JP6220054B2 - 車両位置決定システムおよび車両位置決定システムを用いる方法 - Google Patents

Description

ガイドウェイネットワークにおいて各車両の位置を決定することは、ガイドウェイネットワークにおける車両の正確な制御および協調された動作を維持することに役立つ。場合によっては、車両測位情報は、車軸計数器または軌道回路などの、ガイドウェイ上に位置するガイドウェイ上デバイスを用いて生成される。ガイドウェイ上デバイスは、ガイドウェイ上デバイスのロケーションにおけるガイドウェイ上の車両の存在に応答して、位置信号を生成する。

場合によっては、車両測位情報は、車両から信号を受信し、変調信号を車両へ送信する、分離されたトランスポンダによって生成される。変調信号は、車両の位置を決定するために用いられる、トランスポンダの一意の識別を提供する。

１つまたは複数の実施形態が、限定によってではなく、例として、添付の図面に示されている。これらの図面全体を通じて、同じ参照番号を有する要素は、同じ要素を表す。産業における標準的な慣例に従い、様々な特徴は、原寸に比例して示されていないことがあり、例示のためだけに用いられることが強調される。実際に、図面における様々な特徴の寸法は、議論の明確さのために、任意に増加または減少され得る。図面の図は、本明細書に組み込まれており、以下を含む。
図１は、１つまたは複数の実施形態による車両位置決定システムのブロック図である。
図２は、１つまたは複数の実施形態による、車両上に搭載されている送信器／検出器アレイのブロック図である。
図３は、１つまたは複数の実施形態による、車両上に搭載されている送信器／検出器アレイのブロック図である。
図４は、１つまたは複数の実施形態による、ガイドウェイに沿って配置される車両位置決定構成の概略図である。
図５は、１つまたは複数の実施形態による、図１に示される車両位置決定システムを実装するための汎用コンピューティングデバイスのブロック図である。
図６は、１つまたは複数の実施形態による、車両位置を決定する方法のフローチャートである。

以下の開示は、本発明の異なる特徴を実装するための、多くの異なる実施形態または実施例を提供する。コンポーネントおよび構成の特定の例が、本開示を単純化するために、以下に記載されている。これらは、例であって、限定を意図したものではない。

ガイドウェイに沿って移動する車両の自動制御が増加するにつれて、車両の位置決定の精度は、より重要になる。場合によっては、一意の識別コードを有するトランスポンダのみに依拠する測位システムは、約２メートル（ｍ）の精度で車両の位置を決定することができる。いくつかの自動制御システムでは、より高い精度は、車両についての正確な停止ロケーションを確保することに役立つ。例えば、入場ゲート、出入り口または他の境界などの、プラットフォーム上のある位置に車両の降車ドアを揃えようとするシステムは、より高い位置精度によって支援されるであろう。いくつかの実施形態では、位置決定システムは、反射測位要素（reflective positioning element）およびトランスポンダの位置を検出し、約３センチメートル（ｃｍ）の精度内で車両の位置を決定することができる。位置決定の向上された精度により、例えば、車両の降車ドアとプラットフォーム上の位置とのアラインメントが容易になる。向上された精度により、ガイドウェイ上の車両の各々についての位置における潜在的な誤差を低減することによって、ガイドウェイに沿った複数の車両についての制御の効率も向上される。

