JP2021183955A - 位置測位装置、速度計測装置、及び位置測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測精度をより向上可能な位置測位装置、速度測位装置、及び位置測位方法を提供する。【解決手段】実施形態に従った位置測位装置１５は、車両の位置を測位する位置測位装置１５であって、第１測位部２１と、第２測位部２５と、判別部２６と、を備える。第１測位部２１は、衛星からの測位用信号を受信し、車両の第１位置を測位する。第２測位部２５は、自立測位用センサの出力に基づいて、車両の第２位置を測位する。判別部２６は、第１位置が所定の位置に基く範囲である場合、及び車両の進行方向の変化が所定量である場合の少なくとも一方である場合に、第２位置を車両の位置とする。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、位置測位装置、速度計測装置、及び位置測位方法に関する。

鉄道向け自動運転に向けて、位置測位と速度計測を同時に行う装置及び高精度化が求められている。列車の位置測位には、地上子を通過したことによる信号区間内の在線検知が一般に行われている。また、速度計測では、速度発電機（タコジェネレータ、以下ＴＧと記す）による周波数変換により速度を計測する方法が一般に用いられている。

また、人工衛星から送信された測位用電波信号を用いて測位する方法もあるが、この場合、鉄道沿線環境ではマルチパス等の問題から計測精度が最大±１０ｍとなっており、自動運転向けの位置測位としては計測精度が低くなってしまう。また、トンネル、橋上駅舎等の高架下や地下区間等の衛星受信不可領域においても走行位置を把握できない恐れがある。

特開２０１０−１００２３９号公報 特許第５９７３０２４号公報 特許第４１２１８９７号公報 特許第５１８５５７５号公報

計測精度をより向上可能な位置測位装置、速度計測装置、及び位置測位方法を提供する。

実施形態に従った位置測位装置は、車両の位置を測位する位置測位装置であって、第１測位部と、第２測位部と、判別部と、を備える。第１測位部は、衛星からの測位用信号を受信し、車両の第１位置を測位する。第２測位部は、自立測位用センサの出力に基づいて、車両の第２位置を測位する。判別部は、第１位置が所定の位置に基づく範囲である場合、及び車両の進行方向の変化が所定量である場合の少なくとも一方である場合に、第２位置を記車両の位置とする。

第１実施形態に係る走行位置検知システム１０の概要構成ブロック図。 第１実施形態の受信演算処理装置の機能構成ブロック図。 第１実施形態の測位信号演算処理部の処理フローチャート。 不可視領域が設定されている場合の処理環境を模式的に示す図。 星受信制御処理及び自立計測切替判別処理の処理フローチャート（その１）。 分岐処理Ａのフローチャート 分岐処理Ｄのフローチャート。 衛星受信制御処理及び自立計測切替判別処理の処理フローチャート（その２） 測位用電波信号により不可視領域を検知する場合の処理環境を模式的に示す図。 別の分岐処理Ｄのフローチャート。 図１０で示す処理を用いる場合のフローチャート。 地図データ及び測位用電波信号の情報により不可視領域に切り換える場合の処理環境を模式的に示す図。 更に別の分岐処理Ｄのフローチャート。 図１３で示す処理を用いる場合のフローチャート。 受信衛星制御処理の処理フローチャート。 測位用情報の受信状態の説明図。 速度計測の場合の受信有効エリア７及び受信無効エリアの設定例を示す図 人工衛星の選択処理の説明図。 仰角制御の説明図。 走行状態判別処理部の処理フローチャート。 車両位置補正部の処理フローチャート。 第２実施形態の受信演算処理装置の機能構成ブロック図。 車両進路予測演算部の処理フローチャート（その１）。 車両進路予測演算部の処理フローチャート（その２）。 車両進路予測演算部の処理フローチャート（その３）。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る走行位置検知システム１０の概要構成ブロック図である。走行位置検知システム１０は、鉄道車両１１に搭載され、人工衛星（以下では測位衛星と呼ぶ場合がある）１２−１〜１２−４の送信機から送信された測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４に基づき測位を行うことが可能である。この走行位置検知システム１０は、受信アンテナ装置１３と、外部機器１４と、受信演算処理装置（位置測位装置）１５と、を備える。なお、本実施形態では、人工衛星１２−１〜１２−ｎをｎ＝４で説明するが、これに限定されない。例えば、ｎは５以上の自然数でもよい。

受信アンテナ装置１３は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を受信可能なアンテナ装置である。外部機器１４は、測位結果に基づき、鉄道車両１１の走行制御を行う機器であり、例えば、列車統合管理装置（ＴＣＭＳ）、自動運転向け運転士支援制御装置、車上モニタである。受信演算処理装置１５は、受信アンテナ装置１３の出力した測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４に基づいて測位処理を行い、測位結果を外部機器１４に出力する。

図２は、第１実施形態に係る受信演算処理装置１５の構成例を示すブロック図である。受信演算処理装置１５は、測位信号演算処理部（第１測位部）２１と、衛星受信制御部２２と、自立計測演算処理部（第１計測部）２３と、走行状態判別処理部２４と、車両位置補正部（第２測位部）２５と、自立計測切替判別部（判定部）２６と、記憶装置２７と、通信接続装置２８と、測位信号速度演算部（第２計測部）２９とを、有する。図２には、３軸センサ部ＣＳＵが更に図示されている。３軸センサ部ＣＳＵは、例えば３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ、及び３軸地磁気センサを含む３軸センサである。

測位信号演算処理部２１は、受信アンテナ装置１３の受信した測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４に基づいて、鉄道車両１１の位置座標を演算し、測位データ群ＤＧを出力する。測位データ群ＤＧには、時刻、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４に含まれる衛生軌道情報（例えば衛星アルマナック情報、及び衛星エフェメリス情報）、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の受信信号強度、及び鉄道車両１１の位置座標などが含まれる。

衛星受信制御部２２は、測位データ群ＤＧに含まれる人工衛星１２−１〜１２−４からの測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４及びその信号強度に基づいて、位置誤差を推定する演算処理を行う。これにより、衛星受信制御部２２は、得られた推定演算誤差に基づいて、対応する衛星受信仰角及び受信強度等の受信制御を行う。衛星受信制御部２２の詳細は図１５乃至１９を用いて後述する。

自立計測演算処理部２３は、３軸センサ部ＣＳＵの出力に基づいて自立測位データ群ＤＳを出力する。自立測位データ群ＤＳには、時刻、速度、３軸方向の走行ベクトルなどが含まれる。すなわち、この自立計測演算処理部２３は、速度、３軸方向の走行ベクトルを一般的な演算方法を用いて演算処理する。例えば、３軸方向の走行ベクトルは、３軸加速度センサの出力に基づき、３軸方向の加速度を時間積算することで演算される。また、速度は、例えば３軸方向の走行ベクトルの絶対値として演算可能である。

走行状態判別処理部２４は、自立測位データ群ＤＳを主として用いて、鉄道車両１１の走行状態（例えば走行状態には速度情報、停止状態を示す情報が含まれる）を判別する。走行状態判別処理部２４の詳細な処理例は図２０を用いて後述する。

車両位置補正部２５は、測位データ群ＤＧに基づく鉄道車両１１の位置座標を自立測位データ群ＤＳの情報を用いて補正演算し、鉄道車両１１の位置情報を出力する。すなわち、車両位置補正部２５は、基準位置からの鉄道車両１１の位置座標の時系列な変化を、自立測位データ群ＤＳの情報を用いて演算する。この基準位置とは、過去に測位または自立演算をした位置の、平均位置である。例えば、基準位置は、同一の地上子を通過した際の測位位置の過去１０回分の平均値である。また、車両位置補正部２５の詳細な処理例は図２１を用いて後述する。

自立計測切替判別部２６は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の電波状態、及び鉄道車両１１の位置の少なくともいずれかに応じて、測位信号演算処理部２１の出力する位置座標及び車両位置補正部２５の出力する位置座標のいずれを鉄道車両１１の位置座標とするか判別する。例えば、自立計測切替判別部２６は、測位データ群ＤＧを用いて、鉄道車両１１が人工衛星１２−１〜１２−４を捕捉できない環境下に存在するか否かを判別し、人工衛星１２−１〜１２−４を捕捉できない環境下に存在する場合に、車両位置補正部２５の出力する位置座標を主として用いる自立計測処理に自動的に切り替える。
また、自立計測切替判別部２６は、測位信号演算処理部２１の出力する位置座標を主として用いる測位演算状態（Ｓｔａｔｅ１）、車両位置補正部２５の出力する位置座標を主として用いる自立計測処理状態（Ｓｔａｔｅ２）のいずれであるかを示す情報を記憶装置に２７に時刻とともに記憶する。

記憶装置２７は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。記憶装置２７は、各種の情報を記憶する。
通信接続装置２８は、記憶装置２７と、外部装置１４との間を通信する。

測位信号速度演算部２９は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の電波を用いて鉄道車両１１の速度を演算する。鉄道車両１１では、加速時、及び減速時に空転滑走する場合がある。このため、鉄道車両１１の速度発電機（タコジェネレータ）による周波数変換に基づく速度よりも、電波を用いて演算した速度の方が、一般的に精度がより高くなる。

測位信号速度演算部２９は、例えば人工衛星１２−１〜１２−４から出力されている搬送波のドップラー効果により道車両１１の速度を演算する。人工衛星１２−１〜１２−４の搬送波周波数（Ｌ１帯 ｆｓ＝１．５７５４ ＧＨｚ）は厳密に管理されているため、この周波数を測って式（１）により、速度Ｖを演算する。一方で、人工衛星１２−１〜１２−４は高速で移動しているため、１個の人工衛星の搬送波周波数だけでは対地速度を求めることはできない。このため、複数（例えば４個以上）の人工衛星１２−１〜１２−４からの搬送波周波数を測定し、対地速度が演算される。また、測位信号演算処理部２１と同様に、不可視領域を鉄道車両１１が通過すると、搬送波周波数を使用して速度を計測することは不可能となる。

