CN112313109A - 测量装置 - Google Patents

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Abstract

提高了测量装置计算的速度的精度。测量装置包括第一速度计算部、第二速度计算部和判定部。第一速度计算部基于来自全球导航卫星系统的卫星的卫星电波，计算铁路车辆的第一速度。第二速度计算部根据设置于铁路车辆的传感器的检测值，计算铁路车辆的第二速度。判定部基于预先确定的条件，判定采用第一速度和第二速度中的哪一个。

Description

测量装置
技术领域
实施方式涉及测量装置。
背景技术
已知一种计算铁路车辆速度的测量装置。该测量装置例如基于来自安装在铁路车辆中的测速发电机的速度脉冲信号、车轮半径等来计算速度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-168552号
发明内容
本发明要解决的问题
但是，由于铁路车辆的车轮的空转和滑动等的影响，在速度脉冲信号和实际速度之间出现误差，因此测量装置基于测速发电机的速度脉冲信号计算出的速度精度是不够的。
解决问题的手段
为了解决上述的问题，根据实施方式的测量装置包括第一速度计算部、第二速度计算部和判定部。第一速度计算部基于来自全球导航卫星系统的卫星的卫星电波，计算铁路车辆的第一速度。第二速度计算部根据设置于所述铁路车辆的传感器的检测值，计算所述铁路车辆的第二速度。判定部基于预先确定的条件，判定采用所述第一速度和所述第二速度中的哪一个。
附图说明
图1是安装了第一实施方式的控制系统的车辆系统的平面图。
图2是第一实施方式的控制系统的整体结构的框图。
图3是示出测量装置的功能的框图。
图4是示出GNSS(全球导航卫星系统)中的卫星的位置的图。
图5是示出在位置计算中选择GNSS的卫星的图。
图6是示出在速度计算中选择GNSS的卫星的图。
图7是示出由测量装置执行的位置计算处理的序列图。
图8是示出由测量装置执行的速度计算处理的序列图。
图9是用于说明第二实施方式的所采用的速度数据的采用方法的图。
图10是由第二实施方式的判定处理部执行的判定处理的图。
图11是第三实施方式的控制系统的整体结构图。
图12是由第三实施方式的判定处理部执行的判定处理的图。
具体实施方式
以下示例性实施方式和变形例包括类似的组件。因此，在下文中，利用共同符号表示类似的组件，并且部分地省略重复描述。包括在实施方式和修改中的部分，可以用其它实施方式和修改的相应部分来替换。除非另外提及，否则实施方式和修改中包括的部分的配置、位置等与其它实施方式和修改的配置、位置等类似。
<第一实施方式>
图1是安装了第一实施方式的控制系统10的铁路车辆90的平面图。如图1中所示，安装在铁路车辆90中的控制系统10从GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)92的卫星94接收卫星电波。控制系统10利用接收到的卫星电波来计算铁路车辆90的速度和位置，以控制铁路车辆90。
图2是第一实施方式的控制系统10的整体结构的框图。控制系统10安装在铁路车辆90中，负责铁路车辆90的整体控制。如图2中所示，控制系统10包括主控制装置12和测量装置14。
主控制装置12基于表示铁路车辆90行驶的路线的状态的铁路路线信息24、表示铁路车辆90的位置的采用位置数据26、表示铁路车辆90的速度的采用速度数据28等，来控制铁路车辆90。例如，主控制装置12是计算机。主控制装置12具有主控制处理部20和主控制存储部22。
主控制处理部20可以是诸如CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)或MPU(微处理单元)等硬件处理器。主控制处理部20的一部分或全部可以通过ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)等电路形成。主控制处理部20从测量装置14获取采用位置数据26和采用速度数据28，并将它们存储在主控制存储部22中。例如，主控制处理部20从主控制存储部22的铁路路线信息24获取关于采用位置数据26所表示的铁路车辆90的当前位置的信息，并将其发送给测量装置14。主控制处理部20可以从铁路路线信息24中提取表示铁路车辆90的当前位置的路线的梯度的梯度数据、表示该路线的曲率的角度数据等，并将其发送给测量装置14。
