設定された第一基準値と比較する。比較した結果、上昇量が第一基準値以上であった場合には「１」を、上昇量が第一基準値以下であった場合には「０」を出力する。
【００２９】
一方、物体存在検知部５６の出力信号は、遅延回路１０２（１秒の遅れを与える）を介してＡＮＤ回路１０３に入力される。ＡＮＤ回路１０３は、比較器101及び遅延回路１０２の出力を入力し、両入力が「１」の場合に「１」、両入力のどちらか一方或いは両方が「０」の場合に「０」を出力する。この受信強度上昇検知部７２によれば、１秒前に物体存在検知部５６により移動体が存在すると検知されていて、かつ受信強度が上昇したときに「１」が出力される。すなわち、移動体がアンテナ６の上方から離脱することによって受信強度が上昇したときに、「１」が出力される。なお、アンテナ６の上方に移動体が存在していなかった場合でも、建物等の障害物により電波が遮断されるような状態から、障害物により電波が遮断されない状態へＧＰＳ衛星が移動した場合には、受信強度が上昇するが、受信強度上昇検知部７２では移動体存在検知部５６の出力が１秒前に「１」であったことを条件としているため、移動体の離脱による受信強度の上昇のみを検知できる。
【００３０】
図７において、信号保持部７４には、受信強度上昇検知部７２および移動体離脱判定部５５の出力が入力され、信号保持部７４は、受信強度上昇検知部７２から「１」が出力された場合に、移動体離脱判定部５５から「１」が出力されるまで「１」を出力する。これは、衛星によって、移動体が離脱した時の受信強度が上昇するまでの時間に差があるために行う。なお、移動体離脱判定部５５は、移動体が離脱したと判定したときに「１」を出力する。検知信号保持部７４の出力は、情報伝達部７５へ出力される。
【００３１】
一方、衛星データ使用評価部７３は、入力された受信強度と予め設定された第二閾値とを比較し、受信強度が第二閾値を超える値であった場合に、対応する衛星が移動体検知に適していると評価し、情報伝達部７５へ「１」を出力する。また、受信強度が第二閾値以下であった場合に、対応する衛星が移動体検知に適していないと評価し、情報伝達部７５へ「０」を出力する。なお、本実施例では、第二閾値として０が設定される。この衛星データ使用評価部７３は、建物等の障害物によって電波が遮断されることにより電波の受信強度が０になっているＧＰＳ衛星を、移動体検知に適していないと判定するものである。
【００３２】
情報伝達部７５は、衛星が移動体検知に適しているか否かと、受信強度が上昇したか否かの２つの情報を、移動体離脱検知部５３ａの出力として移動体離脱判定部５５へ出力する。なお、移動体離脱検知部５３ａの出力信号は、図１４に示されるような２ビットのデータとなっており、上位ビットは衛星が移動体検知に適しているか否か、下位ビットは受信強度が上昇したか否かを示す。すなわち、「００」および「０１」は移動体検知に適していないことを示し、「１０」は移動体の離脱を検知していないことを示す。また、「１１」は移動体の離脱を検知したことを示す。なお、移動体離脱検知部５３ａ以外の移動体離脱検知部もそれぞれに対応する衛星についての上記情報を移動体離脱判定部５５に出力する。
【００３３】
次に、移動体離脱判定部５５について説明する。図１３は、移動体離脱判定部５５の構成を示す。移動体離脱判定部５５において、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎの出力は、データ抽出部１３１に入力される。データ抽出部１３１は、入力された情報のうち、移動体検知に適していると判定された衛星、すなわちデータの上位ビットが「１」であるものを選択し、その衛星に対応する受信強度が上昇したか否かを示すデータ、すなわち下位ビットを論理回路１３２に出力する。論理回路１３２は、入力されたＭ個の下位ビットのうち、２個以上の下位ビットが「１」であったときに、移動体が離脱したと判定して、移動体存在検知部５６に「１」を出力する。一方、入力されたＭ個の下位ビットのうち、「１」が１個以下であったときは「０」を出力する。なお、「１」はアンテナ６の上方から移動体が離脱したことを示す。以上説明したように、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎおよび移動体離脱判定部５５により、移動体がアンテナ６の上方から離脱したことを検知できる。
【００３４】
図１５は、移動体存在検知部５６の構成を示す。移動体存在検知部５６において、移動体到来判定部５４の出力は、ＯＲ回路１５１に入力される。移動体到来判定部の出力が「１」となった場合、ＯＲ回路１５１の出力は「１」となる。そのとき移動体離脱判定部５５の出力は「０」であるので、ＮＯＴ回路１５２の出力は「１」となる。よって、ＡＮＤ回路１５３の出力は「１」となる。ＡＮＤ回路１５３の出力は、遅延回路１５４を介してＯＲ回路１５１に入力されているので、移動体到来判定部５４の出力が「０」に変化してもＯＲ回路１５１の出力は「１」のままであり、ＮＯＴ回路１５２の出力が「０」となってＡＮＤ回路１５３の出力が「０」とならない限り、ＯＲ回路１５１の出力は「０」とならない。移動体離脱判定部５５の出力が「１」となり、ＮＯＴ回路１５２の出力が「０」となると、ＡＮＤ回路１５３の出力は「０」となる。つまり、ＡＮＤ回路１５３は、移動体到来判定部５４より「１」が入力されてから、移動体離脱判定部５５より「１」が入力されるまでの間「１」を出力する。すなわち、アンテナ６の上部に移動体が存在している間は「１」を、存在していないときには「０」を出力する。ＡＮＤ回路１５３の出力は移動体存在検知部５６および移動体有無判定部８の出力として、移動体到来検知部５３ａ〜５３ｎ，移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎおよび情報送信部９へ入力される。
【００３５】
図１において、情報送信部９は、入力された判定結果（移動体の有無）と、予め移動体検知器４ａに設定されたアドレスを、電力線２を用いた電力線搬送方式により情報統合部１１に伝送する。このように情報の伝送に電力線搬送方式を用いることにより、交流電源１の出力電力を供給するための電力線２によって情報の伝送を行えるため、情報の伝送をするための信号線を別途設ける必要がなく、コストの上昇を防ぐことができる。なお、電力線搬送技術については、特開平10−92588 号公報等により知られているため、その詳細な内容については説明しない。
【００３６】
以上、移動体検知器４ａについて説明したが、その他の移動体検知器も同様の構成および動作により、各移動体検知器の位置における移動体の有無の判定結果および移動体検知器のアドレスを情報統合部１１に伝送する。
【００３７】
情報統合部１１は、移動体検知器４ａ〜４ｎより送られてきた移動体検知器のアドレスと、それに対応した移動体の有無判定結果とに基づいて、どの位置にどのような移動体が存在するのかを判定する。
【００３８】
