JP2024080715A - Vehicle positioning system - Google Patents

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崇 森
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Abstract

【課題】安全性が向上した自車位置測位システムを提供する【解決手段】自車位置測位システム1における地上装置3の地上側GNSSアンテナ31は、所定の固定点Pに設置されて測位衛星からの信号を受信する。地上側GNSS受信機32は、地上側GNSSアンテナ31が受信した信号に基づいて測位をする。車上装置2の車上側GNSSアンテナ21は、測位衛星からの信号を受信する。車上側GNSS受信機22は、車上側GNSSアンテナ21が受信した信号に基づいて測位をする。地上側処理部34は、固定点位置情報と地上側GNSS受信機32による測位結果との比較に基づいて衛星測位システムの故障を検知する。地上側処理部34は、衛星測位システムの故障を検知した時、停止命令を送信部33に送信させる。車上側処理部24は、受信部23が送信部33からの停止命令を受信した時、測位結果の出力を停止する。【選択図】図1[Problem] To provide a vehicle positioning system with improved safety [Solution] A ground-side GNSS antenna 31 of a ground device 3 in a vehicle positioning system 1 is installed at a predetermined fixed point P and receives signals from a positioning satellite. A ground-side GNSS receiver 32 performs positioning based on the signal received by the ground-side GNSS antenna 31. An on-board GNSS antenna 21 of an on-board device 2 receives signals from a positioning satellite. The on-board GNSS receiver 22 performs positioning based on the signal received by the on-board GNSS antenna 21. A ground-side processing unit 34 detects a failure in the satellite positioning system based on a comparison between fixed point position information and the positioning result by the ground-side GNSS receiver 32. When the ground-side processing unit 34 detects a failure in the satellite positioning system, it causes a transmission unit 33 to transmit a stop command. When the receiving unit 23 receives the stop command from the transmission unit 33, the on-board processing unit 24 stops outputting the positioning result. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、衛星測位システムを用いて自車両の現在位置を測位するための自車位置測位システムに関する。 The present invention relates to a vehicle positioning system for determining the current position of a vehicle using a satellite positioning system.

人工衛星からの信号を用いて位置を決定する衛星測位システム(GNSS)がある(例えば、非特許文献1参照)。衛星測位システムには、GPS、準天頂衛星などがある。 There is a satellite positioning system (GNSS) that determines a position using signals from artificial satellites (see, for example, Non-Patent Document 1). Satellite positioning systems include GPS and quasi-zenith satellites.

鉄道において、GPSを用いて車両の測位データを取得することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 It has been proposed to use GPS to obtain vehicle positioning data for railways (see, for example, Patent Document 1).

ところが、衛星測位の測位デバイスは、鉄道向けや保安装置用途として設計、製造されたものではなく、COTS(Commercial Off-The-Shelf)と呼ばれる市販されているデバイスを用いるものが多い。なお、COTSは、国際規格で用いられている用語であり、日本産業規格では、商用既製品と和訳されている(JISC5750-4-3:2021参照)。 However, satellite positioning devices are not designed or manufactured for railways or safety equipment, and many of them use commercially available devices known as Commercial Off-The-Shelf (COTS). Note that COTS is a term used in international standards, and in Japanese Industrial Standards it is translated as "commercially available products" (see JIS C5750-4-3:2021).

国際規格にIEC62425「信号用の安全関連電子システム」がある。測位デバイスを保安装置(安全を保つための装置)として使用するためには、IEC62425などに示されているフェール・セフティ(Fail-safety)やアイテム間の独立性、リスクアセスメントによる安全機能の確立及びその機能のTFTR(Tolerable Functional Failure Rate、許容機能故障率)とそのTFTRに該当するSIL(Safety Integrity Level、安全性インテグリティレベル)による技術的手法など、一定の条件がある。 IEC 62425 "Safety-related electronic systems for signaling" is an international standard. In order to use a positioning device as a safety device (a device for maintaining safety), certain conditions must be met, such as fail-safety as shown in IEC 62425 and independence between items, establishment of safety functions through risk assessment, and technical methods based on the TFTR (Tolerable Functional Failure Rate) of the function and the SIL (Safety Integrity Level) that corresponds to that TFTR.

このため、測位デバイスは、測位精度だけではなく、COTS(商用既製品)の使用と、国際規格における保安装置としての技術的な条件とを両立させる必要がある。 For this reason, positioning devices must not only have high positioning accuracy, but also be compatible with the use of commercial off-the-shelf (COTS) products and the technical requirements for security equipment as defined by international standards.

なお、IEC62425は、欧州規格EN50129が国際規格化されたものであり、JIS化されていないため、日本産業標準調査会(JISC)による和訳が無い用語が含まれる。IEC60050-192をJIS化したJISZ8115:2019「ディペンダビリティ(総合信頼性)用語」によれば、アイテムとは、対象となるものであり、例えば、個々の部品、構成品、デバイス、機能ユニット、機器、サブシステム、又はシステムである。フェール・セフティは、故障時に安全を保つことができるシステムの性質である(同JIS参照)。国内の鉄道分野では、フェール・セフティに対応する用語にフェールセーフがある。フェールセーフは、装置が故障した場合でも安全側状態になり、危険側に動作しないことである(JISE3013:2022「鉄道信号保安用語」参照)。 IEC62425 is an international standardization of European standard EN50129, and since it has not been made into a JIS standard, it includes terms that have not been translated into Japanese by the Japanese Industrial Standards Committee (JISC). According to JISZ8115:2019 "Dependability (total reliability) terminology," which is a JIS standardization of IEC60050-192, an item is something that is the target, such as an individual part, component, device, functional unit, equipment, subsystem, or system. Fail safety is the property of a system that can maintain safety in the event of a failure (see the same JIS). In the domestic railway industry, the term corresponding to fail safety is fail-safe. Fail-safe means that even if a device fails, it remains in a safe state and does not operate in a dangerous manner (see JIS3013:2022 "Railway signal safety terminology").

国際規格IEC62425におけるフェール・セフティについて説明する。同規格は、リスクの高いSIL3又はSIL4と指定された機能について、その機能を実装するシステム等にある一定のルールに基づいてフェール・セフティを実現することを求めている。図2(a)(b)(c)に示すように、IEC62425には、フェール・セフティを実現する方法が3つあり、これら3つを単独又は組み合わせて実現することが規定されている。 This section explains fail safety in the international standard IEC 62425. This standard requires that for functions designated as high-risk SIL3 or SIL4, fail safety must be achieved in accordance with certain rules in the systems that implement the functions. As shown in Figures 2(a), (b), and (c), IEC 62425 specifies three methods for achieving fail safety, and specifies that these three methods may be achieved alone or in combination.

図2(a)は、複合フェール・セフティ(Composite fail-safety)を示す。複合フェール・セフティでは、2つのアイテム(アイテムA及びアイテムB)を比較し、一致しない場合、又はいずれかのアイテムの故障が検知された場合に、出力を停止する。 Figure 2(a) shows composite fail-safety. In composite fail-safety, two items (item A and item B) are compared, and if they do not match or if a failure is detected in either item, the output is stopped.

