JP2016194497A - Position detection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique that accurately and precisely detects the position of a train by using a GNSS.SOLUTION: A headmost car 10 of a train 1 comprises a first GNSS unit 15, a second GNSS unit 16, and an on-vehicle device 20, and detects a travel position by using a GNSS signal transmitted by a GNSS satellite 98. A first GNSS antenna 15a is installed in the vicinity of an upper front end of the car 10, and a second GNSS antenna 16a in the vicinity of an upper rear end. When the on-vehicle device 20 detects a feature point of a velocity vector from velocity vectors at the positions of the first and second GNSS antennas 15a and 16a on the basis of the GNSS signal, it compares the feature point with inherent information specific to a system, and pinpoints a position of the train 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、列車の走行位置を検知する位置検出装置に関する。   The present invention relates to a position detection device that detects a traveling position of a train.

列車の運行を安全に制御するため、例えば速度発電機（以下、「ＴＧ」と称する。）から取得した信号により、列車が走行している距離を積算して列車の走行位置を検出する技術がある。また、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を用いた技術もある。その技術として、ＧＮＳＳ衛星からの電波を列車に設けたＧＮＳＳ受信機で取得して列車の現在位置を検出して列車の速度を制御する技術が開示されている（特許文献１参照）。   In order to safely control the operation of a train, for example, there is a technique for integrating a distance traveled by a train and detecting a travel position of the train using a signal acquired from a speed generator (hereinafter referred to as “TG”). is there. There is also a technology using GNSS (Global Navigation Satellite System). As the technique, a technique is disclosed in which a radio wave from a GNSS satellite is acquired by a GNSS receiver provided on a train, and the current position of the train is detected to control the speed of the train (see Patent Document 1).

特開２００４−２７１２５５号公報JP 2004-271255 A

ところで、ＴＧからの信号は、車輪の空転や滑走などにより速度が不正確となり、誤差が大きく、距離を積算すると誤差が蓄積して列車の走行位置を正確に検出することが困難という課題がある。また、ＧＮＳＳの測位精度は衛星搭載クロックの精度や衛星からの測距信号の伝播経路上にある電離層等で生じる遅延やＧＮＳＳ受信機の設置されている環境により定まる。列車に搭載したＧＮＳＳ受信機は列車の走行にしたがって位置が変化するとともに周囲の環境も変化し、ＧＮＳＳ受信機の測位精度は刻々と変化する。このＧＮＳＳ受信機を利用して列車の走行位置を検出する場合、ＧＮＳＳ受信機の測位精度が変化すると検出する位置精度も変動して列車の走行位置を正確に検出できなくなるという問題がある。   By the way, the signal from the TG has a problem that the speed becomes inaccurate due to the idling or sliding of the wheel, the error is large, the error accumulates when the distance is accumulated, and it is difficult to accurately detect the traveling position of the train. . Further, the positioning accuracy of GNSS is determined by the accuracy of the on-board clock, the delay generated in the ionosphere on the propagation path of the ranging signal from the satellite, and the environment where the GNSS receiver is installed. The position of the GNSS receiver mounted on the train changes as the train travels, and the surrounding environment also changes, and the positioning accuracy of the GNSS receiver changes every moment. When the traveling position of a train is detected using this GNSS receiver, there is a problem that if the positioning accuracy of the GNSS receiver is changed, the detected position accuracy is also changed and the traveling position of the train cannot be detected accurately.

本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the above situations, Comprising: It is providing the technique which solves the said subject.

本発明の位置検出装置は、一つの車両の前後方向に所定距離だけ離間して設けられた、ＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信する第１及び第２のＧＮＳＳアンテナと、前記第１及び第２のＧＮＳＳアンテナのそれぞれに接続された第１及び第２のＧＮＳＳ受信部と、前記車両が走行する路線のデータベースと、前記第１及び第２のＧＮＳＳ受信部が算出する速度ベクトルの推移の特徴点と前記データベースとを比較して前記車両の位置を特定する位置特定部と、を備える。
前記データベースをもとに、前記ＧＮＳＳ信号にもとづく前記車両の位置の特定処理を実行できる状態にあるか否かを検定する検定部を備え、前記位置特定部は、前記検定部が前記車両の位置の特定処理を実行できる状態に有ると判断した場合には、前記ＧＮＳＳ信号にもとづく前記車両の位置の特定処理を実行し、前記車両の位置の特定処理を実行できる状態に無いと判断した場合には、速度発電機にもとづいて前記車両の位置の特定処理を実行してもよい。
また、前記速度ベクトルの推移の特徴点は、軌道の曲率、軌道のカーブ走行距離、軌道のカーブ変化点のいずれか、またはそれらの組み合わせにもとづくものであってもよい。 The position detection device of the present invention includes first and second GNSS antennas that receive a GNSS signal from a GNSS satellite and are provided at a predetermined distance in the front-rear direction of one vehicle, and the first and second GNSS antennas. Features of first and second GNSS receivers connected to each of the GNSS antennas, a database of routes on which the vehicle travels, and speed vector transitions calculated by the first and second GNSS receivers And a position specifying unit that specifies the position of the vehicle by comparing the database.
A verification unit that verifies whether the vehicle position identification process based on the GNSS signal can be executed based on the database; and the position identification unit includes a position of the vehicle If it is determined that the vehicle is in a state where the specific process can be executed, the vehicle position specifying process based on the GNSS signal is executed, and the vehicle position specific process is determined not to be executed. May execute the process of specifying the position of the vehicle based on the speed generator.
Further, the characteristic point of the transition of the velocity vector may be based on any one of a curvature of the track, a curve travel distance of the track, a curve change point of the track, or a combination thereof.