情報統合部１１の構成を図１６に示す。情報統合部１１に送られてきた移動体検知器のアドレスと有無判定結果は、検知情報受信部１６１へ入力される。検知情報受信部１６１は、電力線搬送方式によって送られてきたデータを解析し、その解析結果をデータ分配部１６２に出力する。データ分配部１６２は、入力されたデータを移動体検知器毎に整理して移動体種別判定部１６３に出力する。移動体種別判定部１６３は、各移動体検知器で検知された移動体が、航空機なのかそれ以外の車両なのかを判定する。
【００３９】
移動体種別判定部１６３の具体的な構成と動作について図１７を用いて説明する。図１７に示すように、移動体検知器４ａ〜４ｇに対応した移動体の有無判定結果が移動体種別判定部１６３に入力される。なお、移動体ありと判定した場合には「０１」（２進数）、移動体なしと判定した場合には「００」（２進数）が入力される。よって、この図１７の場合は、移動体検知器４ａ，４ｅ，４ｇに対応する有無判定結果は「００」となっており、移動体検知器４ｂ〜４ｄ，４ｆに対応する有無判定結果は「０１」となっている。なお、移動体種別判定部１６３では、データを２進数で扱う。ここで、移動体検知器４ａについて信号の流れを説明すると、移動体検知器４ａに対応する有無判定結果は、ＡＮＤ回路１７５ａ，１７５ｂ，検知データ生成部１７７ａに入力される。今、移動体検知器４ａに対応する有無判定結果は「００」であるので、ＡＮＤ回路１７５ａ，１７５ｂの出力は、もう一方の入力に関わらず「００」となり、よって、ＯＲ回路１７６ａの出力も「００」となる。検知データ生成部１７７ａにおいて、乗算器１７８には「００」が入力されるので出力も「００」、また、加算器１７９では「００＋００」が演算され、「００」が出力される。このようにして得られた検知データ生成部１７７ａの出力は、移動体検知器４ａに対応する移動体種別判定結果としてデータ結合部１６４に入力される。なお、検知データ生成部１７７ｂ〜１７７ｆは、検知データ生成部１７７ａと同じ構成となっている。
【００４０】
次に移動体検知器４ｂについて信号の流れを説明すると、移動体検知器４ｂに対応する有無判定結果は、ＡＮＤ回路１７５ｂ，１７５ｃ，検知データ生成部１７７ｂに入力される。今、移動体検知器４ａに対応する有無判定結果は「００」、移動体検知器４ｂ，４ｃに対応する有無判定結果は「０１」であるので、ＡＮＤ回路１７５ｂの出力は「００」、ＡＮＤ回路１７５ｃの出力は「０１」となる。よって、ＯＲ回路１７６ｂの出力は「０１」となる。検知データ生成部１７７ｂにおいて、乗算器１７８には「０１」が入力されるので出力は「１０」、また加算器１７９では「０１＋１０」が演算され「１１」が出力される。このようにして得られた検知データ生成部１７７ｂの出力は、移動体検知器４ｂに対応する移動体種別判定結果としてデータ結合部１６４に入力される。
【００４１】
更に移動体検知器４ｆについて信号の流れを説明すると、移動体検知器４ｆに対応する有無判定結果は、ＡＮＤ回路１７５ｆ，１７５ｇ，検知データ生成部１７７ｆに入力される。今、移動体検知器４ｆに対応する有無判定結果は「０１」、移動体検知器４ｅ，４ｇに対応する有無判定結果は「００」であるので、ＡＮＤ回路１７５ｆ，１７５ｇの出力は「００」となり、ＯＲ回路１７６ｂの出力も「００」となる。検知データ生成部１７７ｆにおいて、乗算器１７８には「０１」が入力されるので出力は「１０」、また加算器１７９では「００＋１０」が演算され「１０」が出力される。このようにして得られた検知データ生成部１７７ｆの出力は、移動体検知器４ｆに対応する移動体種別判定結果としてデータ結合部１６４に入力される。
【００４２】
以上説明したのと同様にして１７７ｃ，１７７ｄからは「１１」が出力され、１７７ｅからは「００」が出力される。これらの出力結果からも分かるように、移動体検知器において、移動体を検知しなかった場合には「００」、移動体を検知し、かつ隣り合う移動体検知器で移動体を検知しなかった場合には「１０」、そして移動体を検知し、かつ隣り合う移動体検知器のどちらか一方でも移動体を検知した場合には「１１」が出力される。
【００４３】
図１８は、移動体種別判定部１６３の出力データとその意味を示す。図に示すように移動体の有無および移動体の種別はその値により表わされる。つまり、対応する判定結果として「００」が出力された移動体検知器４ａおよび４ｅの上部には移動体が存在しないことを示す。また、対応する判定結果として「１０」が出力された移動体検知器４ｆの上部には作業車両が存在することを示す。更に、対応する判定結果として「１１」が出力された移動体検知器４ｂ〜４ｄの上部には航空機が存在することを示す。このように移動体を検知した移動体検知器の並びによって移動体の車両を判別する。これは、航空機と作業車両との車体の長さが異なる点に着目したものであり、このようにして移動体の種別を判定するためには、アンテナ６を配置する間隔として、作業車両の全長以上、かつ航空機の全長の半分以下の間隔を設定すれば良い。
【００４４】
データ統合部１６４は、移動体種別判定部１６３の出力データ(種別判定結果)を、各移動体検知器４ａ〜４ｎを示すアドレスと対応する種別判定結果とに整理し、検知結果表示部１２へ送る。
【００４５】
検知結果表示部１２は、入力されたアドレスと種別判定結果とに基づいて、空港における移動体の様子を表示する。図１９は、検知結果表示部１２における表示例を示す。検知結果表示部１２は、図のように、誘導路１９１，エプロン192およびスポット１９３等を表示すると共に、移動体検知器の位置を丸印で示す。また、移動体検知器のうち、移動体を検知していないものは白丸、航空機を検知しているものは黒丸、作業車両を検知しているものは網掛けの丸で表示する。また、それぞれの表示の意味を別枠の説明欄に示す。このように表示することにより、一目で空港における移動体の位置とその種別を把握することが出来る。また、移動体の位置をリアルタイムで検出・表示することにより、移動体の移動方向や移動速度を把握することもできる。
【００４６】
図２は、本実施例の移動体検知器の構造図(縦断面図)を示す。灯器筐体２１は地面２２の下に殆ど埋め込み、内部を電力線２が通る電力線配管２３を接続してある。電力線２はトランス３ａに接続され、トランス３ａは移動体検知器４ａとランプ５ａに接続される。ランプ５ａからの光は、反射鏡２４で反射され、ガラス２５を通して外部に放出される。移動体検知器４ａの一部であるアンテナ６は、電磁場的に外部と遮蔽されていない空間に設置する。例えば、図にあるように反射鏡２４の下部等は、ガラス２５を通して外部からの電波を受信することが可能であるため、この様な位置に設置する。直接電波を受信できない位置でも、反射波，屈折波，回り込み波等を確実に受信できる位置に設置する。図に示すようにアンテナ６を埋設することによって、アンテナ６の耐荷重性能（強度）を考慮しなくても良い。なお、本実施例では、施工の容易性から、移動体検知器４ａを灯器筐体に埋め込む構成としたが、移動体検知器４ａおよびアンテナ６を独立させることも可能である。
【００４７】