いくつかの実施形態では、位置決定システムは、単一のトランスポンダを用いて車両の進行方向を決定する利点も提供する。他の位置決定システムでは、車両の進行方向は、連続するトランスポンダの一意の識別コードを比較することによって決定される。場合によっては、連続するトランスポンダ間の距離が大きく、これは、連続するトランスポンダ間の距離を車両が横断できるまで、車両の進行方向の決定を遅延させる。トランスポンダが互いにあまりにも近くに位置する場合、２つの連続するトランスポンダの一意の識別コードが互いに干渉する危険性が増加する。また、トランスポンダを実装および維持するコストは、ガイドウェイ上のトランスポンダの数が増加するにつれて、増加する。いくつかの実施形態では、位置決定システムは、ガイドウェイに沿って位置する単一のトランスポンダと２つの反射測位要素とを検出することによって、車両の進行方向を決定する。単一のトランスポンダの使用は、実装コストおよび維持コストを低減する。２つの反射測位要素の使用は、車両の進行方向を決定する際の遅延時間を低減することにも役立つ。なぜならば、反射測位要素は、トランスポンダの一意の識別コードと干渉する危険性なしに、トランスポンダの近くに設置され得るからである。２つの反射測位要素の使用は、単一の反射測位要素構成と比較して、位置決定システムの精度を向上させることにも役立つ。

図１は、１つまたは複数の実施形態による位置決定システム１００のブロック図である。位置決定システム１００は、ガイドウェイに沿った車両の位置を決定するように構成されている重要な車載コントローラ（ＶＯＢＣ：ｖｉｔａｌ ｏｎ−ｂｏａｒｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１０２を含む。位置決定システム１００は、ガイドウェイに沿った測位要素に質問するための信号を送信し、質問された測位要素からの信号を受信するように構成されている送信器／検出器アレイ１０４をさらに含む。位置決定システム１００は、トランスポンダの一意の識別コードとガイドウェイに沿った対応する位置とを記憶するように構成されているトランスポンダＩＤデータベース１０６をさらに含む。位置決定システム１００は、ＶＯＢＣ１０２と通信するように構成されている外部制御システム１０８をさらに含む。

いくつかの実施形態では、ＶＯＢＣ１０２は、通信トラフィックをリッスンし、ＶＯＢＣの構成プロファイルによって識別されるような重要なデータを収集するシステムにおいて安全度レベル４（ＳＩＬ（ｓａｆｅｔｙ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）４）を有する、あらゆる重要なマシン上でバックグラウンドプロセスを実行することによって実装される。ＳＩＬ４は、国際電気標準（ＩＥＣ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）の標準ＩＥＣ６１５０８に基づく。ＳＩＬレベル４は、１時間ごとの障害の確率が１０^−８から１０^−９までに及ぶことを意味する。

いくつかの実施形態では、ＶＯＢＣ１０２は、有線接続または無線接続を通じて送信器／検出器アレイ１０４と通信するように構成されている。いくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイ１０４は、ＶＯＢＣ１０２内に組み込まれている。いくつかの実施形態では、ＶＯＢＣ１０２は、有線接続または無線接続を通じてトランスポンダＩＤデータベース１０６と通信するように構成されている。いくつかの実施形態では、トランスポンダ識別（ＩＤ）データベース１０６は、ＶＯＢＣ１０２内に組み込まれている。ＶＯＢＣ１０２は、無線接続を介して外部制御システム１０８と通信するように構成されている。少なくともいくつかの実施形態では、無線接続は、無線周波数信号、誘導ループ信号、光信号、マイクロ波信号、または別の適切な信号を含む。ＶＯＢＣ１０２は、位置情報を外部制御システム１０８へ送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、ＶＯＢＣ１０２は、進行方向情報を外部制御システム１０８へ送信するように構成されている。ＶＯＢＣ１０２は、ムーブメントオーソリティ（ｍｏｖｅｍｅｎｔ ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）命令、トランスポンダＩＤデータベース１０６についての更新情報、ガイドウェイに沿った転轍機位置、ガイドウェイに沿った他の車両についての位置情報、または他の適切な情報などの情報を、外部制御システム１０８から受信するように構成されている。