図2(b)は、反応的フェール・セフティ(Reactive fail-safety)を示す。反応的フェール・セフティでは、アイテム(アイテムA)の出力を監視し、故障が検知された場合に、出力を停止する。 Figure 2(b) shows reactive fail-safety. In reactive fail-safety, the output of an item (item A) is monitored, and if a failure is detected, the output is stopped.

図2(c)は、固有(本来備わった)フェール・セフティ(Inherent fail-safety)を示す。固有フェール・セフティでは、アイテム(アイテムA)が故障すれば、安全側の出力がされる。 Figure 2(c) shows inherent fail-safety. In inherent fail-safety, if an item (item A) fails, a safe output is generated.

複合フェール・セフティと反応的フェール・セフティでは、検知及び停止(Detection and Negation)が行われる。これらの検知及び停止において、必要な事項が複数ある。それらの事項について説明する。 In complex fail safety and reactive fail safety, detection and negation are carried out. There are several items required for this detection and negation. These items will be explained below.

1つめは、アイテム間の独立である。アイテムの故障を検知する際に、故障検知するデバイスが共通の原因で故障を起こすことがないよう、アイテム間の独立性(アイテム独立性)が重要とされている。 The first is independence between items. When detecting failures in items, independence between items (item independence) is considered important so that the devices detecting the failures do not fail due to a common cause.

2つめは、SDT(Safe Down Time、安全ダウンタイム)と安全性の関係である。図3に示すように、故障検知し安全側遷移する検知及び停止時間(Detection and Negation Time)がSDTと定義される。このSDTが、システム構成した際の危険側故障出力をするまでの長さが、システム全体の安全性に影響を与えないかどうか評価する必要がある。 The second is the relationship between SDT (Safe Down Time) and safety. As shown in Figure 3, the detection and negation time required to detect a fault and transition to the safe side is defined as SDT. It is necessary to evaluate whether the length of time it takes for this SDT to output a dangerous fault when the system is configured has any impact on the safety of the entire system.

3つめは、SDR(Safe Down Rate、安全ダウン率)と安全性の関係である。故障検知し安全側遷移する頻度(Detection and Negation Rate)をSDRと定義される。このSDRが、TFFR(許容機能故障率)と整合しているかどうかの評価を行う必要がある。 The third is the relationship between SDR (Safe Down Rate) and safety. The frequency at which a failure is detected and transition to the safe side (Detection and Negation Rate) is defined as SDR. It is necessary to evaluate whether this SDR is consistent with TFFR (Tolerable Functional Failure Rate).

IEC62425において重要とされているアイテム独立性についてさらに説明する。同規格には、アイテム独立を担保することにより共通原因故障(CCF:Common Cause Failure)を防ぐことが決められている。このアイテム独立性は、表1に示すタイプA~タイプDの4つの観点で確認される。 The following is a further explanation of item independence, which is considered important in IEC 62425. The standard stipulates that common cause failures (CCFs) are prevented by ensuring item independence. This item independence is confirmed from four perspectives, Type A to Type D, as shown in Table 1.

Figure 2024080715000002
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安全性インテグリティレベルのSIL3又はSIL4の機能を実装するハードウェアについて、アイテム間の静電結合や電磁結合を防ぐことは、タイプAの対策である。 For hardware that implements safety integrity level SIL3 or SIL4 functionality, preventing electrostatic and electromagnetic coupling between items is a Type A measure.

アイテム全体に影響のある環境影響、電源及び入出力について適切に対処を行うことは、タイプCの対策である。 Appropriately dealing with environmental influences, power sources, and input/output that affect the entire item is a Type C countermeasure.

タイプBについては、アイテム間によるデータ伝送によって、情報が共有されることにより独立性が阻害されることに対する影響を評価する。 For Type B, we will evaluate the impact of data transmission between items on the sharing of information, which may undermine independence.

タイプDについては、共通に接続されている外部の機器の機能を活用することによる独立性の阻害について確認する。 For Type D, check whether independence is impaired by utilizing the functions of external devices that are commonly connected.

ソフトウェアを用いてアイテムの機能を実装する場合、アイテムとソフトウェアの関係と独立性を評価する必要がある。例えば、図2(a)におけるアイテムAの故障検知とアイテムBの故障検知に同じソフトウェアを使用する場合、そのソフトウェアに起因するエラーは検知できない。アイテムAとアイテムBに同じソフトウェアを使用する場合も、同様の問題がある。この問題について、複合フェール・セフティ(Composite fail-safety)を実現する際に同じハードウェアデザインのアイテムを複数使用するとき、同一のソフトウェアを使用する場合の対処方法と、異なるソフトウェアを使用してソフトウェアダイバシティを確保する対処方法がある。 When implementing the functions of an item using software, it is necessary to evaluate the relationship and independence between the item and the software. For example, if the same software is used to detect failures in item A and item B in Figure 2(a), errors caused by that software cannot be detected. A similar problem occurs when the same software is used for item A and item B. Regarding this issue, when using multiple items with the same hardware design to achieve composite fail-safety, there are two ways to deal with it: using the same software, and using different software to ensure software diversity.

鉄道保安システムがしばしば参照するIEC62279「鉄道分野:通信,信号及び処理システム 鉄道の制御,保護システム用ソフトウェア」によれば、ソフトウェアダイバシティは必須とはされておらず、SIL(安全性インテグリティレベル)に応じてソフトウェアの管理と試験の厳格度を調整することによって対処することになっている。同一のソフトウェアを使用する場合には、ソフトウェアにエラーがあると必ず共通原因故障(CCF)となるため、アイテム独立性を阻害する大きな原因になりうる。このため、ソフトウェアの品質を向上させることによって共通原因故障が発生する蓋然性を低下させることがIEC62279の基本的な考え方である。 According to IEC 62279 "Railway sector: communication, signalling and processing systems - Software for railway control and protection systems", which is often referenced by railway safety systems, software diversity is not required, and is addressed by adjusting the strictness of software management and testing according to the SIL (Safety Integrity Level). When the same software is used, any errors in the software will inevitably result in a common cause failure (CCF), which can be a major cause of impeding item independence. For this reason, the basic idea of IEC 62279 is to reduce the likelihood of common cause failures occurring by improving software quality.

しかし、COTSデバイス(商用既製品デバイス)において、IEC62279が規定する管理手法によってソフトウェアが作成されていることはまずないと考えられる。これがCOTSデバイスを保安装置に使用する上での大きな問題点となる。 However, it is unlikely that software in COTS devices (commercially available off-the-shelf devices) is created using the management methods specified in IEC 62279. This poses a major problem when using COTS devices in security equipment.

