JP5898006B2 - タイミング制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システム、およびタイミング制御方法に関する。

移動局と基地局とを無線回線にて通信する移動体通信システムでは、複数の移動局の制御タイミングがずれないように、移動局と基地局との時刻を同期させるものがある。基地局は、ＧＰＳ（Global Positioning System）から出力されている時刻を受信し、その受信した時刻を移動局に対して送信する。移動局は、基地局から出力された時刻に基づいて時刻合わせを行っている。

なお、この種の通信システムにおける同期技術としては、例えば、複数のＧＰＳ受信機能を備えた基準局となる基地局を複数設置し、それぞれの内最善の基地局を基準にし、同期精度を向上させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−４９５９１号公報

ところが、上記のような時刻の同期技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。

基地局がＧＰＳの電波を受信する場合、天候の変動などの何らかの理由によって、該ＧＰＳから電波を受信できなくなる恐れがあり、その場合、基地局と移動局との時刻合わせができなくなるという問題がある。

また、基地局と移動局との距離が遠くなると、電波状況によっては、基地局から送信される時刻の受信時間にばらつきが生じてしまい、移動局毎に時刻が異なってしまい、複数の移動局の動作タイミングがばらついてしまうという問題がある。

例えば、移動局の制御によって制御対象機器を動作させる場合、該制御対象機器の動作タイミングがばらついてしまい、制御対象機器が動作しなければならない時刻よりも前、あるいはその時刻を過ぎてしまうなどの制御対象機器の動作不具合が生じ、信頼性を損ねてしまうことになる。

また、特許文献１の同期システムでは、移動体が基地局と通信を行う必要がある。そのため、通信が途絶える可能性がある環境や、複数の基地局を設置できない場合には同期タイミング精度を向上することが困難となる。

本発明の目的は、基地局からの移動局への時刻情報の送信を不要としながら、高精度に複数の移動局における制御タイミングの同期を維持することのできる技術を提供する。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

前述の目的を達成するために、本発明では、移動局にて生成される高精度な時刻情報に基づいて、制御対象機器を動作制御のタイミングを制御する仕組みを実現する。

本発明は、基地局と、該基地局から無線送信される指令情報を受信し、制御対象機器の制御を行う移動局とを有する移動体通信システムからなる。

移動局は、ＧＰＳから出力される時刻情報、および現在時刻である現在時刻情報を出力する受信時計部と、基地局から無線送信された指令情報に基づいて、制御対象機器の制御を行う機器制御部とを有する。

そして、機器制御部は、受信時計部が受信したＧＰＳの時刻情報、または現在時刻情報を用いて、指令情報によって指定された時刻となると、指令情報に基づく制御対象機器の制御を行う。

また、本発明は、基地局と、該基地局から無線送信される指令情報を受信し、制御対象機器の制御を行う移動局とを有する移動体通信システムにより、制御対象機器の制御タイミングを制御するタイミング制御方法である。

このタイミング制御方法は、移動局において、現在時刻を生成するステップと、現在時刻を示す第１の時刻情報、およびＧＰＳから受信した時刻情報である第２の時刻情報を出力するステップと、第１の時刻情報、または第２の時刻情報が、基地局から無線送信された指令情報によって指定された時刻となると、指令情報に基づく制御対象機器の制御を行うステップとを有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

（１）制御対象機器の動作タイミングのずれを大幅に低減することができる。

（２）上記（１）により、移動体通信システムの信頼性を向上させることができる。

本実施の形態による移動体通信システムにおける構成の一例を示す説明図である。 図１の移動体通信システムが有する移動局における構成の一例を示す説明図である。 図２の移動局における時刻判定処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〈発明の概要〉
本発明の第１の概要は、基地局（基地局２）と、該基地局から無線送信される指令情報を受信し、制御対象機器（音響システムＰＡＳ）の制御を行う移動局（移動局３）とを有する移動体通信システムである。

この移動局は、受信時計部（時計部２０２、ＧＰＳ受信部２０１）、および機器制御部（ＣＰＵ２０３、制御部２０５）を有している。受信時計部は、ＧＰＳから出力される時刻情報、および現在時刻である現在時刻情報を出力する。機器制御部は、基地局から無線送信された指令情報に基づいて、制御対象機器の制御を行う。