主控制存储部22包括诸如ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、SSD(固态驱动器)和HDD(硬盘驱动器)等存储设备。主控制存储部22以可以输入和输出信息的方式，连接到主控制处理部20。主控制存储部22可以是经由网络等连接的外部存储设备。主控制存储部22在其中存储主控制处理部20控制铁路车辆90所需要的信息。例如，主控制存储部22在其中存储铁路路线信息24、采用位置数据26和采用速度数据28。铁路路线信息24是将表示铁路车辆90所行驶的路线的梯度数据和角度数据等路线的状态的数据与路线上的位置建立关联的信息。
测量装置14根据从GNSS 92的卫星94接收的卫星电波，计算分别表示铁路车辆90的位置和速度的GNSS位置和GNSS速度。测量装置14根据从后述的传感器检测到的数据，计算分别表示铁路车辆90的位置和速度的自主(self-contained)位置和自主速度。测量装置14采用GNSS位置或自主位置中的任一位置作为采用位置，并将表示采用位置的采用位置数据26发送给主控制装置12。测量装置14采用GNSS速度或自主速度中的任一速度作为采用速度，并将表示采用速度的采用速度数据28发送给主控制装置12。
测量装置14包括传感器部30、接收天线32、GNSS测量处理部34、自主测量处理部36和判定装置38。
传感器部30具有一个或多个传感器。例如，传感器部30具有地磁传感器40、加速度传感器42和陀螺仪传感器44。地磁传感器40检测铁路车辆90的方位，并将方位数据输出到GNSS测量处理部34。加速度传感器42检测铁路车辆90的加速度，并将加速度数据输出到自主测量处理部36。陀螺仪传感器44检测铁路车辆90的角速度，并将角速度数据输出到自主测量处理部36。
接收天线32从GNSS 92的卫星94接收卫星电波。接收天线32将卫星电波输出到GNSS测量处理部34。
GNSS测量处理部34可以是诸如CPU、GPU或MPU等硬件处理器。GNSS测量处理部34的一部分或全部可以通过诸如ASIC或FPGA等电路形成。GNSS测量处理部34从地磁传感器40获取方位数据，并从接收天线32获取卫星电波。GNSS测量处理部34基于方位数据和卫星电波来计算GNSS位置和GNSS速度，并将它们输出到判定装置38。
自主测量处理部36可以是诸如CPU、GPU或MPU等硬件处理器。自主测量处理部36的一部分或全部可以通过诸如ASIC或FPGA等电路来形成。自主测量处理部36从加速度传感器42获取加速度数据，从陀螺仪传感器44获取角速度数据。自主测量处理部36从主控制装置12获取表示路线状况的角度数据和梯度数据。自主测量处理部36基于加速度数据、角速度数据、过去计算出的自主位置和自主速度，以自主方式计算自主位置和自主速度，并将它们输出到判定装置38。
判定装置38采用GNSS位置或自主位置中的任意一个作为采用位置。判定装置38采用GNSS速度或自主速度中的任意一个作为主要采用速度。判定装置38将采用位置数据26和采用速度数据28发送到主控制装置12。
图3是示出测量装置14的功能的框图。
如图3中所示，GNSS测量处理部34具有位置用卫星选择部50、速度用卫星选择部52、GNSS位置计算部54和GNSS速度计算部56。GNSS测量处理部34可以读取用于GNSS测量的程序，以实现例如位置用卫星选择部50、速度用卫星选择部52、GNSS位置计算部54和GNSS速度计算部56的功能。位置用卫星选择部50、速度用卫星选择部52、GNSS位置计算部54和GNSS速度计算部56的部分或全部功能可以通过诸如ASIC或FPGA等电路来实现。
位置用卫星选择部50选择用于计算GNSS位置的卫星94。例如，位置用卫星选择部50从接收天线32获取卫星电波，并从地磁传感器40获取方位数据。位置用卫星选择部50规定用于选择卫星94的位置用选择范围。位置用卫星选择部50可以基于通过方位数据表示的铁路车辆90的行驶方向的方位以及位置用设定范围，来设置位置用选择范围。位置用设定范围是用于抑制诸如多径(multi path)等卫星电波的接收的范围，其可以预先设置为以铁路车辆90的行驶方向的前后方向为中心线、以铁路车辆90为基准点的方位角。因此，位置用卫星选择部50以铁路车辆90行驶方向的前后方向为中心线、以位置用设定范围表示的方位角为中心角，定义前后两个扇形范围作为位置用选择范围。位置用设定范围可以包括仰角。在这种情况下，位置用卫星选择部50定义以铁路车辆90为顶点的椭圆锥形范围，作为位置用选择范围。位置用卫星选择部50基于由卫星电波表示的卫星94的位置，选择在位置用选择范围内的卫星94作为用于计算GNSS位置的卫星94，并将关于所选卫星94的信息输出到GNSS位置计算部54。位置用卫星选择部50可以在位置用选择范围内的卫星94中，选择接收到的卫星电波的强度为阈值强度以上的卫星94。