図３は、図２に示す筐体２１を上部から見た図である。図に示すように方位角９０°および２７０°の箇所にランプ５ａの光を放出するためのガラス２５が配置される。アンテナ６の純粋な指向性は、上方にピークを持つ一般的な８の字指向性であるが、筐体２１がこのような構造のため筐体２１の内部に設置されたときのアンテナ６の指向性は、理論的には図４に示される指向性となる。なお、図４は、移動体検知に用いることのできる（アンテナ６である程度の受信強度が得られる）ＧＰＳ衛星の範囲を、方位角と仰角との関係で表わしている。図に示されるように、仰角が大きい場合は方位角に関係なく電波を受信できるが、仰角が小さい場合には灯器筐体のガラス部の方向のみ電波を受信できる。また、図中のＡ°は、第二閾値に相当する角度である。すなわち仰角がＡ°以下のＧＰＳ衛星からの電波は、航空機の車体の下を通過してアンテナ６に検知される可能性があるため、移動体検知には使用しない。なお、この図４に示す指向性は説明を容易にするための理論上の指向性であり、実際にはアンテナの設置状況などにより、更に複雑な指向性となる。そのため仰角と方位角から移動体検知に適したＧＰＳ衛星を決定するのは大変に困難である。本実施例は、仰角および電波の受信強度に基づいて使用するＧＰＳ衛星を決定するので、複雑な指向性を有するアンテナを用いる場合にも対応することができる。
【００４８】
以上説明した本実施例は、移動体検知器を空港における航空機の位置検知に適用した航空機位置検知装置であるが、他に一般道路や軌道敷等における移動体検知器としても適用することができる。また、本実施例では、ＧＰＳ衛星のような同一周波数の電波を発信する複数の衛星を用いたが、受信器を複数周波数対応することで、GLONASS のような周波数の異なる衛星群を用いることもできる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、電波を受信するアンテナを埋設することによりアンテナの指向性が複雑になった場合でも、移動体の検知に適したＧＰＳ衛星を容易に選択することができる。又、ＧＰＳ衛星の仰角を規定する基準値とは別にＧＰＳ衛星の移動により受信強度が急激に低下することを判別する基準値を設定しているので、ＧＰＳの移動による受信強度の低下と移動体の到来による受信強度とを区別することができ、移動体の到来を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である航空機位置検知装置の構成図である。
【図２】図１に示す航空機位置検知装置の構造図（縦断面図）である。
【図３】図２に示す航空機位置検知装置を上方から見た構造図である。
【図４】図３に示す航空機位置検知装置における、移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星の方位角と仰角との関係を示した図である。
【図５】図１に示す移動体有無判定部８の構成図である。
【図６】図５に示す移動体到来検知部５２ａの構成図である。
【図７】図５に示す移動体離脱検知部５３ａの構成図である。
【図８】図６に示す受信強度低下検知部６２の構成図である。
【図９】図６に示す衛星データ使用評価部６３の構成図である。
【図１０】図７に示す受信強度上昇検知部７２の構成図である。
【図１１】図５に示す移動体到来判定部５４の構成図である。
【図１２】図５に示す移動体到来検知部５２ａから出力される出力データとそのデータの意味との関係を示す図である。
【図１３】図５に示す移動体離脱判定部５５の構成図である。
【図１４】図５に示す移動体離脱検知部５３ａから出力される出力データとそのデータの意味との関係を示す図である。
【図１５】図５に示す移動体存在検知部５６の構成図である。
【図１６】図１に示す情報統合部１１の構成図である。
【図１７】図１６に示す移動体種別判定部１６３の構成図である。
【図１８】図１７に示す移動体種別判定部１６３から出力される出力データとそのデータの意味との関係を示す図である。
【図１９】図１に示す検知結果表示部１２における表示例を示す図である。
【符号の説明】
１…交流電源、２…電力線、３ａ〜３ｎ…トランス、４ａ〜４ｎ…移動体検知器、５ａ〜５ｎ…ランプ、６…アンテナ、７…受信部、８…移動体有無判定部、９…情報送信部、１０…ＡＣ／ＤＣコンバータ、１１…情報統合部、１２…検知結果表示部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体を検知する移動体検知装置およびそれを用いた航空機位置検知装置に係り、特にＧＰＳ衛星からの電波を利用した移動体検知装置およびそれを用いた航空機位置検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等の移動体を検知する移動体検知装置としては、マイクロ波などの電磁波を送信する送信器とその電磁波を受信する受信器とを設け、移動体により電磁波が遮断されたこと、すなわち受信器における電磁波の受信レベルが低下したことによって、移動体が送信器と受信器との間に位置することを検知する移動体検知装置が考案されている。
【０００３】
その一例として、国際公開番号ＷＯ９７／０４３３７の公報にはＧＰＳ衛星が発信する電波を利用した移動体検知装置が記載されている。上記公報に記載されているようにＧＰＳ衛星が発信する電波を利用することにより、移動体検知のための送信器を新たに設けることなく移動体検知装置を構成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、ＧＰＳ衛星が発信する電波を受信するために受信アンテナを地表面に露出させているが、受信アンテナと移動体とが接触することも考えられ、受信アンテナの強度についての配慮が必要である。また、この問題を解決するために受信アンテナを地中に埋設したとしても、受信アンテナを収納する筐体の構造等により指向性が複雑となるため、上記従来技術のようにＧＰＳ衛星の仰角だけから移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星を決定するのは、大変困難である。
本発明の目的は、受信アンテナを埋設する場合でも、移動体の検知に適したＧＰＳ衛星を容易に決定できる移動体検知装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を用いて移動体の検知を行う場合に、電波の受信強度およびＧＰＳ衛星の仰角に基づいて複数のＧＰＳ衛星のうち移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星を選択し、選択されたＧＰＳ衛星が発信した電波の受信強度の変化に基づいて移動体を検知することにある。
【０００６】
本発明によれば、電波の受信強度に基づいて移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星を選択するので、電波を受信するアンテナを埋設することにより、アンテナの指向性が複雑になった場合でも、移動体の検知に適したＧＰＳ衛星を容易に選択することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明の好適な一実施例である航空機位置検知装置を示す。なお、本実施例の航空機位置検知装置は、複数の移動体検知器を用いて、空港の誘導路やエプロン等の航空機が走行する経路における航空機及びその他の車両（以下、作業車両と呼ぶ）の位置を検知するものである。