以上が走行位置検知システム１０の構成の説明であるが、次に各構成部の動作を説明する。

まず、図３に基づき、測位信号演算処理部２１及び自立計測演算処理部２３の処理例を説明する。図３は、第１実施形態の測位信号演算処理部２１の処理フローチャートである。

受信演算処理装置１５の測位信号演算処理部２１は、受信アンテナ装置１３を介して測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を受信する（ステップＳ１１）。

次に、測位信号演算処理部２１は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４から時刻信号を抽出し取得する（ステップＳ１２）。続いて、測位信号演算処理部２１は、衛星軌道情報（例えば、衛星アルマナック情報、及び衛星エフェメリス情報）、及び得られた時刻信号に基づいて緯度情報及び経度情報を含む位置情報を取得する（ステップＳ１３）。

ここで、位置情報の取得方法の詳細を説明する。測位信号演算処理部２１は、例えば人工衛星１２−１〜１２−４からの軌道情報を用いて鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。すなわち、人工衛星１２−１〜１２−４の位置と、その瞬間における人工衛星１２−１〜１２−４と受信演算処理装置１５との距離をセットとした情報により、鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出することが可能である。この場合、人工衛星の位置と、その瞬間における人工衛星と受信演算処理装置１５との距離の情報のセットは、３以上あれば、座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出可能である。これに、時刻の正確さを保証するため４つ目の衛星が一般に必要となる。

より詳細には、測位信号演算処理部２１は、衛生軌道情報（例えば、衛星アルマナック情報、及び衛星エフェメリス情報）、及び得られた時刻信号に基づいて、以下に示す、（２）式により鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。

（２）式において、（ｘ、ｙ、ｚ）は、求めたい位置の座標値のパラメータであり、（ｘ_ｎ、ｙ_ｎ、ｚ_ｎ）は測位信号を送信する衛星の位置の座標値のパラメータである。また、ｔは、測位した時刻のパラメータであり、ｔ_ｎは、人工衛星１２−１〜１２−４が測位用信号を送信した時刻のパラメータである。なお、測位信号演算処理部２１は、地上の基地局などを経由して、測位用信号を受信してもよい。測位信号演算処理部２１は、この４パラメータを最小二乗法などにより、検知したい位置情報を算出する。

続いて、測位信号演算処理部２１は、演算結果に基づいて測位衛星数を取得する（ステップＳ１４）。さらに、測位信号演算処理部２１は、衛星アルマナック情報に基づいて測位衛星仰角を算出するとともに、受信アンテナ装置１３から測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の受信時の受信強度の情報を取得する（ステップＳ１５）。例えば、測位信号演算処理部２１は、人工衛星１２−１〜１２−４の位置と、鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）との関係から測位衛星仰角を算出することが可能である。

次に、測位信号演算処理部２１は、測位衛星方向角を取得する（ステップＳ１６）。例えば、測位信号演算処理部２１は、人工衛星１２−１〜１２−４の位置と、鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）と、鉄道車両１１の方向との関係から測位衛星方向角を算出することが可能である。さらに、測位信号演算処理部２１は、その他の衛星受信情報を取得する（ステップＳ１７）。測位信号演算処理部２１は、これらの情報を含む測位データ群ＤＧを出力し、記憶装置２７に記憶する。

次に、自立計測演算処理部２３は、３軸センサ部ＣＳＵから３軸加速度センサの出力を取得し（ステップＳ１８）、３軸ジャイロセンサの出力を取得し（ステップＳ１９）、３軸地磁気センサの出力を取得する（ステップＳ２０）。自立計測演算処理部２３は、速度、３軸方向の走行ベクトルを演算し、これらの情報を含む自立測位データ群ＤＳを出力し、時刻とともに記憶装置２７に記憶する。この際に、車両位置補正部（第２測位部）２５は、自立測位データ群ＤＳに基づき、鉄道車両１１の位置座標を演算し、時刻とともに記憶装置２７に記憶する。

ここで、図４乃至図８を用いて、トンネルなどによる測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の受信障害の発生箇所が既知である場合の、衛星受信制御部２２の衛星受信制御、及び走行状態判別処理部２４の自立計測切替判別処理の処理例について説明する。以下では、同等の処理には同一の番号を付し、説明を省略する場合がある。

図４は、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２が設定されている場合の処理環境を模式的に示す図である。鉄道車両１１は、実空間の線路Ｌ１の軌道上を走行する。また、鉄道車両１１は、地図上の線路Ｌ２の軌道情報と不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の情報を予め記憶している。また、図４では、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２以外の領域であるＧＮＳＳ（全球測位衛星システム：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）区画Ｓ１、Ｓ３と、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２に対応する自立計測区画Ｓ２が図示されている。なお、本実施形態では、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の受信障害が発生する領域を意味する。

図５は衛星受信制御処理及び自立計測切替判別処理の処理フローチャート（その１）である。

図５に示すように、本実施形態においては、まず、走行状態判別処理部２４は、測位データ群ＤＧに含まれる測位衛星仰角及び受信強度を取得する（ステップＳ３１）。
次に、位信号演算処理部２１は、推定位置誤差を演算し、走行状態判別処理部２４は、推定位置誤差を取得する（ステップＳ３２）。位信号演算処理部２１は、測距精度としてＰＤＯＰ（衛星の幾何配置による精度低下率）値を演算する。
ＤＯＰ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）は、衛星の配置状態を指標化したものであり、ＤＯＰ値は、衛星数よりも測位精度との相関関係が高く、値が小さいほど測位精度が高い傾向を示す。このＤＯＰ値には、衛星の幾何学的配置の水平成分だけを指標化したＨＤＯＰ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ＤＯＰ）、垂直成分だけ指数化したＶＤＯＰ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ＤＯＰ）、それらを合成したＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ＤＯＰ）等がある。本実施形態では、通常計測においてはＰＤＯＰ値を用いる。一方で、「高さ」に高い精度を求める場合には、ＶＤＯＰ値を用いてもよい。また、走行状態判別処理部２４は、推定位置誤差値として、位信号演算処理部２１が演算するＥＨＰＥ（推定水平測位精度）を用いる場合がある。

続いて、走行状態判別処理部２４は、取得した鉄道車両１１の進行方向に基づいて受信方位角を設定する（ステップＳ３３）。鉄道車両１１の進行方向は、３軸センサ部ＣＳＵからの出力信号に基づき、自立測位演算処理部（第２測位部）２３により演算される。なお、受信方位角の設定（ステップＳ３３）は、この段階では必ずしも行う必要はない。

次に、走行状態判別処理部２４は、測位した受信強度ｄｂと記憶装置２７に記憶されている受信強度の判定閾値ｄｂ＿ｔｈｒとを比較する（ステップＳ３４）。

ｄｂ＿ｔｈｒ＜ｄｂである場合（ステップＳ３４のＹｅｓ）、受信強度が充分強く、感度が良い状態であることを意味しており、受信対象とする衛星の衛生仰角の制御に遷移する。

次に、走行状態判別処理部２４は、仰角制御が必要であるか判別するため、記憶装置２７から読み出した所定のＰＤＯＰの判定閾値ｐｄｏｐ＿ｔｈｒを用いて、測位したＰＤＯＰ値（ｐｄｏｐ）と比較する（ステップＳ３５）。

ｐｄｏｐ≧ｐｄｏｐ＿ｔｈｒである場合（ステップＳ３５のＮｏ）、位置精度低下率が高く、精度が比較的悪い状態であることを意味しており、走行状態判別処理部２４は、衛星受信制御部２２に、仰角の上限角度及び仰角の下限角度を演算させ（ステップＳ３６）、仰角の制御（再設定）を行う（ステップＳ３７）。この場合において、仰角の上限角度及び仰角の下限角度の演算は、記憶装置２７に記憶した所定の仰角と推定位置誤差から得られる回帰式のパラメータを用いる方法や仰角とＰＤＯＰ値から得られる回帰式のパラメータを用いる方法等が挙げられる。これらの方法は、推定位置誤差が向上する関係式となるため、どの方法を用いて良い。

次に、走行状態判別処理部２４は、所定の時間範囲においてステップＳ３１とステップＳ３２の処理を時系列に所定の時間範囲で行わせ、受信強度及びＰＤＯＰの値を時系列に取得する（ステップＳ３８）。そして、走行状態判別処理部２４は、所定の時間が経過した際に、ｄｂ１＿ｔｈｒ＜ｄｂ１、ｄｉｖ＜ｄｉｖ＿ｔｈｒ、且つｐｄｏｐ＜ｐｄｏｐ＿ｔｈｒであるか否かを判定する（ステップＳ３９）。ここで、ｄｂ１は、受信強度の平均値であり、ｄｉｖは、受信強度の分散であり、ｄｂ１＿ｔｈｒ、ｄｉｖ＿ｔｈｒはそれぞれ受信強度の平均、受信強度の判定閾値である。例えば、図４で示す不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の前後の領域では受信強度の変動が大きくなり、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２内では受信強度が低下する。このため、受信強度の平均、及び分散の値を評価することにより、評価が低い場合に不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の前後、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２内での仰角の制御（再設定）を避けることができる。