本発明によると、ＧＮＳＳを利用して列車の位置をより精度良く検出する技術を実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which detects the position of a train more accurately using GNSS is realizable.

本実施形態に係る、ＧＮＳＳ信号による走行位置検出機能を備えた列車の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the train provided with the traveling position detection function by a GNSS signal based on this embodiment. 本実施形態に係る、ＧＮＳＳ信号による走行位置検出機能を実行する際の検定処理原理を説明する図である。It is a figure explaining the verification process principle at the time of performing the traveling position detection function by a GNSS signal based on this embodiment. 本実施形態に係る、ＧＮＳＳ信号による走行位置検出機能を説明する図である。It is a figure explaining the traveling position detection function by the GNSS signal based on this embodiment. 本実施形態に係る、ＧＮＳＳ信号による走行位置検出機能を説明する図である。It is a figure explaining the traveling position detection function by the GNSS signal based on this embodiment. 本実施形態に係る、先頭の車両に搭載される車上装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the on-board apparatus mounted in the head vehicle based on this embodiment.

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。   Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “embodiments”) will be specifically described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る列車１の機能ブロック図である。列車１は、先頭の車両１０に、第１のＧＮＳＳ部１５、第２のＧＮＳＳ部１６、車上装置２０とを備えており、ＧＮＳＳ衛星９８から送信されるＧＮＳＳ信号による走行位置検出を行う。   FIG. 1 is a functional block diagram of a train 1 according to the present embodiment. The train 1 includes the first GNSS unit 15, the second GNSS unit 16, and the on-board device 20 in the leading vehicle 10, and detects a traveling position based on a GNSS signal transmitted from the GNSS satellite 98.

第１のＧＮＳＳ部１５は、第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａ及び第１のＧＮＳＳ受信部１５ｂを備える。第２のＧＮＳＳ部１６は、第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａと第２のＧＮＳＳ受信部１６ｂとを備える。   The first GNSS unit 15 includes a first GNSS antenna 15a and a first GNSS receiver 15b. The second GNSS unit 16 includes a second GNSS antenna 16a and a second GNSS receiver 16b.

第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａは、車両１０の上部前端近傍に設置される。第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａは、車両１０の上部後端近傍に設置される。第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａと第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａとは、所定の距離（以下、「設置距離Ｌ」という）だけ離間して設置されている。   The first GNSS antenna 15 a is installed near the upper front end of the vehicle 10. The second GNSS antenna 16 a is installed near the upper rear end of the vehicle 10. The first GNSS antenna 15a and the second GNSS antenna 16a are installed apart from each other by a predetermined distance (hereinafter referred to as “installation distance L”).

第１のＧＮＳＳ受信部１５ｂは、第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａが受信したＧＮＳＳ信号をもとに第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａの位置情報を算出するとともに、第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａの位置における速度ベクトルを算出し、各算出結果を車上装置２０に出力する。第２のＧＮＳＳ受信部１６ｂは、第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａが受信したＧＮＳＳ信号をもとに第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａの位置情報を算出するとともに、第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａの位置における速度ベクトルを算出し、各算出結果を車上装置２０に出力する。車上装置２０は、速度ベクトルの特徴点を検知したときに、予め備わるシステム固有の情報と比較して、列車１の位置を特定する。   The first GNSS receiver 15b calculates position information of the first GNSS antenna 15a based on the GNSS signal received by the first GNSS antenna 15a, and calculates a velocity vector at the position of the first GNSS antenna 15a. The calculation results are output to the on-board device 20. The second GNSS receiver 16b calculates position information of the second GNSS antenna 16a based on the GNSS signal received by the second GNSS antenna 16a, and calculates a velocity vector at the position of the second GNSS antenna 16a. The calculation results are output to the on-board device 20. The on-board device 20 identifies the position of the train 1 by comparing with the system-specific information provided in advance when the feature point of the speed vector is detected.

