JP7323097B1

JP7323097B1 - 監視装置、監視方法、及び、プログラムが記録された媒体

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Publication number: JP7323097B1
Application number: JP2023530181A
Authority: JP
Inventors: 裕介木下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-02-03
Filing date: 2022-02-03
Publication date: 2023-08-08
Anticipated expiration: 2042-02-03
Also published as: WO2023148876A1; JPWO2023148876A1

Abstract

監視装置２は、車上局４と地上局３との間の無線通信で用いられた変調方式を示す変調情報、地上局３と車上局４の間で指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、伝送可能な容量が最も大きい変調方式に切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置を示す位置情報を取得する取得部２１１と、取得部２１１で取得された位置情報が示す位置と、変調情報が示す変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を当該変調方式毎に特定し、特定された変調方式毎の変化量に基づいて、車上アンテナ４１又は地上アンテナ４１の向きのズレを検出する検出部２１２と、検出部２１２で検出した結果を出力する出力部２１３とを備える。

Description

本開示は、監視装置、監視方法、及び、プログラムが記録された媒体に関する。

従来から、鉄道、モノレール、自動案内軌条式旅客輸送システム(AGT：Auto mated Guideway Transit)、次世代型路面電車システム（LRT：Light Rail Transit）などのように所定の経路を移動する移動体に搭載された車上無線通信装置（車上局）と、所定の経路沿いに設置された地上無線通信装置（地上局）との間で無線通信を行う技術がある。

この無線通信において、ミリ波（ＥＨＦ：Extra High Frequency）の電波を用いることで伝送可能な容量を増大させ、更に、アンテナの指向性を高めることで通信可能な距離を伸ばすことがある。アンテナの指向性を高めた場合、例えば、地震などに伴うアンテナの設置位置のズレや、移動体の移動時の揺れや振動に伴うアンテナの設置方向のズレによって、アンテナの電波を出力する軸となる方向（軸方向）が、基準となる方向（基準方向）からズレる可能性がある。この場合、通信可能な距離が短くなるなど、無線通信の通信品質が低下してしまう恐れがある。

以降の説明において、アンテナの電波を出力する軸となる方向（軸方向）と、基準となる方向（基準方向）とのズレを、アンテナの向きのズレと称する。

特許文献１には、予め定められた経路上を走行する移動体に搭載される車上局と、経路に沿って設置された地上局との間の無線通信の通信品質の測定結果と、無線通信において伝送情報が不達と判定される条件とに基づいて算出された不伝達確率が閾値を超えた場合に、無線通信の通信品質の劣化を通知する技術が開示されている。

特許第６０１２９１６号

従来技術では、通信品質の劣化が、車上局又は地上局の故障に起因するものなのか、それとも、アンテナの向きのズレに起因するものなのか、判別することができないという課題があった。

本開示は、前述のような問題点を解決するためになされたものであり、アンテナの向きのズレに起因する通信品質の劣化を検出することを目的とする。

本開示に係る監視装置は、予め決められた経路に沿って設置された地上アンテナを有する地上局、及び、経路を移動する移動体に設置された車上アンテナを有する車上局における、地上アンテナ又は前記車上アンテナの向きのズレを検出する監視装置であって、車上局と地上局との間の無線通信で用いられた変調方式を示す変調情報、及び、地上局と車上局の間で指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、伝送可能な容量が最も大きい変調方式に切り替えられたときの車上アンテナの位置を示す位置情報を取得する取得部と、取得部で取得された位置情報が示す位置と、変調情報が示す変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を変調方式毎に特定し、特定された変調方式毎の変化量に基づいて、車上アンテナ又は地上アンテナの向きのズレを検出する検出部と、検出部で検出した結果を出力する出力部とを備えることを特徴する。