【０００９】
図１において、交流電源１は、電力線２及びトランス３ａ〜３ｎを介してランプ５ａ〜５ｎに交流電力を供給し、ランプ５ａ〜５ｎを点灯させる。なお、ランプ５ａ〜５ｎは航空機の誘導路等に埋設されて、航空機の誘導に用いられるものであって、点灯・消灯の制御方法については既にいくつかの方法が知られている。
【００１０】
交流電源１から出力された交流電力は、移動体検知器４ａ〜４ｎにも供給される。移動体検知器４ａ〜４ｎは、航空機の誘導路等に複数埋設され、上方に航空機が存在するかを検知するためのものである。移動体検知器４ａにおいて、入力された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０により交流電力から直流電力に変換された後、移動体検知器４ａを構成する受信部７，移動体有無判定部８および情報送信部９を駆動するための電力として各部に供給される。なお、本実施例では、移動体検知器４ａ〜４ｎのうち移動体検知器４ａについて説明するが、その他の移動体検知器も同様の構成である。
【００１１】
移動体検知器４ａにおいて、アンテナ６は、複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を受信するアンテナであり、受信した電波を信号にして受信部７に出力する。受信部７は、入力された信号に含まれるＧＰＳ航法データをデコードし、各ＧＰＳ衛星毎に衛星の情報を整理する。なお、ＧＰＳ航法データとは、各々のＧＰＳ衛星がもつ固有のデータで、ＧＰＳ衛星の個別認識番号、アンテナが設置された位置からの見掛けの仰角（以下、単に仰角という）、同じく見掛けの方位角、電波の受信強度等の情報を含む。受信部７は、ＧＰＳ衛星毎に整理した衛星情報を移動体有無判定部８に出力する。なお、受信部７におけるＧＰＳ航法データの処理については、特開昭63−191880号公報等に記載されているとおり一般に知られているため、詳細な説明は省略する。
【００１２】
移動体有無判定部８は、入力された衛星情報に基づいて、移動体検知器４ａ（具体的にはアンテナ６）の上部に移動体が存在するか否かを判定し、その判定結果を情報送信部９に出力する。
【００１３】
移動体有無判定部８の構成を図５に示す。移動体有無判定部８に入力された衛星情報は、データ分配部５１に入力される。データ分配部５１は、入力された衛星情報のうち仰角及び電波の受信強度（以下、単に受信強度という）を、移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎに出力するが、その際、衛星情報に含まれるＧＰＳ衛星の個別認識番号に基づいて、各ＧＰＳ衛星に対応した移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎにそれぞれ対応する仰角および受信強度を出力する。すなわち、移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎは、ＧＰＳ衛星の数に合わせて設けられており、予め各々１つのＧＰＳ衛星に対応づけられている。
【００１４】
図６は、移動体到来検知部５２ａの構成を示す。なお、その他の移動体到来検知部も同様の構成である。移動体到来検知部５２ａに入力された仰角と受信強度はデータ分別部６１に入力され、データ分別部６１はこの２つのデータを分別し、受信強度は受信強度低下検知部６２および衛星データ使用評価部６３へ、仰角は衛星データ使用評価部６３へ、それぞれ出力する。
【００１５】
受信強度低下検知部６２の構成を図８に示す。受信強度低下検知部６２において、データ分別部６１から入力された受信強度は、ＬＰＦ（低域濾波器）８１を通して比較器８２，８３へ入力される。なお、ＬＰＦ８１はノイズをカットするために設けられている。
【００１６】
比較器８２は、遅延回路を有しており、遅延回路により遅れを持たせた受信強度と、遅延回路を通さない受信強度との差を演算する。つまり、遅延回路により受信強度に遅れ（本実施例では１秒の遅れ）を持たせることによって、現在の受信強度と１秒前の受信強度との差を演算する。この差から受信強度が低下したか否かを判定し、受信強度が低下した場合には、その差つまり受信強度の低下量を求め、予め設定された第一基準値と比較する。比較した結果、低下量が第一基準値以上であった場合には「１」を、低下量が第一基準値以下であった場合には「０」を出力する。なお、第一基準値は、ＧＰＳ衛星の電波が移動体により遮断された場合における受信強度の低下量の最低限の値が設定される。この最低限の値はアンテナの設置状況により変化するため、実験により求められる。
【００１７】
一方、比較器８３も遅延回路を有しており、遅延回路により遅れ（本実施例では１秒の遅れ）を持たせた受信強度と予め設定された第一閾値とを比較する。比較した結果、１秒前の受信強度が予め設定された第一閾値以上であった場合に「１」を、第一閾値以下であった場合に「０」を出力する。ここで、第一閾値として設定される値について説明する。ＧＰＳ衛星は常に動いているため、あるときは電波を受信できていたＧＰＳ衛星でも、時間が経つと、建物等の障害物により電波が遮断される位置に移動してしまうことがある。その場合には、受信強度はある値まで徐々に低下した後、急激に低下することがわかった。このようにＧＰＳ衛星の移動によっても受信強度は低下するので、このＧＰＳ衛星の移動による受信強度の低下と、移動体の到来による受信強度の低下とを区別する必要がある。そのために、第一閾値として、ＧＰＳ衛星の移動により受信強度が下がる場合において受信強度が急激に低下する１秒前の受信強度の値を設定する。この受信強度の値は、アンテナの設置状況によって変化するため、実験によって求める。また、この受信強度の値はＧＰＳ衛星毎に異なるため、各ＧＰＳ衛星毎に適切な値を設定する。或いは、最も大きな値を共通に設定しても良い。
【００１８】
ＡＮＤ回路８４は、比較器８２，８３の出力信号を入力し、両者が「１」のときに「１」を、両者或いはどちらか一方が「０」のときに「０」を出力する。
【００１９】
ＡＮＤ回路８４の出力信号は、受信強度低下検知部６２の検知結果として信号保持部６４に出力される。この受信強度低下検知部６２によれば、移動体の到来により受信強度が低下したときに「１」が出力される。
【００２０】
ここで、ＧＰＳ衛星の移動（建物等により電波が遮断される場合）により受信強度が低下する場合の受信強度低下検知部６２の動作を説明する。前述したように、ＧＰＳ衛星の移動により受信強度が低下する場合、ある値までは受信強度が徐々に低下するが、その時の低下量は比較器８２に設定された第一基準値を超えるほど大きくはないので、比較器８２の出力が「０」となる。よって、比較器８３の出力に関わらず、ＡＮＤ回路８４の出力は「０」となる。また、受信強度が徐々に低下して第一閾値すなわち受信強度が急激に低下する１秒前の値に達すると、比較器８３の出力が「０」となる。よって、受信強度の急激な低下により比較器８２の出力が「１」となっても、その時には比較器８３の出力が「０」となっているので、ＡＮＤ回路８４の出力は「０」となる。このようにＧＰＳ衛星の移動（建物等により電波が遮断される場合）により受信強度が低下する場合には、受信強度低下検知部６２の出力は「０」となる。つまり、移動体の到来により受信強度が低下する場合にのみ、受信強度低下検知部６２から「１」が出力される。
