DE10104946B4

DE10104946B4 - Method and device for determining the current position and for monitoring the planned path of an object

Info

Publication number: DE10104946B4
Application number: DE2001104946
Authority: DE
Inventors: Peter Pohlmann
Original assignee: Peter Pohlmann
Current assignee: POHLMANN, PETER, 60389 FRANKFURT, DE
Priority date: 2001-01-27
Filing date: 2001-01-27
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2021-01-28
Also published as: WO2002058984A8; WO2002058984A1; DE10104946A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der aktuellen Position und zur Überwachung des geplanten Weges eines Objektes, bei dem die Position des Objekts mit einer Einrichtung zur Positionsbestimmung ermittelt und zusätzlich mit der Einrichtung zur Positionsbestimmung der geplante Weg des Objektes überwacht wird durch den Vergleich einer aktuellen Aufnahme des Weges durch das Objekt mit vorhandenen Aufnahmen des Weges durch ein Referenz-Objekt bei bekannter Position des Referenz-Objekts,
dadurch gekennzeichnet, daß
– die Aufnahmen des Weges durch das Referenz-Objekt mit Programmen bearbeitet, sowie um Angaben zur Position des Referenz-Objekts und zusätzlich um Angaben zu variablen Einrichtungen ergänzt sind und so für den geplanten Weg des Objektes als Positionsdaten gespeichert sind,
– zusätzlich Angaben zu den bei der Aufnahme des Weges durch das Referenz-Objekt und der Bearbeitung der Aufnahmen durch das Referenz-Objekt benutzten Systemen und Programmen vorliegen,
– aus der aktuellen Aufnahme des Weges durch das Objekt die Position des Objekts...Method for determining the current position and for monitoring the planned path of an object, in which the position of the object is determined by a device for position determination and additionally monitored by the means for determining the position of the planned path of the object by comparing a current recording of the path by the object with existing recordings of the path through a reference object with known position of the reference object,
characterized in that
- Edits the images of the path through the reference object with programs, as well as information on the position of the reference object and in addition to information on variable facilities are added and stored for the planned path of the object as position data,
- additional information is available about the systems and programs used to record the path through the reference object and the processing of the recordings by the reference object,
- from the current recording of the path through the object, the position of the object ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der aktuellen Position und zur Überwachung des geplanten Weges eines Objektes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung ist geeignet für – aber nicht beschränkt auf – den Einsatz in Schienenfahrzeugen, Straßenfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen, etc..The The invention relates to a method for determining the current position and for monitoring the planned path of an object according to the preamble of the claim 1. It further relates to a corresponding device for carrying out the inventive method. The invention is suitable for - but not limited on the Use in rail vehicles, road vehicles, ships, aircraft, Etc..

Aus der DE 197 29 990 A1 sind Verfahren zur Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke und der Geschwindigkeit eines Schienenfahrzeugs bekannt, die auch geeignet erscheinen die aktuelle Position zu bestimmen. Bei dem dort vorgeschlagenen Verfahren wird allerdings von speziellen regelmäßigen Fahrweg begleitenden Markierungen ausgegangen, die in der Regel allerdings in realen Fahrwegen nicht vorhanden sind.From the DE 197 29 990 A1 For example, methods are known for determining the distance covered and the speed of a rail vehicle which also appear to determine the current position. In the method proposed there, however, is assumed by special regular infrastructure accompanying markers, which are, however, usually not available in real roads.

Die DE 195 32 104 C1 beinhaltet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position wenigstens einer Stelle eines spurgeführten Fahrzeugs. Dabei werden unabhängig voneinander wenigstens eine Anzahl n ≥ 3 verschiedener Arten von Positionsmeßdaten durch Erfassen von entlang der Spur vorhandenen Objekten, der zurückgelegten Weglänge und des befahrenen Streckenverlaufs gewonnen. Für jede Art erfaßter Meßdaten wird ein Positionsresultat durch eine jeweilige Korrelation der erfaßten Meßdaten mit einer zugehörigen, abgelegten Sollmenge ermittelt und die Fahrzeugposition aus den ermittelten Positionsresultaten durch ein m-von-n-Entscheidungsfindungsverfahren bestimmt.The DE 195 32 104 C1 includes a method and apparatus for determining the position of at least one location of a track-guided vehicle. At the same time, at least a number of n ≥ 3 different types of position measurement data are acquired independently of one another by detecting objects present along the track, the distance traveled and the route traveled. For each type of measured data acquired, a position result is determined by a respective correlation of the acquired measured data with an associated, stored setpoint quantity and the vehicle position is determined from the determined positional results by an m-of-n decision-making method.