保安装置に測位デバイスを使用する場合、複合フェール・セフティ(Composite Fail-safety)と固有フェール・セフティ(Inherent Fail-safety)の両者を採用し安全性を確保する方法がある。例えば、図4に示すように、従来から、複数の速度発電機を異なる車軸に取り付けることによる方法がある。この方法は、速度発電機が故障と判断される場合は、速度情報を0とするSDR(Safe Down Rate)を設計と製作により確保し、かつ、タイプAの独立性については十分な離隔確保による結合の防止、タイプCの独立性については、異なる車軸から回転数を取得することにより、物理的な独立性を確保することに基づく。また2つの速度を比較し、積分する装置については、既存の保安装置のハードウェアを使用し、ソフトウェアも既存の保安装置と同じ管理手法をとる方法である。この方法は、IEC62425及びIEC62279が制定される以前からとられている方法であるが、ソフトウェアの管理についての厳密性を除けば、今の規格と照らし合わせてもそれほど矛盾が存在しない。 When using a positioning device in a safety device, there is a method to ensure safety by adopting both composite fail-safety and inherent fail-safety. For example, as shown in Figure 4, there is a conventional method of attaching multiple tachometer generators to different axles. This method is based on ensuring physical independence by ensuring sufficient separation to prevent coupling for Type A independence and obtaining rotation speeds from different axles for Type C independence. In addition, the device that compares and integrates the two speeds uses the hardware of existing safety devices, and the software is also managed in the same way as existing safety devices. This method has been used since before IEC 62425 and IEC 62279 were established, and there is no significant contradiction when compared to current standards, except for the strictness of software management.

次に、GNSS(衛星測位システム)を使用する場合について検討する。図5は、単純に速度発電機をGNSS受信機に変更した構成を示す。2つのGNSS受信機の出力を比較し、演算する装置については、IEC62425及びIEC62279に準拠する。この構成が、速度発電機を使用する構成(図4参照)と異なる面は、以下の2つに集約される。 Next, let us consider the case where GNSS (Global Navigation Satellite System) is used. Figure 5 shows a configuration in which the tachometer generator is simply replaced with a GNSS receiver. The device that compares and calculates the outputs of two GNSS receivers complies with IEC 62425 and IEC 62279. This configuration differs from the configuration that uses a tachometer generator (see Figure 4) in the following two ways.

第1の異なる面として、図5に示す構成は、受信しているGNSS衛星は共通であり、また電波伝搬経路もGNSSのアンテナ離隔が確保できない限りほぼ同一である。電離層における影響など広範囲にわたってほとんど同一であるものは、複数のアンテナを設置しても、列車編成の前後程度の離隔では排除できないからである。このため、複数のGNSS受信機を列車編成に搭載しても、GNSS受信機への入力における共通原因故障の排除は困難である。 The first difference is that the configuration shown in Figure 5 receives from the same GNSS satellites, and the radio wave propagation paths are also nearly identical unless the GNSS antenna separation can be ensured. This is because effects that are nearly identical over a wide range, such as those in the ionosphere, cannot be eliminated by simply separating them at the front or rear of the train formation, even if multiple antennas are installed. For this reason, even if multiple GNSS receivers are installed in a train formation, it is difficult to eliminate common cause failures in the input to the GNSS receivers.

自動車の分野では、図5に似た構成として、例えば、車両用電子機器およびその故障診断方法が知られている(特許文献2参照)。この機器及び方法では、2組のGPSアンテナ及びGPS受信機が車室内スペースを隔てて離反配置される。これにより、一方のGPS受信機が他方のGPS受信機に悪影響を与えることが防がれる。これは、図5におけるGNSS受信機(GPS受信機)のタイプAの対策となっている。しかし、受信するGPS衛星が共通であるので、例えば、GPS衛星又は電離層が原因で測位精度が低下すると、共通原因故障となり、その故障を検知することは困難である。つまり、GNSSアンテナ(GPSアンテナ)のタイプCの対策が保安装置には不十分である。 In the field of automobiles, for example, a vehicle electronic device and a method for diagnosing the failure thereof are known as a configuration similar to that shown in FIG. 5 (see Patent Document 2). In this device and method, two sets of GPS antennas and GPS receivers are arranged at a distance from each other across the vehicle interior space. This prevents one GPS receiver from adversely affecting the other GPS receiver. This is a measure for Type A of the GNSS receiver (GPS receiver) in FIG. 5. However, since the GPS satellites that are received are the same, if the positioning accuracy decreases due to, for example, a GPS satellite or the ionosphere, this becomes a common cause failure, and it is difficult to detect the failure. In other words, the measures for Type C of the GNSS antenna (GPS antenna) are insufficient for safety devices.

第2の異なる面として、GNSS受信機は、速度発電機とは異なり、ソフトウェアを有する。そこで、安全機能のSILに整合したソフトウェアのIEC62279の管理手法を採用し、安全性の正当化をすることが考えられる。しかし、GNSS受信ハードウェアのみCOTSを使用し、測位アルゴリズムをIEC62279に整合した管理手法で作成することは、COTSを使用するコストメリットを減殺する。 The second difference is that, unlike a speed generator, a GNSS receiver has software. Therefore, it is conceivable to adopt the IEC 62279 software management method that is consistent with the safety integrity level of the safety function to justify safety. However, using COTS only for the GNSS receiving hardware and creating the positioning algorithm using a management method that is consistent with IEC 62279 would reduce the cost benefits of using COTS.

これらの2つの異なる面に対応して、位置測定においてGNSS受信機を用いた構成(図5参照)には、2つの課題がある。 Corresponding to these two different aspects, there are two challenges in using a GNSS receiver for position measurement (see Figure 5).

第1の課題は、外部影響による独立性(タイプC)の阻害である。その外部影響として、衛星系の故障と、電波伝搬上の電離層の異常伝搬がある。これらの故障を検知してシステムを停止させる(Detection and Negation)ことが安全機能となる。このため、衛星系の故障と電波伝搬上の異常伝搬を検知すればよいことになる。 The first challenge is the impairment of independence (Type C) due to external influences. Such external influences include satellite system failures and anomalous radio wave propagation in the ionosphere. The safety function is to detect these failures and shut down the system (Detection and Negation). Therefore, it is sufficient to detect satellite system failures and anomalous radio wave propagation.

衛星系の故障は、準天頂衛星(「みちびき」登録商標)の仕様書によると、予期せずサービスエラーとなることを示す指標であるISF(Integrity Status Flag、完全性状態フラグ)が1の際のサービスエラー頻度は10-8/時間以下とされている。この数値は、重要な保安装置に設定されるTHR(Tolerable Hazard Rate、許容危険率)と比較しほぼ上限であるため、THRの概念のみでいえば、衛星の不安全故障は一定程度担保されている。ただし、より悪い状況であるISF=0となった場合、ユーザーのシステムが検知及び停止(Detection and Negation)を行うとすると、この機能がTFFR(許容機能故障率)を満たすように処置することは依然課題として残る。 According to the specifications of the Quasi-Zenith Satellite System (registered trademark of "Michibiki"), the frequency of satellite failures when the ISF (Integrity Status Flag), an index showing an unexpected service error, is 1, is 1, and is 10 -8 /hour or less. This value is almost the upper limit compared to the THR (Tolerable Hazard Rate) set for important safety devices, so in terms of the THR concept alone, unsafe satellite failures are guaranteed to a certain extent. However, if the user's system detects and negates the event when ISF = 0, which is a worse situation, it remains a challenge to take measures to ensure that this function satisfies the TFFR (Tolerable Functional Failure Rate).

また、ISF=1の際のサービスエラー頻度が10-8/時間以下としても、このことだけで、IEC62425規格適合とすることができず、規格適合性を条件にされた場合についての課題は残る。 Furthermore, even if the service error frequency when ISF=1 is 10 −8 /hour or less, this alone is not enough to make the system compliant with the IEC 62425 standard, and problems remain when standard compliance is a condition.