【００２１】
図６において、信号保持部６４は、受信強度低下検知部６２の出力と、移動体到来判定部５４の出力を入力し、受信強度低下検知部６２から「１」が出力されたときに、移動体到来判定部５４から「１」が出力されるまで、「１」を出力する。これは、衛星によって、移動体が到来した時に受信強度が低下するまでの時間に差があるために行う。後述するが、移動体到来判定部５４が「１」を出力するのは、移動体が到来したと判定したときである。信号保持部６４の出力は、情報伝達部６５に入力される。
【００２２】
衛星データ使用評価部６３は、受信強度と仰角に基づいて、対応する衛星が移動体検知に適しているか否かを評価する。図９に衛星データ使用評価部６３の構成を示す。図９において、受信強度は比較器９１に入力される。比較器９１は、入力された受信強度と予め設定された第一閾値とを比較し、受信強度が第一閾値よりも小さい場合に「１」を、大きい場合に「０」を出力する。衛星データ使用評価部６３には移動体存在検知部５６の出力信号も入力されるが、この出力信号は遅延回路９２に入力される。なお、移動体存在検知部５６の出力信号は、後述するように、移動体がアンテナ６の上方に存在しているときに「１」、移動体が存在していないときに「０」となる。遅延回路９２の出力信号は、ＮＯＴ回路９３で反転された後、ＡＮＤ回路９４に入力される。ＡＮＤ回路９４には比較器９１の出力信号も入力され、両入力の論理積が演算される。すなわち両入力が「１」の時は「１」、両者或いはどちらか一方が「０」のときには「０」を出力する。この比較器９１，遅延回路９２，ＮＯＴ回路９３およびＡＮＤ回路９４では、移動体がアンテナ上方に存在しないにも関わらず、受信強度が低いときに「１」が出力される。すなわち、建物等の障害物により電波の一部が遮断されることにより電波の受信強度が低下している場合に「１」を出力する。
【００２３】
仰角は比較器９５に入力される。比較器９５は仰角と第二基準値とを比較し、仰角が第二基準値よりも小さい場合に「１」、大きい場合に「０」を出力する。ここで、第二基準値として設定される値について説明する。航空機のように車体がある程度の高さに位置する車両を検知するときには、移動体がアンテナ上方に存在する場合でも、仰角の小さいＧＰＳ衛星の電波は車体の下を通過し、移動体により遮断されることなくアンテナで受信される場合がある。そのような仰角のＧＰＳ衛星からの電波は移動体検知には適していないため、除外する必要がある。よって、第二基準値には、移動体がアンテナ上部に位置する場合でも電波が検知されてしまうＧＰＳ衛星の仰角の最大値を設定する。なおこの仰角の値は、アンテナの設置状況によって異なるため、実験により求める。
【００２４】
比較器９５の出力信号と、ＡＮＤ回路９４の出力信号は、ＮＯＲ回路９６に入力される。ＮＯＲ回路９６は両入力信号が「０」の場合に「１」を出力し、入力のどちらか一方或いは両方が「１」の場合は「０」を出力する。なお、ＮＯＲ回路９６の出力は、衛星データ使用評価部６３の出力として情報伝達部６５へ出力される。このような衛星データ使用評価部６３により、移動体が航空機検知装置４ａ（アンテナ６）の上部に無いにも拘わらず受信強度が第一閾値以下であった場合、或いは仰角が第二基準値よりも小さい場合に「０」が出力される。逆にどちらにも該当しない場合に「１」が出力される。なお、「０」は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適さないことを示し、逆に「１」は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適していることを示す。
【００２５】
図６において、信号保持部６４および衛星データ使用評価部６３の出力信号は、情報伝達部６５に入力される。情報伝達部６５は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適しているか否かと、受信強度が低下したか否かの２つの情報を、移動体到来検知部５２ａの出力として移動体到来判定部５４へ出力する。なお、移動体到来検知部５２ａの出力信号は、図１２に示されるような２ビットのデータとなっており、上位ビットは対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適しているか否か、下位ビットは受信強度が低下したか否かを示す。すなわち、「００」および「０１」は対応するＧＰＳ衛星が移動体検知に適していないことを示し、「１０」は移動体の到来を検知していないことを示す。また、「１１」は移動体の到来を検知したことを示す。なお、移動体到来検知部５２ａ以外の移動体到来検知部もそれぞれに対応する衛星についての上記情報を移動体到来判定部５４に出力する。
【００２６】
移動体到来判定部５４の構成を図１１に示す。移動体到来検知部５２ａ〜52ｎの各出力信号は、データ抽出部１１１に入力される。データ抽出部１１１は移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎの出力信号のうち、対応する衛星が移動体検知に適していると判定された衛星、すなわちデータの上位ビットが「１」であるものを選択し、その衛星に対応する受信強度が低下したか否かを示すデータ、すなわち下位ビットをＡＮＤ回路１１２に出力する。ＡＮＤ回路１１２は、入力された下位ビットの論理積を演算し、その結果を移動体存在検知部５６に出力する。このＡＮＤ回路１１２は、全ての入力が「１」のときに出力が「１」となる。すなわち、移動体検知に適していると判定された全ての衛星において受信強度が低下したときに移動体が到来したとして「１」が出力される。以上説明したように、移動体到来検知部５２ａ〜５２ｎおよび移動体到来判定部５４によりアンテナ６の上部に移動体が到来したことを検知することができる。
【００２７】
次に、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎについて説明する。図７は移動体離脱検知部５３ａの構成を示す。なお、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎは全て同じ構成となっている。図７において、データ分配部５１から出力された受信強度と仰角は、データ抽出部７１に入力される。データ抽出部７１は、このうち受信強度を抽出し、受信強度上昇検知部７２および衛星データ使用評価部７３へ出力する。また、受信強度上昇検知部７２には、移動体存在検知部５６の出力も入力される。
【００２８】