本開示は、アンテナの向きのズレに起因する通信品質の劣化を検出することができる。

実施形態１にかかる監視システム１の構成例を示す図である。アンテナの向きのズレに起因した通信品質の低下を説明する図である。車上局４の構成例を示す図である。地上局３の構成例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合の構成例を示す図である処理回路が、メモリとメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサを備える制御回路で構成される場合の構成例を示す図である。監視装置２の構成例を示す図である。変調方式毎に測定位置と基準位置を比較する図である。監視装置２の処理を示すフローチャートである。実施形態２にかかる監視装置２の構成例を示す図である。特定部２１４の処理を示すフローチャートである。監視装置２の処理を示すフローチャートである。監視装置２の構成例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる監視装置、監視方法、監視プログラム、及び、監視システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、所定の経路を線路、所定の経路を移動する移動体を車両とした例について説明する。

実施の形態１．
図１は、実施形態１にかかる監視システム１の構成例を示す図である。
監視システム１は、予め決められた経路の一例である線路５２に沿って設置された地上アンテナ３１を有する地上局３ａ，３ｂ、及び、線路５２を移動する移動体の一例である車両５１に設置された車上アンテナ４１を有する車上局４における、地上アンテナ３１又は車上アンテナ４１の向きのズレの発生を検知するシステムである。図１では、複数の地上局３のうち、地上局３ａ及び地上局３ｂのみを例示している。なお、地上局３ａ及び地上局３ｂを夫々区別して説明する必要が無い場合、末尾の符号を省略して地上局３と称する。

監視システム１は、監視装置２、監視装置２に有線ネットワークＮＷを介して接続された複数の地上局３、線路５２上を移動する車両５１に設置された車上局４、及び、車両５１に設置された位置検出部４６を備える。

車上局４は、指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、無線通信で伝送可能な容量が最も大きい変調方式を用いた無線通信を地上局３との間で行う。車上局４は、指向性のある無線信号を出力する車上アンテナ４１を有する。位置検出部４６は、車両５１の現在位置を検出し、検出した結果を位置情報として車上局４へ出力する。車上局4は、位置検出部４６から出力された位置情報を測定情報として地上局３へ送信する。また、車上局4は、無線通信で用いた変調方式を示す変調情報を測定情報として地上局３へ送信する。

地上局３は、指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、無線通信で伝送可能な容量が最も大きい変調方式を用いた無線通信を車上局４との間で行う。地上局３は、指向性のある無線信号を出力する地上アンテナ３１を有する。地上アンテナ３１は、線路５２の沿線に、例えば、数百メートル～数キロメートルの間隔で設置される。即ち、地上アンテナ３１は、線路５２に沿って設置される。地上局３は、有線ネットワークＮＷを介して監視装置２に接続されており、有線ネットワークＮＷを介して監視装置２と通信を行う。

監視装置２は、車上局４で検出された位置情報、及び、車上局４と地上局３との間の無線通信で用いられた変調方式を示す変調情報に基づいて、地上アンテナ３１又は車上アンテナ４１の向きのズレを検出する。具体的には、監視装置２は、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置（即ち、位置検出部４６で検出した位置）と、変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を変調方式毎に特定し、特定された変調方式毎の変化量に基づいて車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出する。そして、監視装置２は、ズレを検出した旨を示す信号を、表示部や放音部を有する放音装置へと出力する。

ところで、車上局４と地上局３の間の無線通信には、情報伝送容量を大きくするために、ミリ波（ＥＨＦ：Extra High Frequency）の電波が用いられる。一般的に、ミリ波の電波は、直進性が強いため、地上アンテナ３１又は車上アンテナ４１の向きにズレが生じると、無線通信の通信品質を低下させることになる。

図２は、アンテナの向きのズレに起因した通信品質の低下を説明する図である。車上局４の車上アンテナ４１は、指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上となる範囲に地上アンテナ３１が存在し、且つ、無線通信で伝送可能な容量（以降、伝送容量と称する。）が最も大きい変調方式を用いて無線通信を行う。表１は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying），６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation），２５６ＱＡＭなどの変調方式に対応する、伝送容量の大きさ、及び、通信品質が閾値以上となる範囲（以降、通信範囲Ａ１，Ａ２，Ａ３）を示す。