次に、衛星系の規格適合は考えず、一定のTHR(許容危険率)は担保されていると考え、ISF=0となった時の安全動作をGNSS受信機で規格に適合するような方法で担保することが考えられる。例えば、図6に示す構成は、ISF=0であれば停止、すなわち安全側動作をする。しかし、GNSS受信機であるアイテムA、Bが所要のTFFR(許容機能故障率)を満たしながらISFを出力できるかどうかの、ソフトウェア及びハードウェアの安全性の議論が生じてしまう。ここまでいけば、ある一定の割り切りを行うことも考えとしてあり、それを否定するものではないが、規格適合性としては課題が生じる。 Next, it is possible to consider that compliance with satellite system standards is not taken into consideration, but that a certain THR (tolerable risk rate) is guaranteed, and to ensure safe operation when ISF = 0 by having the GNSS receiver comply with the standards. For example, the configuration shown in Figure 6 stops when ISF = 0, that is, operates on the safe side. However, this leads to a discussion of the safety of the software and hardware, as to whether GNSS receiver items A and B can output ISF while satisfying the required TFFR (tolerable functional failure rate). Having reached this point, it is conceivable to make a certain compromise, and this is not denied, but it would create issues in terms of compliance with standards.

要するに、国際規格に適合するためには、衛星系の故障を把握し、その情報を用いて確実に検知及び停止(Detection and Negation)をすることを定量的に述べることが必要となる。 In short, to comply with international standards, it is necessary to quantitatively describe how satellite system failures can be identified and how that information can be used to reliably detect and negate them.

第2の課題は、GNSS受信機がソフトウェアを有することである。GNSS受信機は、RF信号(無線周波数信号)を中間周波数までダウンコンバートし、IQ復調を行い、拡散符号と相関をとり、符号を取り出すところまでは一般の無線受信機と同じである。反面、GNSSの測位アルゴリズムの実装は、アプリケーションソフトウェアそのものであり、仮にワンチップ化されていてもロジックの実装という意味ではソフトウェアと大きく変わるところがない。保安装置にGNSS受信機を使用する場合、測位が誤った値を出すと、一般的には非常に重大な結果をもたらすと評価されることとなり、測位機能に厳しいTFFR(許容機能故障率)が求められることとなる。このため、このTFFRに相当するSIL(安全性インテグリティレベル)及びSSIL(Software SIL、ソフトウェア安全性インテグリティレベル)が割り当てられ、GNSS受信機にはSSILのレベルに合わせた規格の要求する管理手法などが必要となる。しかしながら、COTS(商用既製品)中心のGNSS受信機のソフトウェアを、規格の要求する管理手法で作成することは現時点ではあまり現実的な解とは言えない。 The second issue is that the GNSS receiver has software. The GNSS receiver is the same as a general wireless receiver in that it down-converts the RF signal (radio frequency signal) to an intermediate frequency, performs IQ demodulation, correlates with the spread code, and extracts the code. On the other hand, the implementation of the GNSS positioning algorithm is the application software itself, and even if it is integrated into a single chip, there is no significant difference from software in terms of logic implementation. When using a GNSS receiver in a safety device, if the positioning produces an incorrect value, it is generally evaluated as having a very serious consequence, and a strict TFFR (tolerable functional failure rate) is required for the positioning function. For this reason, a SIL (safety integrity level) and SSIL (Software SIL, software safety integrity level) equivalent to this TFFR are assigned, and the GNSS receiver requires a management method required by the standard according to the SSIL level. However, creating software for GNSS receivers, which are mainly COTS (commercial off-the-shelf) products, using the management method required by the standard is not a very realistic solution at this time.

特開2003-200829号公報JP 2003-200829 A 特開2001-208823号公報JP 2001-208823 A

JIS B 7912-8:2018「測量機器の現場試験手順-第8部:GNSS(RTK)」JIS B 7912-8:2018 "Field test procedures for surveying instruments - Part 8: GNSS (RTK)"

本発明は、上記問題を解決するものであり、安全性が向上した自車位置測位システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems and provide a vehicle positioning system with improved safety.

本発明の自車位置測位システムは、衛星測位システムを利用して自車両の現在位置を測位するためのシステムであって、車両に搭載された車上装置と、地上に設置された地上装置とを備え、前記地上装置は、所定の固定点に設置されて測位衛星からの信号を受信する地上側GNSSアンテナと、前記信号に基づいて測位をする地上側GNSS受信機と、情報を送信する送信部と、前記地上側GNSS受信機及び送信部に接続された地上側処理部とを有し、前記車上装置は、前記測位衛星からの信号を受信する車上側GNSSアンテナと、前記信号に基づいて測位をする車上側GNSS受信機と、前記地上装置からの情報を受信する受信部と、前記車上側GNSS受信機及び受信部に接続された車上側処理部とを有し、前記地上側処理部は、前記固定点の位置情報である固定点位置情報を予め記憶しており、その固定点位置情報と前記地上側GNSS受信機による測位結果との比較に基づいて衛星測位システムの故障を検知し、衛星測位システムの故障を検知した時、停止命令を前記送信部に送信させ、前記車上側処理部は、前記受信部が前記停止命令を受信した時、測位結果の出力を停止することを特徴とする。 The vehicle positioning system of the present invention is a system for locating the current position of a vehicle using a satellite positioning system, and includes an on-board device mounted on the vehicle and a ground device installed on the ground, the ground device having a ground-side GNSS antenna installed at a predetermined fixed point and receiving signals from a positioning satellite, a ground-side GNSS receiver that performs positioning based on the signals, a transmitter that transmits information, and a ground-side processing unit connected to the ground-side GNSS receiver and transmitter, and the on-board device has an on-board GNSS antenna that receives signals from the positioning satellite, and a ground-side GNSS receiver that performs positioning based on the signals. The vehicle has an on-board GNSS receiver that performs positioning, a receiving unit that receives information from the ground device, and an on-board processing unit connected to the on-board GNSS receiver and receiving unit, and the ground processing unit pre-stores fixed point position information, which is the position information of the fixed point, and detects a malfunction of the satellite positioning system based on a comparison between the fixed point position information and the positioning result by the ground GNSS receiver. When a malfunction of the satellite positioning system is detected, the on-board processing unit transmits a stop command to the transmitting unit, and when the receiving unit receives the stop command, the on-board processing unit stops outputting the positioning result.

この自車位置測位システムにおいて、前記車上装置は、前記車上側GNSSアンテナ及び車上側GNSS受信機の組を複数有し、前記車上側処理部は、複数の前記車上側GNSS受信機による測位結果の比較に基づいて前記車上側GNSS受信機の故障を検知し、前記車上側GNSS受信機の故障を検知した時、測位結果の出力を停止することが好ましい。 In this vehicle positioning system, it is preferable that the on-board device has multiple sets of the on-board GNSS antennas and on-board GNSS receivers, and the on-board processing unit detects a malfunction of the on-board GNSS receiver based on a comparison of the positioning results from the multiple on-board GNSS receivers, and stops outputting the positioning results when it detects a malfunction of the on-board GNSS receiver.