ここで、図２〜図４を参照して、ＧＮＳＳ信号による走行位置検出の原理について説明する。本実施形態では、上述の様に車上装置２０は、速度ベクトルが変化する所定の特徴点を検知したときに、予め備わるシステム固有の情報（後述する図５の運行用データ部６０の情報）と比較して、想定されている特徴点と一致していると判断した場合には、「データベースに記録されている位置にある」と判断する。ここで、特徴点とは、例えば、軌道９９がカーブする際のその始点や終点等である。なお特徴点の検出処理の前には、ＧＮＳＳ信号に基づく位置情報の算出処理を実行してもよい状態にあるか否かのＧＮＳＳ検定を実行する。   Here, with reference to FIG. 2 to FIG. 4, the principle of detection of the traveling position by the GNSS signal will be described. In the present embodiment, as described above, the on-board device 20 detects system-specific information (information on the operation data unit 60 in FIG. 5 described later) provided in advance when a predetermined feature point where the speed vector changes is detected. If it is determined that the feature point matches the assumed feature point, it is determined that “there is a position recorded in the database”. Here, the feature points are, for example, the start point and end point when the trajectory 99 curves. Before the feature point detection process, a GNSS test is performed to determine whether or not the position information calculation process based on the GNSS signal may be executed.

＜基本技術＞
１．ＧＮＳＳ検定
ＧＮＳＳ検定は、ＧＮＳＳ情報の信頼性を向上するために行うものである。ＧＮＳＳ検定に合格したときのみ、そのＧＮＳＳ情報に基づく位置情報が車両１０の位置特定に使用される。ＧＮＳＳ検定には、２台のＧＮＳＳ受信機（第１のＧＮＳＳ受信部１５ｂ、第２のＧＮＳＳ受信部１６ｂ）が用いられる。 <Basic technology>
1. GNSS test The GNSS test is performed to improve the reliability of GNSS information. Only when the GNSS test is passed, the position information based on the GNSS information is used for specifying the position of the vehicle 10. Two GNSS receivers (first GNSS receiver 15b and second GNSS receiver 16b) are used for the GNSS test.

上述の様に、第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａと第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａは相関の無い設置距離Ｌで設置されている。具体的には、車両１０の前後端（列車１の編成の前後ではなく、例えば先頭の車両１０の先頭側と連結側の２箇所）に第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａと第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａが設置される。このとき、設置距離Ｌだけで無く、車両１０の屋根による電波環境の非相関環境が構築される。すなわち、第１及び第２のＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１６ａに、異なるフェージング環境が構築される。これにより、２つのＧＮＳＳ受信機（第１及び第２のＧＮＳＳ受信部１５ｂ、１６ｂ）が、同じフェージングの影響で誤情報を出力しないように構成される。   As described above, the first GNSS antenna 15a and the second GNSS antenna 16a are installed at an installation distance L having no correlation. Specifically, the first GNSS antenna 15a and the second GNSS antenna 16a are provided at the front and rear ends of the vehicle 10 (not at the front and rear of the formation of the train 1, for example, at two places on the leading side and the connecting side of the leading vehicle 10). Installed. At this time, not only the installation distance L but also a non-correlated environment of the radio wave environment due to the roof of the vehicle 10 is constructed. That is, different fading environments are constructed in the first and second GNSS antennas 15a and 16a. Thus, the two GNSS receivers (first and second GNSS receivers 15b and 16b) are configured not to output erroneous information due to the same fading.

ＧＮＳＳ検定の論理では、ＧＮＳＳ衛星９８からの情報をシステム固有の情報と比較し、検定に合格したときのみＧＮＳＳ情報を使用する。   In the logic of the GNSS test, information from the GNSS satellite 98 is compared with information unique to the system, and the GNSS information is used only when the test is passed.

２．ＧＮＳＳ情報の速度情報を用いた走行距離積算による位置検知
ＧＮＳＳ情報の速度情報の積算による位置検知は、絶対位置が確定した後に、速度情報を積分して走行距離を算出することによってなされる。 2. Position detection by integration of travel distance using speed information of GNSS information Position detection by integration of speed information of GNSS information is performed by calculating the travel distance by integrating speed information after the absolute position is determined.

ＧＮＳＳ検定論理には、図２（ａ）の「トレース」検定、図２（ｂ）の「位置」検定、図２（ｃ）の「方位」検定が用いられる。検定に合格した場合のみＧＮＳＳ情報に基づく速度情報が利用される。検定に不合格の場合は、ＴＧ９２（図５参照）等の他の速度検出手段からの速度情報が利用される。なお、検定の際には、運行用データ部６０が参照され、記録されているデータと比較される。   As the GNSS test logic, the “trace” test in FIG. 2A, the “position” test in FIG. 2B, and the “azimuth” test in FIG. 2C are used. Speed information based on GNSS information is used only when the test is passed. If the test fails, speed information from other speed detection means such as TG92 (see FIG. 5) is used. In the verification, the operation data unit 60 is referred to and compared with the recorded data.

