JP7018734B2 - 列車位置検知システムおよび方法 - Google Patents
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Description
一般的に、全球測位衛星システム(GNSS)の精度は観測できる衛星数および衛星信号の強度に依存する。このため、観測できる衛星が少ない、もしくは衛星信号の電波強度が弱い場合、全球測位衛星システム(GNSS)で計測した列車位置の誤差が大きくなる。
予め定められた軌道を走行する、複数の車両を連結して編成される列車の位置を検出する列車位置検知システムであって、
前記列車を編成する第1車両に設置された第1位置計測手装置と、前記第1位置計測装置は、前記列車の車両の位置を計測する第1位置計測部の計測位置を示す第1計測位置情報を出力し、
前記第1車両とは異なる第2車両に設置された第2位置計測手段と、前記第2位置計測装置は、前記列車の車両の位置を計測する第2位置計測部の計測位置を示す第2計測位置情報を出力し、
前記第1位置計測装置と前記第2位置計測装置の前記軌道に沿った設置間隔を記憶する設置間隔記憶部と、
前記軌道の各位置を示す位置情報を含む軌道形状を記憶する軌道形状記憶部と、
前記第1位置計測装置で計測した第1計測位置情報から前記第1車両の、軌道上の第1位置を推定する第1位置推定部と、
前記第2位置計測装置で計測した第2計測位置情報から前記第2車両の、軌道上の第2位置を推定し、当該推定した第2位置から前記第1位置推定部で推定した第1位置の方向へ、前記軌道に沿って、前記設置間隔の分だけ移動した前記第2車両の、軌道上の移動位置を推定する第2位置推定部と、
前記第1位置推定部で推定した第1位置と、前記第2位置推定部で推定した移動位置とを用いて、前記第1位置と前記移動位置との間の何れかの位置を前記列車の位置として決定する位置決定部
を備えることを特徴とする。
本実施形態では、列車を編成する先頭の第1車両、当該第1車両に連結された後続の第2車両に搭載された第1位置計測装置、第2計測位置装置をもって列車の計測位置を示す第1、第2計測位置情報と、各計測位置情報の計測誤差範囲および第1、第2位置計測装置の設置間隔を示す設置間隔情報を用いて、列車検知位置の誤差範囲を小さくする方法について説明する。
なお、同一編成の車両数が2よりも大きい場合は、第1位置計測装置および第2位置計測装置を搭載する車両は、どの車両を選択してもよい。
また、位置計測装置は、衛星測位システムを用いた場合、つまりGPS受信機を使用することを前提として説明するが、位置計測装置として、衛星測位システムに限定するものではない。
例えば、列車から標識などの予め位置がわかっている地上設備までの距離を算出することができれば、その距離とその地上設備の位置とから、列車の位置を推定することができる。
地上設備までの距離を算出する手段には、例えば、特開2008-39491号公報(特許文献2)に示すような、ステレオカメラを用いて標識までの距離を三角測量法によって計測する方法がある。地上設備までの距離の算出は、例えば、測距センサ、認識センサ、距離センサ、などを用いるとよい。
まず、図1を用いて、列車位置検知システムの構成と各構成要素の役割を説明する。
列車位置検知システムは、第1位置計測装置11、第2位置計測装置21、記憶装置12、位置推定装置13、位置決定装置14、を有する。
第1位置計測部111および第2位置計測部121は、例えば、周知のGPS受信機からなる。
第1位置計測部111および第2位置計測部121は、GPS受信機でなく、例えば、認識センサ、距離センサ、またはそれらの組合せなどにより構成してもよい。
これにより、第1位置計測装置11および2位置計測装置21の現在の位置(計測位置)を計測できる。
一般的には、位置計測装置11、21から観測できる衛星の数が多いほど誤差が小さく、観測できる衛星の数が少ないほど誤差が大きくなる、という特性がある。
設置間隔記憶部121は、第1車両1に設置された第1位置計測装置11の第1GPS受信機111と第2車両2に設置された第2位置計測装置21の第2GPS受信機211の設置間隔を記憶するデータベースである。
軌道3の各地点の緯度・経度は、例えば、日本国の国土地理院が公開している情報を用いて予め知ることができる。
軌道形状記憶部122のデータ構成については、後述する。
第1位置推定部131は、第1GPS受信機111から緯度、経度を含む第1計測位置情報を受け、当該第1計測位置情報から第1車両1の軌道上の位置(図3の地点A参照)を推定する機能を有する。また、第1位置推定部131は、第1位置計測装置11のGPS受信機111が計測した計測位置を軌道に投射して軌道上の第1位置(地点A)を推定する。
投射方法としては、例えば、計測した計測位置から軌道への最小距離となる点を求める方法がある。
また、第2位置推定部132は、第1GPS受信機111と第2GPS受信機121との設定間隔の分、つまり設定間隔L3だけ、第2車両2の軌道上の位置(図3の地点B参照)から、第1位置推定部131で推定した第1車両1の軌道上の位置(地点A)方向へ軌道に沿って移動した軌道上の位置(地点C)を推定する機能を有する。