この自車位置測位システムにおいて、複数の前記車上側GNSS受信機の各々は、互いに独立して作られたソフトウェアによって測位をすることが好ましい。 In this vehicle positioning system, it is preferable that each of the multiple on-board GNSS receivers performs positioning using software created independently of each other.

本発明の自車位置測位システムによれば、地上装置が固定点位置情報と地上側GNSS受信機による測位結果との比較に基づいて衛星測位システムの故障を検知し、車上装置の車上側処理部が測位結果の出力を停止するので、衛星系の故障と電波伝搬上の異常伝搬を検知でき、安全性が向上する。 According to the vehicle positioning system of the present invention, the ground equipment detects a malfunction in the satellite positioning system based on a comparison between fixed point position information and the positioning results from the ground-side GNSS receiver, and the on-board processing unit of the on-board equipment stops outputting the positioning results, so that malfunctions in the satellite system and abnormal radio wave propagation can be detected, improving safety.

図1は本発明の一実施形態に係る自車位置測位システムのブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a vehicle positioning system according to an embodiment of the present invention. 図2(a)(b)(c)は国際規格IEC62425によるフェール・セフティの技術手法の説明図である。2(a), (b), and (c) are explanatory diagrams of fail-safe technical methods according to the international standard IEC62425. 図3は国際規格における安全ダウンタイム(SDT)の概念を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the concept of safe downtime (SDT) in the international standard. 図4は従来の速度発電機による距離測定のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a conventional distance measurement system using a tachograph generator. 図5は衛星測位システムによる測位の例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of positioning by a satellite positioning system. 図6は準天頂衛星の完全性状態フラグ(ISF)を活用した測位の例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of positioning using the integrity status flag (ISF) of a quasi-zenith satellite.

本発明の一実施形態に係る自車位置測位システムについて図1を参照して説明する。自車位置測位システム1は、衛星測位システムを利用して自車両の現在位置を測位するためのシステムである。自車位置測位システム1は、車上装置2と、地上装置3とを備える。車上装置2は、車両に搭載される。地上装置3は、地上に設置される。 A vehicle positioning system according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. The vehicle positioning system 1 is a system for determining the current position of a vehicle using a satellite positioning system. The vehicle positioning system 1 includes an on-board device 2 and a ground device 3. The on-board device 2 is mounted on the vehicle. The ground device 3 is installed on the ground.

地上装置3は、地上側GNSSアンテナ31と、地上側GNSS受信機32と、送信部33と、地上側処理部34とを有する。地上側GNSSアンテナ31は、所定の固定点Pに設置されて測位衛星からの信号を受信する。地上側GNSS受信機32は、地上側GNSSアンテナ31が受信した信号に基づいて測位をする。送信部33は、情報を送信する。地上側処理部34は、地上側GNSS受信機32及び送信部33に接続されている。 The ground device 3 has a ground-side GNSS antenna 31, a ground-side GNSS receiver 32, a transmission unit 33, and a ground-side processing unit 34. The ground-side GNSS antenna 31 is installed at a predetermined fixed point P and receives signals from positioning satellites. The ground-side GNSS receiver 32 performs positioning based on the signals received by the ground-side GNSS antenna 31. The transmission unit 33 transmits information. The ground-side processing unit 34 is connected to the ground-side GNSS receiver 32 and the transmission unit 33.

車上装置2は、車上側GNSSアンテナ21と、車上側GNSS受信機22と、受信部23と、車上側処理部24とを有する。車上側GNSSアンテナ21は、測位衛星からの信号を受信する。車上側GNSS受信機22は、車上側GNSSアンテナ21が受信した信号に基づいて測位をする。受信部23は、地上装置3からの情報を受信する。車上側処理部24は、車上側GNSS受信機22及び受信部23に接続されている。 The on-board device 2 has an on-board GNSS antenna 21, an on-board GNSS receiver 22, a receiving unit 23, and an on-board processing unit 24. The on-board GNSS antenna 21 receives signals from positioning satellites. The on-board GNSS receiver 22 performs positioning based on the signals received by the on-board GNSS antenna 21. The receiving unit 23 receives information from the ground device 3. The on-board processing unit 24 is connected to the on-board GNSS receiver 22 and the receiving unit 23.

地上側処理部34は、固定点Pの位置情報である固定点位置情報を予め記憶している。地上側処理部34は、その固定点位置情報と地上側GNSS受信機32による測位結果との比較に基づいて衛星測位システムの故障を検知する。地上側処理部34は、衛星測位システムの故障を検知した時、停止命令を送信部33に送信させる。 The ground-side processing unit 34 prestores fixed point position information, which is the position information of the fixed point P. The ground-side processing unit 34 detects a failure in the satellite positioning system based on a comparison between the fixed point position information and the positioning result by the ground-side GNSS receiver 32. When the ground-side processing unit 34 detects a failure in the satellite positioning system, it transmits a stop command to the transmission unit 33.

車上側処理部24は、受信部23が送信部33からの停止命令を受信した時、測位結果の出力を停止する。車上側処理部24は、停止命令を受信しないとき、測位結果を出力する。 When the receiver 23 receives a stop command from the transmitter 33, the on-board processor 24 stops outputting the positioning results. When the on-board processor 24 does not receive a stop command, it outputs the positioning results.

車上装置2は、車上側GNSSアンテナ21(21A、21B)及び車上側GNSS受信機22(22A、22B)の組を複数有する。図1では、車上側GNSSアンテナ21Aと車上側GNSS受信機22Aが組を成し、車上側GNSSアンテナ21Bと車上側GNSS受信機22Bが組を成している。車上側処理部24は、複数の車上側GNSS受信機22A、22Bによる測位結果の比較に基づいて車上側GNSS受信機22(21A又は21B)の故障を検知する。車上側処理部24は、車上側GNSS受信機22の故障を検知した時、測位結果の出力を停止する。 The on-board device 2 has multiple pairs of on-board GNSS antennas 21 (21A, 21B) and on-board GNSS receivers 22 (22A, 22B). In FIG. 1, the on-board GNSS antenna 21A and the on-board GNSS receiver 22A form a pair, and the on-board GNSS antenna 21B and the on-board GNSS receiver 22B form a pair. The on-board processing unit 24 detects a failure of the on-board GNSS receiver 22 (21A or 21B) based on a comparison of the positioning results from the multiple on-board GNSS receivers 22A, 22B. When the on-board processing unit 24 detects a failure of the on-board GNSS receiver 22, it stops outputting the positioning results.

複数の車上側GNSS受信機22A、22Bの各々は、互いに独立して作られたソフトウェアによって測位をする。 Each of the multiple on-board GNSS receivers 22A, 22B performs positioning using software created independently of each other.

自車位置測位システム1についてさらに詳述する。自車位置測位システム1が利用する衛星測位システムは、GNSS(Global Navigation Satellite System)である。GNSSは、人工衛星からの信号を用いて位置を決定する衛星測位システムの総称であり、例えば、GPSや準天頂衛星などである(非特許文献1における用語及び定義参照)。 The vehicle positioning system 1 will now be described in more detail. The satellite positioning system used by the vehicle positioning system 1 is the Global Navigation Satellite System (GNSS). GNSS is a general term for satellite positioning systems that use signals from artificial satellites to determine a position, such as GPS and quasi-zenith satellites (see terms and definitions in Non-Patent Document 1).