「トレース」検定とは、予定されている走行経路を走行しているか否かを判断するものである。「位置」検定とは、ＧＮＳＳ信号から得られる第１及び第２のＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１６ａの間隔（後述の図３の「実測距離Ｄ」）が、実際の設置距離Ｌと一致しているか否かを判断するものである。「方位」検定とは、予定されている方位（軌道方位）と一致しているか否かを判断するものである。   The “trace” test is to determine whether or not the vehicle is traveling along a planned travel route. “Position” test refers to whether or not the distance between the first and second GNSS antennas 15a and 16a obtained from the GNSS signal (“measured distance D” in FIG. 3 described later) matches the actual installation distance L. It is a judgment. The “azimuth” test is to determine whether or not it coincides with a planned orientation (orbit orientation).

３．ＧＮＳＳの速度情報を用いた絶対位置検知
ＧＮＳＳの速度情報を用いた絶対位置検知には、２台のＧＮＳＳ受信機（第１のＧＮＳＳ受信部１５ｂ、第２のＧＮＳＳ受信部１６ｂ）にて算出される速度ベクトルが軌道９９のカーブで時々刻々と変化することを利用する。この軌道のカーブでの速度ベクトルの変化は、以下に示す条件（ａ）〜（ｃ）を満足していれば、ＧＮＳＳの故障、受信機の故障、フェージングの影響に対しての変化と識別不能となる確率がきわめて低い。
（ａ）カーブ始点前にＴＧ等によりカーブの始点が来ることが予定されている。
（ｂ）カーブ始点前からカーブ終点後までＧＮＳＳ検定に合格する。
（ｃ）路線データベース（運行用データ部６０）に絶対位置検知情報が登録されている。 3. Absolute position detection using GNSS speed information Absolute position detection using GNSS speed information is calculated by two GNSS receivers (first GNSS receiver 15b and second GNSS receiver 16b). It is used that the velocity vector to be changed at the curve of the trajectory 99 every moment. The change of the velocity vector in the trajectory curve is indistinguishable from the change due to the influence of the GNSS failure, the receiver failure, and the fading if the following conditions (a) to (c) are satisfied. Is very low.
(A) The start point of the curve is scheduled to come by TG or the like before the curve start point.
(B) Pass the GNSS test from before the curve start point to after the curve end point.
(C) Absolute position detection information is registered in the route database (operation data unit 60).

（１）軌道の曲率による位置検知
図３を参照して軌道９９の曲率にもとづく位置検知処理を説明する。ここでは、曲率の代わりに曲率半径Ｒを用いる。２台のＧＮＳＳ受信機（第１のＧＮＳＳ受信部１５ｂ、第２のＧＮＳＳ受信部１６ｂ）から得られる速度ベクトルＶ（Ｖ１、Ｖ２）は、車両１０が直線９９ａからカーブ９９ｂに進入すると、軌道９９（カーブ９９ｂ）の曲率半径Ｒに応じて角度θが変化する。ここで、第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａの速度ベクトルＶ１と第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａの速度ベクトルＶ２とがなす角を角度θとする。 (1) Position Detection Based on Curvature Curvature Position detection processing based on the curvature of the trajectory 99 will be described with reference to FIG. Here, the curvature radius R is used instead of the curvature. The velocity vector V (V1, V2) obtained from the two GNSS receivers (the first GNSS receiver 15b and the second GNSS receiver 16b) is obtained when the vehicle 10 enters the curve 99b from the straight line 99a. The angle θ changes according to the curvature radius R of the (curve 99b). Here, an angle formed by the velocity vector V1 of the first GNSS antenna 15a and the velocity vector V2 of the second GNSS antenna 16a is defined as an angle θ.

この角度θから軌道９９（カーブ９９ｂ）の曲率半径Ｒを次の式にて算出し、路線データベース（運行用データ部６０）に登録された軌道９９の曲率（曲率半径）と比較することにより、カーブ位置（始点Ｃ１と終点Ｃ２）を特定し、終点Ｃ２でθ＝０度になった地点で絶対位置検知とする。
Ｓｉｎ（θ／２）＝（Ｄ／２）／Ｒ
Ｒ＝（Ｄ／２）／Ｓｉｎ（θ／２）
Ｄ：ＧＮＳＳ信号に基づいて算出される第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａと第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａとの実測距離。 By calculating the curvature radius R of the track 99 (curve 99b) from this angle θ by the following formula, and comparing it with the curvature (curvature radius) of the track 99 registered in the route database (operation data section 60), A curve position (start point C1 and end point C2) is specified, and absolute position detection is performed at a point where θ = 0 degrees at the end point C2.
Sin (θ / 2) = (D / 2) / R
R = (D / 2) / Sin (θ / 2)
D: Measured distance between the first GNSS antenna 15a and the second GNSS antenna 16a calculated based on the GNSS signal.