Die DE 195 29 986 A1 offenbart ein Verfahren zur Ortung spurgefühter Fahrzeuge und Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren verwendet dabei eine auf dem spurgeführten Fahrzeug vorhandene Streckendarstellung mit unterlegter Streckenkilometrierung und einer auf dem Fahrzeug vorhandenen Streckenabtasteinrichtung zur relativen Fahrortbestimmung in Bezug auf die Streckendarstellung. Vom Fahrzeug aus wird die gesamte Strecke als Radar-, Infrarot und/oder Videoabbildung aufgenommen und zusammen mit der Streckenkilometrierung hinterlegt. Bei jeder Fahrt wird die jeweils befahrene Strecke in gleicher Weise abgetastet oder aufgenommen und mit der hinterlegten Abbildung verglichen, so daß infolge des Vergleichs der jeweilige Fahrort bestimmt werden kann.The DE 195 29 986 A1 discloses a method for locating lane-bound vehicles and means for performing the method. In this case, the method uses a route representation provided on the track-guided vehicle with underlayed track kilometrization and a route scanning device present on the vehicle for the purpose of relative location determination in relation to the route representation. From the vehicle, the entire route is recorded as radar, infrared and / or video image and stored together with the route kilometrization. For each trip, each traveled route is scanned or recorded in the same way and compared with the stored map, so that as a result of the comparison of each location can be determined.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausbauend auf dem oben aufgezeigten Stand der Technik ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die nicht nur für spurgeführte Fahrzeuge geeignet ist und neben der Bestimmung der aktuellen Position zusätzlich die Überwachung – und damit die Sicherung- des geplanten Weges eines Objektes ohne zusätzliche Einrichtungen am Objekt oder Weg ermöglicht und insbesondere auch gefährliche oder fremde Objekte entlang des geplanten Weges und den Status von variablen Einrichtungen des Weges (Signal, Schranke, Weiche o.ä.) erkennt.task The invention is to be based on the above-mentioned state the technique of proposing a method and a device which not only for track-guided Vehicles is suitable and in addition to determining the current position additionally the surveillance - and with it securing the planned path of an object without additional facilities on the object or way allows and especially dangerous or foreign objects along the planned path and the status of variable means of the path (signal, barrier, switch, etc.) recognizes.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß den Merkrmalen des Anspruchs 5 gelöst.These The object is achieved by a method according to the features of the claim 1 and a device according to the features of claim 5 solved.

Erfindungsgemäß stehen dem Objekt Positionsdaten des relevanten Weges zur Verfügung, die von einem Referenz-Aufnahmesystem (Video, Radar, IR, o.ä.) auf einem Referenz-Objekt entlang des Weges erfaßt, mit Programmen bearbeitet (komprimiert o.ä.) und um Angaben zur Position und Informationen zu variablen Einrichtungen des Wege ergänzt wurden. Zusätzlich kennt das Objekt die Charakteristika des Aufnahmesystems mit deren Hilfe die Daten ermittelt und die Programme mit denen sie bearbeitet wurden. Die relevanten Informationen stehen auf Datenträger zur Verfügung und/oder werden per Funk von Weg-Abschnitt-Kontroll-Einheiten (Cell Control Center, CCC) bereitgestellt.According to the invention the position object data of the relevant path available from a reference recording system (video, radar, IR, etc.) on one Detected reference object along the way, edited with programs (compressed or similar) and position information and information about variable facilities complements the way were. additionally knows the object the characteristics of the recording system with their Help determine the data and the programs with which it works were. The relevant information is available on disk disposal and / or are transmitted by radio from path-section control units (Cell Control Center, CCC).

Das Objekt erfaßt mit seinem -dem Referenz-System ähnlichen- Aufnahmesystem den Weg und vergleicht die erfaßten und mit den Programmen bearbeiteten Daten mit den gespeicherten Positionsdaten.The Object detected with its reference system similar Recording system and compares the captured and edited with the programs Data with the stored position data.