速度用卫星选择部52选择用于计算GNSS速度的卫星94。速度用卫星选择部52是卫星选择部的一例。例如，速度用卫星选择部52从接收天线32获取卫星电波，从地磁传感器40获取方位数据。速度用卫星选择部52设定用于选择卫星94的速度用选择范围。例如，速度用卫星选择部52可以基于通过方位数据表示的铁路车辆90的行驶方向的方位以及速度用设定范围，将包括铁路车辆90的行驶方向的范围，设置为速度用选择范围。速度用设定范围是用于抑制诸如多径等卫星电波的接收的范围，其可以预先设置为以铁路车辆90的行驶方向为中心线、以铁路车辆90为基准点的方位角。因此，速度用卫星选择部52以铁路车辆90行驶方向为中心线、以速度用设定范围表示的方位角为中心角，定义一个扇形范围作为速度用选择范围。速度用设定范围可以包括仰角。在这种情况下，速度用卫星选择部52定义以铁路车辆90为顶点的椭圆锥形范围，作为速度用选择范围。速度用卫星选择部52基于由卫星电波表示的卫星94的位置，选择在速度用选择范围内的卫星94作为用于计算GNSS速度的卫星94，并将关于所选卫星94的信息输出到GNSS速度计算部56。速度用卫星选择部52可以在速度用选择范围内的卫星94中，选择接收到的卫星电波的强度为阈值强度以上的卫星94。
GNSS位置计算部54基于来自GNSS 92的卫星94的卫星电波，来计算铁路车辆90的GNSS位置。GNSS位置计算部54从接收天线32获取卫星电波，并从位置用卫星选择部50获取关于为了计算位置而选择的卫星94的信息。GNSS位置计算部54基于位置用卫星选择部50在获取的卫星电波中选择的卫星94的卫星电波，将铁路车辆90的位置计算为GNSS位置。GNSS位置计算部54将表示所计算的GNSS位置的GNSS位置数据与卫星电波的接收时刻(下文称为接收时刻)一起输出至判定装置38。GNSS位置计算部54将作为卫星94的选择结果的位置用卫星有效标志，与GNSS位置数据一起输出给判定装置38。当能够计算出位置的选定的卫星94的数量是四个或更多时，GNSS位置计算部54将输出表示选择结果有效的位置用卫星有效标志。当能够计算出位置的选定的卫星94的数量是少于三个时，GNSS位置计算部54将输出表示选择结果无效的位置用卫星有效标志。
GNSS速度计算部56基于来自GNSS 92的卫星94的卫星电波，来计算铁路车辆90的GNSS速度。GNSS速度计算部56是第一速度计算部的一例。GNSS速度第一速度的一例。例如GNSS速度计算部56从接收天线32获取卫星电波，并从速度用卫星选择部52获取关于为了计算速度而选择的卫星94的信息。GNSS速度计算部56基于速度用卫星选择部52在获取的卫星电波中选择的卫星94的卫星电波，将铁路车辆90的速度计算为GNSS速度。例如，GNSS速度计算部56可以基于卫星电波的多普勒效应来计算GNSS速度。当速度用卫星选择部52选择卫星94时，GNSS速度计算部56可以将从各个卫星94计算出的速度的平均值计算为GNSS速度。GNSS速度计算部56将表示所计算的GNSS速度的GNSS速度数据与卫星电波的接收时刻(下文称为接收时刻)一起输出至判定装置38。GNSS速度计算部56将作为卫星94的选择结果的速度用卫星有效标志与GNSS速度数据一起输出给判定装置38。当能够计算出速度的选定的卫星94的数量是一个或多个时，GNSS速度计算部56将输出表示选择结果有效的速度用卫星有效标志。当没有选择卫星94时，GNSS速度计算部56将输出表示选择结果无效的速度用卫星有效标志。
自主测量处理部36具有自主位置计算部58和自主速度计算部60。例如，自主测量处理部36可以读取用于自主测量的程序，以实现自主位置计算部58和自主速度计算部60的功能。自主位置计算部58和自主速度计算部60的部分或全部功能可以通过诸如ASIC或FPGA等电路来实现。