車上装置2は車両に搭載されるので、車両と一緒に移動する。自車位置測位システム1は、その車両、すなわち自車両の現在位置を測位する。地上装置3は、地上に設置され、移動しない。 The on-board device 2 is mounted on the vehicle and moves with the vehicle. The vehicle positioning system 1 determines the current position of the vehicle, i.e., the vehicle itself. The ground device 3 is installed on the ground and does not move.

地上側GNSSアンテナ31は、測位衛星(GNSS衛星)からの信号を受信するGNSSアンテナであり、予め決められた、すなわち所定の固定点Pに設置される。固定点Pは、固定の地点である。測位衛星の軌道は高度3万kmを超えているので、固定点Pは、車両が走行する区間の近くにある必要はない。このため、地上装置3は、複数の車両の車上装置2で共用される。固定点Pの位置情報である固定点位置情報は、予め測定され、正確に分かっている。固定点位置情報は、地上側処理部34に記憶されている。 The ground-side GNSS antenna 31 is a GNSS antenna that receives signals from positioning satellites (GNSS satellites) and is installed at a predetermined, i.e., a specified fixed point P. The fixed point P is a fixed location. Because the orbit of the positioning satellite exceeds an altitude of 30,000 km, the fixed point P does not need to be near the section on which the vehicle travels. For this reason, the ground device 3 is shared by the on-board devices 2 of multiple vehicles. The fixed point position information, which is the position information of the fixed point P, is measured in advance and is known accurately. The fixed point position information is stored in the ground-side processing unit 34.

地上側GNSSアンテナ31と固定点Pとの間には、IEC62425におけるタイプCの独立性があることになる(表1参照)。 There is Type C independence in IEC 62425 between the ground-side GNSS antenna 31 and fixed point P (see Table 1).

地上側GNSS受信機32は、GNSS受信機である。そのGNSS受信機のソフトウェアは、国際規格(IEC62425及びIEC62279)が要求する管理手法で作成されている必要はなく、地上側GNSS受信機32は、COTS(商用既製品)のGNSS受信機であってもよい。地上側GNSS受信機32による測位結果は、固定点Pの位置の測定値である。 The ground-side GNSS receiver 32 is a GNSS receiver. The software of the GNSS receiver does not need to be created using the management method required by international standards (IEC 62425 and IEC 62279), and the ground-side GNSS receiver 32 may be a COTS (commercial off-the-shelf) GNSS receiver. The positioning result by the ground-side GNSS receiver 32 is a measurement value of the position of the fixed point P.

地上側GNSS受信機32(アイテムX)と固定点Pとの間には、IEC62425におけるタイプCの独立性があることになる(表1参照)。 There is Type C independence in IEC 62425 between the ground-side GNSS receiver 32 (item X) and fixed point P (see Table 1).

送信部33は、データ通信装置である。送信部33が送信する情報は、無線データ通信を介して車上装置2の受信部23によって受信される。なお、送信部33が直接的に受信部23に無線データ通信を行わなくてもよく、伝送路の一部に有線があってもよい。 The transmitting unit 33 is a data communication device. Information transmitted by the transmitting unit 33 is received by the receiving unit 23 of the on-board device 2 via wireless data communication. Note that the transmitting unit 33 does not need to directly perform wireless data communication with the receiving unit 23, and part of the transmission path may be wired.

地上側処理部34は、CPU及びメモリ等を有し、ソフトウェアを実行することによって機能する。地上側処理部34は、例えば、プログラマブルロジックコントローラである。地上側処理部34は、固定点位置情報と、地上側GNSS受信機32による測位結果とを比較する。固定点位置情報と測位結果の違い(2点間距離)は、衛星測位システムを用いた測位の誤差である。地上側処理部34は、固定点位置情報と測位結果の違い(2点間距離)が所定の地上用判定閾値を超えている場合、測位の誤差が過大であるので、衛星測位システムが故障していると検知する。そして、地上側処理部34は、衛星測位システムの故障を検知した時、停止命令を送信部33に送信させる。なお、停止命令は、情報の一種である。 The ground-side processing unit 34 has a CPU, memory, etc., and functions by executing software. The ground-side processing unit 34 is, for example, a programmable logic controller. The ground-side processing unit 34 compares the fixed-point position information with the positioning result by the ground-side GNSS receiver 32. The difference between the fixed-point position information and the positioning result (the distance between two points) is the positioning error using the satellite positioning system. If the difference between the fixed-point position information and the positioning result (the distance between two points) exceeds a predetermined ground judgment threshold, the ground-side processing unit 34 detects that the satellite positioning system is malfunctioning because the positioning error is excessive. Then, when the ground-side processing unit 34 detects a malfunction of the satellite positioning system, it causes the transmission unit 33 to transmit a stop command. The stop command is a type of information.

これにより、自車位置測位システム1は、衛星系の故障と電波伝搬上の異常伝搬を検知してシステムを停止させる(Detection and Negation)ことができる。 This allows the vehicle positioning system 1 to detect satellite system failures and abnormal radio wave propagation and stop the system (Detection and Negation).

車上側GNSSアンテナ21は、GNSSアンテナである。本実施形態では、車上側GNSSアンテナ21として、車上側GNSSアンテナ21A、21Bの2つが車両に搭載される。車上側GNSSアンテナ21Aと車上側GNSSアンテナ21Bは、同じ車両上、又は複数の車両で編成された列車編成において、互いに離して搭載される。車両が移動しても、車上側GNSSアンテナ21Aと車上側GNSSアンテナ21Bとの間の距離は変化しない。 The on-board GNSS antenna 21 is a GNSS antenna. In this embodiment, two on-board GNSS antennas 21A and 21B are mounted on the vehicle as the on-board GNSS antenna 21. The on-board GNSS antenna 21A and the on-board GNSS antenna 21B are mounted apart from each other on the same vehicle or in a train configuration made up of multiple vehicles. Even if the vehicle moves, the distance between the on-board GNSS antenna 21A and the on-board GNSS antenna 21B does not change.

車上側GNSS受信機22は、GNSS受信機である。そのGNSS受信機のソフトウェアは、国際規格(IEC62425及びIEC62279)が要求する管理手法に準拠して作成されている必要はなく、車上側GNSS受信機22は、COTS(商用既製品)のGNSS受信機であってもよい。車上側GNSS受信機22による測位結果は、車上側GNSSアンテナ21の現在位置である。 The on-board GNSS receiver 22 is a GNSS receiver. The software of the GNSS receiver does not need to be created in compliance with the management methods required by international standards (IEC 62425 and IEC 62279), and the on-board GNSS receiver 22 may be a COTS (commercial off-the-shelf) GNSS receiver. The positioning result by the on-board GNSS receiver 22 is the current position of the on-board GNSS antenna 21.