（２）軌道のカーブ走行距離による位置検知
上記の軌道９９の曲率（曲率半径Ｒ）による位置検知の場合、曲率が大きいと角度θが絶対値が小さくなるため、誤差によりカーブ位置を特定できないことがある。そこで、曲率が所定より大きい場合、軌道９９のカーブ走行距離ＬＲによる位置検知を行う。すなわち、軌道９９がカーブ９９ｂとなる始点Ｃ１から終点Ｃ２までのカーブ走行距離ＬＲを算出し、路線データベース（運行用データ部６０）に登録されたカーブ９９ｂの距離と比較することにより、カーブ位置を特定し、カーブ終点でθ＝０度になった地点で絶対位置検知とする。 (2) Position detection based on trajectory curve travel distance In the case of position detection based on the curvature (curvature radius R) of the above-mentioned trajectory 99, if the curvature is large, the angle θ becomes smaller in absolute value, and therefore the curve position cannot be specified due to an error. There is. Therefore, when the curvature is larger than a predetermined value, the position of the track 99 is detected based on the curve travel distance LR. That is, the curve travel distance LR from the start point C1 to the end point C2 at which the track 99 becomes the curve 99b is calculated and compared with the distance of the curve 99b registered in the route database (operation data unit 60). The absolute position is detected at a point where θ = 0 degrees at the end of the curve.

（３）軌道のカーブ変化点による位置検知
図４に示す様に、第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａ、第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａから得られる速度ベクトル差は、軌道９９が右カーブ９９ｄから左カーブ９９ｅへ、左カーブから右カーブへと変化する場合、速度ベクトルＶ１とＶ２の差をとると、符号（正負）が逆転する。この軌道のカーブ変化点Ｃ３の前後でＧＮＳＳ検定に合格し、前述の条件（ａ）と（ｂ）を満足することにより、カーブ変化点Ｃ３を特定し、カーブ変化点Ｃ３で絶対位置検知とする。 (3) Position Detection Based on Trajectory Curve Change Point As shown in FIG. 4, the velocity vector difference obtained from the first GNSS antenna 15a and the second GNSS antenna 16a indicates that the trajectory 99 changes from the right curve 99d to the left curve 99e. When the curve changes from the left curve to the right curve, the sign (positive or negative) is reversed if the difference between the velocity vectors V1 and V2 is taken. By passing the GNSS test before and after the curve change point C3 of the orbit, and satisfying the above conditions (a) and (b), the curve change point C3 is specified, and the absolute position is detected at the curve change point C3. .

（４）システムへの適用
なお、上記の（１）〜（３）の位置検知の方式は、適用線区に合わせて選択して組み組むことになる。 (4) Application to the system Note that the position detection methods (1) to (3) above are selected and assembled in accordance with the applicable line section.

＜具体的技術＞
上記の絶対位置検知処理を実行するための構成を図５を参照して説明する。図５は、車上装置２０の概略構成を示す機能ブロック図である。 <Specific technology>
A configuration for executing the absolute position detection process will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the on-board device 20.

車上装置２０は、第１のＧＮＳＳ部１５、第２のＧＮＳＳ部１６が設置された車両１０に設けられており、列車１の運行を制御する。具体的には、車上装置２０は、列車１の速度を制御したり、列車位置を推定したり、列車の向きを推定したりすることで、列車１の運行状態を把握し、適切な列車運行を実行するものである。   The on-board device 20 is provided in the vehicle 10 in which the first GNSS unit 15 and the second GNSS unit 16 are installed, and controls the operation of the train 1. Specifically, the on-board device 20 grasps the operating state of the train 1 by controlling the speed of the train 1, estimating the train position, or estimating the direction of the train, The operation is executed.

車上装置２０は、運行制御部３０と、列車状態特定部４０と、運行用データ部６０と、走行履歴部６５と、ＴＧ９２と、通信部９４とを備える。   The on-board device 20 includes an operation control unit 30, a train state specifying unit 40, an operation data unit 60, a travel history unit 65, a TG 92, and a communication unit 94.