自主位置计算部58根据设置在铁路车辆90中的传感器42和44的检测值等，来计算铁路车辆90的自主位置。例如，自主位置计算部58从加速度传感器42获取加速度数据，并从陀螺仪传感器44获取角速度数据。自主位置计算部58从自主速度计算部60获取自主速度数据。自主位置计算部58根据通过加速度数据表示的加速度、通过角速度数据表示的角速度、通过自主速度数据表示的自主速度、以及上次计算的自主位置，计算铁路车辆90的当前位置作为自主位置。在诸如控制系统10的启动等初始状态下，自主位置计算部58可以利用在控制系统10的上一次结束时存储的采用位置数据26作为基准，来计算自主位置。自主位置计算部58可以定期地或按照每固定的移动距离，从主控制装置12获取采用位置数据26，以校准自主位置。当铁路车辆90经过安装在路线附近的具有位置信息的装置时，自主位置计算部58可以基于利用接近传感器获取的位置信息等来校准自主位置。自主位置计算部58将表示计算出的自主位置的自主位置数据输出到判定装置38。
自主速度计算部60根据安装在铁路车辆90中的传感器42和44的检测值等，来计算铁路车辆90的自主速度。自主速度计算部60是第二速度计算部的一例。自主速度是第二速度的一例。例如，自主速度计算部60从加速度传感器42获取加速度数据，并从陀螺仪传感器44获取角速度数据。自主速度计算部60从主控制装置12获取包括角度数据和梯度数据的铁路路线信息24。自主速度计算部60根据通过加速度数据表示的加速度的积分值、通过角速度数据表示的角速度、通过角度数据表示的路线的曲率、以及通过梯度数据表示的路线的梯度，将铁路车辆90的速度计算为自主速度。自主速度计算部60将表示计算出的自主速度的自主速度数据输出到判定装置38。
判定装置38包括判定处理部62和判定存储部64。
判定处理部62可以是诸如CPU、GPU或MPU等硬件处理器。判定处理部62可以通过诸如ASIC或FPGA等电路形成。判定处理部62具有判定部66和发送部68。判定处理部62可以实现判定部66和发送部68的功能。判定部66和发送部68的部分或全部功能可以通过诸如ASIC或FPGA等电路来实现。
判定部66基于预先确定的条件，确定采用GNSS位置和自主位置中的哪一个作为采用位置，并且基于预先确定的条件，确定采用GNSS速度和自主速度中的哪一个作为采用速度。具体而言，判定部66分别从GNSS位置计算部54、GNSS速度计算部56、自主位置计算部58和自主速度计算部60获取GNSS位置数据、GNSS速度数据、自主位置数据和自主速度数据。判定部66将所获取的GNSS位置数据和自主位置数据作为位置数据72存储在判定存储部64中，并将GNSS速度数据和自主速度数据作为速度数据74存储在判定存储部64中。
判定部66基于作为位置用卫星选择部50的选择结果的位置用卫星有效标志，确定采用所获取的GNSS位置数据和自主位置数据中的哪一个作为采用位置数据26。具体而言，当位置用卫星有效标志有效时，判定部66确定采用GNSS位置数据作为采用位置数据26，而当位置用卫星有效标志无效时，采用自主位置数据作为采用位置数据26。判定部66基于作为速度用卫星选择部52的选择结果的速度用卫星有效标志，确定采用GNSS速度数据和自主速度数据中的哪一个作为采用速度数据28。具体而言，当速度用卫星有效标志有效时，判定部66采用GNSS速度数据作为采用速度数据28，而当速度用卫星有效标志无效时，采用自主速度数据作为采用速度数据28。判定部66在判定存储部64中存储与计算出的时刻或接收时刻相关联地采用的采用位置数据26和采用速度数据28作为采用数据76，并将它们输出到发送部68。
发送部68将从判定部66获取的采用位置数据26和采用速度数据28发送到主控制装置12。发送部68可以从判定存储部64中获取采用位置数据26和采用速度数据28。
判定存储部64包括诸如ROM、RAM、SSD和HDD等存储设备。判定存储部64以可以输入和输出信息的方式，连接到判定处理部62。判定存储部64可以是经由网络等连接的外部存储设备。判定存储部64在其中存储从判定部66获取的位置数据72、速度数据74和采用数据76。
图4是示出GNSS 92的卫星94的位置的图。图4中的中心是铁路车辆90的位置，而白色箭头是铁路车辆90的行驶方向。图4中的虚线表示卫星94的轨道。如图4中所示，卫星94是全方位的，也就是说，相对于铁路车辆90，它是360度的。因此，测量装置14从所有方向接收卫星电波。