送信器／検出器アレイ１０４は、ガイドウェイに沿って位置する測位要素に質問するための質問信号を出射するように構成されている。いくつかの実施形態では、質問信号は、車両に対して一意の単一の波長である。いくつかの実施形態では、質問信号は、可変波長を含む。送信器／検出器アレイ１０４は、測位要素から信号を受信するように構成されている。測位要素からの信号は、いくつかの実施形態では、質問信号の反射信号、または質問信号に基づく変調反射信号を含む。いくつかの実施形態では、測位要素からの信号は、送信器／検出器アレイ１０４内の回路によって分析され、分析の結果は、ＶＯＢＣ１０２へ送信される。いくつかの実施形態では、測位要素からの信号は、送信器／検出器アレイ１０４によって受信され、ＶＯＢＣ１０２へ直接送られ、ＶＯＢＣ内の回路によって分析される。送信器／検出器アレイ１０４のいくつかの実施形態のさらなる詳細は、図２を参照しつつ、以下に提供される。

トランスポンダＩＤデータベース１０６は、ガイドウェイに沿ったトランスポンダのロケーションと相互参照される、ガイドウェイに沿って配置されるトランスポンダの一意の識別コードを記憶するように構成されている非一時的なコンピュータ可読媒体である。いくつかの実施形態では、ＶＯＢＣ１０２は、外部制御システム１０８から受信される情報に基づいて、トランスポンダＩＤデータベース１０６を更新するように構成されている。いくつかの実施形態では、トランスポンダＩＤデータベース１０６は、ガイドウェイに沿ったトランスポンダのうちの全てよりも少ないトランスポンダについての一意の識別コードを含む。いくつかの実施形態では、トランスポンダＩＤデータベース１０６は、ガイドウェイに沿ったトランスポンダの全てについての一意の識別コードを含む。測位要素からの信号が送信器／検出器アレイ１０４において分析されるいくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイは、トランスポンダＩＤデータベース１０６と通信するように構成されている。

外部制御システム１０８は、ＶＯＢＣ１０２と通信するように構成されている。いくつかの実施形態では、外部制御システム１０８は、ガイドウェイネットワークの全体に満たない部分に沿った車両の動作を制御するように構成されている分散制御システムである。いくつかの実施形態では、外部制御システム１０８は、ガイドウェイネットワークの全体に沿った車両の動作を制御するように構成されている集中制御システムである。いくつかの実施形態では、外部制御システム１０８は、ドライバによって、または自動速度および制動制御システム（図示せず）によって実施されるＶＯＢＣ１０２への動作命令を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、動作命令は、ＶＯＢＣ１０２から受信される位置情報に基づく。いくつかの実施形態では、外部制御システム１０８は、ＶＯＢＣ１０２から位置情報を受信し、ＶＯＢＣからの位置情報に基づいて、ガイドウェイネットワーク内の他の車両へ動作命令を送信するように構成されている。

図２は、１つまたは複数の実施形態による送信器／検出器アレイ２００のブロック図である。送信器／検出器アレイ２００は、ガイドウェイに沿った測位要素から受信された信号を分析するように構成されている。送信器／検出器アレイ２００は、少なくとも２つのアンテナ２０２を含み、１つは、質問信号を出射するように構成されており、２つ以上は、反射信号を受信するように構成されている。アンテナ２０２は、ガイドウェイに沿った移動の方向において互いに離間されている。各アンテナ２０２は、それぞれのアンテナによって受信された信号を分割するように構成されている、対応するスプリッタ２０４に接続されている。各スプリッタ２０４は、スプリッタ２０４からの信号を加算するように構成されている加算回路２０６に接続されている。各スプリッタ２０４は、スプリッタ２０４からの信号間の差分を決定するように構成されている差分回路２０８にも接続されている。加算回路２０６および差分回路２０８は双方ともに、スプリッタ２０４からの信号の和とスプリッタからの信号間の差とを比較するように構成されている位相比較器２１０に接続されている。送信器／検出器アレイ２００は、測位要素の正確なロケーションを識別するために、加算回路２０６からの最大和と決定された位相差ゼロとが一致するかを判定するように構成されている位置検出ユニット２１２をさらに含む。測位要素が半波長反射器であるいくつかの実施形態では、位相比較器２１０は、加算回路２０６の出力の位相が差分回路２０８の出力の位相と一致する場合、半波長反射器が各アンテナ２０２から等しい距離に設置されていると決定するように構成されている。

