SE515499C2 - Anordning för att möjliggöra kommunikation och positionering i styranläggning - Google Patents

Description

.«.»= U' 1 ...år U1 .|=.

\O \O REDoGöRELsE FÖR UPPHNNINGEN TEKNISKT PRoBLEM Det föreligger rent allmänt sett önskemål om att kunna anordna styr- och bansystem på ett mer tekniskt-ekonomiskt fördelaktigt sätt. Uppfinningen löser bl a detta problem.

Det föreligger således önskemål om att positionera respektive vagn med en meters precision och möjliggöra generell datakommunikation mellan vagn och infrastruktur. Uppfinningen löser även detta problem.

Lösningen på problemet skall vara realiserbart på kort sikt och medföra så teknisk enkel uppbyggnad och så låga kostnader som möjligt. Eftersom vagnarna skall göras förarlösa, skall systemets tillförlitlighet vara hög.

Uppfinningen löser detta problem.

Det föreligger således önskemål om att exakta positioneringar kan utföras kontinuerligt och att även mindre tågsätt (vagnar) kan köras med tätare intervall. Uppfinningen löser även detta problem.

I anslutning till positionering och styrning av styrsystem av hithörande slag föreligger behov av att kunna upprätta telekommunikationsförbindelser som kan användas av passagerarna. Detta löses genom föreliggande upp- finning.

LÖSNINGEN Det som huvudsakligen kan anses vara kännetecknande för en anordning enligt uppfinningen är att för etablerande av kommunikation mellan respektive första och andra utrustningar är anordnad ett telesystem innefattande ett mobilradiosystem och/eller fast telenätsystem. För etablerande av positioneringen ingår i respektive mobila enhet eller vagn en positioneringsutrustning, företrädesvis en positioneringsutrustning av typ GPS (Global Position System) som vid den mobila enhetens passage av respektive basstation är uppdaterbar av en referenspositioneringsutrust- ning. Den senare uppdateringen av den mobila enhetens eller vagnens positioneringsutrustning är effektuerbar via telesystemet. 515 499 Lu I en utföringsform är funktionerna för kommunikationen och positione- ringen således separerade. Kommunikationen sker via basstationer anordnade på ca 100 meters avstånd från varandra utefter respektive bana eller bandelar. Positioneringen sker med i huvudsak radiobaserade positioneringsverktyg, vilka kan vara av i och för sig känt slag.

I en ytterligare utföringsform utnyttjas vid öppna, halvöppna bandelar respektive långa sträckor referenspositioneringsutrustningar bestående av en fast inmätt GPS-referensstation anordnad att beräkna korrektioner för differentiell GPS. De mobila enheterna eller vagnarna är försedda med mobila GPS-mottagare som beräknar positionerna löpande med en precision, t ex med en 100 meters precision, som väsentligen överstiger den med systemet eftersträvade precisionen, som kan utgöras av ca l meters precision. Data från den fast inmätta referensstationen är anordnad för att korrigera de mobila mottagarna till den sistnämnda noggrannheten, varvid installationen utefter banan utöver kornmunikationsystemet onödiggörs.

Vid täckta bandelar och kortare sträckor med krav på högsta kontinuitet i positioneringen övertar dödräkningsfunktion från företrädesvis den sist erhållna godkända positionen framräknad från positioneringsutrustningen som arbetar vid öppna, halvöppna bandelar respektive långa sträckor.

Systemet arbetar därvid med information om vilken eller vilka bandelar som är föremål för dödräkningsfunktion respektive dödräkningsfunk- tioner.

Telenätet innefattar eller består företrädesvis av ett mobilradiosystem av typ DECT som erbjuder generell dataöverföring, liksom god tillgänglighet, flexibilitet, handover funktion, roaming, enkelhet, privat operatörstruktur, m m. Telenätet innefattar således ett mobilradionät av typ DECT som erbjuder publik talaccess på lediga kanaler och som därvid ger möjlighet till en eller flera tilläggstjänster. Positioneringsdelen tar hjälp av kommunika- tionsdelen som enligt ovan etableras med telenät av typ DECT för att uppdateras med korrektioner för differentiell GPS som gör den mobila enhetens position känd med ca en meters noggrannhet. Nämnda telenät utnyttjas för att meddela styrsystemet position, status, m m. Styrsystemet är anordnat att ge den mobila enheten/vagnen instruktioner via nämnda telenät av DECT-typ. 51% 499 I en konkret utföringsform är respektive mobila enhet försedd med ett internt styrsystem, en portabel enhet användbar i aktuellt telenät av typ DECT, och en GPS-enhet. Basstationer i telenätet av nämnda typ är anslutna eller anslutbara till det fasta telenätet. Det fasta telenätet är anslutet till ett centralt styrsystem för bansystemet samt en referensutrustning av typ differentiell GPS. _ FÖRDELAR Genom det i ovanstående föreslagna erhålls möjlighet genom differentiell GPS att uppnå en tillräckligt god positioneringsnoggrannhet. Telenät av typen DECT och liknande system är lämpade för dataöverföringen i det angivna sammanhanget. Det principiella funktionerna är således säker- ställda. För överföringen av positionsdata kan utöver nämnda DECT-nät utnyttjas nät av typen GSM, NMT, MOBITEX, och även fasta nät, såsom PSTN (Datanät). Kända tekniska lösningar kan kombineras för att erhålla ett i sammanhanget tillfredsställande resultat.