Bei größter Übereinstimmung ist die aktuelle Position gefunden. Dabei kann durch Kenntnisse über die letzte Position des Objektes die Anzahl der zu vergleichenden Positionsdaten reduziert und das Ergebnis plausibilisiert werden.at greatest agreement is the current position found. It can by knowledge of the Last position of the object The number of position data to be compared reduced and the result plausibilized.

Wenn in den Positionsdaten der aktuellen Position Informationen zu variablen Einrichtungen des Weges enthalten sind, wird aus der aktuellen Aufnahme der Status dieser Einrichtung ermittelt.If in the position data of the current position information about variables Facilities of the way are included, from the current recording determines the status of this facility.

Wenn in der aktuellen Aufnahme abweichend von den entsprechenden Positionsdaten fremde Objekte entlang des geplanten Weges erfaßt sind, werden deren Charakteristika ermittelt (Typ, Position, Geschwindigkeit, Richtung, o.ä.).If in the current recording different from the corresponding position data foreign objects along the planned path are detected, their characteristics determined (type, position, speed, direction, etc.).

Die ermittelte Position des Objektes, der Status der variablen Einrichtungen und die Charakteristika der fremden Objekte können zur weiteren Bearbeitung genutzt werden (Überwachung, Sicherung des Objektes selbst und bei Funkverbindung auch anderer Objekte). Die Anforderungen an Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit des Verfahrens lassen sich erfüllen durch mehrere und/oder diversitäre Komponenten. Die Geschwindigkeit der Aktualisierung der Aufnahmen und die Übertragung und Bearbeitung der Daten muß angepaßt sein an die maximale Geschwindigkeit des Objektes. Temporäre Veränderungen der Aufnahmen gegenüber den Positionsdaten, z.B. durch Schnee, werden durch geeignete Filtermethoden neutralisiert. Stehen neben der aktuellen Aufnahme noch Angaben zur Positionsbestimmung (Rad Impulsgeber, Doppler- Radar, GPS, GSM, o.ä.) zur Verfügung, können diese zur Plausibilisierung und Optimierung des Verfahrens genutzt werden.The determined position of the object, the status of the variable devices and the characteristics of the foreign objects can be used for further processing (monitoring, securing of the object itself and in case of radio connection of other objects). The requirements for accuracy The reliability, reliability and safety of the process can be met by multiple and / or diverse components. The speed of updating the recordings and the transmission and processing of the data must be adapted to the maximum speed of the object. Temporary changes in the images relative to the positional data, eg due to snow, are neutralized by suitable filter methods. If, in addition to the current recording, information on the position determination (wheel pulser, Doppler radar, GPS, GSM, etc.) is available, these can be used for plausibility and optimization of the procedure.

Es ist eine so hohe Genauigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit erzielbar, daß auf die bekannten Verfahren zur Positionsbestimmung (Balisen, o.ä.) und Weg Überwachung (stationäre Kameras, o.ä.) in der Regel verzichtet werden kann.It is such a high level of accuracy, availability and safety achievable, that on the known methods for determining position (Balisen, or similar) and path monitoring (stationary Cameras, etc.) usually can be waived.

Das Verfahren erfordert keine zusätzlichen Vorrichtungen/Markierungen entlang des Weges, da die vorhandenen Informationen des Weges genutzt werden, und funktioniert auch ohne Satellitenkommunikation und Funk. Das Aufnahmesystem mit Datenkommunikation muß auf dem Objekt sein, alle anderen Vorrichtungen können auch zentral und für mehrere Objekte gemeinsam realisiert sein, wenn eine Funkverbindung vorhanden ist. Das Verfahren ist besonders wirtschaftlich, da die Aufnahmesysteme zur Positionsbestimmung und gleichzeitig zur Überwachung des geplanten Weges genutzt werden können. So kann insbesondere auch der Übergang von bestehenden zu neuen Sicherungssystemen (ETCS, o.ä.) ideal unterstützt werden (auch ohne Funk können die konventionellen variablen Informationen des Weges ausgewertet werde, Beispiel Signal). Diversitäre Aufnahmeprinzipien (Normallicht-, Infrarot, Radar- und/oder Ultraschall, o.ä.) parallel eingesetzt erhöhen die Verfügbarkeit und die Sicherheit. Das Aufnahmesystem sollte an die vorgesehenen Wege (Schiene, Straße, Wasser, Luft) und Geschwindigkeiten des Objektes und deren Charakteristika optimal angepaßt sein.The Method does not require additional devices / markers along the way, since the existing information of the way are used and also works without satellite communication and radio. The Recording system with data communication must be on the object, all other devices can also central and for several Objects can be realized together if there is a radio connection is. The process is particularly economical, since the recording systems for position determination and at the same time for monitoring the planned path can be used. In particular, the transition from existing to new security systems (ETCS, etc.) ideal supports be able to (even without radio evaluated the conventional variable information of the way gonna, example signal). Diversified recording principles (normal light, infrared, Radar and / or ultrasound, etc.) increase in parallel the availability and safety. The recording system should be at the intended Paths (rail, road, Water, air) and speeds of the object and their characteristics optimally adapted be.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist in 1 am Beispiel einer Lok dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Dabei sind alle Komponenten nur einfach ausgeführt.A preferred embodiment is in 1 the example of a locomotive and will be described below. All components are simply executed.