図２（１）は、アンテナの向きにズレが生じていない状況において、ＱＰＳＫから６４ＱＡＭに変調方式が切り替えられたときの、車上アンテナ４１と地上アンテナ３１の位置関係を示す。図２（１）において、地上局３の地上アンテナ３１は、車上局４の車上アンテナ４１の通信範囲Ａ１及び通信範囲Ａ２に含まれる。この場合、車上局４は、伝送可能な容量がより大きいほうの変調方式へと切り替えを行う。即ち、車上局４は、現在の変調方式であるＱＰＳＫよりも、伝送容量が大きい６４ＱＡＭへと、変調方式の切り替えを行う。この切り替えを行ったときに位置検出部４６が検出した位置情報が示す位置をＰ１とする。

図２（２）は、車上アンテナ４１の向きにズレが生じている状況において、ＱＰＳＫから６４ＱＡＭに変調方式が切り替えられたときの、車上アンテナ４１と地上アンテナ３１の位置関係を示す。図２（２）において、地上局３の地上アンテナ３１は、車上局４の車

上アンテナ４１の通信範囲Ａ１及び通信範囲Ａ２に含まれる。この場合、車上局４は、伝送可能な容量がより大きいほうの変調方式へと切り替えを行う。即ち、車上局４は、現在の変調方式であるＱＰＳＫよりも、伝送容量が大きい６４ＱＡＭへと、変調方式の切り替えを行う。この切り替えを行ったときに位置検出部４６が検出した位置情報が示す位置をＰ２とする。

ここで、車上アンテナ４１の向きにズレが生じている状況における車上アンテナ４１の位置Ｐ２は、車上アンテナ４１の向きにズレが生じていない状況における車上アンテナ４１の位置Ｐ１と相違することになる。そこで、監視装置２は、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置と変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を変調方式毎に特定し、特定された変調方式毎の変化量に基づいて、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出する。

図３は、車上局４の構成例を示す図である。
車上局４は、車上アンテナ４１、ＲＦ部４２、変復調部４３、測定部４４、及び、制御部４５を備える。車上アンテナ４１は、ＲＦ部４２から出力される信号を無線信号として空中に放射するとともに、空中を伝搬してきた無線信号を受信する。ＲＦ部４２は、変復調部４３からデジタル信号として出力される信号をアナログ信号に変換し、キャリア周波数に周波数変換して車上アンテナ４１へ出力する。また、ＲＦ部４２は、車上アンテナ４１により受信された無線信号（アナログ信号）をベースバンドに周波数変換し、デジタル信号に変換して、変復調部４３へ出力する。変復調部４３は、送信データに対して符号化および変調処理を実施して、処理後の信号をＲＦ部４２へ出力する。また、変復調部４３は、ＲＦ部４２から出力された信号すなわち受信信号に対して、復調および復号処理を行う。測定部４４は、通信品質として、受信した無線信号のレベルすなわち受信電力、又は、受信電圧などを測定する。

制御部４５は、測定部４４で測定した通信品質に基づいて、指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、無線通信で伝送可能な容量が最も大きい変調方式を用いた無線通信を地上局３との間で行う。また、制御部４５は、位置検出部４６で検出した位置情報を、ＲＦ部４２を介して地上局３へと送信する制御を行う。また、制御部４５は、変復調部４３で変調した変調方式を示す変調情報を、ＲＦ部４２を介して地上局３へと送信する制御を行う。制御部４５は、位置情報、及び、変調情報を同じタイミングで地上局３に送信してもよいし、異なるタイミングで地上局３に送信してもよい。位置検出部４６は、周知の技術を用いて位置情報を取得する。位置検出部４６は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて位置情報を検出してもよい。また、位置検出部４６は、例えば、線路５２に沿って設けられた図示せぬ地上子から、車両５１に設けられた図示せぬ車上子へと伝送された起点位置情報と、車軸の回転速度を計測する速度発電機から得られる移動距離とに基づいて位置情報を検出してもよい。また、位置情報は、緯度経度を示す情報であってもよいし、地上局３からの距離を示す情報であってもよい。