走行状態判別処理部２４は、ｄｂ１＿ｔｈｒ＜ｄｂ１、ｄｉｖ＜ｄｉｖ＿ｔｈｒ、ｐｄｏｐ＜ｐｄｏｐ＿ｔｈｒである場合に（ステップＳ３９のＹｅｓ）に仰角を復帰設定し、ステップＳ３１からの処理を繰り返す。この場合、位置精度低下率が高く、且つ選択した仰角範囲の衛星の信号強度が高いと判断される。このため、測位衛星仰角及び受信強度の制御値として再設定した仰角の上限角度及び仰角の下限角度に変更し、ステップＳ３１からの処理を繰り返す。この際に走行状態判別処理部２４は、時刻とともに測位演算状態（Ｓｔａｔｅ１）であることを記憶装置２７に記憶する。また、位置精度低下率が高く、且つ選択した仰角範囲の衛星の信号強度が高いと判断されるため、測位信号演算処理部２１の演算した位置座標、及び測位信号速度演算部２９が演算した速度を鉄道車両１１の位置情報として優先的に用いることが可能となる。

一方で、ｄｂ１＿ｔｈｒ＜ｄｂ１、ｄｉｖ＜ｄｉｖ＿ｔｈｒであるが、ｐｄｏｐ＜ｐｄｏｐ＿ｔｈｒである場合（ステップＳ３９のＮＯ）、選択した仰角範囲の衛星の受信信号の質が低いと判断されるので、衛星受信制御部２２に、仰角の制御（再設定）を行わせ（ステップＳ３７）、ステップＳ３８からの処理を繰り返す。なお、ｄｂ１＿ｔｈｒ＞ｄｂ１、又はｄｉｖ＞ｄｉｖ＿ｔｈｒである場合には、電波の受信環境が悪いと判断されるため、ｐｄｏｐ＜ｐｄｏｐ＿ｔｈｒの判定を行わず、待機させる。

このように、仰角を再設定する際に、衛星の信号強度及び衛星の配置状態を確認し、通信状態のよい状態の時に仰角の制御（再設定）を行うので、より高精度に、仰角の上限角度及び仰角の下限角度の設定を行うことができる。これにより、仰角の上限角度及び仰角の下限角度を制御することで、より精度の高い測位信号を得ることが可能となる。

一方、ｄｂ＿ｔｈｒ≧ｄｂの場合（ステップＳ３４のＮｏ）、受信強度が弱く、感度が悪い状態であることを意味し、走行状態判別処理部２４は、受信強度の制御や自立計測処理の分岐処理Ａに遷移する。

図６は、分岐処理Ａのフローチャートである。図６に示すように、走行状態判別処理部２４は、受信強度制御が必要であるか判別するため、測位したＥＨＰＥ値（ｅｈｐｅ）が記憶装置２７に記憶した所定のＥＨＰＥの判定閾値ｅｈｐｅ＿ｔｈｒ未満であるか否かを判別する（ステップＳ４１）。

ｅｈｐｅ＜ｅｈｐｅ＿ｔｈｒである場合（ステップＳ３８のＹｅｓ）、位置精度低下率が低く精度が比較的良いが、受信強度が悪い状況であることを意味し、走行状態判別処理部２４は、衛星受信制御部２２に受信強度の上限強度及び下限強度を演算させ（ステップＳ４２）、受信強度の制御（再設定）を行う（ステップＳ４３）。

この場合において、受信強度の上限値及び下限値の演算は、記憶装置２７に記憶した所定の受信強度と推定位置誤差から得られる回帰式のパラメータを用いる方法や受信強度とＥＨＰＥ値から得られる回帰式のパラメータ等がある。これらの方法は、推定位置誤差が向上する関係式となるため、いずれの方法を用いて良い。

次に、所定の時間範囲においてステップＳ３１とステップＳ３２（図４）の処理を時系列に行い、受信強度及びＥＨＰＥ値（ｅｈｐｅ）を時系列に取得する（ステップＳ４４）。所定の時間の経過後にｄｂ１＿ｔｈｒ＜ｄｂ１、ｄｉｖ＜ｄｉｖ＿ｔｈｒ、且つｅｈｐｅ＜ｅｈｐｅ＿ｔｈｒであるか否かを判定する（ステップＳ４５）。

ｄｂ１＿ｔｈｒ＜ｄｂ１、ｄｉｖ＜ｄｉｖ＿ｔｈｒ、且つｅｈｐｅ＜ｅｈｐｅ＿ｔｈｒである場合に（ステップＳ４５のＹｅｓ）受信強度を復帰設定し、ステップＳ３１からの処理を繰り返す。この場合、選択した強度範囲の衛星の位置精度低下率が低く、精度が比較的良いことを意味する。このため、制御値として再設定した受信強度に変更し、ステップＳ３１からの処理を繰り返す。この際に走行状態判別処理部２４は、時刻とともに測位演算状態（Ｓｔａｔｅ１）であることを記憶装置２７に記憶する。また、選択した強度範囲の衛星の位置精度低下率が低く、精度が比較的良い場合、車両位置補正部２５の演算した位置座標、及び自立計測演算処理部２３が演算した速度を鉄道車両１１の位置情報として優先的に用いることが可能となる。

一方で、ｄｂ１＿ｔｈｒ＜ｄｂ１、ｄｉｖ＜ｄｉｖ＿ｔｈｒであるが、ｅｈｐｅ＜ｅｈｐｅ＿ｔｈｒであるデータ数が所定値を超えない場合（ステップＳ４５のＮＯ）、選択した仰角範囲の衛星の受信信号の質が低いことを意味し、受信強度の制御（再設定）を行い（ステップＳ４３）、ステップＳ４４からの処理を繰り返す。なお、ｄｂ１＿ｔｈｒ＞ｄｂ１、又はｄｉｖ＞ｄｉｖ＿ｔｈｒである場合は、電波の受信環境が悪いことを意味し、ｅｈｐｅ＜ｅｈｐｅ＿ｔｈｒの判定を行わず、待機させる。

このように、受信強度を再設定する際に、衛星の信号強度及び選択した強度範囲の衛星の位置精度低下率を所定の期間試行して確認するので、より高精度に、信号強度の上限値及び下限値の設定を行うことができる。これにより、信号強度の上限値及び下限値を制御することで、より精度の高い測位信号を得ることが可能となる。

ところで、ステップＳ３４の判別（図５参照）においてｄｂ≦ｄｂ−ｔｈｒとなる場合、かつ、ステップＳ４１の判別（図６参照）においてｅｈｐｅ−ｔｈｒ≦ｅｈｐｅとなる場合には、受信強度制御及び仰角制御の双方を実施しても推定位置誤差は改善しない状況にあると考えられる。すなわち、測位精度は向上しない状況下にあると考えられるので、測位方法を自立計測に切り替え（ステップＳ４７）、自立計測処理（ステップＳ８４）（図８参照）に遷移する。この際に走行状態判別処理部２４は、時刻とともに自立計測処理状態（Ｓｔａｔｅ２）であることを記憶装置２７に記憶する。受信強度制御及び仰角制御の双方を実施しても推定位置誤差は改善しない状況にあると考えられるので、車両位置補正部２５の演算した位置座標、及び自立計測演算処理部２３が演算した速度を鉄道車両１１の位置情報として優先的に用いることが可能となる。

一方で、ステップＳ３５の判別（図４）においてｐｄｏｐ＜ｐｄｏｐ＿ｔｈｒである場合（ステップＳ３５のＹｅｓ）、受信強度が充分強く、且つ推定位置誤差が少ないことから、この時点では衛生仰角の制御は不要であり、分岐処理Ｄに遷移する。

図７は、分岐処理Ｄのフローチャートである。ここでは、図４を参照しつつ、不可視領域では自立計測処理に切り換える処理例を説明する。

鉄道車両１１は、測位信号演算処理部２１での測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を用いた鉄道車両１１の位置測位と、自立測位演算処理部（第２測位部）２３での３軸センサ部ＣＳＵから出力信号に基づく鉄道車両１１の位置測位とを、並行して行っている（ステップＳ６１０）。

自立計測切替判別部２６は、記憶装置２７から取得される地図上の線路Ｌ２の軌道情報と不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の情報を逐次取得し（ステップＳ６２０）、自立測位演算処理部（第２測位部）２３で得られた鉄道車両１１の進行方位を取得する（ステップＳ６３０）。

次に、自立計測切替判別部２６は、鉄道車両１１の進行方位及びステップＳ６１０で得られた鉄道車両１１の位置測位に基づき、鉄道車両１１の線路Ｌ２の軌道上の現在位置を照合する（ステップＳ６４０）。続けて、自立計測切替判別部２６は、鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定する（ステップＳ６５０）。例えば、鉄道車両１１が上りであれば、地点Ｂ１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点であり、鉄道車両１１が下りであれば、地点Ｂ２が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点である。逆に、鉄道車両１１が上りであれば、地点Ｂ２が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点であり、鉄道車両１１が下りであれば、地点Ｂ１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点である。

自立計測切替判別部２６は、鉄道車両１１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２に入ると判別した場合（ステップＳ６５０のＹｅｓ）、受信強度が充分強く、且つ推定位置誤差が少ない場合でも、自立計測に切り換え（ステップＳ４７）、自立計測処理に移行する（ステップＳ８４）（図８）。これにより、電波が劣化する前に、より正確に自立計測処理に移行することができる。この際に走行状態判別処理部２４は、時刻とともに自立計測処理状態（Ｓｔａｔｅ２）であることを記憶装置２７に記憶する。車両位置補正部２５の演算した位置座標、及び自立計測演算処理部２３が演算した速度を鉄道車両１１の位置情報として優先的に用いることが可能となる。