受信強度上昇検知部７２の構成を図１０に示す。受信強度上昇検知部７２において、受信強度は比較器１０１に入力される。比較器１０１は、遅延回路を有しており、遅延回路により遅れを持たせた受信強度と、遅延回路を通さない受信強度との差を演算する。つまり、遅延回路により受信強度に遅れ（本実施例では１秒の遅れ）を持たせることによって、現在の受信強度と１秒前の受信強度との差を演算する。この差から受信強度が上昇したか否かを判定し、受信強度が上昇した場合には、その差つまり受信強度の上昇量を求め、予め設定された第一基準値と比較する。比較した結果、上昇量が第一基準値以上であった場合には「１」を、上昇量が第一基準値以下であった場合には「０」を出力する。
【００２９】
一方、物体存在検知部５６の出力信号は、遅延回路１０２（１秒の遅れを与える）を介してＡＮＤ回路１０３に入力される。ＡＮＤ回路１０３は、比較器101及び遅延回路１０２の出力を入力し、両入力が「１」の場合に「１」、両入力のどちらか一方或いは両方が「０」の場合に「０」を出力する。この受信強度上昇検知部７２によれば、１秒前に物体存在検知部５６により移動体が存在すると検知されていて、かつ受信強度が上昇したときに「１」が出力される。すなわち、移動体がアンテナ６の上方から離脱することによって受信強度が上昇したときに、「１」が出力される。なお、アンテナ６の上方に移動体が存在していなかった場合でも、建物等の障害物により電波が遮断されるような状態から、障害物により電波が遮断されない状態へＧＰＳ衛星が移動した場合には、受信強度が上昇するが、受信強度上昇検知部７２では移動体存在検知部５６の出力が１秒前に「１」であったことを条件としているため、移動体の離脱による受信強度の上昇のみを検知できる。
【００３０】
図７において、信号保持部７４には、受信強度上昇検知部７２および移動体離脱判定部５５の出力が入力され、信号保持部７４は、受信強度上昇検知部７２から「１」が出力された場合に、移動体離脱判定部５５から「１」が出力されるまで「１」を出力する。これは、衛星によって、移動体が離脱した時の受信強度が上昇するまでの時間に差があるために行う。なお、移動体離脱判定部５５は、移動体が離脱したと判定したときに「１」を出力する。検知信号保持部７４の出力は、情報伝達部７５へ出力される。
【００３１】
一方、衛星データ使用評価部７３は、入力された受信強度と予め設定された第二閾値とを比較し、受信強度が第二閾値を超える値であった場合に、対応する衛星が移動体検知に適していると評価し、情報伝達部７５へ「１」を出力する。また、受信強度が第二閾値以下であった場合に、対応する衛星が移動体検知に適していないと評価し、情報伝達部７５へ「０」を出力する。なお、本実施例では、第二閾値として０が設定される。この衛星データ使用評価部７３は、建物等の障害物によって電波が遮断されることにより電波の受信強度が０になっているＧＰＳ衛星を、移動体検知に適していないと判定するものである。
【００３２】
情報伝達部７５は、衛星が移動体検知に適しているか否かと、受信強度が上昇したか否かの２つの情報を、移動体離脱検知部５３ａの出力として移動体離脱判定部５５へ出力する。なお、移動体離脱検知部５３ａの出力信号は、図１４に示されるような２ビットのデータとなっており、上位ビットは衛星が移動体検知に適しているか否か、下位ビットは受信強度が上昇したか否かを示す。すなわち、「００」および「０１」は移動体検知に適していないことを示し、「１０」は移動体の離脱を検知していないことを示す。また、「１１」は移動体の離脱を検知したことを示す。なお、移動体離脱検知部５３ａ以外の移動体離脱検知部もそれぞれに対応する衛星についての上記情報を移動体離脱判定部５５に出力する。
【００３３】
次に、移動体離脱判定部５５について説明する。図１３は、移動体離脱判定部５５の構成を示す。移動体離脱判定部５５において、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎの出力は、データ抽出部１３１に入力される。データ抽出部１３１は、入力された情報のうち、移動体検知に適していると判定された衛星、すなわちデータの上位ビットが「１」であるものを選択し、その衛星に対応する受信強度が上昇したか否かを示すデータ、すなわち下位ビットを論理回路１３２に出力する。論理回路１３２は、入力されたＭ個の下位ビットのうち、２個以上の下位ビットが「１」であったときに、移動体が離脱したと判定して、移動体存在検知部５６に「１」を出力する。一方、入力されたＭ個の下位ビットのうち、「１」が１個以下であったときは「０」を出力する。なお、「１」はアンテナ６の上方から移動体が離脱したことを示す。以上説明したように、移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎおよび移動体離脱判定部５５により、移動体がアンテナ６の上方から離脱したことを検知できる。
【００３４】
図１５は、移動体存在検知部５６の構成を示す。移動体存在検知部５６において、移動体到来判定部５４の出力は、ＯＲ回路１５１に入力される。移動体到来判定部の出力が「１」となった場合、ＯＲ回路１５１の出力は「１」となる。そのとき移動体離脱判定部５５の出力は「０」であるので、ＮＯＴ回路１５２の出力は「１」となる。よって、ＡＮＤ回路１５３の出力は「１」となる。ＡＮＤ回路１５３の出力は、遅延回路１５４を介してＯＲ回路１５１に入力されているので、移動体到来判定部５４の出力が「０」に変化してもＯＲ回路１５１の出力は「１」のままであり、ＮＯＴ回路１５２の出力が「０」となってＡＮＤ回路１５３の出力が「０」とならない限り、ＯＲ回路１５１の出力は「０」とならない。移動体離脱判定部５５の出力が「１」となり、ＮＯＴ回路１５２の出力が「０」となると、ＡＮＤ回路１５３の出力は「０」となる。つまり、ＡＮＤ回路１５３は、移動体到来判定部５４より「１」が入力されてから、移動体離脱判定部５５より「１」が入力されるまでの間「１」を出力する。すなわち、アンテナ６の上部に移動体が存在している間は「１」を、存在していないときには「０」を出力する。ＡＮＤ回路１５３の出力は移動体存在検知部５６および移動体有無判定部８の出力として、移動体到来検知部５３ａ〜５３ｎ，移動体離脱検知部５３ａ〜５３ｎおよび情報送信部９へ入力される。
【００３５】
図１において、情報送信部９は、入力された判定結果（移動体の有無）と、予め移動体検知器４ａに設定されたアドレスを、電力線２を用いた電力線搬送方式により情報統合部１１に伝送する。このように情報の伝送に電力線搬送方式を用いることにより、交流電源１の出力電力を供給するための電力線２によって情報の伝送を行えるため、情報の伝送をするための信号線を別途設ける必要がなく、コストの上昇を防ぐことができる。なお、電力線搬送技術については、特開平10−92588 号公報等により知られているため、その詳細な内容については説明しない。
【００３６】
以上、移動体検知器４ａについて説明したが、その他の移動体検知器も同様の構成および動作により、各移動体検知器の位置における移動体の有無の判定結果および移動体検知器のアドレスを情報統合部１１に伝送する。
【００３７】
情報統合部１１は、移動体検知器４ａ〜４ｎより送られてきた移動体検知器のアドレスと、それに対応した移動体の有無判定結果とに基づいて、どの位置にどのような移動体が存在するのかを判定する。
【００３８】