運行用データ部６０は、列車１が運行する路線の情報（運行情報）を記録している。運行情報として、列車１（車両１０）が走行する経路情報、地点情報、各地点における列車進行方向の方位Ｄｐ、カーブ情報（始点、終点、曲率半径）及び速度制限区間毎の制限速度情報等がある。   The operation data unit 60 records information (operation information) of routes on which the train 1 operates. As operation information, route information traveled by the train 1 (vehicle 10), point information, direction Dp of the train traveling direction at each point, curve information (start point, end point, radius of curvature), speed limit information for each speed limit section, and the like. is there.

走行履歴部６５は、列車１の走行履歴が記録される。ＴＧ９２は、従来より用いられている車輪の回転に基づいて速度を計測する速度計測装置である。通信部９４は、外部の装置、例えば運行司令部等と無線により情報を送受信する。   The travel history unit 65 records the travel history of the train 1. The TG 92 is a speed measuring device that measures the speed based on the rotation of a wheel that has been conventionally used. The communication unit 94 transmits / receives information to / from an external device such as an operation command unit by radio.

運行制御部３０は、列車状態特定部４０やＴＧ９２、運行用データ部６０を用いて列車１の運行を制御する。運行の制御とは、例えば、列車１の位置を特定したり、速度を算出したりし、算出結果等を所定の表示装置に表示する。速度の表示には、いずれか一方の速度を表示させてもよいし、両方の速度を表示させてもよい。   The operation control unit 30 controls the operation of the train 1 using the train state specifying unit 40, the TG 92, and the operation data unit 60. The operation control is, for example, specifying the position of the train 1 or calculating the speed, and displaying a calculation result or the like on a predetermined display device. Either one of the speeds or both speeds may be displayed in the speed display.

列車状態特定部４０は、列車位置算出部４２と、列車方位算出部４４と、ＧＮＳＳ検定部４６と、特定位置検出部４８とを備える。   The train state identification unit 40 includes a train position calculation unit 42, a train direction calculation unit 44, a GNSS verification unit 46, and a specific position detection unit 48.

列車位置算出部４２は、第１のＧＮＳＳ部１５及び第２のＧＮＳＳ部１６から、それぞれが検出した位置情報を取得する。また、列車位置算出部４２は、第１及び第２のＧＮＳＳ部１５、１６から出力される位置情報にもとづき、第１のＧＮＳＳアンテナ１５ａ、第２のＧＮＳＳアンテナ１６ａ間の実測距離Ｄを算出する。   The train position calculation unit 42 acquires the position information detected by each of the first GNSS unit 15 and the second GNSS unit 16. In addition, the train position calculation unit 42 calculates the measured distance D between the first GNSS antenna 15a and the second GNSS antenna 16a based on the position information output from the first and second GNSS units 15 and 16. .

列車方位算出部４４は、列車位置算出部４２が取得した位置情報をもとに、車両１０の進行方向（方位）を算出する。算出された進行方向（方位）は、特定位置検出部４８に出力される。   The train direction calculation unit 44 calculates the traveling direction (direction) of the vehicle 10 based on the position information acquired by the train position calculation unit 42. The calculated traveling direction (azimuth) is output to the specific position detector 48.

ＧＮＳＳ検定部４６は、上述のＧＮＳＳ検定処理を行う。すなわち、ＧＮＳＳ検定部４６は、図２（ａ）の「トレース」検定、図２（ｂ）の「位置」検定、図２（ｃ）の「方位」検定で示した処理を行う。このとき、ＧＮＳＳ検定部４６は、運行用データ部６０を参照する。   The GNSS test unit 46 performs the above-described GNSS test process. That is, the GNSS test unit 46 performs the processes shown in the “trace” test in FIG. 2A, the “position” test in FIG. 2B, and the “azimuth” test in FIG. At this time, the GNSS verification unit 46 refers to the operation data unit 60.

特定位置検出部４８は、ＧＮＳＳ検定が合格と判断された場合に、上述したＧＮＳＳの速度情報を用いた絶対位置検知処理を行う。絶対位置検知処理がなされると、運行制御部３０等が行う列車１の各種制御の為の位置情報が、検出された位置情報に更新される。すなわち、例えば、絶対位置検知処理が実行される前の走行状態の把握においてＴＧ９２が用いられたことで、車輪の空転や滑走などによって誤差が生じていた場合であっても、その誤差が適正にキャンセルされる。なお、運行制御部３０は、生じている誤差が所定以上に大きい場合、列車１の車輪等に不具合が発生している虞や運行用データ部６０のデータの誤り等があると判断し、運転者に警告したり、通信部９４を介して、運行司令部等へ通知してもよい。   The specific position detection unit 48 performs the absolute position detection process using the above-described GNSS speed information when it is determined that the GNSS test is acceptable. When the absolute position detection process is performed, position information for various controls of the train 1 performed by the operation control unit 30 or the like is updated to the detected position information. That is, for example, even when an error has occurred due to idling or sliding of the wheel because of the use of TG92 in grasping the traveling state before the absolute position detection processing is executed, the error is appropriately corrected. Canceled. In addition, when the generated error is larger than a predetermined value, the operation control unit 30 determines that there is a possibility that the wheel of the train 1 has a problem, an error in the data of the operation data unit 60, and the like. The operator may be warned, or may be notified to the operation command unit via the communication unit 94.