送信器／検出器２００は、加算回路２０６において測位要素を質問するためのメイン無線周波数信号（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信するようにも構成されている。メインＲＦ信号は、加算回路２０６において受信される。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号は、送信器／検出器アレイ２００内の異なるロケーションにおいて受信される。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号は、ＶＯＢＣ１０２（図１）から受信される。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号は、別個の信号生成器から受信される。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号は、送信器／検出器アレイ２００内の信号生成器によって生成される。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号の波長は、車両に対して一意である。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号の波長は、可変である。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号の波長は、無線周波数波長域内にある。いくつかの実施形態では、メインＲＦ信号の波長は、赤外線周波数波長域内にある。

動作時には、加算回路２０６は、メインＲＦ信号を受信し、メインＲＦ信号をスプリッタ２０４へ送信し、スプリッタ２０４は、メインＲＦ信号をアンテナ２０２のうちの少なくとも１つのアンテナへ供給する。アンテナ２０２は、メインＲＦ信号を質問信号に変換し、質問信号を出射する。いくつかの実施形態では、アンテナ２０２は、質問信号を連続的に出射する。いくつかの実施形態では、アンテナ２０２は、質問信号をパルス状に出射する。アンテナ２０２は、ガイドウェイに沿った測位要素からの反射信号も受信する。いくつかの実施形態では、反射信号は、質問信号の変調反射光である。いくつかの実施形態では、反射信号は、トランスポンダの一意の識別コードを含む。いくつかの実施形態では、反射信号は、質問信号の非変調反射光である。

アンテナ２０２は、反射信号を検出信号に変換し、検出信号をそれぞれのスプリッタ２０４へ送信する。スプリッタ２０４は、検出信号を分割し、分割された検出信号を加算回路２０６と差分回路２０４との双方へ伝達する。加算回路２０６は、分割された検出信号の和を決定し、その和を位相比較器２１０および位置決定ユニット２１２へ送信する。差分回路２０８は、分割された検出信号間の差を決定し、その差を位相比較器２１０へ送信する。

位相比較器２１０は、和と差との間の位相差を決定する。位相比較器２１０は、決定された位相差を出力する。位相比較器２１０は、決定された位相差がゼロである場合、反射測位要素、例えば、半波長反射器が各アンテナ２０２から等しい距離に位置すると決定する。アンテナ２０２の受信信号間の位相差に基づいて車両の位置を決定することにより、位置決定の精度が向上される。位置検出ユニット２１２は、加算回路２０６から和を受信する。位置検出ユニット２１２は、決定された位相差も受信し、加算回路２０６からの和が最高値であるかを決定する。位相差がゼロに等しく、かつ、和が最高値である場合、車両は、反射測位要素の真上に存在する。いくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイ２００は、反射測位要素に対する車両の位置を３ｃｍ未満の誤差内で決定する。

アンテナ２０２は、トランスポンダからの変調反射信号も検出する。いくつかの実施形態では、別個のアンテナが、トランスポンダからの変調反射信号を検出する。動作時には、送信器／検出器アレイ２００は、変調反射信号を受信し、変調反射信号をＶＯＢＣ１０２（図１）へ送信する。いくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイ２００は、トランスポンダの一意の識別コードを識別し、一意の識別コードをＶＯＢＣ１０２へ送信する。いくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイ２００は、変調反射信号をＶＯＢＣ１０２へ送信し、ＶＯＢＣは、トランスポンダの一意の識別コードを識別する。