例えば従来のように、電波の受信強度の低下を検知して、切り換える場合には、低下が生じる位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２内に入った後である場合もあり、切替が遅れてしまう恐れがある。これに対して、鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定する場合には、鉄道車両１１の速度情報も用いて、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１又はＢ２に到達する時点を算出して、開始点Ｂ１又はＢ２に到達する時点に合わせて、自立計測処理に移行することも可能である。これにより、自立計測処理への移行が遅れることが抑制される。例えば、鉄道車両１１が時速２００キロメートルなどで上り方向に高速走行中には、開始点Ｂ１に到達する前に自立計測処理への移行を開始し、切替点Ｐ１を開始点Ｂ１に一致させることも可能であり、従来では切替が遅れてしまう場合にも、より安定して位置測位を継続して行うことができる。また、開始点Ｂ１又はＢ２の位置を鉄道車両１１の規定速度に合わせて不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の手前に設置してもよい。この場合、速度情報を用いなくとも自立計測処理に移行することが可能である。

一方で、鉄道車両１１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２に入らないと判別した場合（ステップＳ６５のＮｏ）、分岐処理Ｃに遷移し、ステップＳ３１（図４）からの処理を繰り返す。この場合、測位信号演算処理部２１での測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を用いた鉄道車両１１の位置測位の情報を主として用いる計測を継続する。このように、測位信号演算処理部２１での位置測位の精度が高い場合には、測位信号演算処理部２１での位置測位の情報を主として使用し、自立測位演算処理部（第２測位部）２３での位置測位の精度が測位信号演算処理部２１での位置測位の精度よりも高くなる領域では、測位信号演算処理部２１での位置測位の報を主として使用することが可能となる。

図８は、衛星受信制御処理及び自立計測切替判別処理の処理フローチャート（その２）である。上述のように、測位精度は向上しない状況下にある場合、測位方法を自立計測に切り替え（ステップＳ４６）、自立計測処理（ステップＳ８４０）に遷移する。この場合において、自立計測処理に遷移中、衛星等の測位信号も並行して受信しているが測位精度は悪いと考えられるが、測位精度が改善するトンネルから出た後等の状況になり次第、衛星測位に切り替える必要がある。

そこで、図８に示すように、自立測位と並行して、取得した測位信号を用い、測位衛星仰角及び受信強度を取得し、推定位置誤差の演算及び取得を行う（ステップＳ３１、Ｓ３２）そして、取得した測位信号に対応する鉄道車両１１の進行方向の方位に基づいて受信方位角を設定する（ステップＳ３３）。

次に、自立計測切替判別部２６は、は、記憶装置２７に記憶されている所定の受信強度の判定閾値ｄｂ＿ｔｈｒを用いて、測位した受信強度ｄｂが判定閾値ｄｂ＿ｔｈｒ未満となっているか否かを判別する（ステップＳ８１０）。ｄｂ−ｔｈｒ＜ｄｂである場合には（ステップＳ８１０のＮｏ）、受信強度が充分強く、感度が良い状態となっており、測位精度が比較的良いことを意味し、受信強度制御が必要であるか判別するため、測位したＥＨＰＥ値（ｅｈｐｅ）が記憶装置２７に記憶した所定のＥＨＰＥの判定閾値ｅｈｐｅ＿ｔｈｒ未満であるか否かを判別する（ステップＳ８２）。

ｅｈｐｅ＜ｅｈｐｅ＿ｔｈｒである場合（ステップＳ８２０のＹｅｓ）、位置精度低下率が低く、精度が比較的良いことを意味し、自立計測切替判別部２６は、自立計測を終了させるために自立計測終了命令を出力して処理をステップＳ３１（図４参照）に移行し、自立計測処理の最後に演算した位置を衛星測位の最初の点として衛星測位を開始する（ステップＳ８３０）。この際に走行状態判別処理部２４は、時刻とともに自立計測処理状態（Ｓｔａｔｅ２）であることを記憶装置２７に記憶する。受信強度制御及び仰角制御の双方を実施しても推定位置誤差は改善しない状況にあると考えられるので、車両位置補正部２５の演算した位置座標、及び自立計測演算処理部２３が演算した速度を鉄道車両１１の位置情報として優先的に用いることが可能となる。

一方、ｅｈｐｅ≧ｅｈｐｅ＿ｔｈｒの場合（ステップＳ８１０のＹｅｓ）、位置精度低下率が高く、精度が比較的悪いことを意味し、自立計測処理を継続し（ステップＳ８４０）、自立計測処理部２３により演算された速度を用いる（ステップＳ８４０）。

同様に、ｄｂ＿ｔｈｒ≧ｄｂと判別された場合にも（ステップＳ８２０のＮｏ）、受信強度が弱く、感度が悪い状態であり、測位精度が比較的悪いことから、自立計測処理を継続し（ステップＳ８４０）、自立計測処理部２３により演算された速度を用いる（ステップＳ８４０）。

ステップ３１〜Ｓ８３の処理と並行して、ステップ６１０〜Ｓ６６０の処理も並行して行う。すなわち、鉄道車両１１は、測位信号演算処理部２１での測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を用いた鉄道車両１１の位置測位と、車両位置補正部２５での３軸センサ部ＣＳＵから出力信号に基づく鉄道車両１１の位置測位とを、並行して行っている（ステップＳ６１０）。ここでは、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２内であるので、車両位置補正部２５による位置情報が主として使用される。

自立計測切替判別部２６は、記憶装置２７から取得される地図上の線路Ｌ２の軌道情報と不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の情報を逐次取得し（ステップＳ６２０）、自立計測演算処理部２３で得られた鉄道車両１１の進行方位を取得する（ステップＳ６３０）。

次に、自立計測切替判別部２６は、鉄道車両１１の進行方位及びステップＳ６１０で得られた鉄道車両１１の位置測位に基づき、鉄道車両１１の線路Ｌ２の軌道上の現在位置を照合する（ステップＳ６４０）。続けて、自立計測切替判別部２６は、鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定する（ステップＳ６６０）。例えば、鉄道車両１１が上りであれば、地点Ｂ２が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点であり、鉄道車両１１が下りであれば、地点Ｂ１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点である。

自立計測切替判別部２６は、鉄道車両１１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２からでると判別した場合（ステップＳ６５０のＮｏ）、自立計測を終了させるために自立計測終了命令を出力して処理をステップＳ３１（図４参照）に移行し、自立計測処理の最後に演算した位置を衛星測位の最初の点として衛星測位を開始する（ステップＳ８３０）。これにより、電波の乱れが解消するタイミングに合わせて、より正確に衛星測位に移行することができる。

電波の乱れを評価して、切り換える場合には、乱れが解消する位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の直後である場合もあり、切替が遅れてしまう恐れがある。これに対して、鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定する場合には、例えば鉄道車両１１の速度情報も用いて、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ１又はＢ２に到達する時点を算出可能である。これにより、終了点Ｂ２に到達する時点に合わせて、衛星測位に移行することも可能である。このように、衛星測位への移行が遅れることが抑制される。例えば、鉄道車両１１が時速２００キロメートルなどの高速で上り方向に走行中には、終了点Ｂ２に到達する前に衛星測位への移行を開始し、切替点Ｐ２を終了点Ｂ２に一致させることも可能である。これにより、従来では切替が遅れてしまう場合にも、より安定して位置測位を継続して行うことができる。また、終了点Ｂ１又はＢ２の位置を鉄道車両１１の規定速度に合わせて不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の手前に設置してもよい。この場合、速度情報を用いなくとも衛星測位処理に移行することが可能である。

また、ステップ３１〜Ｓ８３０の処理を並行しているため、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の状態が悪い場合には、自立計測が維持される。このため、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の状態が悪い場合に衛星測位処理に移行することも抑制される。

次に、図９を参照にしつつ、別の分岐処理Ｄの例を説明する。ここでは、図９を参照しつつ、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の情報により不可視領域Ｂ１〜Ｂ２では自立計測処理に切り換える処理例を説明する。

図９は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４により不可視領域Ｂ１〜Ｂ２を検知する場合の処理環境を模式的に示す図である。鉄道車両１１は、実空間の線路Ｌ１の軌道上を走行する。また、測位信号演算処理部２１は、測位用電波信号Ｒ３を用いて鉄道車両１１の進行ベクトルの軌跡Ｌ３を演算する。測位用電波信号Ｒ３は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を模式的に示している。

図１０は、別の分岐処理Ｄのフローチャートである。ここでは、図９を参照しつつ、不可視領域では自立計測処理に切り換える処理例を説明する。

自立計測切替判別部２６は、測位用電波信号Ｒ３を所定期間計測した時系列値の平均値ｄｂ１と分散値ｄｖ１を演算する（ステップＳ９１０）。上述したように平均値ｄｂ１は、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２では減少し、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の前後を含めた領域内では分散値ｄｖ１は増加する。

道車両１１は、測位信号演算処理部２１での測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を用いた鉄道車両１１の位置測位と、車両位置補正部２５での３軸センサ部ＣＳＵから出力信号に基づく鉄道車両１１の位置測位とを、並行して行っている（ステップＳ９２０）。続けて、測位信号演算処理部２１では、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４に基づき道車両１１の進行方向を進行ベクトルＬ３として演算する（ステップＳ９３０）。