また、機器制御部は、受信時計部が受信したＧＰＳの時刻情報、または現在時刻情報を用いて、指令情報によって指定された時刻となると、指令情報に基づく制御対象機器の制御を行う。

本発明の第２の概要は、基地局（基地局２）と、該基地局から無線送信される指令情報を受信し、制御対象機器（音響システムＰＡＳ）の制御を行う移動局（移動局３）とを有する移動体通信システム（移動体通信システム１）により、制御対象機器の制御タイミングを制御するタイミング制御方法である。

このタイミング制御方法は、以下のステップを有する。

現在時刻である第１の時刻情報（時計部２０２から出力される時刻情報）、およびＧＰＳから受信した時刻情報である第２の時刻情報（ＧＰＳ受信部２０１から出力される時刻情報）を出力するステップ、および第１の時刻情報、または第２の時刻情報が、基地局から無線送信された指令情報によって指定された時刻となると、指令情報に基づく制御対象機器の制御を行うステップである。

以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施の形態による移動体通信システム１における構成の一例を示す説明図である。

本実施の形態１において、移動体通信システム１は、図１に示すように、基地局２、および複数の移動局３から構成されている。この移動体通信システム１は、例えば、遊園地などのアトラクションに用いられる。

基地局２は、アトラクションの制御を司るコントロールシステムＣＳと接続されており、該コントロールシステムＣＳの指令を各移動局３に送信する。移動局３は、例えば、複数の車両ＴＣを有したアトラクションなどに設けられる。

各車両ＴＣには、移動局３が設置されており、車両ＴＣに搭載された音響システムＰＡＳに接続されている。移動局３は、基地局２から送信された指令情報に基づいて、車両ＴＣに搭載されている音響システムＰＡＳの動作制御を行う。

なお、ここでは、移動局３の制御対象機器として、音楽などを出力する音響システムＰＡＳを例にするが、制御対象機器は、例えば、画像や映像などを表示するディスプレイなど、移動局３によって動作が制御される機器、またはシステムであればよく、これに制限されるものではない。

基地局２は、ＧＰＳ受信部１０１、時計部１０２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３、通信部１０４、ＧＰＳアンテナ１０５、および通信アンテナ１０６を有している。ＧＰＳ受信部１０１は、ＧＰＳアンテナ１０５を介して全地球測位システムであるＧＰＳから送信されている時刻情報を受信する。

時計部１０２は、例えば、温度補償回路を設けた温度補償水晶発振器などからなる時計である。この時計部１０２は、ＧＰＳ受信部１０１が受信したＧＰＳの時刻情報に基づいて、時刻を校正して出力する。また、ＧＰＳ受信部１０１が受信した時刻情報、および時計部１０２から出力される時刻情報は、ＣＰＵ１０３に出力されるように接続されている。

前述したように、ＣＰＵ１０３には、コントロールシステムＣＳが接続されており、該コントロールシステムＣＳから出力される指令に基づいて、移動局３に対して指令情報を出力する。通信部１０４は、ＣＰＵ１０３からの制御指令を通信アンテナ１０６を介して無線送信する。

図２は、移動局３における構成の一例を示す説明図である。

各々の車両ＴＣには、図示するように、移動局３、および音響システムＰＡＳがそれぞれ設けられている。移動局３は、ＧＰＳ受信部２０１、時計部２０２、ＣＰＵ２０３、通信部２０４、制御部２０５、ＧＰＳアンテナ２０６、および通信アンテナ２０７を有する。

ＧＰＳ受信部２０１は、ＧＰＳアンテナ２０６を介してＧＰＳから時刻情報を受信する。時計部２０２は、時計部１０２と同様に、例えば、温度補償回路を設けた温度補償水晶発振器などからなる時計であり、ＧＰＳ受信部１０１が受信したＧＰＳの時刻情報に基づいて時刻を校正して出力する。

ＧＰＳ受信部２０１が受信した時刻情報、および時計部２０２から出力される時刻情報は、ＣＰＵ２０３に入力されるように接続されている。このように、ＣＰＵ２０３は、ＧＰＳ受信部２０１が受信した時刻情報、およびＧＰＳ受信部２０１が受信した時刻情報に基づいて時刻が校正された時計部２０２からの時刻情報が入力されるので、安定した正確な時刻を受け取ることができる。