絶対位置検知処理については、特定位置検出部４８は、（１）軌道の曲率による位置検知、（２）軌道のカーブ走行距離による位置検知、（３）軌道のカーブ変化点による位置検知の３種類の位置検知方法が選択的に用いられる。必要に応じてそれらを組み合わせてもよい。   For the absolute position detection processing, the specific position detection unit 48 has three types: (1) position detection based on the curvature of the track, (2) position detection based on the curve travel distance of the track, and (3) position detection based on the curve change point of the track. The position detection method is selectively used. You may combine them as needed.

以上、本実施形態によれば、列車１の先頭の車両１０において、前後に所定の設置距離Ｌだけ隔てて設けられた第１及び第２のＧＮＳＳアンテナ１５ａ、１６ａに接続された第１及び第２のＧＮＳＳ受信部１５ｂ、１６ｂから出力される情報をもとに、列車１（車両１０）の絶対位置を高精度に安定して決定することができる。   As described above, according to the present embodiment, in the first vehicle 10 of the train 1, the first and second GNSS antennas 15a and 16a connected to the first and second GNSS antennas 15a and 16a separated by a predetermined installation distance L in the front and rear direction. The absolute position of the train 1 (vehicle 10) can be stably determined with high accuracy based on the information output from the two GNSS receivers 15b and 16b.

また、第１及び第２のＧＮＳＳ部１５、１６から出力される位置情報により列車１の走行位置を決定することから、列車１の走行位置を高精度に安定して決定することができる。したがって列車１の走行位置を検出するための地上子やトランスポンダ等を地上に設置する必要がなく、地上設備を簡略化して設備費を低減することができる。   Moreover, since the traveling position of the train 1 is determined based on the position information output from the first and second GNSS units 15 and 16, the traveling position of the train 1 can be determined stably with high accuracy. Therefore, it is not necessary to install a ground element, a transponder, or the like for detecting the traveling position of the train 1, and the ground equipment can be simplified and the equipment cost can be reduced.

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications are possible for the combination of each of those components, and such modifications are also within the scope of the present invention.

１ 列車
１０ 車両
１５ 第１のＧＮＳＳ部
１５ａ 第１のＧＮＳＳアンテナ
１５ｂ 第１のＧＮＳＳ受信部
１６ 第２のＧＮＳＳ部
１６ａ 第２のＧＮＳＳアンテナ
１６ｂ 第２のＧＮＳＳ受信部
２０ 車上装置
３０ 運行制御部
４０ 列車状態特定部
４２ 列車位置算出部
４４ 列車方位算出部
４６ ＧＮＳＳ検定部
４８ 特定位置検出部
６０ 運行用データ部
６５ 走行履歴部
９２ ＴＧ
９４ 通信部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Train 10 Vehicle 15 1st GNSS part 15a 1st GNSS antenna 15b 1st GNSS receiving part 16 2nd GNSS part 16a 2nd GNSS antenna 16b 2nd GNSS receiving part 20 On-board apparatus 30 Operation control part 40 Train state identification unit 42 Train position calculation unit 44 Train direction calculation unit 46 GNSS verification unit 48 Specific position detection unit 60 Operation data unit 65 Travel history unit 92 TG
94 Communication Department