Dargestellt ist eine Lok (Objekt) auf einem Gleis (Weg) mit einem in Richtung des geplanten Weges vor der Lok neben dem Gleis stehenden Signal (variable Einrichtung). Das Signal ist ein Lichtsignal mit 3 Lampen, deren Zustand (an/aus) den Status (frei belegt, o. ä.) des dahinter liegenden Weges codiert wiedergibt. Im Gleis sind Schwellen und neben dem Gleis eine typische abwechslungsreiche Landschaft mit Masten, Gebäuden u.ä..shown is a locomotive (object) on a track (way) with one in the direction the planned path in front of the locomotive next to the track signal (variable Facility). The signal is a light signal with 3 lamps whose Status (on / off) the status (freely assigned, or similar) of the path behind it encoded. In the track are sleepers and next to the track a typical varied landscape with masts, buildings, etc.

Optional ist für diesen Gleisabschnitt ein Cellular Control Center, CCC, vorgesehen, welches über Funk (z. B. GSM-R) mit der Lok Informationen austauschen kann, wenn die Lok entsprechend ausgerüstet ist.optional is for this track section a Cellular Control Center, CCC, provided which over radio (eg GSM-R) can exchange information with the locomotive if the Lok equipped accordingly is.

Es ist der Führerstand der Lok dargestellt mit dem Lokführer, einem mit Anzeige-Bedieneinrichtung ausgestatteten Computersystem (PDA, Notebook, o. ä.) an das eine hinter der Frontscheibe installierte Kamera (Webcam, o. ä.) seriell über ein Kabel angeschlossen ist. Optional ist das Computersystem seriell mit einem Funkgerät (z. B. GSM-R, g. g. f. mit GPS) zum Informationsaustausch mit dem CCC und mit einer Zugschnittstelleneinheit zum Informationsaustausch mit dem Zug (Radimpulse, Bremse, o. ä.) verbunden.It is the cab the locomotive shown with the driver, a equipped with display control Computer system (PDA, notebook, or similar) to the one behind the windscreen installed camera (webcam, or similar) serial over a cable is connected. Optionally, the computer system is serial with a radio (eg GSM-R, g., g., with GPS) for information exchange with the CCC and with a train interface unit for information exchange connected to the train (wheel pulses, brake, o. Ä.).

In diesem Ausführungsbeispiel und mit diesen Vorrichtungen läuft das Verfahren wie folgt ab:

1 Die gespeicherten Positionsdaten und zusätzlichen Informationen des relevanten Wegabschnittes werden von einem Datenträger (oder optional über Funk aus dem CCC) in das Computersystem geladen.
2 Die Kamera nimmt den Weg auf und im Computer werden die aktuellen Daten ermittelt.
3 Die aktuellen Daten werden mit den gespeicherten Positionsdaten verglichen zur Ermittlung der aktuellen Position.
4 Der Status der variablen Einrichtungen, in unserem Beispiel ein Signal mit Rot, wird für die aktuelle Position aus den Aufnahmedaten ermittelt.
5 Fremde Objekte und deren Charakteristika werden durch Vergleich der aktuellen Aufnahme mit den zugehörigen Positionsdaten ermittelt.
6 Die Ergebnisse werden auf dem Bildschirm dem Lokführer angezeigt (und/oder optional über Funk an das CCC übertragen und/oder geeignet weiterverarbeitet und/oder über die Zugschnittstelle ausgegeben, z.B. zur Bremsung).