图5是示出在位置计算中GNSS 92中的卫星94的选择的图。如图5中所示，测量装置14的位置用卫星选择部50设定以铁路车辆90的行驶方向即前方为中心在左右两侧设置的位置用设定范围(例如，左右两侧为60度)，以及以后方为中心在左右两侧设置的位置用设定范围(例如，左右两侧为60度)，作为位置用选择范围RA1(参见点阴影区域)。位置用卫星选择部50在位置用选择范围RA1内选择卫星94，并将其输出到GNSS位置计算部54。当能计算出位置的选定的卫星94的数量是四个或更多时，GNSS位置计算部54将位置用卫星有效标志规定为有效。
图6是示出在速度计算中，GNSS 92的卫星94的选择的图。如图6中所示，测量装置14的速度用卫星选择部52设定以其铁路车辆90的行驶方向即前方为中心在左右两侧设置的速度设置范围(例如，左右两侧为60度)，作为速度的选择区域RA2(参见点阴影区域)。速度用卫星选择部52在速度的选择区域RA2内选择卫星94，并将其输出到GNSS速度计算部56。当选择的卫星94存在时，GNSS速度计算部56将速度用卫星有效标志规定为有效。
图7是示出由测量装置14执行的位置计算处理的序列图。图7的左侧的流程图是由GNSS测量处理部34执行的GNSS位置计算处理。图7的中间的流程图是由自主测量处理部36执行的自主位置计算处理。图7的右侧的流程图是由判定处理部62执行的判定处理。
如在图7的左侧所示，在GNSS测量处理部34中，位置用卫星选择部50和GNSS位置计算部54从接收天线32获取卫星电波(S102)。位置用卫星选择部50和GNSS位置计算部54从卫星电波获取包括历书(almanac)和星历(ephemeris)的卫星轨道信息(S104)。位置用卫星选择部50从地磁传感器40获取方位数据(S106)。位置用卫星选择部50基于位置用设定范围，以沿着方位数据所表示的铁路车辆90的行驶方向作为中心的前后方向，来设定位置用选择范围RA1(S108)。位置用卫星选择部50在位置用选择范围RA1内选择卫星94，并将其输出到GNSS位置计算部54(S110)。GNSS位置计算部54基于从由位置用卫星选择部50选择的卫星94的卫星电波获取的卫星轨道信息，将GNSS位置计算为铁路车辆90的位置(S112)。GNSS位置计算部54将所计算的GNSS位置和位置用卫星有效标志输出到判定处理部62(S114)。当位置用卫星选择部50选择的卫星94的数量为四个或更多时，GNSS位置计算部54可以使位置用卫星有效标志有效，并且当卫星94的数量为三个或更少时，可以计算GNSS位置，并使位置用卫星有效标志无效。随后，GNSS测量处理部34重复步骤S102和后续步骤。
如在图7的中间所示，在自主测量处理部36中，自主位置计算部58从自主速度计算部60获取自主速度数据，并获取上次计算的自主位置数据(S202)。自主位置计算部58从加速度传感器42获取加速度数据，并从陀螺仪传感器44获取角速度数据(S204)。自主位置计算部58由上次计算的自主位置，基于自主速度数据所表示的自主速度、加速度数据、以及角速度数据，来计算本次的自主位置(S206)。自主位置计算部58将自主位置输出到判定处理部62(S208)。随后，自主测量处理部36重复步骤S202和后续步骤。
如在图7的右侧所示，在判定处理部62中，判定部66从自主测量处理部36获取自主位置(S302)。判定部66从GNSS测量处理部34获取GNSS位置和位置用卫星有效标志(S304)。判定部66将自主位置和GNSS位置作为位置数据72，存储在判定存储部64中(S306)。判定部66判断位置用卫星有效标志是否有效(S308)。如果判定部66确定位置用卫星有效标志是有效的(在S308为是)，则判定部66将GNSS位置数据用作采用位置数据26(S310)。如果判定部66确定位置用卫星有效标志无效(在S308为否)，则判定部66将自主位置数据用作采用位置数据26(S312)。判定部66将已经被用作采用数据76的采用位置数据26存储在判定存储部64中(S314)。发送部68从判定部66或判定存储部64获取采用位置数据26，并将其发送到主控制装置12(S316)。随后，判定处理部62重复步骤S302和后续步骤。
图8是示出由测量装置14执行的速度计算处理的序列图。图8的左侧的流程图是由GNSS测量处理部34执行的GNSS速度计算处理。图8的中间的流程图是由自主测量处理部36执行的自主速度计算处理。图8的右侧的流程图是由判定处理部62执行的判定处理。