図３は、１つまたは複数の実施形態による、車両上に搭載されている送信器／検出器アレイ３００のブロック図である。送信器／検出器アレイ３００は、送信器／検出器アレイ２００と同様であり、送信器／検出器アレイ３００は、差分回路２０８を含まない。送信器／検出器アレイ３００における同様の要素は、送信器／検出器アレイ２００における同じ参照番号を１００だけ増加させて付される。位相比較器３１０は、スプリッタ３０４から直接受信された反射信号の位相差を決定するように構成されている。

動作時には、質問信号が、１つのアンテナ３０２ａ上で送信される。いくつかの実施形態では、アンテナ３０２ａは、質問信号を連続的に出射する。いくつかの実施形態では、アンテナ３０２ａは、質問信号をパルス状に出射する。アンテナ３０２ａとアンテナ３０２ｂとの双方は、ガイドウェイに沿った測位要素から反射信号を受信する。アンテナ３０２は、反射信号を検出信号に変換し、検出信号をそれぞれのスプリッタ３０４へ送信する。スプリッタ２０４は、検出信号を分割し、分割された検出信号を加算回路３０４と位相比較器３１０との双方へ伝達する。加算回路３０６は、分割された検出信号の和を決定し、その和を位置決定ユニット３１２へ送信する。

位相比較器３１０は、スプリッタ３０４から直接受信された信号間の位相差を決定する。位相比較器３１０は、決定された位相差を出力する。位置検出ユニット３１２は、加算回路３０６から和を受信する。位置検出ユニット３１２は、決定された位相差も受信し、加算回路３０６からの和が最高値であるかを決定する。位相がゼロに等しく、かつ、和が最高値である場合、車両は、反射測位要素の真上に存在する。いくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイ３００は、反射測位要素に対する車両の位置を３ｃｍ未満の誤差内で決定する。

アンテナ３０２は、トランスポンダからの変調反射信号も検出する。いくつかの実施形態では、別個のアンテナが、トランスポンダからの変調反射信号を検出する。動作時には、送信器／検出器アレイ３００は、変調反射信号を受信し、変調反射信号をＶＯＢＣ１０２（図１）へ送信する。いくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイ３００は、トランスポンダの一意の識別コードを識別し、一意の識別コードをＶＯＢＣ１０２へ送信する。いくつかの実施形態では、送信器／検出器アレイ３００は、変調反射信号をＶＯＢＣ１０２へ送信し、ＶＯＢＣは、トランスポンダの一意の識別コードを識別する。

図４は、１つまたは複数の実施形態による、ガイドウェイ４０２に沿って配置される車両位置決定構成４００の概略図である。車両位置決定構成４００は、一意の識別コードを有するトランスポンダ４０４を含む。車両位置決定構成４００は、ガイドウェイ４０２に沿って位置し、ガイドウェイに沿ってトランスポンダ４０４の両側に離間されている第１の反射測位要素４０６ａと第２の反射測位要素４０６ｂとをさらに含む。第１の反射測位要素４０６ａは、トランスポンダ４０４から第１の距離Ｄ１だけ離間されている。第２の反射測位要素４０６ｂは、トランスポンダ４０４から第２の距離Ｄ２だけ離間されている。第１の距離Ｄ１は、第２の距離Ｄ２とは異なる。車両位置決定構成４００は、トランスポンダ４０４および車両４１０と通信するように構成されている外部制御システム４０８も含む。明確にするため、および、説明を簡単にするために、車両４１０の一部のみが、図４に存在する。位置決定システム４１２は、車両４１０上に搭載されて配置されている。位置決定システム４１２は、車両４１０の車軸上に設置されている。いくつかの実施形態では、位置決定システム４１２は、車両４１０の車台上、車両内、車両の側板上または車両上の別の適切な位置に設置されている。

ガイドウェイ４０２は、デュアルレールガイドウェイである。いくつかの実施形態では、ガイドウェイ４０２は、シングルレールガイドウェイである。いくつかの実施形態では、ガイドウェイ４０２は、レールを有しない。