本発明の位置検出装置は、一つの車両の前後方向に所定距離だけ離間して設けられた、ＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信する第１及び第２のＧＮＳＳアンテナと、前記第１及び第２のＧＮＳＳアンテナのそれぞれに接続された第１及び第２のＧＮＳＳ受信部と、前記車両が走行する路線のデータベースと、前記第１のＧＮＳＳ受信部が算出する速度ベクトルと前記第２のＧＮＳＳ受信部が算出する速度ベクトルとがなす角度θ、及び前記第１及び第２のＧＮＳＳアンテナとの間の距離にもとづいて軌道のカーブの曲率を算出し、算出結果と前記データベースとを比較して前記カーブの位置を特定し、前記角度θがゼロになった地点で前記車両の位置を特定する位置特定部と、前記データベースをもとに、前記ＧＮＳＳ信号にもとづく前記車両の位置の特定処理を実行できる状態にあるか否かを検定する検定部を備え、前記位置特定部は、前記検定部が前記車両の位置の特定処理を実行できる状態に有ると判断した場合には、前記ＧＮＳＳ信号にもとづく前記車両の位置の特定処理を実行し、前記車両の位置の特定処理を実行できる状態に無いと判断した場合には、速度発電機にもとづいて前記車両の位置の特定処理を実行する。
また、前記位置特定部は、前記曲率が所定より大きい場合、前記曲率にもとづく位置の特定の代わりに、実走したカーブ走行距離と前記データベースに記録されているカーブ走行距離とを比較して前記カーブの位置を特定し、前記角度θがゼロになった地点で前記車両の位置を特定してもよい。
また、前記位置特定部は、前記第１のＧＮＳＳ受信部が算出する前記速度ベクトルと前記第２のＧＮＳＳ受信部が算出する前記速度ベクトルとがなす前記角度θの正負が逆転する点をカーブ変化点として特定し、特定された前記カーブ変化点と前記データベースに記録されているカーブ変化点とを比較して、前記車両の位置を特定してもよい。 The position detection device of the present invention includes first and second GNSS antennas that receive a GNSS signal from a GNSS satellite and are provided at a predetermined distance in the front-rear direction of one vehicle, and the first and second GNSS antennas. First and second GNSS receivers connected to each of the GNSS antennas, a database of routes on which the vehicle travels, a speed vector calculated by the first GNSS receiver, and the second GNSS receiver Calculates the curvature of the curve of the orbit based on the angle θ formed by the velocity vector calculated by and the distance between the first and second GNSS antennas, and compares the calculated result with the database to calculate the curve. Based on the GNSS signal based on the database and the position specifying unit for specifying the position of the vehicle at the point where the angle θ becomes zero. A verification unit that verifies whether or not the vehicle position specifying process can be executed, and the position specifying unit determines that the verification unit is in a state in which the vehicle position specifying process can be executed The vehicle position specifying process based on the GNSS signal is executed, and if it is determined that the vehicle position specifying process is not in a state that can be executed, the position of the vehicle is determined based on the speed generator. Execute specific processing.
In addition, when the curvature is larger than a predetermined value, the position specifying unit compares the actual curve travel distance with the curve travel distance recorded in the database instead of specifying the position based on the curvature. The position of the curve may be specified, and the position of the vehicle may be specified at the point where the angle θ becomes zero.
Further, the position specifying unit changes a curve at a point where the sign of the angle θ formed by the velocity vector calculated by the first GNSS receiver and the velocity vector calculated by the second GNSS receiver is reversed. It may be specified as a point, and the position of the vehicle may be specified by comparing the specified curve change point and the curve change point recorded in the database.

Claims (3)

一つの車両の前後方向に所定距離だけ離間して設けられた、ＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信する第１及び第２のＧＮＳＳアンテナと、
前記第１及び第２のＧＮＳＳアンテナのそれぞれに接続された第１及び第２のＧＮＳＳ受信部と、
前記車両が走行する路線のデータベースと、
前記第１及び第２のＧＮＳＳ受信部が算出する速度ベクトルの推移の特徴点と前記データベースとを比較して前記車両の位置を特定する位置特定部と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。 A first and a second GNSS antenna for receiving GNSS signals from a GNSS satellite provided at a predetermined distance in the front-rear direction of one vehicle;
First and second GNSS receivers connected to each of the first and second GNSS antennas;
A database of routes on which the vehicle travels;
A position specifying unit for specifying the position of the vehicle by comparing the database with a feature point of a speed vector transition calculated by the first and second GNSS receiving units;
A position detection device comprising: 前記データベースをもとに、前記ＧＮＳＳ信号にもとづく前記車両の位置の特定処理を実行できる状態にあるか否かを検定する検定部を備え、
前記位置特定部は、前記検定部が前記車両の位置の特定処理を実行できる状態に有ると判断した場合には、前記ＧＮＳＳ信号にもとづく前記車両の位置の特定処理を実行し、前記車両の位置の特定処理を実行できる状態に無いと判断した場合には、速度発電機にもとづいて前記車両の位置の特定処理を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。 Based on the database, comprising a test unit for testing whether or not the vehicle position identification process based on the GNSS signal can be executed,
The position specifying unit executes the vehicle position specifying process based on the GNSS signal when the verification unit determines that the verification unit is in a state where the vehicle position specifying process can be executed. The position detection device according to claim 1, wherein when it is determined that the specific processing is not in a state where the specific processing can be executed, the specific processing of the position of the vehicle is executed based on a speed generator. 前記速度ベクトルの推移の特徴点は、軌道の曲率、軌道のカーブ走行距離、軌道のカーブ変化点のいずれか、またはそれらの組み合わせにもとづくものであることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。   The characteristic point of the transition of the velocity vector is based on any one of a curvature of a track, a track travel distance of a track, a track curve change point, or a combination thereof. Position detector.
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