表２に、車上局４から地上局３ａに送信された測定情報の一例を示す。
表２に示す測定情報は、車上局４を識別する車上局識別情報（例えば、Ｓ４）に対応付けて、車上局４と接続している地上局３を識別する地上局識別情報（例えば、Ｃ３ａ）、接続に用いている変調方式を示す変調情報（例えば、ＱＰＳＫ、６４ＱＡＭ、又は、２５６ＱＡＭ）、位置検出部４６で検出された位置情報（例えば、２００．５００～２００．０１０）、及び、測定情報が送信又は測定された時刻を示す時刻情報を含む。また、測定情報をIP(Internet Protocol)などの通信プロトコルを用いて送信する場合には、IPの送信元アドレスなどから測定情報を送信した車上局を識別することが可能である。この場合には、測定情報は、車上局識別情報を含まなくてもよい。

図４は、地上局３の構成例を示す図である。
地上局３は、地上アンテナ３１、ＲＦ（Radio Frequency）部３２、変復調部３３、測定部３４、制御部３５、及び、通信部３６を備える。地上アンテナ３１、ＲＦ部３２、変復調部３３、及び、測定部３４は、夫々車上局４のＲＦ部４２、変復調部４３、及び、測定部４４と同様の機能を有する。通信部３６は、有線ネットワークＮＷを介して監視装置２に接続されており、有線ネットワークＮＷを介して監視装置２と通信を行う。制御部３５は、地上アンテナ３１を介して受信され、変復調部３３で復調された測定情報を通信部３６を介して監視装置２に送信するための送信制御を行う。また、制御部３５は、測定部３４で測定した通信品質に基づいて、指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、無線通信で伝送可能な容量が最も大きい変調方式を用いた無線通信を車上局４との間で行う制御を行う。

図３の車上局４の制御部４５、及び、図４の地上局３の制御部３５は、処理回路である。この処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリとメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサを備える制御回路であってもよい。

図５は、処理回路が専用のハードウェアで構成される場合の構成例を示す図である。
専用のハードウェアで実現される場合、処理回路７は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は、これらを組み合わせたものである。

図６は、処理回路が、メモリとメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサを備える制御回路で構成される場合の構成例を示す図である。
プロセッサを備える回路で実現される場合、処理回路８は、プロセッサ８１と、メモリ８２とを備える。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで制御部の機能を実現する。また、メモリ８２は、プロセッサ８１が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

図７は、監視装置２の構成例を示す図である。
監視装置２は、測定情報記憶部２３、有線ネットワークＩＦ部２４、プロセッサ２１、及び、メモリ２２を備える。メモリ２２は、例えば、主記憶装置として機能するＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）である。メモリ２２は、例えば、プロセッサ２１で実行されるプログラムを一時的に記憶する。プロセッサ２１は、例えば、ＣＰＵ（Centra Processing Unit）であり、プログラムを実行することで処理したデータを出力する。プロセッサ２１は、プログラムを実行することで、取得部２１１、検出部２１２、及び、出力部２１３の機能を実現する。

取得部２１１は、地上局３から送信された測定情報を有線ネットワークＩＦ部２４を介して取得する。具体的には、取得部２１１は、地上局３と車上局４の間で指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、伝送可能な容量が最も大きい変調方式に切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置を示す位置情報、及び、車上局４と地上局３との間の無線通信で用いられた変調方式を示す変調情報を含む測定情報を取得する。取得部２１１は、取得した測定情報を測定情報記憶部２３に記憶させる。

検出部２１２は、ズレの監視対象となる所定期間に取得部２１１で取得した測定情報において、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置と、変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を変調方式毎に特定し、特定された変調方式毎の変化量に基づいて、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出する。具体的には、検出部２１２は、変化量が閾値以上の変調方式がある場合には、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが発生したことを検出する。閾値は、予め定められて、測定情報記憶部２３に記憶されているものとする。ここで、「ズレの監視対象となる所定期間」とは、少なくとも、１つの無線リンク接続が開始してから終了するまでの期間を含む。また、複数の無線リンク接続が開始してから終了するまでの期間を含む場合には、検出部２１２は、地上局３、車上局４、及び、変調方式毎に、変調方式が切り替えられたときに位置検出部４６で検出された位置情報の平均値と、変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を特定し、特定した変化量に基づいて車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが発生したことを検出する。

出力部２１３は、検出部２１２で検出した結果を出力する。具体的には、出力部２１３は、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレが検出された場合、その旨を示す情報を、例えば、表示装置６などに出力する。