トランスポンダ４０４は、位置決定システム４１２から質問信号を受信し、トランスポンダの一意の識別コードを含む変調反射信号を送信する。トランスポンダ４０４は、ガイドウェイ４０２のレール間に設置されている。いくつかの実施形態では、トランスポンダ４０４は、ガイドウェイ４０２の沿線上に位置している。

第１の反射測位要素４０６ａおよび第２の反射測位要素４０６ｂは、反射信号を変調または変更せずに、質問信号を反射するように構成されている。第１の反射測位要素４０６ａおよび第２の反射測位要素４０６ｂは、ガイドウェイ４０２のレール間に設置されている。いくつかの実施形態では、第１の反射測位要素４０６ａおよび第２の反射測位要素４０６ｂはガイドウェイ４０２のレールの外部、ガイドウェイの沿線上に設置されている支持デバイス上、トンネルの壁上、または他の適切なロケーションに設置されている。いくつかの実施形態では、第１の反射測位要素４０６ａおよび第２の反射測位要素４０６ｂは、半波長反射器である。半波長反射器は、移動の方向において、質問信号の波長の半分にほぼ等しい寸法を有する。いくつかの実施形態では、第１の反射測位要素４０６ａおよび第２の反射測位要素４０６ｂは、銅、アルミニウム、または別の適切は反射性材料を含む。

第１の反射測位要素４０６ａおよび第２の反射測位要素４０６ｂは、１次元においてトランスポンダ４０４から離間されている。いくつかの実施形態では、トランスポンダと第１および第２の反射測位要素との間の、ガイドウェイ４０２に沿った移動の方向における距離が既知である限り、反射測位要素４０６ａおよび第２の反射測位要素４０６ｂは、２次元または３次元においてトランスポンダ４０４から離間されている。第１の距離Ｄ１は、第２の距離Ｄ２よりも大きい。いくつかの実施形態では、第２の距離Ｄ２は、第１の距離Ｄ１よりも大きい。いくつかの実施形態では、第２の反射測位要素４０６ｂは、省略される。

外部制御４０８は、ガイドウェイ４０２の沿線上に位置している。いくつかの実施形態では、外部制御４０８は、分散制御である。いくつかの実施形態では、外部制御４０８は、集中制御である。外部制御４０８は、車両４１０上に搭載されている位置決定システム４１２およびトランスポンダ４０４と通信するように構成されている。外部制御４０８は、トランスポンダ４０４が適当に機能しているかを決定するように構成されている。いくつかの実施形態では、位置決定システム４１２は、移動の方向とトランスポンダロケーションのデータベースとに基づいて、トランスポンダ４０４が適当に機能しているかを決定する。外部制御４０８は、位置決定システム４１２から位置情報を受信し、車両４１０上に搭載されている位置決定システムまたは自動速度および制動システムに動作命令を提供するようにも構成されている。いくつかの実施形態では、外部制御４０８は、トランスポンダＩＤデータベース、例えば、トランスポンダＩＤデータベース１０６（図１）を更新するために、更新情報を位置決定システム４１２へ送信するように構成されている。

車両４１０は、レールに載せられる車両である。いくつかの実施形態では、車両４１０は、列車、ジェットコースター、モノレール、磁気誘導車両、または別の適切な車両である。

位置決定システム４１２は、トランスポンダ４０４と、第１の反射測位要素４０６ａまたは第２の反射測位要素４０６ｂのうちの少なくとも１つと、対応する第１の距離Ｄ１または第２の距離Ｄ２とに基づいて、ガイドウェイ４０２に沿った車両４１０の位置を決定するように構成されている。いくつかの実施形態では、位置決定システム４１２は、位置決定システム１００（図１）である。