列車位置を決定するする方法として、例えば、二点(地点Aと地点C)の中点を取る方法がある。列車位置定は、二点(地点Aと地点C)の中点に特定する必要はなく、二点(地点Aと地点C)の間であればよい。その詳細は後述する。
テーブルには、図示のとおり、発駅4(図3参照)からの列車の移動距離(m)、緯度(度)、経度(度)を格納する各エリア1091、1092、1093を有する。
本実施形態では、第1位置計測装置11のGPS受信機111で計測した計測位置(地点X)から、第1位置推定部131によって軌道上の位置である地点Aを算出し、推定する。
地点Dは地点Aと地点Cの間であればよい。例えば、第1位置計測装置11のGPS受信機111による測定誤差(計測誤差)と第2位置計測装置21のGPS受信機211による測定誤差(計測誤差)に差がある場合には、その測定誤差の割合に応じて地点A、もしくは地点Cに近い地点を地点Dとしてもよい。
これによって、地点A、地点Cよりも誤差の小さい地点Dを算出することができ、その結果として、衛星の数や位置計測装置の種類に関係なく、列車位置をより高い精度で検知することができる。
本実施形態では、第2位置推定部132によって求めた地点Bの緯度・経度(135.030:34.580)と軌道形状記憶部122のデータベースから、発駅4(0m)から地点Bまでの移動距離L2(550m)を算出する。
これによって、第2位置推定部132によって求めた地点Bを軌道3に沿って設置間隔分移動した地点Cとして推定することができる。
第1位置計測装置11と位置計測装置21とで異なる衛星測位システムを使用すると、それぞれ誤差の確率分布が異なるため、その二点(地点C、地点A)の中点(地点D)を計算した時の分散は小さくなることが期待される。
記憶装置12は、GPS受信機設置間隔記憶部121’、軌道形状記憶部122、GPS誤差記憶部123を有する。
GPS誤差記憶部123は、衛星測位システムを利用する場合におけるGPSの最大誤差を記憶する。
また、第1または第2位置計測装置にGPS受信機を使用し、第2または第1位置計測装置に距離センサを使用し、それらの論理和を取ることで誤差を低減することができる。
11、21 位置計測装置
111、211 位置計測部(含GPS受信機)
12 記憶装置
121 設置間隔記憶部
121’ GPS受信機設置間隔記憶部
122 軌道形状記憶部
13 位置推定装置
131、132 位置推定部
14 位置決定装置
141 位置決定部
Claims (10)
- 予め定められた軌道を走行する、複数の車両を連結して編成される列車の位置を検出する列車位置検知システムであって、
前記列車を編成する第1車両に設置された第1位置計測装置と、前記第1位置計測装置は、前記列車の車両の位置を計測する第1位置計測部の計測位置を示す第1計測位置情報を出力し、
前記第1車両とは異なる第2車両に設置された第2位置計測装置と、前記第2位置計測装置は、前記列車の車両の位置を計測する第2位置計測部の計測位置を示す第2計測位置情報を出力し、
前記第1位置計測装置と前記第2位置計測装置の前記軌道に沿った設置間隔を記憶する設置間隔記憶部と、
前記軌道の各位置を示す位置情報を含む軌道形状を記憶する軌道形状記憶部と、
前記第1位置計測装置で計測した第1計測位置情報から前記第1車両の、軌道上の第1位置を推定する第1位置推定部と、
前記第2位置計測装置で計測した第2計測位置情報から前記第2車両の、軌道上の第2位置を推定し、当該推定した第2位置から前記第1位置推定部で推定した第1位置方向へ、前記軌道に沿って、前記設置間隔の分だけ移動した前記第2車両の、軌道上の移動位置を推定する第2位置推定部と、
前記第1位置推定部で推定した第1位置と、前記第2位置推定部で推定した移動位置とを用いて、前記第1位置と前記移動位置との間の何れかの位置を前記列車の位置として決定する位置決定部
を備えることを特徴とする列車位置検知システム。 - 請求項1に記載の列車位置検知システムにおいて、
前記第1位置計測装置と前記第2位置計測装置のいずれか一方、または両方が衛星測位システムに対応するGPS受信機を含む衛星測位システムであり、当該衛星測位システムを用いて前記車両の位置を推定する
ことを特徴とする列車位置検知システム。 - 請求項1に記載の列車位置検知システムにおいて、
前記第1位置計測装置と前記第2位置計測装置のいずれか一方、または両方が、前記列車の測距センサを含み、予め位置がわかっている地上設備までの距離を計測する測距システムであり、
前記位置決定部は、前記測距センサにて測距した距離と前記地上設備の位置とから、前記車両の位置を決定する
ことを特徴とする列車位置検知システム。 - 請求項1に記載の列車位置検知システムにおいて、
前記位置決定部が、前記第1位置推定部で推定した位置と、前記第2位置推定部で推定した移動位置の中点を計算し、前記列車の位置を決定する
ことを特徴とする列車位置検知システム。 - 請求項1に記載の列車位置検知システムにおいて、
前記位置決定部が、前記第1位置と前記移動位置との間において、前記第1位置計測装置の測定誤差と前記第2位置計測装置の測定誤差の割合に応じて、前記列車の位置を決定する