情報統合部１１の構成を図１６に示す。情報統合部１１に送られてきた移動体検知器のアドレスと有無判定結果は、検知情報受信部１６１へ入力される。検知情報受信部１６１は、電力線搬送方式によって送られてきたデータを解析し、その解析結果をデータ分配部１６２に出力する。データ分配部１６２は、入力されたデータを移動体検知器毎に整理して移動体種別判定部１６３に出力する。移動体種別判定部１６３は、各移動体検知器で検知された移動体が、航空機なのかそれ以外の車両なのかを判定する。
【００３９】
移動体種別判定部１６３の具体的な構成と動作について図１７を用いて説明する。図１７に示すように、移動体検知器４ａ〜４ｇに対応した移動体の有無判定結果が移動体種別判定部１６３に入力される。なお、移動体ありと判定した場合には「０１」（２進数）、移動体なしと判定した場合には「００」（２進数）が入力される。よって、この図１７の場合は、移動体検知器４ａ，４ｅ，４ｇに対応する有無判定結果は「００」となっており、移動体検知器４ｂ〜４ｄ，４ｆに対応する有無判定結果は「０１」となっている。なお、移動体種別判定部１６３では、データを２進数で扱う。ここで、移動体検知器４ａについて信号の流れを説明すると、移動体検知器４ａに対応する有無判定結果は、ＡＮＤ回路１７５ａ，１７５ｂ，検知データ生成部１７７ａに入力される。今、移動体検知器４ａに対応する有無判定結果は「００」であるので、ＡＮＤ回路１７５ａ，１７５ｂの出力は、もう一方の入力に関わらず「００」となり、よって、ＯＲ回路１７６ａの出力も「００」となる。検知データ生成部１７７ａにおいて、乗算器１７８には「００」が入力されるので出力も「００」、また、加算器１７９では「００＋００」が演算され、「００」が出力される。このようにして得られた検知データ生成部１７７ａの出力は、移動体検知器４ａに対応する移動体種別判定結果としてデータ結合部１６４に入力される。なお、検知データ生成部１７７ｂ〜１７７ｆは、検知データ生成部１７７ａと同じ構成となっている。
【００４０】
次に移動体検知器４ｂについて信号の流れを説明すると、移動体検知器４ｂに対応する有無判定結果は、ＡＮＤ回路１７５ｂ，１７５ｃ，検知データ生成部１７７ｂに入力される。今、移動体検知器４ａに対応する有無判定結果は「００」、移動体検知器４ｂ，４ｃに対応する有無判定結果は「０１」であるので、ＡＮＤ回路１７５ｂの出力は「００」、ＡＮＤ回路１７５ｃの出力は「０１」となる。よって、ＯＲ回路１７６ｂの出力は「０１」となる。検知データ生成部１７７ｂにおいて、乗算器１７８には「０１」が入力されるので出力は「１０」、また加算器１７９では「０１＋１０」が演算され「１１」が出力される。このようにして得られた検知データ生成部１７７ｂの出力は、移動体検知器４ｂに対応する移動体種別判定結果としてデータ結合部１６４に入力される。
【００４１】
更に移動体検知器４ｆについて信号の流れを説明すると、移動体検知器４ｆに対応する有無判定結果は、ＡＮＤ回路１７５ｆ，１７５ｇ，検知データ生成部１７７ｆに入力される。今、移動体検知器４ｆに対応する有無判定結果は「０１」、移動体検知器４ｅ，４ｇに対応する有無判定結果は「００」であるので、ＡＮＤ回路１７５ｆ，１７５ｇの出力は「００」となり、ＯＲ回路１７６ｂの出力も「００」となる。検知データ生成部１７７ｆにおいて、乗算器１７８には「０１」が入力されるので出力は「１０」、また加算器１７９では「００＋１０」が演算され「１０」が出力される。このようにして得られた検知データ生成部１７７ｆの出力は、移動体検知器４ｆに対応する移動体種別判定結果としてデータ結合部１６４に入力される。
【００４２】
以上説明したのと同様にして１７７ｃ，１７７ｄからは「１１」が出力され、１７７ｅからは「００」が出力される。これらの出力結果からも分かるように、移動体検知器において、移動体を検知しなかった場合には「００」、移動体を検知し、かつ隣り合う移動体検知器で移動体を検知しなかった場合には「１０」、そして移動体を検知し、かつ隣り合う移動体検知器のどちらか一方でも移動体を検知した場合には「１１」が出力される。
【００４３】
図１８は、移動体種別判定部１６３の出力データとその意味を示す。図に示すように移動体の有無および移動体の種別はその値により表わされる。つまり、対応する判定結果として「００」が出力された移動体検知器４ａおよび４ｅの上部には移動体が存在しないことを示す。また、対応する判定結果として「１０」が出力された移動体検知器４ｆの上部には作業車両が存在することを示す。更に、対応する判定結果として「１１」が出力された移動体検知器４ｂ〜４ｄの上部には航空機が存在することを示す。このように移動体を検知した移動体検知器の並びによって移動体の車両を判別する。これは、航空機と作業車両との車体の長さが異なる点に着目したものであり、このようにして移動体の種別を判定するためには、アンテナ６を配置する間隔として、作業車両の全長以上、かつ航空機の全長の半分以下の間隔を設定すれば良い。
【００４４】
データ統合部１６４は、移動体種別判定部１６３の出力データ(種別判定結果)を、各移動体検知器４ａ〜４ｎを示すアドレスと対応する種別判定結果とに整理し、検知結果表示部１２へ送る。
【００４５】
検知結果表示部１２は、入力されたアドレスと種別判定結果とに基づいて、空港における移動体の様子を表示する。図１９は、検知結果表示部１２における表示例を示す。検知結果表示部１２は、図のように、誘導路１９１，エプロン192およびスポット１９３等を表示すると共に、移動体検知器の位置を丸印で示す。また、移動体検知器のうち、移動体を検知していないものは白丸、航空機を検知しているものは黒丸、作業車両を検知しているものは網掛けの丸で表示する。また、それぞれの表示の意味を別枠の説明欄に示す。このように表示することにより、一目で空港における移動体の位置とその種別を把握することが出来る。また、移動体の位置をリアルタイムで検出・表示することにより、移動体の移動方向や移動速度を把握することもできる。
【００４６】
図２は、本実施例の移動体検知器の構造図(縦断面図)を示す。灯器筐体２１は地面２２の下に殆ど埋め込み、内部を電力線２が通る電力線配管２３を接続してある。電力線２はトランス３ａに接続され、トランス３ａは移動体検知器４ａとランプ５ａに接続される。ランプ５ａからの光は、反射鏡２４で反射され、ガラス２５を通して外部に放出される。移動体検知器４ａの一部であるアンテナ６は、電磁場的に外部と遮蔽されていない空間に設置する。例えば、図にあるように反射鏡２４の下部等は、ガラス２５を通して外部からの電波を受信することが可能であるため、この様な位置に設置する。直接電波を受信できない位置でも、反射波，屈折波，回り込み波等を確実に受信できる位置に設置する。図に示すようにアンテナ６を埋設することによって、アンテナ６の耐荷重性能（強度）を考慮しなくても良い。なお、本実施例では、施工の容易性から、移動体検知器４ａを灯器筐体に埋め込む構成としたが、移動体検知器４ａおよびアンテナ６を独立させることも可能である。
【００４７】