FIGURBESKRIVNING En för närvarande föreslagen utföringsform av en anordning som utvisar de för uppfinningen signifikativa kännetecknen skall beskrivas i nedan- stående under samtidig hänvisning till bifogade ritningar där, Figur 1 i blockschemaform visar en mobil enhet eller vagn som passerar basstationer ingående i ett mobilradionät och som är anslutet till det publika telefonnätet, via vilket ett centralt styrsystem och en referensutrustning för positionering ingår eller är anslutna, figur 2 i väsentligen vertikalsnitt visar en ytlig tunnel med öppningar för ljusinsläpp, och figur 3 ovanifrån visar en utrustning för s k dödräkning.

DETALJERAD UIFÖRINGSFORM I figur 1 är en mobil enhet eller en vagn angiven med 1. Vagnen kan vara spårbunden och är avsedd att köras i ett ej speciellt visat bansystem av i och för sig känt slag. I bansystemet skall flera vagnar eller vagnset kunna köras 51 499 ÅA!! u! samtidigt som en noggrann positionering och styrning skall kunna effek- tueras för vagnen i bansystemet. Vagnen rör sig i med pilar 2 angiven riktning. Vagnen innefattar eller är försedd med en första utrustning bestående av ett internt styrsystem 3, en mobil enhet 4 tillhörande ett mobilradionät av typ DECT samt en positioneringsutrustning 5 av typ GPS.

Aktuellt kommunikationssystem av typ DECT är representerat i figuren genom sina basstationer 6 respektive 7. Basstationerna är anordnade t ex på ca 100 meters avstånd. Vagnen passerar basstationerna efter hand och i figur 1 har vagnen passerat basstationen 6 och befinner sig i kommunikation med basstationen 7. Basstationerna ingår eller är anslutna till ett fast telefonnät som är representerat med anslutningar 8. Till det fasta telefon- nätet eller telenätet är anslutet ett centralt styrsystem 9, medelst vilket vagnarna i ifrågavarande bansystem är centralt styrbara. Styrningarna av vagnarna är individuella och kommunikation från det central styrsystemet till det interna styrsystemet sker via nämnda telenät. Till det fasta telenätet är även ansluten en referensmottagare för positioneringsfunktionen.

Referensmottagaren är av typ digital GPS (DGPS). Den fast inmätta referens- mottagaren korrigerar vid vagnens passage vagnens GPS-utrustning.

Kommunikationen mellan respektive basstation och vagnen är represen- terad med 11.

Den i figur 1 angivna uppbyggnaden representerar ett bansystem för kollektiv trafik. Systemet kan vara hänförbar till förarlös bantrafik i tätort med små vagnar som kör med förhållandevis låg hastighet, t ex en hastighet om 60 km/ h, eller normalt 40 km/ h och gör täta stopp. En halvöppen, d v s under jord, med insläpp av ljus och luft, eller helt öppen miljö torde vara vanligast i ett framtida system av denna typ. Miljö- och kostnadsskäl talar för detta. GPS-systemet kräver dessutom att andelen helt täckta sektioner begränsas utefter respektive bana för att systemet skall fungera väl. En lösning baserad på DECT ger som tilläggseffekt dessutom möjligheten att tjänstgöra som accessnät för publiktelefoni i kollektiv trafikmiljö.

I figur 2 visas en ytlig tunnel av nämnt slag. Tunneln är betecknad med 12 och två mötande vagnar eller tågset med 13 respektive 14. Öppenheten i tunneln eller systemet är representerad med genomskinligt tak 15 som ger tillträde för solstrålar och ljus 16. 515 499 a, Figur 3 visar fallet vid s k dödräkning som utnyttjas i täckta tunnlar eller för korta sträckor. I figur 3 är en vagn visad med 17. Vagnen innefattar en sändare 18 och en detektor 19. På tunnelns vägg 20 är anordnade reflektorer 20, 21 och 22 på visst avstånd från varandra. Dödräkning kallas med ett samlingsnamn alla de metoder som används för positionsbestäxnning som utgår från en lokalt känd position, där olika typer av givare, t ex givarna 20, 21 och 22, gör det möjligt att beräkna en förflyttning. Detta ger en mycket god precision initialt, men precisionen degraderas successivt. P g a den successiva degradationen måste dödräkningssystemet uppgraders eller kalibreras utifrån med jämna mellanrum. En klassisk och tillförlitlig metod, är tröghetsnavigering (TN). Tröghetsnavigering fungerar utmärkt för denna applikation. Ett billigare sätt är en kombination av hjulsensorer och kompass. Låsta hjul är emellertid vanligt i bantrafik, varför en dylik metod inte är lämplig i samtliga förekommande fall.