次に、測位信号演算処理部２１は、進行ベクトルＬ３の単位時間あたりの変化量ｒ１を演算する（ステップＳ９４０）。

自立計測切替判別部２６は、例えば、ｒ１＞ｒ１＿ｔｈｒである場合に、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１であると判別する（ステップＳ９５０）。進行ベクトルＬ３は測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の強度の乱れに対する感度が高く、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１付近では、変化量ｒ１がより大きく変動する。これにより、開始点Ｂ１に近づいたことを判別可能となる。この場合、測位用電波信号Ｒ３の分散値ｄｖ１、及び平均値ｄｂ１も用いて鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定してもよい。すなわち、判定条件にｄｂ１≦ｄｂ１＿ｔｈｒ且つ、ｄｖ１＞ｄｖ１＿ｔｈｒであることを加えてもよい。これにより、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の強度の乱れが少ない場合には、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１であることの誤判定をより抑制可能となる。こように、線路Ｌ１の軌道情報を用いなくとも、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１を判定可能となる。地図データがない場合や、地図情報上にない建築物などがある場合にも不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の判定が可能となる。

自立計測切替判別部２６は、鉄道車両１１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２に入ると判別した場合（ステップＳ９５０のＹｅｓ）、自立計測に切り換え（ステップＳ４７）、自立計測処理に移行する（ステップＳ８４）（図１１）。

一方で、鉄道車両１１が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２に入らないと判別した場合（ステップＳ９５０のＮｏ）、分岐処理Ｃに遷移し、ステップＳ３１（図４）からの処理を繰り返す。この場合、測位信号演算処理部２１での測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を用いた鉄道車両１１の位置測位の情報を主として用いて計測を継続する。このように、測位信号演算処理部２１での位置測位の精度が高い場合には、測位信号演算処理部２１での位置測位の情報を主として使用し、車両位置補正部２５での位置測位の精度が測位信号演算処理部２１での位置測位の精度よりも高くなる領域では、車両位置補正部２５での位置測位の情報を主として使用することが可能となる。

図１１は、図１０で示す処理を用いる場合のフローチャートである。図８とは、不可視領域の判定方法に図１０で説明した方法を用いる点で相違する。以下では、図８と相違する点を説明する。

自立計測切替判別部２６は、例えば、ｒ１＜ｒ１＿ｔｈｒである場合に、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ２であると判別する（ステップＳ９６０）。進行ベクトルＬ３は測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の強度の乱れに対する感度が高く、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ２付近では、強度の乱れが減少するので変化量ｒ１が小さくなる。これにより、終了点Ｂ２に近づいたことが判別可能となる。この場合、測位用電波信号Ｒ３の分散値ｄｖ１、及び平均値ｄｂ１も用いて鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定してもよい。すなわち、判定条件にｄｂ１≧ｄｂ１＿ｔｈｒ且つ、ｄｖ１＜ｄｖ１＿ｔｈｒであることを加えてもよい。これにより、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の強度の乱れが大きい場合には、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ２であることの誤判定をより抑制可能となる。上述のように、測位精度は向上しない状況下にある場合、測位方法を自立計測に切り替え（ステップＳ４６）、自立計測処理（ステップＳ８４０）に遷移する。この場合において、自立計測処理に遷移中、衛星等の測位信号も並行して受信しているが測位精度は悪いと考えられるが、測位精度が改善するトンネルから出た後等の状況になり次第、衛星測位に切り替える必要がある。

次に、図１２を参照しつつ、地図データ及び測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の情報により自立計測処理に切り換える処理例を説明する。

図１２は、地図データ及び測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４の情報により不可視領域Ｂ１〜Ｂに切り換える場合の処理環境を模式的に示す図である。鉄道車両１１は、実空間の線路Ｌ１の軌道上を走行する。また、測位信号演算処理部２１は、測位用電波信号Ｒ３を用いて鉄道車両１１の進行ベクトルの軌跡Ｌ３を演算する。測位用電波信号Ｒ３は、測位用電波信号ＳＸ１〜ＳＸ４を模式的に示している。

図１３は、更に別の分岐処理Ｄのフローチャートである。ここでは、図１２を参照しつつ、不可視領域では自立計測処理に切り換える処理例を説明する。図１３は、図８に対応するフローチャートである。以下では図８の処理と相違する点を説明する。

自立計測切替判別部２６は、測位用電波信号Ｒ３の分散値ｄｖ１、及び平均値ｄｂ１も用いて鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定する（ステップＳ１３００）。例えば、自立計測切替判別部２６は、測位用電波信号Ｒ３の分散値ｄｖ１、及び平均値ｄｂ１も用いて鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の開始点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定する。例えば、判定条件にｄｂ１≧ｄｂ１＿ｔｈｒ且つ、ｄｖ１＜ｄｖ１＿ｔｈｒであるか、鉄道車両１１が所定の位置に到達した場合に、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２であると判定する。

これにより、例えば、移動物、工事中の建物などより、例えば記憶装置２７には記憶されていない予定外の不可視領域が発生した場合にも、鉄道車両１１が不可視領域内にいることを判定可能となる。

図１４は、図１３で示す処理を用いる場合のフローチャートである。図８とは、不可視領域の判定方法に図１３で説明した方法を用いる点で相違する。以下では、図８と相違する点を説明する。

自立計測切替判別部２６は、測位用電波信号Ｒ３の分散値ｄｖ１、及び平均値ｄｂ１も用いて鉄道車両１１の現在位置が不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ１又はＢ２に対応するか否かを判定する（ステップＳ１４００）。例えば、自立計測切替判別部２６は判定条件にｄｂ１≧ｄｂ１＿ｔｈｒ且つ、ｄｖ１＜ｄｖ１＿ｔｈｒであるか、鉄道車両１１が所定の位置に到達した場合に、不可視領域Ｂ１〜Ｂ２の終了点Ｂ１又はＢ２と判定する。これにより、記憶装置２７には記憶されていない建築物、工事中の建物などより、例えば別の不可視領域が発生した場合にも、鉄道車両１１が不可視領域外にでたことを判定可能となる。

次に衛星受信制御の詳細について説明する。
図１５は、衛星受信制御部２２における受信衛星制御処理の処理フローチャートである。衛星受信制御部２２は、測位環境に応じて、位置検知に用いる人工衛星を選択する機能を実行する。

の場合において、測位信号を受信するアンテナ１３（以下単にアンテナ１３と記す場合がある）が、鉄道車両１１の内部にある場合は、特に進行方向に対して、逆向きの衛星や側面方向に存在する衛星等からの測位信号は、反射や回折して受信される可能性が高いため、測定精度に直ちに影響を及ぼすこととなる。そこで、衛星受信制御部２２は、測定精度を維持するために、受信衛星制御処理を行う。

図１５に示すように、まず、衛星受信制御部２２は、取得した測位信号を用い、測位衛星仰角及び受信強度を取得する（ステップＳ６１）。
次に、衛星受信制御部２２は、衛星アルマナック情報及び衛星エフェメリス情報を受信可能な人工衛星から取得し、人工衛星１２−１〜１２−４の軌道情報を取得する（ステップＳ６２）。

図１６は、測位用情報の受信状態の説明図である。図１６（ａ）は、衛星軌道情報のイメージ図である。図１６（ａ）において円の中心に鉄道車両１１のアンテナ１３が配置されている。図１６（ａ）中、○印は人工衛星の現在位置、人工衛星の現在位置を通る曲線は各人工衛星の衛星軌道情報を表している。

図１６（ａ）のような状況において、実際に鉄道車両１１のアンテナ１３において受信可能な範囲は、アンテナ１３の配置位置及び鉄道車両１１の走行位置により異なるものとなり、例えば、図１６（ｂ）に示すように、衛星受信制御部２２は、受信有効エリアＡＥ及び受信無効エリアＡＮを設定し、鉄道車両１１の進行方向ＤＲに基づいて、進行方向ＤＲに対して、時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ例えば１３５度となるように受信方位角が設定される。
図１７は、測位信号速度演算部（第２計測部）２９における速度計測の場合の受信有効エリアＡＥ及び受信無効エリアＡＮの設定例を示す図である。測位信号速度演算部（第２計測部）２９における速度計測の場合は、ドップラーにより速度測定を行うため、受信有効エリアＡＥはより進行方向ＤＲ方向に制限される。この場合、時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ例えば４５度となるように受信方位角が設定される（ステップＳ６３）。

さらに、衛星受信制御部２２は、設定した受信方位角に対応する受信有効エリアＡＥに対し、図１６（ｃ）に示すように、鉄道車両１１の進行方向ＤＲに対して、時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ９０度となるように進行後に人工衛星を選択するための人工衛星配置位置を判定するための衛星配置判定エリアＡＤを設定して、次回に選択すべき人工衛星を特定する処理を継続的に行う（ステップＳ６４）。

ここで、衛星受信制御部２２における人工衛星の選択処理について詳細に説明する。
図１８は、人工衛星の選択処理の説明図である。図１８に示すように、鉄道車両１１の進行方向は、紙面垂直方向前方である。そして、衛星受信制御部２２は、受信有効エリアＡＥに位置している人工衛星から、設定した受信強度（受信強度上限値及び受信強度下限値で特定される範囲）に属する人工衛星を有効な人工衛星１２Ｅとして選択する。

逆に、設定した受信強度範囲に属しない人工衛星１２Ｎ１、１２Ｎ２１、１２Ｎ２を無効と判断し、選択から除外する。より詳細には、有効な人工衛星１２Ｅとして選択される人工衛星は、受信有効エリアＡＥに位置する人工衛星のうち、アンテナ１３を介して直接、測位用信号を受信可能な衛星である。

一方、無効な人工衛星１２Ｎ１は、ビルや山などの障害物ＢＲにより測位用信号が届かず、測位用信号を受信できない人工衛星である。

また、無効な人工衛星１２Ｎ２１は、ビルや山などの障害物ＢＲにより測位用信号が反射されてアンテナ１３に届くため、時間遅延が発生するとともに、受信強度が低下して、測位精度が低下する人工衛星である。