In this embodiment and with these devices, the method proceeds as follows:

1 The stored position data and additional information of the relevant path section are loaded from a data carrier (or optionally via radio from the CCC) into the computer system.
2 The camera takes the path and the computer calculates the current data.
3 The current data is compared with the stored position data to determine the current position.
4 The status of the variable devices, in our example a signal with red, is determined for the current position from the acquisition data.
5 Foreign objects and their characteristics are determined by comparing the current image with the associated position data.
6 The results are displayed on the screen to the engine driver (and / or optionally transmitted via radio to the CCC and / or suitably further processed and / or output via the train interface, eg for braking).

Der Schritt 1 wird nach Aktivierung und vor Eintritt in eine andere Zelle ausgeführt und die Schritte 2-6 werden regelmäßig wiederholt, solange das Computersystem aktiv ist.The step 1 is executed after activation and before entering another cell and the steps 2 - 6 are repeated regularly as long as the computer system is active.

Die Verfahren zur Ermittlung der Ergebnisse, Anzeige, Übertragung und Weiterverarbeitung sind bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung. Wenn eine vorhandene Funkverbindung es zuläßt, können Teile des Verfahrens und der Vorrichtung auch im CCC realisiert werden, zum Ersatz/Reduzierung der Anforderungen/Kosten des Computersystems auf der Lok und zur Realisierung weiterer Verfahren, die nicht Gegenstand der Erfindung sind.The Method for determining the results, display, transmission and further processing are known and not the subject of the invention. If an existing radio link permits, parts of the method and the device can also be realized in CCC, for replacement / reduction the requirements / costs of the computer system on the locomotive and to Realization of other methods that are not the subject of the invention are.

Anforderungen an die Verfügbarkeit und die Sicherheit können erreicht werden, wenn mehrere und/oder diversitäre Einrichtungen/Programme/ o. ä. vorgesehen werden.Availability requirements and the Security can be achieved if multiple and / or diversified facilities / programs / o.

Claims

Method for determining the current position and for monitoring the planned path of an object, in which the position of the object is determined by a device for position determination and additionally monitored by the means for determining the position of the planned path of the object by comparing a current recording of the path by the object with existing recordings of the path through a reference object in a known position of the reference object, characterized in that - the recordings of the path through the reference object edited with programs, as well as information on the position of the reference object and in addition to Information on variable facilities are added and thus stored for the planned path of the object as position data, - in addition to information on the systems and programs used in the recording of the path through the reference object and the processing of the images by the reference object, - from the current Recording of the path through the object, the position of the object is determined by comparison with the position data taking into account the systems and programs used in the preparation of the position data, and at the determined positions of the object with information on variable means in the position data, the status of the variable device the current recording of the path through the object is determined at this position, - foreign objects with specific information (type, position, speed, etc.) are identified when the current recording of the path through the object at this position entlag the planned Path of the object deviates from the position data to this position, - from the specific position of the object, the status of the variable devices and detected foreign objects, the planned path is monitored for occupancy and all results are provided for transmission, display and further processing.

Method according to claim 1, characterized in that that the certain position of the object is made plausible.

Method according to claim 1 or 2, characterized that extra Position information of own or third-party objects as additional Information and plausibility be used.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Recording data, in particular for compensating changing recording conditions, be filtered and the position data are adaptively improved.

Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that - on the Object a recording system with data transmission is installed, - for investigation the results of the positioning and monitoring of the planned path of the Object on the object and / or in a center as an institution Positioning computer with data transmission is present to the recording system, - for display and / or for Direct influence of the object by the results of the position determination and surveillance the planned path of the object means for displaying the results and / or a device for influencing the object by the Results are provided, each equipped with data transfer to the computer is - the Speed of recording, data transmission, editing, presentation and influencing the object to the requirements at maximum speed of the object is enough.

Device according to claim 5, characterized in that that to increase the availability and Security several facilities for display and / or facilities for influencing the object and / or recording systems in parallel are used.

Device according to claim 6, characterized in that that the Display devices and / or influencing devices of the object and / or the recording systems are diversified.

Device according to one of claims 5 to 7, characterized that to Plausibility check, specification and to improve the availability and Security another device for determining the position is provided, according to another positioning principle works as the device for determining position.