測定情報記憶部２３は、変調方式に対応付けられた測定位置が記述された測定位置テーブルＴＢ１を記憶する。測定位置テーブルＴＢ１には、表３に示すように、ズレの監視対象となる所定期間に取得部２１１で取得した測定情報が示す変調方式毎に、変調方式が切り替えられたときに位置検出部４６で検出した位置情報（即ち、車上アンテナ４１の位置情報）を示す第１測定位置、第２測定位置が記述されている。ここで、「変調方式が切り替えられたとき」とは、表２の２０１と２０２、２０３と２０４のように、連続して取得された測定情報に含まれた変調情報が変化したタイミングをいう。また、表２の２００のように無線リンクによる接続が開始した直後、表２の２０５のように無線リンクによる接続が終了する直前のタイミングを含んでもよい。表３の第２測定位置は、変調情報が示す変調方式に切り替わった直後に、位置検出部４６で検出された位置情報を示す。また、表３の第１測定位置は、変調情報が示す変調方式から、別の変調情報が示す変調方式に切り替わる直前に、位置検出部４６で検出された位置情報を示す。

また、測定情報記憶部２３は、変調方式に対応付けられた基準位置が記述された基準値テーブルＴＢを記憶する。基準位置テーブルＴＢには、表４に示すように、変調方式毎に、変調方式が切り替えられるときに、位置検出部４６が検出する位置の基準を示す第１基準位置、第２基準位置が記述されている。第２基準位置は、変調情報が示す変調方式に切り替わった直後に、位置検出部４６が検出する位置情報の基準位置を示す。第１基準位置は、変調情報が示す変調方式から、別の変調情報が示す変調方式に切り替わる直前に、位置検出部４６が検出する位置情報の基準位置を示す。第１基準位置、及び、第２基準位置は、例えば、１か月間など、所定の期間に取得された測定情報に含まれた変調方式、及び、位置情報の履歴（例えば、平均値）に基づいて定められる。また、第１基準位置、及び、第２基準位置は、監視システム１の設計時，開発時に行われた試験結果などに基づいて定められてもよい。

図８は、変調方式毎に測定位置と基準位置を比較する図である。
検出部２１２は、変調方式（ＱＰＳＫ）が切り替えられたときの車上アンテナ４１の第１測定位置（Ｋ１１）と、変調方式（ＱＰＳＫ）に対応付けられた第１基準位置（Ｓ１１）との変化量を特定する。また、検出部２１２は、変調方式（６４ＱＡＭ）が切り替えられたときの車上アンテナ４１の第１測定位置（Ｋ２１）と、変調方式（６４ＱＡＭ）に対応付けられた第１基準位置（Ｓ２１）との変化量を特定する。更に、検出部２１２は、第１測定位置と第１基準位置との変化量だけでなく、第２測定位置と第２基準位置との変化量を特定してもよい。そして、検出部２１２は、変調方式毎に特定した変化量が、変調方式毎に定められた閾値以上の場合には、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが発生していると検出する。

次に、動作について説明する。図９は、フローチャートである。
まず、車両５１が、車上局４と地上局３が無線リンクで接続する区間に侵入する。車上局４は、無線リンクで地上局３と接続し、地上局３との間で無線通信を開始する。

監視装置２の取得部２１１は、地上局３から送信された、車上局４の位置情報、及び、変調情報を含む測定情報を取得する（ステップＳＴ９１）。

監視装置２の検出部２１２は、変調方式毎に、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置（即ち、位置検出部４６で検出した位置）を特定する（ステップＳＴ９２）。

監視装置２の検出部２１２は、変調方式毎に、ステップＳ９２で特定された位置と、変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を特定する（ステップＳＴ９３）。

監視装置２の検出部２１２は、ステップＳ９３で変調方式毎に特定した変化量が、変調方式毎に定められた閾値以上の場合（ステップＳＴ９４；ＹＥＳ）には、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが発生していると検出する。そして、監視装置２の出力部２１３は、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレが検出された旨を示す情報を、例えば、表示装置６などに出力する。（ステップＳＴ９５）