通信部２０４は、通信アンテナ２０７を介して、基地局２の通信部１０４から無線送信された指令情報を受信する。ＣＰＵ２０３は、ＧＰＳ受信部２０１が受信した時刻情報、時計部２０２から出力される時刻情報、および基地局２から送信された指令情報に基づいて制御信号を出力する。制御部２０５は、ＣＰＵ２０３から出力される制御信号に基づいて、音響システムＰＡＳの制御を行う。

次に、本実施の形態による移動体通信システム１の動作について説明する。

まず、コントロールシステムＣＳは、基地局２に対して指令を送信する。コントロールシステムＣＳが送信する指令の内容は、例えば、動作情報、開始時刻情報、および出力時刻情報である。

動作情報は、音響システムＰＡＳに実行させる動作内容を示す情報であり、開始時刻情報は、音響システムＰＡＳが実行する動作の開始時刻である。また、出力時刻情報は、基地局２が指令情報を移動局３に対して出力する時刻である。

ＣＰＵ１０３は、出力時刻情報に基づいて、ＧＰＳ受信部１０１が受信したＧＰＳの時刻情報、および時計部１０２の時刻情報から指令情報を出力する時刻になったかを判定し、その時刻となると、通信部１０４から指令情報を無線送信するように制御する。ここで、指令情報は、例えば、動作情報、ならびに開始時刻情報からなる。

通信アンテナ１０６を介して無線送信された指令情報は、移動局３の通信部２０４によって受信され、ＣＰＵ２０３に出力される。ＣＰＵ２０３は、ＧＰＳ受信部２０１が受信した時刻情報、または時計部２０２から出力される時刻情報のいずれか一方を選択し、選択した時刻情報により時刻を判定し、開始時刻情報に示される開始時刻になると、動作情報に基づいて、音響システムＰＡＳの動作制御を行う制御信号を生成し、その制御信号を制御部２０５に出力する。

例えば、ＣＰＵ２０３が時計部２０２から出力される時刻情報を選択し、開始時刻情報が「１３：００：００」であるとすると、該ＣＰＵ２０３は、時計部２０２から出力される時刻情報が「１３：００：００」になると、制御部２０５に対して制御信号を出力する。

制御部２０５は、ＣＰＵ２０３から出力された制御信号に基づいて、音響システムＰＡＳを制御し、その結果、該音響システムＰＡＳが所望の動作を実行する。

図３は、図２の移動局３に設けられたＣＰＵ２０３おける時刻情報の選択処理の一例を示すフローチャートである。

ＣＰＵ２０３は、前述したように、ＧＰＳ受信部２０１が受信した時刻情報、およびＧＰＳ受信部２０１が受信した時刻情報に基づいて時刻校正された時計部２０２からの時刻情報がそれぞれ入力されている。

車両ＴＣが移動している場合や電波状態によっては、常に衛星からの電波を受信することが困難となる場合がある。よって、ＧＰＳ受信部２０１のみでは安定した時刻を供給することができない恐れがある。

そのため、ＣＰＵ２０３は、ＧＰＳ受信部２０１がＧＰＳから時刻情報を受信しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。電波状態などが悪く、ＧＰＳ受信部２０１がＧＰＳから時刻情報を受信していない場合、ＣＰＵ２０３は、時計部２０２から出力されている時刻情報を採用し（ステップＳ１０２）、指令情報に基づいて、音響システムＰＡＳの制御を行う。

また、ステップＳ１０１の処理において、ＧＰＳ受信部２０１がＧＰＳから時刻情報を受信している場合、ＣＰＵ２０３は、時計部２０２の故障や時刻情報の狂いなどがなく正常に動作しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

時計部２０２に異常があると判定すると、ＣＰＵ２０３は、ＧＰＳ受信部２０１から出力されている時刻情報を採用し（ステップＳ１０５）、指令情報に基づいて、音響システムＰＡＳの制御を行う。

また、ステップＳ１０３の処理において、時計部２０２が正常の場合、ＣＰＵ２０３は、時計部２０２から出力されている時刻情報を採用し（ステップＳ１０４）、指令情報に基づいて、音響システムＰＡＳの制御を行う。