図３は、図２に示す筐体２１を上部から見た図である。図に示すように方位角９０°および２７０°の箇所にランプ５ａの光を放出するためのガラス２５が配置される。アンテナ６の純粋な指向性は、上方にピークを持つ一般的な８の字指向性であるが、筐体２１がこのような構造のため筐体２１の内部に設置されたときのアンテナ６の指向性は、理論的には図４に示される指向性となる。なお、図４は、移動体検知に用いることのできる（アンテナ６である程度の受信強度が得られる）ＧＰＳ衛星の範囲を、方位角と仰角との関係で表わしている。図に示されるように、仰角が大きい場合は方位角に関係なく電波を受信できるが、仰角が小さい場合には灯器筐体のガラス部の方向のみ電波を受信できる。また、図中のＡ°は、第二閾値に相当する角度である。すなわち仰角がＡ°以下のＧＰＳ衛星からの電波は、航空機の車体の下を通過してアンテナ６に検知される可能性があるため、移動体検知には使用しない。なお、この図４に示す指向性は説明を容易にするための理論上の指向性であり、実際にはアンテナの設置状況などにより、更に複雑な指向性となる。そのため仰角と方位角から移動体検知に適したＧＰＳ衛星を決定するのは大変に困難である。本実施例は、仰角および電波の受信強度に基づいて使用するＧＰＳ衛星を決定するので、複雑な指向性を有するアンテナを用いる場合にも対応することができる。
【００４８】
以上説明した本実施例は、移動体検知器を空港における航空機の位置検知に適用した航空機位置検知装置であるが、他に一般道路や軌道敷等における移動体検知器としても適用することができる。また、本実施例では、ＧＰＳ衛星のような同一周波数の電波を発信する複数の衛星を用いたが、受信器を複数周波数対応することで、GLONASS のような周波数の異なる衛星群を用いることもできる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、電波を受信するアンテナを埋設することによりアンテナの指向性が複雑になった場合でも、移動体の検知に適したＧＰＳ衛星を容易に選択することができる。又、ＧＰＳ衛星の仰角を規定する基準値とは別にＧＰＳ衛星の移動により受信強度が急激に低下することを判別する基準値を設定しているので、ＧＰＳの移動による受信強度の低下と移動体の到来による受信強度とを区別することができ、移動体の到来を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である航空機位置検知装置の構成図である。
【図２】図１に示す航空機位置検知装置の構造図（縦断面図）である。
【図３】図２に示す航空機位置検知装置を上方から見た構造図である。
【図４】図３に示す航空機位置検知装置における、移動体の検知に用いるＧＰＳ衛星の方位角と仰角との関係を示した図である。
【図５】図１に示す移動体有無判定部８の構成図である。
【図６】図５に示す移動体到来検知部５２ａの構成図である。
【図７】図５に示す移動体離脱検知部５３ａの構成図である。
【図８】図６に示す受信強度低下検知部６２の構成図である。
【図９】図６に示す衛星データ使用評価部６３の構成図である。
【図１０】図７に示す受信強度上昇検知部７２の構成図である。
【図１１】図５に示す移動体到来判定部５４の構成図である。
【図１２】図５に示す移動体到来検知部５２ａから出力される出力データとそのデータの意味との関係を示す図である。
【図１３】図５に示す移動体離脱判定部５５の構成図である。
【図１４】図５に示す移動体離脱検知部５３ａから出力される出力データとそのデータの意味との関係を示す図である。
【図１５】図５に示す移動体存在検知部５６の構成図である。
【図１６】図１に示す情報統合部１１の構成図である。
【図１７】図１６に示す移動体種別判定部１６３の構成図である。
【図１８】図１７に示す移動体種別判定部１６３から出力される出力データとそのデータの意味との関係を示す図である。
【図１９】図１に示す検知結果表示部１２における表示例を示す図である。
【符号の説明】
１…交流電源、２…電力線、３ａ〜３ｎ…トランス、４ａ〜４ｎ…移動体検知器、５ａ〜５ｎ…ランプ、６…アンテナ、７…受信部、８…移動体有無判定部、９…情報送信部、１０…ＡＣ／ＤＣコンバータ、１１…情報統合部、１２…検知結果表示部。
Claims (7)
- 複数のＧＰＳ衛星から発信される電波を受信する地中に埋設されたアンテナと、前記アンテナが受信した電波に含まれる情報から電波の受信強度およびＧＰＳ衛星の仰角を抽出する受信手段と、該受信手段により抽出された電波の受信強度が急激に低下する前の遅延された受信強度と設定された第一閾値とを比較して建物による電波遮断のないＧＰＳ衛星を選択するとともに、前記受信手段により抽出された仰角と設定された第二基準値とを比較して前記複数のＧＰＳ衛星のうち移動体の検知に用いる仰角の大きいＧＰＳ衛星を選択し、該選択された前記ＧＰＳ衛星が発信した電波の受信強度と遅延された受信強度との差から受信強度の低下量を求め、該低下量が設定された第一基準値以上であれば移動体が前記アンテナ上方に来たことを判定する移動体到来判定手段により移動体を検知する移動体有無判定手段とを備えたことを特徴とする移動体検知装置。
- 前記移動体有無判定手段は、前記受信手段により抽出された仰角が前記第二基準値を下回るか、或いは前記受信手段により抽出された電波の受信強度が急激に低下する前の遅延された受信強度が設定された第一閾値を下回る場合には、ＧＰＳ衛星を移動体の検知に用いないと判定する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の移動体検知装置。
- 前記移動体有無判定手段は、移動体が前記アンテナ上方から去ったことを判定する移動体離脱判定手段を有し、前記移動体離脱判定手段は、前記選択されたＧＰＳ衛星が発信した電波の受信強度が上昇したことに基づいて、移動体が前記アンテナ上方から去ったことを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動体検知装置。
- 航空機が走行する経路に配置された複数の移動体検知装置と、前記複数の移動体検知装置による移動体の検知結果に基づいて前記経路における航空機の位置を検知する航空機位置検知手段とを有する航空機位置検知装置であって、前記移動体検知装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載された移動体検知装置であることを特徴とする航空機位置検知装置。
- 前記複数の移動体検知装置の検知結果を前記航空機位置検知手段へ伝送する電力線を備えたことを特徴とする請求項４に記載の航空機位置検知装置。
- 前記航空機位置検知手段は、隣り合う複数の移動体検知装置において移動体を検知したときに、前記隣り合う複数の移動体検知装置の位置を航空機の位置とすることを特徴とする請求項４又は５に記載の航空機位置検知装置。
- 前記航空機位置検知手段における検知結果に基づいて、前記経路における航空機の位置を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の航空機検知装置。
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