一方、監視装置２は、ステップＳ９３で変調方式毎に特定した変化量が、変調方式毎に定められた閾値未満の場合（ステップＳＴ９４；ＮＯ）には、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが発生していないものとして処理を終了する。

以上のように、本実施の形態においては、指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、伝送可能な容量が最も大きい変調方式に切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置と変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を変調方式毎に特定することによって、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレに起因する通信品質の劣化を検出することができる。

実施の形態２．
実施の形態１において、監視装置２は、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレに起因する通信品質の劣化を検出した。しかしながら、監視装置２は、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の何れでズレが発生しているかを特定してもよい。

図１０は、実施形態２にかかる監視装置２の構成例を示す図である。
実施形態２にかかる監視装置２は、実施形態１にかかる監視装置２の構成に加えて、特定部２１４を備える点で相違する。特定部２１４は、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の何れでズレが発生しているかを特定する。具体的には、特定部２１４は、１つの車上アンテナ４１と複数の地上アンテナ３１との間で行われた無線通信の夫々でアンテナの向きのズレを検出した場合、車上アンテナ４１の向きにズレが生じたと特定する。また、特定部２１４は、１つの地上アンテナ３１と複数の車上アンテナ４１との間で行われた無線通信の夫々でアンテナの向きのズレを検出した場合、地上アンテナ３１の向きにズレが生じたと特定する。表５は、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の何れでズレが発生しているかを特定するための条件を示す。

次に、動作について説明する。
図１１は、特定部２１４の処理を示すフローチャートである。特定部２１４の動作は、図９に示すフローチャートのステップＳ９５の処理に置き換えて実施される。また、特定部２１４の動作は、少なくとも、１つの車上アンテナ４１と複数の地上アンテナ３１との間で無線通信が行われた後、及び／又は、１つの地上アンテナ３１と複数の車上アンテナ４１との間で無線通信が行われた後に行われる。

特定部２１４は、１つの車上アンテナ４１と複数の地上アンテナ３１との間で行われた無線通信の夫々でアンテナの向きのズレを検出した場合（ステップＳＴ１１１；ＹＥＳ）、車上アンテナ４１の向きにズレが生じたと特定する（ステップＳＴ１１２）。そして、特定部２１４は、車上アンテナ４１の向きにズレが生じた旨を示す信号を出力する（ステップＳＴ１１３）。

また、特定部２１４は、ステップＳＴ１１１の処理でアンテナの向きのズレを検出せず（ステップＳＴ１１１；ＮＯ）、且つ、１つの地上アンテナ３１と複数の車上アンテナ４１との間で行われた無線通信の夫々でアンテナの向きのズレを検出した場合（ステップＳＴ１１４；ＹＥＳ）、地上アンテナ３１の向きにズレが生じたと特定する（ステップＳＴ１１５）。そして、特定部２１４は、地上アンテナ３１の向きにズレが生じた旨を示す信号を出力する（ステップＳＴ１１６）。

また、特定部２１４は、ステップＳＴ１１４の処理で１つの地上アンテナ３１と複数の車上アンテナ４１との間で行われた無線通信の夫々でアンテナの向きのズレを検出しなかった場合（ステップＳＴ１１４；ＮＯ）、地上アンテナ３１又は車上アンテナ４１の向きにズレが生じた旨を示す信号を出力する（ステップＳＴ１１７）。

以上のように、本実施の形態においては、特定部２１４を備えることで、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の何れで向きのズレが発生しているかを特定でき、アンテナの向きのズレが何れで発生しているかを特定する作業者の煩わしさを低減することができる。

実施の形態３．
一般的に、ミリ波の電波は、雨の影響を受けやすく、無線通信の通信品質が低下しやすい。
そこで、監視装置２は、車上局４と地上局３の間の気象を踏まえたうえで、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出してもよい特定してもよい。

取得部２１１は、車上局４と地上局３の間の気象を示す気象情報を取得する。「車上局４と地上局３の間の気象」とは、例えば、車上局４の現在位置の気象、地上局３が設けられた位置の気象、又は、車上局４と地上局３の間の気象を含む。ここで、取得部２１１は、線路５２に沿って設置された図示せぬ降雨センサから気象情報を取得してもよいし、第三者が提供する気象情報を取得してもよい。