このように、ＧＰＳの時刻情報により校正された精度の高い時計部２０２の時刻情報を用いて、各車両ＴＣに設けられた音響システムＰＡＳの制御をそれぞれ行うことにより、各々の音響システムＰＡＳにおける動作タイミングのずれを最小限に抑えることができる。

また、時計部２０２に異常が生じた場合においても、ＧＰＳの時刻情報を用いて、各音響システムＰＡＳの制御をそれぞれ行うことができるので、各々の音響システムＰＡＳにおける動作タイミングのずれを最小限に抑えることができる。

さらに、基地局２から移動局３に指令情報が送信された後に、電波状態の悪化などによって、基地局２と移動局３との間の通信が途絶えた際においても、基地局３が有する時計部２０２またはＧＰＳ受信部２０１のいずれかの時刻情報を取り込むことができるので、音響システムＰＡＳにおける動作を保証することができる。

従来技術で述べたように、基地局から移動局に対して時刻情報を送信する場合、基地局と移動局との通信が途絶えてしまうと、移動局は、現在時刻が不明となり、制御対象機器である音響システムなどの動作制御を行うことができなくなってしまう。

一方、移動局３の場合には、例えば、図１において、基地局２から移動局３に指令情報が送信された後に電波状態が悪化し、伝送経路Ａの通信が途絶えても、伝送経路Ａの電波を受信する移動局３が有する時計部２０２またはＧＰＳ受信部２０１のいずれかの時刻情報を用いることができるので、現在時刻が不明となることなく、音響システムＰＡＳの動作は保証されることになる。

それにより、本実施の形態によれば、電波状態が悪く、ＧＰＳからの時刻情報が受信できない場合であっても、各移動局３における時刻情報の誤差を最小限に止めることができるので、高精度に音響システムＰＡＳにおける動作タイミングを制御することが可能となり、信頼性を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 移動体通信システム
２ 基地局
３ 移動局
１０１ ＧＰＳ受信部
１０２ 時計部
１０３ ＣＰＵ
１０４ 通信部
１０５ ＧＰＳアンテナ
１０６ 通信アンテナ
２０１ ＧＰＳ受信部
２０２ 時計部
２０３ ＣＰＵ
２０４ 通信部
２０５ 制御部
２０６ ＧＰＳアンテナ
２０７ 通信アンテナ
ＣＳ コントロールシステム
ＴＣ 車両
ＰＡＳ 音響システム

Claims (2)

1. 基地局と、前記基地局から無線送信される指令情報を受信し、制御対象機器の制御を行う移動局とを有する移動体通信システムにより、前記制御対象機器の制御タイミングを制御するタイミング制御方法であって、
   前記移動局において、現在時刻を生成するステップと、
   前記現在時刻を示す第１の時刻情報、およびＧＰＳから受信した時刻情報である第２の時刻情報を出力するステップと、
   前記第１の時刻情報、または前記第２の時刻情報が、前記基地局から無線送信された前記指令情報によって指定された時刻となると、前記指令情報に基づく前記制御対象機器の制御を行うステップとを有し、
   前記制御対象機器の制御を行うステップは、
   前記移動局が前記ＧＰＳからの時刻情報を受信しているかを判定するステップと、
   前記移動局が前記ＧＰＳの時刻情報を受信していない場合、前記第１の時刻情報を用いて、前記指令情報に基づく前記制御対象機器の制御を行うステップと、
   前記ＧＰＳの時刻情報を受信している場合、前記第１の時刻情報が正常であるかを判定するステップと、
   前記第１の時刻情報が正常でない場合、前記第２の時刻情報を用いて前記指令情報に基づく前記制御対象機器の制御を行うステップと、
   前記第１の時刻情報が正常の場合、前記第１の時刻情報を用いて前記指令情報に基づく前記制御対象機器の制御を行うステップとを有することを特徴とするタイミング制御方法。
2. 請求項１記載のタイミング制御方法において、
   前記第１の時刻情報、および前記第２の時刻情報を出力するステップは、
   前記ＧＰＳから受信した時刻情報に基づいて、前記現在時刻を校正するステップと、
   校正した前記現在時刻を前記第１の時刻情報として出力し、前記ＧＰＳから受信した時刻情報を前記第２の時刻情報として出力するステップとを有することを特徴とするタイミング制御方法。

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