Den i figur 3 visade lösningen avser en speciell designerad optisk lösning med enkel passiv reflektor 20, 21 och 22 som ger impuls på en givare vid passage varje meter. Sändaren 18 kan utgöras av en laser och sänder en kontinuerlig ljusstråle 23. Antalet passager räknas av detektor 19. Därmed blir det känt vilken reflektor som passeras och på så sätt kan positionen erhållas (inmätt sedan tidigare). Nämnda passiva plastreflektorer installeras på kort avstånd från varandra utmed banan där dödräkningsfunktionen är tänkt att fungera. Ett dylikt avstånd A kan vara ca 1 meter.

Uppfinningen är inte begränsad till den i ovan så som exempel visade utföringsformen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstanke.

Claims (8)

5l5 499 PATENTKRAV

1. Anordning för att möjliggöra kommunikation och positionering till styranläggning för styrning av mobila enheter/vagnar (1) i bansystem, varvid positioneringen är avsedd att ske med stor noggrannhet, t ex med ca 1 meters noggrannhet, samt respektive mobila enhet och utefter ban- systemet utplacerade banstationer (6, 7) innefattar första respektive andra utrustningar för kommunikationen och positioneringen, och för etabler- ande av kommunikation mellan respektive första och andra utrustningar är anordnad ett telesystem innefattande ett mobilradiosystem och/ eller fast telenät (8), och för etablerande av positioneringen ingår i respektive mobila enhet/vagn (1) en positioneringsutrustning (5), företrädesvis en positioneringsutrustning av typ GPS, som vid den mobila enhetens pas- sage av respektive basstation (6 eller 7) är uppdaterbar av en referensposi- tionsutrustning (10), och referenspositionsutrustningens uppdatering av positioneringsutrustningen (5) i den mobila enheten är effektuerbar via telesystemet (6, 7, 8), och vid öppna, halvöppna bandelar respektive långa sträckor referenspositioneringsutrustningen (10) består av en fast inmätt GPS-referensstation anordnad att beräkna korrektioner för differentiell GPS, och de mobila enheterna/vagnarna (1) är försedda med mobila GPS- mottagare (5) som beräknar positionerna löpande med en precision, tex 100 meters precision, som väsentligen överstiger den i systemet efter- strävade precisionen, tex en meters precision, och att data från den fast in- mätta referensstationen (10) är anordnad för att korrigera de mobila mottagarna (5) till den högre noggrannheten, varvid installationen utefter banan utefter kommunikationssystemet (6, 7) onödiggörs, att vid täckta bandelar och kortare sträckor med krav på högsta eller hög kontinuitet överta dödräkningsfunktion från företrädesvis sist erhållna giltiga posi- tion framräknad från positioneringsutrustningen som arbetar vid öppna, halvöppna bandelar respektive långa sträckor, varvid systemet även ar- betar med information om vilken eller vilka bandelar som är föremål för dödräkningsfunktion respektive dödräkningsfunktioner, k ä n n e te c k - n a d därav, att vid dödräkningsfunktionen en sändare är anordnad i de mobila enheterna/ vagnarna för utsändning av en signal, att reflektorer är anordnade att reflektera signalen, att reflektorerna är anordnade utefter Un ...à 0-1 -D- xt) \D bansystemet bestämda intervall, att detektorer på de mobila enheterna är anordnade att detektera den reflekterade signalen, och att de mobila en- heternas/vagnarnas position är bestämbar genom fastställande av antalet passerade reflektorer.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att funktion- erna för kommunikationen och positioneringen är separerade, att kom- munikationen sker via basstationer anordnade på ca 100 meters avstånd från varandra och positioneringen sker med i huvudsak radiobaserade positioneringsverktyg (5, 10), som kan vara av traditionellt slag.

3. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att telenätet (1) innefattar ett mobilradiosystem av typ DECT som erbjuder generell dataöverföring, liksom god tillgänglighet, flexibilitet, handover, roaming, enkelhet, privatoperatörinstruktion, mm.

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att telenätet innefattar ett mobilradionät av typ DECT som erbjuder publik talaccess på lediga kanaler och som därför ger möjlig respektive möjliga tilläggstjänster.

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att positioneringsdelen tar hjälp av kommunikationsdelen som är etablerad tex med telenät av typ DECT för att uppdateras med korrektioner för differentiell GPS som gör den mobila enhetens position känd med ca en meters noggrannhet, och att nämnda telenät utnyttjas för att meddela styrsystemet positionen, status, mm, och styrsystemet ger respektive mobila enhet/ vagn instruktion via nämnda telenät vid passage av en eller flera basstationer.

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att respektive mobila enhet (1) är försedd med ett intern styrsystem (3), en portabel enhet (4) i aktuellt telenät av typ DECT, och en GPS-enhet (s).

7. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att basstationer (6, 7) i telenätet (8) av typ DECT är anslutna eller anslutbara till det fasta telenätet (8).j

8. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e te c k n a d därav, att till det fasta telenätet är anslutet ett centralt styrsystem (9) samt en referensutrustning av typ differentiell GPS (10).