本実施形態では、車上側GNSS受信機22として、車上側GNSS受信機22A、22Bの2つが車両に搭載される。車上側GNSS受信機22Aは、車上側GNSSアンテナ21Aが受信した信号に基づいて測位をする。車上側GNSS受信機22Aによる測位結果は、車上側GNSSアンテナ21Aの現在位置である。車上側GNSS受信機22Bは、車上側GNSSアンテナ21Bが受信した信号に基づいて測位をする。車上側GNSS受信機22Bによる測位結果は、車上側GNSSアンテナ21Bの現在位置である。車上側GNSS受信機22A、22Bの現在位置は、自車両の現在位置である。 In this embodiment, two on-vehicle GNSS receivers 22A and 22B are mounted on the vehicle as the on-vehicle GNSS receiver 22. The on-vehicle GNSS receiver 22A performs positioning based on the signal received by the on-vehicle GNSS antenna 21A. The positioning result by the on-vehicle GNSS receiver 22A is the current position of the on-vehicle GNSS antenna 21A. The on-vehicle GNSS receiver 22B performs positioning based on the signal received by the on-vehicle GNSS receiver 21B. The positioning result by the on-vehicle GNSS receiver 22B is the current position of the on-vehicle GNSS antenna 21B. The current positions of the on-vehicle GNSS receivers 22A and 22B are the current position of the vehicle itself.

車上側GNSS受信機22A(アイテムA)と車上側GNSSアンテナ21B(アイテムB)との間には、IEC62425におけるタイプAの独立性があることになる(表1参照)。 There is Type A independence in IEC 62425 between the on-board GNSS receiver 22A (item A) and the on-board GNSS antenna 21B (item B) (see Table 1).

受信部23は、無線データ受信機である。受信部23が受信する情報は、地上装置3の送信部33が送信した情報である。 The receiving unit 23 is a wireless data receiver. The information received by the receiving unit 23 is information transmitted by the transmitting unit 33 of the ground device 3.

車上側処理部24は、CPU及びメモリ等を有し、ソフトウェアを実行することによって機能する。車上側処理部24は、例えば、プログラマブルロジックコントローラである。車上側処理部24のソフトウェアは、国際規格(IEC62425及びIEC62279)が要求する管理手法に準拠して作成される。 The on-board processing unit 24 has a CPU, memory, etc., and functions by executing software. The on-board processing unit 24 is, for example, a programmable logic controller. The software for the on-board processing unit 24 is created in accordance with the management methods required by international standards (IEC 62425 and IEC 62279).

車上側処理部24は、通常動作として、車上側GNSS受信機22による測位結果に基づいて、自車両の現在位置の測位結果を出力する。本実施形態では、2つの車上側GNSS受信機22A、22Bがある。このため、例えば、車上側処理部24は、列車の先頭に近い方の車上側GNSSアンテナ21(21A又は21B)に接続された車上側GNSS受信機22(22A又は22B)の測位結果を出力する。なお、測位結果(緯度及び経度)からキロ程への変換は、車上側処理部24で行っても、自車位置測位システム1外の装置で行ってもよい。 In normal operation, the on-board processing unit 24 outputs the positioning result of the vehicle's current position based on the positioning result by the on-board GNSS receiver 22. In this embodiment, there are two on-board GNSS receivers 22A, 22B. Therefore, for example, the on-board processing unit 24 outputs the positioning result of the on-board GNSS receiver 22 (22A or 22B) connected to the on-board GNSS antenna 21 (21A or 21B) that is closer to the front of the train. Note that the conversion of the positioning result (latitude and longitude) to kilometers may be performed by the on-board processing unit 24 or by a device outside the vehicle positioning system 1.

車上側処理部24は、受信部23が停止命令を受信した時、測位結果の出力を停止する。つまり、地上側処理部34が衛星測位システムの故障を検知した時、自車位置測位システム1は、測位衛星を利用した測位結果を出力しない。なお、慣用技術として、測位衛星が利用できないときには、速度発電機が用いられる。 When the receiver 23 receives a stop command, the on-board processor 24 stops outputting the positioning results. In other words, when the ground processor 34 detects a failure in the satellite positioning system, the vehicle positioning system 1 does not output the positioning results using the positioning satellite. As a conventional technique, a tachometer generator is used when the positioning satellite is unavailable.

また、車上側処理部24は、複数の車上側GNSS受信機22A、22Bによる測位結果を比較する。車上側GNSS受信機22A、22Bによる測位結果が、所定の車上用判定閾値を超えている場合、測位の誤差が過大であるので、車上側GNSS受信機22A、22Bの少なくとも一方が故障していると検知する。車上用判定閾値は、車上側GNSSアンテナ21A、21Bの搭載位置の違いを考慮したものとされる。車上側処理部24は、車上側GNSS受信機22A、22Bによるそれぞれの測位結果をキロ程に変換し、車上側アンテナ21A、21Bの搭載位置の違い(列車の先頭からの距離の違い)を除去する補正をした後に比較してもよい。車上側処理部24は、車上側GNSS受信機22A、22Bの故障を検知した時、測位結果の出力を停止する。つまり、車上側処理部24が車上側GNSS受信機22の故障を検知した時、自車位置測位システム1は、測位衛星を利用した測位結果を出力しない。 In addition, the on-board processing unit 24 compares the positioning results from the multiple on-board GNSS receivers 22A, 22B. If the positioning results from the on-board GNSS receivers 22A, 22B exceed a predetermined on-board judgment threshold, the positioning error is excessive, and at least one of the on-board GNSS receivers 22A, 22B is detected as malfunctioning. The on-board judgment threshold is set to take into account the difference in the mounting positions of the on-board GNSS antennas 21A, 21B. The on-board processing unit 24 may convert the positioning results from the on-board GNSS receivers 22A, 22B into kilometers and compare them after making a correction to remove the difference in the mounting positions of the on-board antennas 21A, 21B (difference in distance from the front of the train). When the on-board processing unit 24 detects a malfunction of the on-board GNSS receivers 22A, 22B, it stops outputting the positioning results. In other words, when the on-board processing unit 24 detects a malfunction in the on-board GNSS receiver 22, the vehicle positioning system 1 does not output the positioning results using the positioning satellites.

車上側GNSS受信機22Aが測位を行うソフトウェアと、車上側GNSS受信機22Bが測位を行うソフトウェアは、互いに独立して作られたものである。例えば、車上側GNSS受信機22Aと車上側GNSS受信機22Bは、異なるメーカが独自に開発したものが用いられる。 The software used by the on-board GNSS receiver 22A to perform positioning and the software used by the on-board GNSS receiver 22B to perform positioning are made independently of each other. For example, the on-board GNSS receiver 22A and the on-board GNSS receiver 22B are software independently developed by different manufacturers.

このように、自車位置測位システム1では、車上側GNSS受信機22による測位結果が誤ったとしても共通原因故障とならないような対処をすることにより、測位結果を比較する車上側処理部24には国際規格に基づく安全要求を行い、測位結果自体には安全要求を行わないこととした。測位結果が誤ったところで、車上側GNSS受信機22A、22Bが同時に誤る可能性が非常に低いため、車上側処理部24のみに安全性を求めれば、検知及び停止(Detection and Negation)によってシステムの安全性が確保される。 In this way, the vehicle positioning system 1 takes measures to prevent an error in the positioning result by the on-board GNSS receiver 22 from becoming a common cause failure, and places safety requirements based on international standards on the on-board processing unit 24 that compares the positioning results, but does not place safety requirements on the positioning result itself. Since the possibility of both on-board GNSS receivers 22A and 22B being in error simultaneously when the positioning result is incorrect is extremely low, if safety is required only for the on-board processing unit 24, the safety of the system is ensured by detection and negation.