如在图8的左侧所示，在GNSS测量处理部34中，速度用卫星选择部52和GNSS速度计算部56从接收天线32获取卫星电波(S122)。速度用卫星选择部52和GNSS速度计算部56从卫星电波获取包括历书和星历的卫星轨道信息(S124)。速度用卫星选择部52从地磁传感器40获取方位数据(S126)。速度用卫星选择部52基于速度用设定范围，以方位数据所表示的铁路车辆90的行驶方向作为中心，来设定速度用选择范围RA2(S128)。速度用卫星选择部52在速度用选择范围RA2内选择卫星94，并将其输出到GNSS速度计算部56(S130)。GNSS速度计算部56基于从速度用卫星选择部52选择的卫星94的卫星电波获取的卫星轨道信息，将GNSS速度计算为铁路车辆90的速度(S132)。GNSS速度计算部56将所计算的GNSS速度和速度用卫星有效标志输出到判定处理部62(S134)。当速度用卫星选择部52选择的卫星94的数量为一个或多个时，GNSS速度计算部56可以使速度用卫星有效标志有效，并且没有卫星94时，可以计算GNSS速度，并使速度用卫星有效标志无效。随后，GNSS测量处理部34重复步骤S122和后续步骤。
如在图8的中间所示，在自主测量处理部36中，自主速度计算部60从主控制装置12获取包括有铁路车辆90行驶的路线的角度数据和梯度数据的铁路路线信息24(S222)。自主速度计算部60从加速度传感器42获取加速度数据，并从陀螺仪传感器44获取角速度数据(S224)。自主速度计算部60基于梯度数据、角度数据、加速度数据和角速度数据，来计算自主速度(S226)。自主速度计算部60将自主速度输出到判定处理部62和自主位置计算部58(S228)。随后，自主测量处理部36重复步骤S222和后续步骤。
如在图8的右侧所示，在判定处理部62中，判定部66从自主测量处理部36获取自主速度(S322)。判定部66从GNSS测量处理部34获取GNSS速度和速度用卫星有效标志(S324)。判定部66将自主速度和GNSS速度作为速度数据74，存储在判定存储部64中(S326)。判定部66判断速度用卫星有效标志是否有效(S328)。如果判定部66确定速度用卫星有效标志是有效的(在S328为是)，则判定部66将GNSS速度数据用作采用速度数据28(S330)。如果判定部66确定速度用卫星有效标志无效(在S328为否)，则判定部66将自主速度数据用作采用速度数据28(S332)。判定部66将已经被用作采用数据76的采用速度数据28存储在判定存储部64中(S334)。发送部68从判定部66或判定存储部64获取采用速度数据28，并将其发送到主控制装置12(S336)。随后，判定处理部62重复步骤S322和后续步骤。
如上所述，第一实施方式的测量装置14根据基于GNSS 92的卫星电波所计算的GNSS速度或者根据传感器42和44的检测值所计算的自主速度，作为在主控制装置12进行铁路车辆90的控制中使用的铁路车辆90的速度而使用采用速度。因此，测量装置14可以采用在这两种不同方法计算出的速度中具有高精度的采用速度，并因此可以提高铁路车辆90的计算精度。
测量装置14基于表示速度用卫星选择部52为计算GNSS速度而对于卫星94的选择结果的速度用卫星有效标志，采用GNSS速度或自主速度中的任意一个的采用速度。因此，当卫星94的计算精度较高时，测量装置14可以采用GNSS速度作为采用速度。
测量装置14基于包括铁路车辆90的行驶方向的速度用选择范围RA2，选择用于计算GNSS速度的卫星94。因此，测量装置14可以提高GNSS速度的计算精度，可以基于卫星94的选择结果，将具有高精度的GNSS速度作为采用速度而采用。
<第二实施方式>
下面描述第二实施方式，第二实施方式在由判定处理部62采用的采用速度数据28的采用方法上有所不同。在第二实施方式中，GNSS位置计算部54是第一位置计算部的一例。
图9是示出用于采用第二实施方式的采用速度数据28的方法的图。图9中的位置P1、P2和P3表示铁路车辆90在不同时刻的位置。位置P1、P2和P3可以是根据GNSS位置数据表示的位置。位置P3表示根据卫星电波计算的当前或最新位置。位置P2表示在位置P3之前，根据卫星电波计算出的位置。位置P1表示在位置P2之前，根据卫星电波计算出的位置。位置Pn(n＝1,2,3)括号内的Xn和Yn表示位置Pn的坐标。