また、無効な人工衛星１２Ｎ２２は、ビルや山などの障害物ＢＲにより測位用信号が回折してアンテナ１３に届くため、時間遅延が発生するとともに、受信強度が低下して、測位精度が低下する人工衛星である。

図１９は、衛星受信制御部２２における仰角制御の説明図である。
衛星受信制御部２２は、図１９（ａ）に示すように、上述した人工衛星選択処理によって選択した有効な人工衛星１２Ｅを全て含むとともに、無効な人工衛星１２Ｎ（＝人工衛星１２Ｎ２１及び人工衛星１２Ｎ２２）を含まないように仰角ＥＬを制御する。

この結果、有効な仰角範囲ＡＥＬは、図１９（ｂ）に示すようになるので、さらに図１６に示した、受信有効エリアＡＥに位置している人工衛星を特定して対応する測位用信号の処理を行う。この結果、測位精度を所望の値以上に維持することが可能となる。

この場合において、衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の進行方向を受信方位角から一定時間（例えば、１秒間）について定期的に取得し、平均化した方位角を進行方向角として取得する。この進行方向角に存在する衛星を衛星軌道情報から選定するようにしてもよい。

さらに、進行方向の方位角がカーブや経路変更等により、大きく変わった場合（例えば、１０°）は随時、進行方向角を取得して、人口衛星を衛星軌道情報から選定するようにしてもよい。
これらにより、より位置検知精度を向上可能とする測位信号のみを選定することが可能になる。

次に、自立計測演算処理部２３及び走行状態判別処理部２４の機能について詳細に説明する。
自立計測演算処理部２３は、３軸センサ部ＣＳＵが出力した加速度情報、ジャイロ情報及び地磁気情報に基づいて、キャリブレーションとなる初期値演算処理する機能と、３軸センサ値の累計誤差を補正演算処理する機能と、補正演算処理した値と３軸センサ値を基に、鉄道車両１１の速度情報を演算処理する機能を有する。走行状態判別処理部２４は、衛星受信情報から得られる鉄道車両１１の速度情報と、自立計測演算処理部２３が演算処理した速度情報に基づいて誤差許容範囲内と推定される鉄道車両１１の走行情報を選別処理する機能と、鉄道車両１１の速度情報に基づいて停止と走行を判別する機能を備えている。

図２０は、自立計測演算処理部２３及び走行状態判別処理部２４の処理フローチャートである。
まず自立計測演算処理部２３は、３軸センサ部ＣＳＵが出力した加速度情報、ジャイロ情報及び地磁気情報を取得する（ステップＳ７１）。

次に、自立計測演算処理部２３は、取得した加速度情報、ジャイロ情報及び地磁気情報に基づいて、初期値演算処理を行う（ステップＳ７２）。この初期値演算処理は、基本的に鉄道車両１１が停止中に実施するのが好ましい。ここで、鉄道車両１１が停止中に実施する理由は、初期値演算処理を移動中に実施することは測定値に影響するだけでなく、累積誤差の初期化が困難になるためだからである。

以下の説明においては、より正確な測定値を得ることができるとともに、累積誤差の初期化を行うために、停止中に初期値演算処理を実施するものとして説明する。鉄道車両１１が停止中に３軸センサ部ＣＳＵが出力した加速度情報、ジャイロ情報及び地磁気情報のそれぞれの値を積算、平均化し、得られた積算平均化値をそれぞれの３軸センサのオフセット値として取得して初期値演算処理とする。

そして、３軸センサ部ＣＳＵが出力した加速度情報、ジャイロ情報及び地磁気情報のそれぞれの値について累計誤差を補正演算処理する機能は、このオフセット値を取得した３軸センサの各値に対して、適用することで累積する誤差をオフセットすることが可能になる。

また、初期値演算処理は、鉄道車両１１の走行開始前のみならず、鉄道車両１１が駅等において停止した場合においても、所定の設定時間が経過して停止状態が継続した場合には、同様の初期値演算処理を実施することで、オフセット量を再取得し、累積誤差を随時オフセットすることで、累積誤差を低減することが可能となる。

３軸センサ部ＣＳＵが出力した３軸センサ値の累計誤差ｅｓｎを監視し（ステップＳ７３）、３軸センサ値の出力値を補正して補正３軸センサ値を演算する（ステップＳ７４）。

次に、自立計測演算処理部２３は、得られた補正３軸センサ値から鉄道車両１１の速度を演算する（ステップＳ７５）。ここで、鉄道車両１１の速度演算は、３軸センサ部ＣＳＵが出力した３軸加速度センサの出力である加速度の値を取得した時刻間隔において積分処理することで鉄道車両１１の速度情報として演算し、各情報を自立測位データＤＳとして時系列に出力する。
一方、走行状態判別処理部２４は、衛星受信情報から得られる鉄道車両１１の速度情報を取得する（ステップＳ７６）。

次に、走行状態判別処理部２４は、３軸センサの累積誤差許容値ｅｓｎ＿ｔｈｒと監視して得られた累積誤差ｅｓｎとを比較して、累積誤差ｅｓｎが累積誤差許容値ｅｓｎ＿ｔｈｒ未満であるか否かを判別する（ステップＳ７７）。

より詳細には、前回の鉄道車両１１の停止から所定時間以上連続して走行していない状況であり、３軸センサの累積誤差が許容範囲内であると考えられる状況であるか否かを判別している。

走行状態判別処理部２４は、ステップＳ７７の判別において、累積誤差ｅｓｎが累積誤差許容値ｅｓｎ＿ｔｈｒ未満である場合には、すなわち、ｅｓｎ＜ｅｓｎ＿ｔｈｒある場合には（ステップＳ７７；Ｙｅｓ）、３軸センサ部ＣＳＵが出力した３軸加速度センサの出力に対応する鉄道車両１１の速度情報の信頼性が高いと考えられる状況であるので、３軸加速度センサの出力に対応する鉄道車両１１の速度情報ｓｐｄを選択し（ステップＳ７８）、当該３軸加速度センサの出力に対応する鉄道車両１１の速度情報ｓｐｄ及び記憶装置２７に記憶しておいた所定の鉄道車両１１速度判定値ｓｐｄ＿ｔｈｒに基づいて、鉄道車両１１の速度情報ｓｐｄ＜鉄道車両１１速度判定値ｓｐｄ＿ｔｈであるか否かを判別する（ステップＳ８０）。ここで、ｓｐｄ＜ｓｐｄ＿ｔｈｒであれば鉄道車両１１は停止状態、ｓｐｄ≧ｓｐｄ＿ｔｈｒであれば鉄道車両１１は走行状態である。

ステップＳ８０の判別において、ｓｐｄ＜ｓｐｄ＿ｔｈｒであると判別された場合には（ステップＳ８０；Ｙｅｓ）、鉄道車両１１は停止状態であるので、走行状態判別処理部２４は、鉄道車両１１が停止している旨及び３軸センサ部ＣＳＵが出力した３軸加速度センサの出力に対応する鉄道車両１１の速度情報を出力して処理を終了する（ステップＳ８１）。

ステップＳ８０の判別において、ｓｐｄ≧ｓｐｄ＿ｔｈｒであると判別された場合には（ステップＳ８０；Ｎｏ）、走行状態判別処理部２４は、鉄道車両１１は走行状態であるので、鉄道車両１１が走行している旨及び３軸センサ部ＣＳＵが出力した３軸加速度センサの出力に対応する鉄道車両１１の速度情報を出力して処理を終了する（ステップＳ８２）。

一方、ステップＳ７７の判別において、累積誤差ｅｓｎが累積誤差許容値ｅｓｎ＿ｔｈｒ以上である場合には、すなわち、ｅｓｎ≧ｅｓｎ＿ｔｈｒである場合には（ステップＳ７７；Ｎｏ）、鉄道車両１１の連続走行状態であり、３軸センサ部ＣＳＵが出力した３軸加速度センサの出力に対応する鉄道車両１１の速度情報の信頼性が低く、記憶装置２７に記憶される状態がＳｔａｔ１であれば衛星情報に対応する鉄道車両１１の速度情報の信頼性が高いと考えられる状況である。このため、衛星情報に対応する鉄道車両１１の速度情報ｓｐｄを選択する（ステップＳ７９）、なお、状態がＳｔａｔ２であれば、状態がＳｔａｔ１に変わるまで処理を待機する。また、走行状態判別処理部２４は、記憶装置２７に記憶される状態がＳｔａｔ１であれば、測位信号速度演算部２９が演算した速度を優先的に用いることが可能である。

人工衛星からの受信データに対応する鉄道車両１１の速度情報ｓｐｄ及び記憶装置２７に記憶しておいた所定の鉄道車両１１速度判定値ｓｐｄ−ｔｈｒに基づいて、鉄道車両１１の速度情報ｓｐｄ＜鉄道車両１１速度判定値ｓｐｄ＿ｔｈであるか否かを判別する（ステップＳ８０）。ここで、ｓｐｄ＜ｓｐｄ＿ｔｈｒであれば鉄道車両１１は停止状態、ｓｐｄ≧ｓｐｄ＿ｔｈｒであれば鉄道車両１１は走行状態であると判別される。

ステップＳ８０の判別において、ｓｐｄ＜ｓｐｄ＿ｔｈｒであると判別された場合には（ステップＳ８０；Ｙｅｓ）、鉄道車両１１は停止状態であるので、鉄道車両１１が停止している旨及び３人工衛星からの受信データに対応する鉄道車両１１の速度情報を出力して処理を終了する（ステップＳ８１）。

ステップＳ８０の判別において、ｓｐｄ≧ｓｐｄ−ｔｈｒであると判別された場合には（ステップＳ４０；Ｎｏ）、鉄道車両１１は走行状態であるので、鉄道車両１１が走行している旨及び人工衛星からの受信データに対応する鉄道車両１１の速度情報を出力して処理を終了する（ステップＳ８２）。