測定情報記憶部２３は、気象及び変調方式に対応付けられた基準位置が記述された基準値テーブルＴＢを記憶する。基準位置テーブルＴＢには、表６に示すように、気象及び変調方式毎に、変調方式が切り替えられるときに、位置検出部４６が検出する位置の基準を示す第１基準位置、第２基準位置が記述されている。第１基準位置、及び、第２基準位置は、例えば、１か月間など、所定の期間に取得された測定情報に含まれた変調方式、及び、位置情報の履歴（例えば、平均値）に基づいて定められる。また、第１基準位置、及び、第２基準位置は、監視システム１の設計時，開発時に行われた試験結果などに基づいて定められてもよい。

検出部２１２は、変調方式が切り替えられたときの気象毎に、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置と、気象及び変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を特定する。

次に、動作について説明する。
図１２は、監視装置２の処理を示すフローチャートである。
まず、車両５１が、車上局４と地上局３が無線リンクで接続する区間に侵入する。車上局４は、無線リンクで地上局３と接続し、地上局３との間で無線通信を開始する。

監視装置２の取得部２１１は、地上局３から送信された、車上局４の位置情報、変調情報、気象情報を含む測定情報を取得する（ステップＳＴ１３１）。

監視装置２の検出部２１２は、変調方式が切り替えられたときに取得部２１１で取得された気象情報が示す気象及び変調方式毎に、変調方式が切り替えられたときに位置検出部４６で検出した位置を特定する（ステップＳＴ１３２）。

監視装置２の検出部２１２は、変調方式及び気象毎に、ステップＳ１３２で特定された位置と、変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を特定する（ステップＳＴ１３３）。

監視装置２の検出部２１２は、ステップＳ１３３で特定した変化量が、変調方式及び気象毎に定めた閾値以上の場合（ステップＳＴ１３４；ＹＥＳ）、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが生じていると検出する。そして、監視装置２の出力部２１３は、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレが検出された旨を示す情報を、例えば、表示装置６などに出力する。（ステップＳＴ１３５）

一方、監視装置２は、ステップＳ１３３で特定した変化量が、変調方式及び気象毎に定めた閾値未満の場合（ステップＳＴ１３４；ＮＯ）、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが発生していないものとして処理を終了する。

以上のように、本実施の形態においては、変調方式が切り替えられたときに取得部２１１で取得された気象情報が示す気象毎に、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置と、気象及び変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を特定することによって、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレの検出精度の低下を抑制することができる。

実施の形態４．
上述した実施の形態において、監視装置２は、測定位置と基準位置の変化量が閾値以上の場合に、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きにズレが生じていることを検出した。しかしながら、監視装置２が、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出する態様はこれに限られない。具体的には、監視装置２は、変調方式、及び、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置を学習させた学習モデルを用いて、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出してもよい。

図１３は、監視装置２の構成例を示す図である。
実施形態４にかかる監視装置２は、実施形態１にかかる監視装置２の構成に加えて、測定情報記憶部２３に学習モデル２３１を記憶する点で相違する。学習モデル２３１は、変調方式、及び、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置を学習することで生成される。そして、検出部２１２は、取得部２１１で取得された測定情報（位置情報、変調情報）を学習モデル２３１に入力することで、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出する。

以上のように、本実施の形態においては、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置と、変調方式が切り替えられたときの車上アンテナ４１の位置の履歴を学習モデルに与えて、当該学習モデルから、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出することによって、変位量と閾値を比較することなく、車上アンテナ４１又は地上アンテナ３１の向きのズレを検出することができる。

上述した監視装置２が実施する処理は、コンピュータを機能させるためのプログラムとして構成されてもよい。

１監視システム、２監視装置、２１プロセッサ、２１１取得部、２１２検出部、２１３出力部、２２メモリ、２３測定情報記憶部、３地上局、３１地上アンテナ、３２ＲＦ部、３３変復調部、３４測定部、３５制御部、３６通信部、４車上局、４１車上アンテナ、４２ＲＦ部、４３変復調部、４４測定部、４５制御部、５１車両（移動体）、５２線路（経路）、６表示装置、７処理回路、８処理回路、８１プロセッサ、８２メモリ。