判定部66基于分别将位置P1和位置P2彼此连接并且将位置P2和位置P3彼此连接的方向矢量V1和V2，确定采用GNSS速度和自主速度中的哪一个作为采用速度。例如，判定部66从判定存储部64中存储的位置数据72中获取位置P1、P2和P3的位置坐标。这些位置坐标可以是从经度数据和纬度数据转换成直角坐标系的坐标。判定部66计算从位置P1到位置P2的方向矢量V1，并计算从位置P2到位置P3的方向矢量V2。判定部66计算方向矢量V1和V2的内积值IP(＝(X2-X1)·(X3-X2)+(Y2-Y1)·(Y3-Y2))。判定部66通过内积值IP与采用阈值之间的比较，来判断是否采用GNSS速度数据作为采用速度数据28。采用阈值是用于判断方向矢量V1和V2之间的角度是否对应于角度数据所表示的路线的曲率的值。可以与铁路车辆90的路线上的位置相关联地预先设置采用阈值，或者可以根据角度数据所表示的路线的曲率来计算采用阈值。例如，如果速度用卫星有效标志是有效的并且内积值IP不小于采用阈值，则判定部66可以将GNSS速度数据用作采用速度数据28。如果速度用卫星有效标志无效或者内积值IP小于采用阈值，则判定部66可以将自主速度数据用作采用速度数据28。
图10是由第二实施方式的判定处理部62执行的判定处理。类似于图8的步骤，通过相同的步骤编号来表示，并且省略针对其的描述。GNSS速度/自主速度计算处理类似于图8中的处理，因此省略。
如图10中所示，判定部66执行步骤S322至步骤S328。如果速度用卫星有效标志是有效的(在S328处为是)，则判定部66根据位置P1、P2和P3的位置坐标来计算两个方向矢量V1和V2，然后计算这两个方向矢量V1和V2的内积值IP(S340)。判定部66判断所计算出的内积值IP是否不小于采用阈值(S342)。如果内积值IP不小于采用阈值(在S342为是)，则判定部66采用GNSS速度数据作为采用速度数据28(S330)。
相反，如果速度用卫星有效标记无效(在S328处为否)，或者如果内积值IP小于采用阈值(在S342处为否)，则判定部66采用自主速度数据作为采用速度数据28。
随后，判定部66和发送部68执行步骤S334和后续步骤。
如上所述，第二实施方式的测量装置14基于将根据卫星电波计算的铁路车辆90在不同时刻的位置进行彼此连接的方向矢量，利用来自GNSS速度和自主速度的采用速度。由此，测量装置14判断方向矢量是否对应于铁路车辆90行驶的路线的曲率，并且因此可以判断卫星电波是否正常。因此，当卫星电波正常时，测量装置14可以将高精度的GNSS速度用作采用速度。
<第三实施方式>
下面描述第三实施方式，第三实施方式中由判定处理部62所采用的采用速度数据28的采用方法不同。在第三实施方式中，GNSS位置计算部54是第二位置计算部的一例。自主位置计算部58可以用作第二位置计算部。
图11是第三实施方式的控制系统10的整体结构图。如图11中所示，第三实施方式的主控制装置12的主控制存储部22还存储地图数据库29。地图数据库29包括关于诸如铁路车辆90的路线上的车站和隧道等对象物的位置的位置信息。换句话说，地图数据库29包括关于难以接收卫星电波的对象物的信息。主控制装置12将地图数据库29中包括的对象物的位置信息输出给判定装置38。
判定装置38的判定部66基于铁路车辆90的位置和对象物的位置，确定采用GNSS速度和自主速度中的哪一个作为采用速度。例如，判定部66获取地图数据库29中包括的对象物的位置信息，并基于该位置信息来判断采用位置数据26所表示的铁路车辆90的位置是否是自主采用区域。自主采用区域是包括车站和隧道等对象物以及这些对象物附近的区域，并且是难以接收卫星电波的区域。当铁路车辆90的位置是自主采用区域时，判定部66将自主速度数据用作采用速度数据28。当速度用卫星有效标志在铁路车辆90的位置已经为自主采用区域之后变为有效时，判定部66将GNSS速度数据用作采用速度数据28。
图12是由第三实施方式的判定处理部62执行的判定处理。类似于图8的步骤，通过相同的步骤编号来表示，并且省略针对其的描述。GNSS速度/自主速度计算处理类似于图8中的处理，因此进行省略。