図２１は、車両位置補正部２５の処理フローチャートである。
車両位置補正部２５は、衛星受信制御部２２において演算した推定位置誤差（ＥＨＰＥ及びＰＤＯＰ）ｐｏｓを取得する（ステップＳ９１）。

続いて車両位置補正部２５は、記憶装置２７に記憶していた所定の位置誤差許容値ｐｏｓ−ｔｈｒを取得し、取得した推定位置誤差ｐｏｓと位置誤差許容値ｐｏｓ＿ｔｈｒとを比較し、推定位置誤差ｐｏｓ＜位置誤差許容値ｐｏｓ＿ｔｈｒであるか否か、すなわち、位置検知精度が比較的良いか否かを判別する（ステップＳ９２）。

ステップＳ９２の判別において、推定位置誤差ｐｏｓ＜位置誤差許容値ｐｏｓ＿ｔｈｒである場合には（ステップＳ９２；Ｙｅｓ）、位置検知精度が比較的良いとされるので、走行状態判別処理部２４から鉄道車両１１の停止情報あるいは走行情報を取得する（ステップＳ９３）。

つぎに車両位置補正部２５は、鉄道車両１１が停止状態あるいは走行状態のいずれにあるかを判別する（ステップＳ９４）。

ステップＳ９４の判別において、推定位置誤差ｐｏｓ＜位置誤差許容値ｐｏｓ＿ｔｈｒであり、鉄道車両１１が停止状態にある場合には（ステップＳ９４；Ｙｅｓ）、３軸センサ部ＣＳＵにおいて３軸センサ値の初期化を行い（ステップＳ９５）、車両位置補正部２５は、処理を再びステップＳ９１に移行する。

一方、ステップＳ９４の判別において、推定位置誤差ｐｏｓ≧位置誤差許容値ｐｏｓ＿ｔｈｒである場合には（ステップＳ９４；Ｎｏ）、位置検知精度が比較的悪いとされるので、走行状態判別処理部２４が出力した速度情報を取得する（ステップＳ９６）。

自立計測演算処理部２３は、得られた補正３軸センサ値から鉄道車両１１の速度を演算する（ステップＳ７５）。ここで、鉄道車両１１の速度演算は、３軸センサ部ＣＳＵが出力した３軸加速度センサの出力である加速度の値を取得した時刻間隔において積分処理することで鉄道車両１１の速度情報として演算し、各情報を自立測位データＤＳとして時系列に出力する。

続いて、車両位置補正部２５は、自立計測演算処理部２３は方位角演算を行い（ステップＳ９７）車両位置補正部２５はその値を取得する。続いて、自立計測演算処理部２３は、３軸方向の走行ベクトルの演算を行い（ステップＳ９８）車両位置補正部２５はその値を取得する。

次に車両位置補正部２５は、測位信号演算処理部２１から状態がＳｔａｔ１である場合の緯度情報及び経度情報を含む位置情報（位置座標）を取得して、鉄道車両１１の現在位置を特定する（ステップＳ９９）。なお、車両位置補正部２５は、状態がＳｔａｔ２であれば、状態がＳｔａｔ１に変わるまで、現在位置を特定する処理を待機する。

そして車両位置補正部２５は、人工衛星からの受信電波による測位時刻間隔に応じて、方位角方向に走行ベクトルの大きさを速度情報から求め、累積演算することにより、鉄道車両１１の現在位置の補正演算を行う（ステップＳ１００）。

以上の説明のように、本第１実施形態によれば、鉄道車両１１の走行位置を確実に取得でき、トンネル等の衛星情報が得られない状況下においても遅延の少ない自立測位への切替えが行え、より正確な走行位置データを提供することが可能になる。また、鉄道車両１１の走行位置を確実に取得でき、トンネル等の衛星情報が得られない状況下の鉄道車両１１の速度計測おいても遅延の少ない自立測位での速度計測への切替えが行え、より正確な速度データを提供することが可能になる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、鉄道車両１１の進路予測を行い、鉄道車両１１が直線区間あるいは曲線区間のいずれを走行しているかを判別し、さらに予め記憶している鉄道車両１１の走行区間情報と対比することにより、鉄道車両１１の実際の走行状態が実際の走行区間に適したものとなっているか否かに基づいて適切な走行を行わせるための情報を提供する点で第１実施形態と相違する。以下では、第１実施形態と相違する点を説明する。

図２２は、第２実施形態の受信演算処理装置の機能構成ブロック図である。図２２に示すように、図２に示した第１実施形態の構成に加えて、鉄道車両１１の実際の進路（所定の走行区間中の走行位置）を予測する車両進路予測演算部３０を備えている点が、第１実施形態と異なっている。

ここで、車両進路予測演算部３０の動作を説明する。
図２３は、車両進路予測演算部の処理フローチャート（その１）である。
車両進路予測演算部３０は、測位信号演算処理部２１が出力した緯度情報及び経度情報を含む位置情報（位置座標）を取得し、記憶する（ステップＳ１０１）。

続いて車両進路予測演算部３０は、予め記憶装置２７に記憶された平均化対象時間に基づいて、位置情報の平均化演算を行い、平均化対象時間毎の鉄道車両１１の平均的な位置を演算する（ステップＳ１０２）。そして、車両進路予測演算部３０は、得られた平均化された位置情報に基づいて、鉄道車両１１の進行方向角（鉄道車両１１の進行方向の方位）を取得する（ステップＳ１０３）。さらに、車両進路予測演算部３０は、３軸センサ部ＣＳＵが出力した加速度情報、ジャイロ情報及び地磁気情報に基づいて鉄道車両１１の姿勢角（例えば、カント）を演算する（ステップＳ１０４）。

次に、車両進路予測演算部３０は、走行状態判別処理部２４が出力した鉄道車両１１の停止／走行状態及び速度情報を取得する（ステップＳ１０５）。続いて車両進路予測演算部３０は、鉄道車両１１の進行方向ベクトルを演算し、記憶する（ステップＳ１０６）。

さらに、車両進路予測演算部３０は、記憶した鉄道車両１１の進行方向ベクトルを記憶装置２７に予め記憶していた所定のベクトル演算対象時間毎に進行方向ベクトルの平均値であるベクトル方位角ｓｈｐを求める進行方向ベクトル平均化演算を行う（ステップＳ１０７）。

図２４は、車両進路予測演算部の処理フローチャート（その２）である。
続いて車両進路予測演算部３０は、ベクトル方位角ｓｈｐを演算する（ステップＳ１１
１）。
次に車両進路予測演算部３０は、鉄道車両１１の速度情報並びに記憶装置２７に予め記憶した直線区間あるいは曲線区間を判別するための線形判定値ｓｈｐ＿ｔｈｒに基づいて鉄道車両１１の現在の走行区間が直線区間あるいは曲線区間のいずれであるかを判別する（ステップＳ１１２）。

すなわち、ベクトル方位角ｓｈｐが線形判定値ｓｈｐ＿ｔｈｒ未満であるか否かを判別する。テップＳ１１２の判別において、ｓｈｐ＜ｓｈｐ＿ｔｈｒである場合には（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、現在の列車走行区間は、直線区間であるので、車両進路予測演算部３０は、直線区間判定出力を行う（ステップＳ１１３）。

続いて、車両進路予測演算部３０は、走行状態判別処理部２４が出力した現在の鉄道車両１１の停止／走行状態及び速度情報を取得する（ステップＳ１１４）。
さらに、車両進路予測演算部３０は、当該時点までの走行履歴及び記憶装置２７に予め記憶した走行区間を特定するための走行経路の形状及び距離情報を格納した走行区間データベースに基づいて、現在の鉄道車両１１の走行位置及び走行区間を特定し取得する（ステップＳ１１５）。

次に、特定した鉄道車両１１の走行位置及び走行区間における制限速度データｘｓｐｄ＿ｔｈｒ１を記憶装置２７から読み出して、当該鉄道車両１１の速度ｓｐｄと比較し、鉄道車両１１が速度超過しているか否かを判別する（ステップＳ１１６）。

ステップＳ１１６の判別において、ｐｄ＜ｘｓｐｄ＿ｔｈｒ１
である場合には（ステップＳ１１６；Ｎｏ）、鉄道車両１１は制限速度範囲内で走行していると判別されるので、制限速度以内の判定出力を行って処理を終了する（ステップＳ１１７）。

ステップＳ１１６の判別において、ｓｐｄ≧ｘｓｐｄ＿ｔｈｒ１である場合には（ステップＳ１１６；Ｙｅｓ）、鉄道車両１１は制限速度超過で走行していると判別されるので、制限速度超過の判定出力及び現在速度を出力して処理を終了する（ステップＳ１１８）。

図２５は、車両進路予測演算部の処理フローチャート（その３）である。
ステップＳ１１２の判別において、ｓｈｐ≧ｓｈｐ−ｔｈｒである場合には（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、現在の列車走行区間は、曲線区間であるので、図２５に示すように、車両進路予測演算部３０は、曲線区間判定出力を行う（ステップＳ１２１）。

続いて、車両進路予測演算部３０は、曲線半径（曲率半径）を演算し（ステップＳ１２２）、記憶装置２７に予め記憶した設計基準に準じた曲率半径とカント量との対応関係を表すデータベースから演算した曲線半径に対応するカント量を取得する（ステップＳ１２３）。

さらに車両進路予測演算部３０は、当該時点までの走行履歴及び記憶装置２７に予め記憶した走行区間を特定するための走行経路の形状及び距離情報を格納した走行区間データベースに基づいて、現在の鉄道車両１１の走行位置及び走行区間を特定し取得する（ステップＳ１２４）。