ことを特徴とする列車位置検知システム。 - 予め定められた軌道を走行する、複数の車両を連結して成る列車の位置を検出する列車位置検知システムであって、
第1車両に設置した第1GPS受信機と、前記第1GPS受信機は、当該第1GPS受信機の計測位置を示す緯度と経緯を計測するものであり、
第2車両に設置した第2GPS受信機と、前記第2GPS受信機は、当該第2GPS受信機の計測位置を示す緯度と経緯を計測するものであり、
前記第1GPS受信機と前記第2GPS受信機の設置位置との設置間隔を記憶するGPS受信機設置間隔記憶部と、
前記軌道の各位置の緯度、経度を含む軌道形状を記憶する軌道形状記憶部と、
複数のGPSの最大誤差を記憶するGPS誤差記憶部と、
前記第1GPS受信機からの緯度、経度と前記第1GPS受信機の設置位置と前記軌道形状、と前記複数のGPSの最大誤差とから前記第1車両の、軌道上の第1位置を推定する第1位置推定部と、
前記第2GPS受信機からの緯度、経度と前記第2GPS受信機の設置位置と前記軌道形状と前記複数のGPSの最大誤差とから前記第2車両の、軌道上の第2位置を推定し、当該推定した第2位置から前記第1位置推定部で推定した第1位置方向へ、前記軌道に沿って、前記設置間隔の分だけ移動した前記第2車両の、軌道上の移動位置を推定する第2位置推定部と、
前記第1位置推定部で推定した第1位置と、前記第2位置推定部で推定した移動位置とを用いて、前記第1位置と前記移動位置との間の何れかの位置を前記列車の位置として決定する位置決定部
を備える列車位置検知システム。 - 請求項6に記載の列車位置検知システムにおいて、
前記位置決定部は、
前記第1位置推定部で推定した位置と、前記第2位置推定部で推定した移動位置の中点を計算し、前記列車の位置を決定する
ことを特徴とする車位置検知システム。 - 請求項6に記載の列車位置検知システムにおいて、
前記位置決定部は、
前記第1位置と前記移動位置との間において、第1GPS受信機の測定誤差と前記第2GPS受信機の測定誤差の割合に応じて、前記列車の位置を決定する
ことを特徴とする列車位置検知システム。 - 予め定められた軌道を走行する、複数の車両を連結して編成される列車の位置を検出する列車位置検知方法であって、
前記列車を編成する第1車両に設置された第1位置計測装置の計測位置を計測するステップと、
前記第1車両とは異なる第2車両に設置された第2位置計測装置の計測位置を計測するステップと、
前記第1位置計測装置と前記第2位置計測装置の前記軌道に沿った設置間隔を記憶するステップと、
前記軌道の各位置を示す位置情報を含む軌道形状を記憶するステップと、
前記第1位置計測装置で計測した第1計測位置情報から前記第1車両の、軌道上の第1位置を推定する第1位置推定ステップと、
前記第2位置計測装置で計測した第2計測位置情報から前記第2車両の、軌道上の第2位置を推定し、かつ、当該推定した第2位置から前記第1位置推定ステップで推定した第1位置方向へ、前記軌道に沿って、前記設置間隔の分だけ移動した前記第2車両の、軌道上の移動位置を推定する第2位置推定ステップと、
前記第1位置推定ステップで推定した第1位置と、前記第2位置推定ステップで推定した移動位置とを用いて、前記第1位置と前記移動位置との間の何れかの位置を前記列車の位置として決定する位置決定ステップと、
を備えることを特徴とする列車位置検知方法。 - 請求項9に記載の列車位置検知方法において、
前記第1位置推定ステップは、
前記第1位置計測装置である第1GPS受信機で計測した緯度、経度から前記第1車両の、軌道上の第1位置を推定し、
前記第2位置推定ステップは、
前記第2位置計測装置である第2GPS受信機で計測した緯度、経度から前記第2車両の、軌道上の第2位置を推定し、かつ、当該推定した第2位置から前記第1位置推定ステップで推定した第1位置方向へ、前記軌道に沿って、前記設置間隔の分だけ移動した前記第2車両の、軌道上の前記移動位置を推定し、
前記位置決定ステップは、
前記第1位置と前記移動位置との間において、前記第1位置計測装置の測定誤差と前記第2位置計測装置の測定誤差の割合に応じて、前記列車の位置を決定する
ことを特徴とする列車位置検知方法。
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US20090043435A1 (en) | 2007-08-07 | 2009-02-12 | Quantum Engineering, Inc. | Methods and systems for making a gps signal vital |
JP2016217710A (ja) | 2015-05-14 | 2016-12-22 | 株式会社東芝 | 列車位置検知装置、及び方法 |
JP2017527791A (ja) | 2014-12-18 | 2017-09-21 | 三菱電機株式会社 | 車両をナビゲートするためのナビゲーションシステムおよび方法 |
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