判定处理部62的判定部66执行步骤S322至步骤S326。判定部66从主控制装置12获取地图数据库29中包括的车站和隧道等对象物的位置信息(S350)。判定部66从判定存储部64中存储的采用数据76中获取最新的采用位置数据26(S352)。判定部66判断采用位置数据26所表示的铁路车辆90的位置是否在自主采用区域内(S354)。如果判定部66确定铁路车辆90的位置在自主采用区域内(在S354处为是)，则判定部66将自主速度数据用作采用速度数据28(S332)。如果判定部66确定铁路车辆90的位置不在自主采用区域内(在S354处为否)，则判定部66判断速度用卫星有效标志是否有效(S328)。如果判定部66确定速度用卫星有效标志是有效的(在S328处为是)，则判定部66将GNSS速度数据用作采用速度数据28(S330)。如果判定部66确定速度用卫星有效标志无效(在S328处为否)，则判定部66将自主速度数据用作采用速度数据28(S332)。随后，判定部66和发送部68执行S334和后续步骤。
如上所述，第三实施方式的测量装置14基于铁路车辆90的路线上的诸如车站和隧道等对象物的位置信息，从GNSS速度和自主速度中利用采用速度。因此，在容易接收卫星电波的车站、隧道等附近之外的区域，测量装置14可以将GNSS速度用作采用速度，而在难以接收卫星电波的车站、隧道等附近，将自主速度用作采用速度。因此，测量装置14可以采用高精度的速度作为采用速度。
已经描述了本发明的一些实施方式；这些实施方式通过示例的方式给出，其并不意图限制本发明的保护范围。可以以各种其它模式来执行这些新颖的实施方式；在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、替换和修改。这些实施方式以及其变形包含在权利要求书所记载的本发明及其等同物中，并且包含在本发明的范围和主旨中。
上面所描述的程序可以在诸如CD-ROM(压缩光盘只读存储器)或DVD-ROM(数字多用途光盘只读存储器)等计算机可读存储介质中存储并提供，或者可以通过诸如互联网等网络来提供。
在上面所描述的实施方式中，自主速度计算部60基于加速度传感器42所检测到的加速度数据来计算自主速度；但是，用于计算自主速度的方法并不限于该方法。例如，自主速度计算部60可以基于设置在铁路车辆90的测速发电机中的传感器所检测到的速度脉冲信号、铁路车辆90的车轮半径等来计算自主速度。
上面所描述的实施方式可以彼此组合。例如，在第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式彼此组合的情况下，铁路车辆90的乘务员等可以选择判定处理部62进行的判定处理。
可以根据需要，改变上面所描述的实施方式的流程图的步骤顺序。
附图标记
10 控制系统
14 测量装置
26 采用位置数据
28 采用速度数据
29 地图数据库
38 判定装置
40 地磁传感器
42 加速度传感器
44 陀螺仪传感器
50 位置用卫星选择部
52 速度用卫星选择部(卫星选择部)
54 GNSS 位置计算部
56 GNSS 速度计算部(第一速度计算部)
58 自主位置计算部
60 自主速度计算部(第二速度计算部)
66 判定部
90 铁路车辆
92 GNSS (全球卫星导航系统)
94 卫星

Claims (5)

1.一种测量装置，包括：
第一速度计算部，基于来自全球导航卫星系统的卫星的卫星电波，计算铁路车辆的第一速度；
第二速度计算部，根据设置于所述铁路车辆的传感器的检测值，计算所述铁路车辆的第二速度；以及
判定部，基于预先确定的条件，判定采用所述第一速度和所述第二速度中的哪一个。
2.根据权利要求1所述的测量装置，
还包括：
卫星选择部，选择用于计算所述第一速度的所述卫星，
所述判定部基于所述卫星选择部的选择结果，确定采用所述第一速度和所述第二速度中的哪一个。
3.根据权利要求2所述的测量装置，
所述卫星选择部选择在包括所述铁路车辆的行驶方向的速度用选择范围内的所述卫星，作为用于计算所述第一速度的所述卫星。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的测量装置，
还包括：
第一位置计算部，基于所述卫星电波计算所述铁路车辆的位置，
所述判定部基于将不同时刻的所述铁路车辆的位置彼此连接的方向矢量，判定采用所述第一速度和所述第二速度中的哪一个。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的测量装置，
还包括：
第二位置计算部，计算所述铁路车辆的位置，
所述判定部获取关于在所述铁路车辆所行驶的路线上的对象物的位置的位置信息，并基于所述铁路车辆的位置和所述对象物的位置判定采用所述第一速度和所述第二速度中的哪一个。
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