以上、本実施形態に係る自車位置測位システム1によれば、地上装置3が固定点位置情報と地上側GNSS受信機32による測位結果との比較に基づいて衛星測位システムの故障を検知し、車上装置2の車上側処理部24が測位結果の出力を停止するので、衛星系の故障と電波伝搬上の異常伝搬を検知でき、安全性が向上する。 As described above, according to the vehicle positioning system 1 of this embodiment, the ground device 3 detects a malfunction in the satellite positioning system based on a comparison between the fixed point position information and the positioning results by the ground-side GNSS receiver 32, and the on-board processing unit 24 of the on-board device 2 stops outputting the positioning results, so that malfunctions in the satellite system and abnormal radio wave propagation can be detected, improving safety.

複数の車上側GNSS受信機22A、22Bによる測位結果の比較に基づいて車上側GNSS受信機22A、22Bの故障を検知し、測位結果の出力を停止することにより、車上側GNSS受信機22A、22Bが同時に誤る可能性は低いので、自車位置測位システム1の安全性が向上する。 By detecting a failure in the on-board GNSS receivers 22A, 22B based on a comparison of the positioning results from multiple on-board GNSS receivers 22A, 22B and stopping the output of the positioning results, the safety of the vehicle positioning system 1 is improved since the possibility of the on-board GNSS receivers 22A, 22B making an error at the same time is low.

複数の前記車上側GNSS受信機22A、22Bの各々は、互いに独立して作られたソフトウェアによって測位をすることにより、車上側GNSS受信機22A、22Bが同時に誤る可能性が一層低くなり、自車位置測位システム1の安全性がさらに向上する。これにより、自車位置測位システム1は、商用既製品(COTS)のGNSS受信機を用いつつ、安全性が確保される。 The multiple on-board GNSS receivers 22A, 22B each perform positioning using software created independently of each other, which further reduces the possibility of simultaneous errors in the on-board GNSS receivers 22A, 22B, further improving the safety of the vehicle positioning system 1. This ensures the safety of the vehicle positioning system 1 while using a commercial off-the-shelf (COTS) GNSS receiver.

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、地上側処理部34は、衛星測位システムの故障を検知しないとき、所定周期で故障非検知情報を送信部33に送信させてもよい。受信部23が所定周期より長い期間に故障非検知情報を受信しないことにより、地上装置3の故障と、地上装置3から車上装置2への伝送路の故障が検知される。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention. For example, when the ground-side processing unit 34 does not detect a failure in the satellite positioning system, it may cause the transmitting unit 33 to transmit failure non-detection information at a predetermined cycle. When the receiving unit 23 does not receive failure non-detection information for a period longer than the predetermined cycle, a failure in the ground equipment 3 and a failure in the transmission path from the ground equipment 3 to the on-board equipment 2 are detected.

1 自車位置測位システム
2 車上装置
21、21A、21B 車上側GNSSアンテナ
22、22A、22B 車上側GNSS受信機
23 受信部
24 車上側処理部
3 地上装置
31 地上側GNSSアンテナ
32 地上側GNSS受信機
33 送信部
34 地上側処理部
P 固定点

Reference Signs List 1 Vehicle positioning system 2 On-board device 21, 21A, 21B On-board GNSS antenna 22, 22A, 22B On-board GNSS receiver 23 Receiving unit 24 On-board processing unit 3 Ground device 31 Ground GNSS antenna 32 Ground GNSS receiver 33 Transmitting unit 34 Ground processing unit P Fixed point

Claims (3)

衛星測位システムを利用して自車両の現在位置を測位するための自車位置測位システムであって、
車両に搭載された車上装置と、
地上に設置された地上装置とを備え、
前記地上装置は、所定の固定点に設置されて測位衛星からの信号を受信する地上側GNSSアンテナと、前記信号に基づいて測位をする地上側GNSS受信機と、情報を送信する送信部と、前記地上側GNSS受信機及び送信部に接続された地上側処理部とを有し、
前記車上装置は、前記測位衛星からの信号を受信する車上側GNSSアンテナと、前記信号に基づいて測位をする車上側GNSS受信機と、前記地上装置からの情報を受信する受信部と、前記車上側GNSS受信機及び受信部に接続された車上側処理部とを有し、
前記地上側処理部は、前記固定点の位置情報である固定点位置情報を予め記憶しており、その固定点位置情報と前記地上側GNSS受信機による測位結果との比較に基づいて衛星測位システムの故障を検知し、衛星測位システムの故障を検知した時、停止命令を前記送信部に送信させ、
前記車上側処理部は、前記受信部が前記停止命令を受信した時、測位結果の出力を停止することを特徴とする自車位置測位システム。
A vehicle positioning system for determining a current position of a vehicle using a satellite positioning system,
An on-board device mounted on a vehicle;
and a ground device installed on the ground,
The ground device includes a ground-side GNSS antenna installed at a predetermined fixed point to receive signals from positioning satellites, a ground-side GNSS receiver that performs positioning based on the signals, a transmitter that transmits information, and a ground-side processing unit connected to the ground-side GNSS receiver and the transmitter,
the on-board device includes an on-board GNSS antenna that receives signals from the positioning satellites, an on-board GNSS receiver that performs positioning based on the signals, a receiving unit that receives information from the ground device, and an on-board processing unit that is connected to the on-board GNSS receiver and the receiving unit,
the ground-side processing unit pre-stores fixed-point position information, which is position information of the fixed point, detects a failure in the satellite positioning system based on a comparison between the fixed-point position information and a positioning result by the ground-side GNSS receiver, and when a failure in the satellite positioning system is detected, causes the transmitting unit to transmit a stop command;
The vehicle positioning system according to claim 1, wherein the on-board processing unit stops outputting the positioning result when the receiving unit receives the stop command.
前記車上装置は、前記車上側GNSSアンテナ及び車上側GNSS受信機の組を複数有し、
前記車上側処理部は、複数の前記車上側GNSS受信機による測位結果の比較に基づいて前記車上側GNSS受信機の故障を検知し、前記車上側GNSS受信機の故障を検知した時、測位結果の出力を停止することを特徴とする請求項1に記載の自車位置測位システム。
The on-board device includes a plurality of pairs of the on-board GNSS antenna and the on-board GNSS receiver,
The vehicle positioning system according to claim 1, characterized in that the on-board processing unit detects a malfunction of the on-board GNSS receiver based on a comparison of positioning results from multiple on-board GNSS receivers, and stops outputting the positioning results when a malfunction of the on-board GNSS receiver is detected.
複数の前記車上側GNSS受信機の各々は、互いに独立して作られたソフトウェアによって測位をすることを特徴とする請求項2に記載の自車位置測位システム。

3. The vehicle positioning system according to claim 2, wherein each of the plurality of on-board GNSS receivers performs positioning using software that is independently created.

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