Claims

予め決められた経路に沿って設置された地上アンテナを有する地上局、及び、前記経路を移動する移動体に設置された車上アンテナを有する車上局における、前記地上アンテナ又は前記車上アンテナの向きのズレを検出する監視装置であって、
前記車上局と前記地上局との間の無線通信で用いられた変調方式を示す変調情報、及び、前記地上局と前記車上局の間で指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、伝送可能な容量が最も大きい前記変調方式に切り替えられたときの前記車上アンテナの位置を示す位置情報を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記位置情報が示す位置と、前記変調情報が示す前記変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を当該変調方式毎に特定し、特定された当該変調方式毎の変化量に基づいて、当該車上アンテナ又は当該地上アンテナの向きのズレを検出する検出部と、
前記検出部で検出した結果を出力する出力部と
を備えることを特徴とした監視装置。
前記基準位置は、
前記変調方式毎に、当該変調方式が切り替えられたときの前記車上アンテナの位置の履歴に基づいて定められる
ことを特徴とした請求項１に記載された監視装置。
前記監視装置は、更に、
１つの前記車上アンテナと複数の前記地上アンテナとの間で行われた無線通信の夫々でアンテナの向きのズレを検出した場合、前記車上アンテナの向きにズレが生じたと特定する特定部を備える
ことを特徴とした請求項１または２に記載された監視装置。
前記監視装置は、更に、
１つの前記地上アンテナと複数の前記車上アンテナとの間で行われた無線通信の夫々でアンテナの向きのズレを検出した場合、前記地上アンテナの向きにズレが生じたと特定する特定部を備える
ことを特徴とした請求項１または２に記載された監視装置。
前記取得部は、
前記車上局と前記地上局との間の気象を示す気象情報を取得し、
前記検出部は、
前記変調方式が切り替えられたときに前記取得部で取得された前記気象情報が示す前記気象毎に、当該変調方式が切り替えられたときの前記車上アンテナの位置と、当該気象及び当該変調方式に対応付けられた前記基準位置との変化量を特定する
ことを特徴とした請求項１～４の何れか１項に記載された監視装置。
前記検出部は、
前記変調方式が切り替えられたときの前記車上アンテナの位置と、当該変調方式が切り替えられたときの前記車上アンテナの位置の履歴を学習モデルに与えて、当該学習モデルから、前記車上アンテナ又は前記地上アンテナの向きのズレを検出する
ことを特徴とした請求項１に記載された監視装置。
予め決められた経路に沿って設置された地上アンテナを有する地上局、及び、前記経路を移動する移動体に設置された車上アンテナを有する車上局における、前記地上アンテナ又は前記車上アンテナの向きのズレを検出する監視方法であって、
前記車上局と前記地上局との間の無線通信で用いられた変調方式を示す変調情報、及び、前記地上局と前記車上局の間で指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、伝送可能な容量が最も大きい前記変調方式に切り替えられたときの前記車上アンテナの位置を示す位置情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記位置情報が示す位置と、前記変調情報が示す変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を当該変調方式毎に特定し、特定された当該変調方式毎の変化量に基づいて、当該車上アンテナ又は当該地上アンテナの向きのズレを検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した結果を出力する出力ステップと
をコンピュータに実行させる監視方法。
予め決められた経路に沿って設置された地上アンテナを有する地上局、及び、前記経路を移動する移動体に設置された車上アンテナを有する車上局における、前記地上アンテナ又は前記車上アンテナの向きのズレを検出する監視方法であって、
前記車上局と前記地上局との間の無線通信で用いられた変調方式を示す変調情報、及び、前記地上局と前記車上局の間で指向性が異なる複数の変調方式の中から通信品質が閾値以上、且つ、伝送可能な容量が最も大きい前記変調方式に切り替えられたときの前記車上アンテナの位置を示す位置情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記位置情報が示す位置と、前記変調情報が示す変調方式に対応付けられた基準位置との変化量を当該変調方式毎に特定し、特定された当該変調方式毎の変化量に基づいて、当該車上アンテナ又は当該地上アンテナの向きのズレを検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した結果を出力する出力ステップと
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された媒体。