続いて、車両進路予測演算部３０は、走行状態判別処理部２４が出力した現在の鉄道車両１１の停止／走行状態及び速度情報を取得する（ステップＳ１２５）。
次に特定した鉄道車両１１の走行位置及び曲線区間である走行区間における設計基準に準じた曲率半径とカント量における制限速度データｘｓｐｄ−ｔｈｒ２を記憶装置２７から読み出して、当該鉄道車両１１の速度ｓｐｄと比較し、鉄道車両１１が速度超過しているか否かを判別する（ステップＳ１２６）。

ステップＳ１２６の判別において、ｐｄ＜ｘｓｐｄ＿ｔｈｒ２
である場合には（ステップＳ１２６；Ｎｏ）、鉄道車両１１は制限速度範囲内で走行していると判別されるので、制限速度以内の判定出力を行って処理を終了する（ステップＳ１２７）。

ステップＳ１２６の判別において、ｐｄ≧ｘｓｐｄ−ｔｈｒ２である場合には（ステップＳ１２６；Ｙｅｓ）、鉄道車両１１は制限速度超過で走行していると判別されるので、制限速度超過の判定出力及び現在速度を出力して処理を終了する（ステップＳ１２８）。

以上の説明のように、本第２実施形態によれば、鉄道車両１１の走行位置を取得し、取得したデータから鉄道車両１１の進路予測することで、前方検知範囲の設定、進路予測、走行位置の検知、速度超過検知等に用いることが可能なデータを提供することができる。また、走行路線地図作成を可能とし、走行支援や鉄道設備情報作成支援に展開可能となる。

（第２実施形態の変形例）
第２実施形態においては、速度超過情報を出力する場合のものであったが、前方の障害物をカメラ等により検知する場合の検知エリアの範囲設定にも用いることが可能である。

すなわち、カメラ等の検知エリアは通常、鉄道の場合、線路上の建築限界や鉄道車両１１限界のエリアとなっているが、改築や一時的な工事等により、駅や踏切等の検知エリアを恒久的あるいは一時的に拡張したい場合等に、鉄道車両１１が現在走行している線区の位置を測位可能であるので、走行区間のデータベースに駅や踏切等の検知対象位置を記録しておけば、手前のある一定距離から検知エリアを拡張することができる。

以上の説明においては、３軸センサ部ＣＳＵにおいて、３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ及び３軸地磁気センサを備える構成について説明したが、少なくとも３軸加速度センサあるいは３軸ジャイロセンサの少なくとも一方を備えるように構成しても良い。

以上の説明のように、各実施形態の装置及び方法によれば、人口衛星等からの測位信号の状況により、受信仰角と受信強度、衛星選択を制御し、また自立計測処理の切り替え判別を行うことにより、受信環境の悪い状況下においても鉄道車両１１の位置検知を可能とできる。

この結果、従来の鉄道沿線環境ではマルチパス等の問題から計測精度が最大±１０ｍと
なっていたのを、より高精度（例えば、±１ｍ）として必要とされる精度を達成することができる。

また、トンネル、橋上駅舎等の高架下や地下区間等の衛星受信不可領域においても走行位置を容易に把握できる。
さらに鉄道車両１１の走行位置を取得し、取得したデータから鉄道車両１１進路予測することで、前方検知範囲の設定、進路予測、走行位置の検知、速度超過検知等に用いることが可能となる。
さらには、走行路線地図作成を可能とし、走行支援や鉄道設備情報作成支援に展開可能となる。

本実施形態の鉄道用走行位置検知装置は、ＭＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、各種情報を表示する表示装置と、各種情報を入力するための入力装置を備えた通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

本実施形態の鉄道用走行位置検知装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ装置等の半導体記憶装置、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態の鉄道用走行位置検知装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の鉄道用走行位置検知装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の鉄道用走行位置検知装置のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０：走行位置検知システム、１１：鉄道車両、１２−１〜１２−４：人工衛星、１３：アンテナ装置、１４：外部機器、１５：受信演算処理装置、２１：測位信号演算処理部、２２：衛星受信制御部、２３：自立測位演算処理部、２４：走行状態判別処理部、２５：車両位置補正部、２６：自立計測切替判別部、２７：記憶装置、２８：通信接続装置、２９：測位信号速度処理部、３０：車両進路予測演算部、ＡＤ：衛星配置判定エリア、ＡＥ：受信有効エリア、ＡＥＬ：仰角範囲、ＡＮ：受信無効エリア、ＣＳＵ：３軸センサ部、ＤＧ：測位データ群、ＤＲ：進行方向、ＤＳ：自立測位データ群、ＥＬ：仰角。

Claims (14)

1. 車両の位置を測位する位置測位装置であって、
   人工衛星からの測位用信号を受信し、前記車両の第１位置を測位する第１測位部と、
   自立測位用センサの出力に基づいて、前記車両の第２位置を測位する第２測位部と、
   前記第１位置が予め定められた位置に基づく範囲である場合、及び前記車両の進行方向の変化が所定量である場合の少なくとも一方である場合に、前記第２位置を前記車両の位置とする判別部と、
   を備えた位置測位装置。
2. 前記判別部は、前記第２位置が所定の位置に基づく範囲である場合に、前記第１位置を前記車両の位置とする、請求項１に記載の位置測位装置。
3. 前記判別部は、前記測位用信号の受信状態に応じて、前記第１位置及び前記第２位置のうちの一方を前記車両の位置とする、請求項１又は２に記載の位置測位装置。
4. 前記受信状態として、推定水平測位精度、位置精度低下率、及び受信強度の時間変化を示す統計量の少なくともいずれかを用いる、請求項３に記載の位置測位装置。
5. 前記車両の進行方向及び人工衛星からの測位用信号の受信状態に基づいて受信方位角を設定する受信方位角設定部と、
   設定された前記受信方位角の範囲内で測位対象の前記人工衛星を選択する衛星選択部と、
   を更に備え、
   前記第１測位部は、前記選択した前記人工衛星からの測位用信号を受信する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置測位装置。
6. 前記受信方位角の範囲内に位置する前記人工衛星のうち、前記測位用信号の時間遅延あるいは受信信号強度に基づいて、測位対象の前記人工衛星を制限するための仰角範囲を設定する仰角設定部を備える、
   請求項５に記載の位置測位装置。
7. 前記自立測位用センサは、３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ及び３軸地磁気センサのうち、３軸加速度センサあるいは３軸ジャイロセンサの少なくとも一方を備える、請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の位置測位装置。
8. 前記車両は鉄道車両であり、
   前記判別部は、前記車両が走行する線路上の位置がトンネル、駅舎、車庫内、地下区間のいずれかに基づき定められた位置である場合に、前記第２位置を前記車両の位置とする、請求項１記載の位置測位装置。
9. 前記車両は鉄道車両であり、前記判別部は、所定時間内における進行方向の変化量が所定量であるか否かを判別する、請求項１に記載の位置測位装置。
10. 前記車両は鉄道車両であり、
    前記自立測位用センサは、３軸ジャイロセンサを備え、
    前記受信した測位信号と前記３軸ジャイロセンサの出力に基づいて、前記鉄道車両の進行方向角、前記鉄道車両の姿勢角を演算し、設定した時間内の前記鉄道車両の進行方向ベクトルを演算して、前記鉄道車両が直線区間を走行中であるか、曲線区間を走行中であるかを判別する車両進路予測部と、
    前記鉄道車両が曲線区間を走行中であると判別された場合に、当該曲線区間の曲率半径を演算する曲率半径演算部と、
    予め設計基準に準じた曲率半径とカント量とを記憶する記憶装置と、
    前記姿勢角、前記進行方向ベクトル及び前記記憶装置から読み出した当該鉄道車両の走行位置に対応する前記設計基準に準じた曲率半径とカント量とに基づいて前記鉄道車両の進路を予測する予測部と、
    を更に備える、請求項１に記載の位置測位装置。
11. 自立測位用センサの出力に基づいて、前記車両の第１速度を計測する第１計測部を更に備え、
    前記判別部は、第１測位部の前記測位に基づき、前記車両の位置が所定の位置に基づく範囲である場合、及び所定距離内における進行方向の変化量が所定量である場合の少なくとも一方である場合に、前記第１計測部が計測した前記速度を前記車両の速度とする、請求項１記載の位置測位装置。
12. 人工衛星からの信号を受信し、前記車両の第２速度を計測する第２計測部を更に備え、
    前記判別部は、前記第２測位部による前記車両の位置が所定の位置に基づく範囲である場合に、前記第２測位部が計測した前記速度を前記車両の速度とする、請求項１１に記載の位置測位装置。
13. 自立測位用センサの出力に基づいて、前記車両の第１速度を計測する第１計測部と、
    人工衛星からの信号を受信し、前記車両の第２速度を計測する第２計測部と、
    前記人工衛星からの電波状態、及び前記車両の位置の少なくともいずれかに応じて、前記第１速度及び前記第２速度のうちの一方を前記車両の速度とする判別部と、
    を備えた速度計測装置。
14. 車両の位置を測位する位置測位方法であって、
    衛星からの測位用信号を受信し、前記車両の位置を測位する第１測位工程と、
    自立測位用センサの出力に基づいて、前記車両の位置を測位する第２測位工程と、
    前記第１測位工程の前記測位に基づき、前記車両の位置が所定の位置に基く範囲、又は所定距離内における進行方向の変化量が所定量である場合に、前記第２測位工程で測位した前記位置を前記車両の位置とする判別工程と、
    を備えた位置測位方法。

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