動作時には、車両４１０がガイドウェイ４０２に沿って移動するにつれて、位置決定システム４１２は、質問信号を出射する。この例において、車両４１０は、第１の反射測位要素４０６ａ、トランスポンダ４０４、および第２の反射測位要素４０６ｂを順番に通過するように移動している。位置決定システム４１２は、第１の反射測位要素４０６ａに質問し、反射信号を受信する。位置決定システム４１２は、送信器／検出器アレイ２００（図２）または送信器／検出器アレイ３００（図３）に関して上述されたように、第１の反射測位要素に対する車両４１０の正確な位置を決定する。車両４１０がガイドウェイ４０２に沿って進み続けるにつれて、位置決定システム４１２は、トランスポンダ３０４に質問し、トランスポンダの一意の識別コードを含む変調反射信号を受信する。位置決定システム４１２は、トランスポンダＩＤデータベース、例えば、トランスポンダＩＤデータベース１０６を用いて、トランスポンダ４０４の絶対的なロケーションを識別する。位置決定システム４１２は、第１の反射測位要素４０６ａに対する決定された位置、検出された一意の識別コードを有するトランスポンダ４０４の既知のロケーション、および既知の第１の距離Ｄ１を用いて、車両４１０の位置を計算する。いくつかの実施形態では、位置決定の精度は、３ｃｍ未満の誤差である。

単一の反射測位要素を用いて、位置決定システム４１２は、ガイドウェイ４０２に沿った車両４１０の位置を決定することができる。２つの反射測位要素を用いて、位置決定システム４１２は、車両４１０の位置と車両の進行方向との双方を決定することができる。上記の例を続けると、車両４１０が第２の反射測位要素４０６ｂを通過するにつれて、位置決定システム４１２は、いつ車両が第２の反射測位要素を通過しているかを決定する。トランスポンダ４０４を通過した後に車両４１０が移動した既知の距離を用いて、位置決定システム４１２は、トランスポンダと第２の反射測位要素４０６ｂとの間の移動距離を計算する。位置決定システム４１２は、計算された時間と第１の距離Ｄ１および第２の距離Ｄ２とを比較して、車両の進行方向を決定する。つまり、位置決定システム４１２は、計算された移動距離ならびに既知の第１の距離Ｄ１および既知の第２の距離Ｄ２に基づいて、車両４１０が第１の反射測位要素３０６ａと第２の反射測位要素４０６ｂとをどの順番で通過するかを決定する。

図５は、１つまたは複数の実施形態による位置決定システム５００を実装するための汎用コンピューティングデバイスのブロック図である。いくつかの実施形態では、位置決定システム５００は、位置決定システム４１２（図４）と同様である。位置決定システム５００は、ハードウェアプロセッサ５０２と、コンピュータプログラムコード５０６すなわち実行可能な命令のセットが符号化されている、すなわち、それらを記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体５０４とを含む。コンピュータ可読記憶媒体５０４には、位置決定システム５００の要素とインターフェースするための命令５０７も符号化されている。プロセッサ５０２は、バス５０８を介してコンピュータ可読記憶媒体５０４に電気的に結合されている。プロセッサ５０２は、バス５０８によってＩ／Ｏインターフェース５１０にも電気的に結合されている。ネットワークインターフェース５１２は、バス５０８を介してプロセッサ５０２にも電気的に接続されている。プロセッサ５０２とコンピュータ可読記憶媒体５０４とがネットワーク５１４を介して外部要素、例えば、外部制御１０８（図１）または外部制御４０８（図４）と接続および通信することができるように、ネットワークインターフェース５１２は、ネットワーク５１４に接続されている。いくつかの実施形態では、ネットワークインターフェース５１２は、光通信、マイクロ波通信、誘導ループ通信、または他の適切な通信経路などの、異なる通信経路により置換される。トランスポンダＩＤデータベース５１６も、バス５０８を介してプロセッサ５０２に電気的に接続されている。トランスポンダＩＤデータベース５１６は、ガイドウェイに沿ったトランスポンダの位置および一意の識別コードを記憶する。プロセッサ５０２は、位置決定システム１００（図１）、送信器／検出器アレイ２００（図２）、送信器／検出器アレイ３００（図３）、位置決定システム４１２（図４）または方法６００（図６）に関して説明されるような動作の一部または全部を実行するために位置決定システム５００が使用可能となるように、コンピュータ可読記憶媒体５０４において符号化されているコンピュータプログラムコード５０６を実行するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサ５０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、分散処理システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または適切な処理ユニットである。いくつかの実施形態では、プロセッサ５０２は、ネットワークインターフェース５１２を介して外部回路へ送信するための位置情報信号を生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、プロセッサ５０２は、ネットワークインターフェース５１２を介して受信される情報に基づいて、トランスポンダＩＤデータベース５１６を更新するように構成されている。

いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体５０４は、電気、磁気、光、電磁、赤外線、および／または半導体システム（または装置もしくはデバイス）である。例えば、コンピュータ可読記憶媒体３０４は、半導体もしくはソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスク、および／または光ディスクを含む。光ディスクを用いるいくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体５０４は、コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスクリード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、および／またはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体４０４は、埋め込みコントローラまたはシステムオンチップ（ＳｏＣ）の一部である。

いくつかの実施形態では、記憶媒体５０４は、位置決定システム１００（図１）、送信器／検出器アレイ２００（図２）、送信器／検出器アレイ３００（図３）、位置決定システム４１２（図４）または方法６００（図６）に関して説明されるような動作を位置決定システム５００に実行させるように構成されているコンピュータプログラムコード５０６を記憶する。いくつかの実施形態では、記憶媒体５０４は、位置パラメータ５１８、第１の距離パラメータ５２０、第２の距離パラメータ５２２、車両速度パラメータ５２４、出射波長パラメータ５２６、進行方向パラメータ５２８、および／または位置決定システム５００に関して説明されるような動作を実行するための実行可能な命令などの、位置決定システム５００に関して説明されるような動作を実行するために必要とされる情報も記憶する。

いくつかの実施形態では、記憶媒体５０４は、外部コンポーネントとインターフェースするための命令５０７を記憶する。命令５０７は、位置決定システム５００に関して説明されるような動作を効果的に実装するために、外部コンポーネントによって読取可能な動作命令をプロセッサ５０２が生成できるようにする。

位置決定システム５００は、Ｉ／Ｏインターフェース５１０を含む。Ｉ／Ｏインターフェース５１０は、外部回路に結合されている。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェース５１０は、埋め込みコントローラにおけるポートから命令を受信するように構成されている。

位置決定システム５００は、プロセッサ５０２に結合されているネットワークインターフェース５１２も含む。ネットワークインターフェース５１２により、位置決定システム５００がネットワーク５１４と通信することが可能になる。なお、ネットワーク５１４には、１つまたは複数の他のコンピュータシステムが接続されている。ネットワークインターフェース５１２は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ、ＷＩＦＩ、ＷＩＭＡＸ、ＧＰＲＳ、もしくはＷＣＤＭＡなどの無線ネットワークインターフェース、またはＥＴＨＥＲＮＥＴ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ−１３９４などの有線ネットワークインターフェース、またはＲＳ４８５、ＣＡＮもしくはＨＤＬＣなどの非同期通信リンクもしくは同期通信リンクを含む。いくつかの実施形態では、位置決定システム５００に関して説明されるような動作は、２つ以上の位置決定システムにおいて実装され、位置、第１の距離、第２の距離、車両速度、出射波長および進行方向などの情報は、ネットワーク５１４を介して異なる位置決定システム５００間で交換される。

位置決定システム５００は、プロセッサ５０２に結合されているトランスポンダＩＤデータベース５１６も含む。トランスポンダＩＤデータベース５１６は、ガイドウェイに沿ったトランスポンダの位置と相互参照される、トランスポンダの一意の識別コードを記憶する。トランスポンダＩＤデータベース５１６により、位置決定システム５００が、記憶されたトランスポンダ位置に基づいて車両の位置を決定することが可能になる。

位置決定システム５００は、送信器／検出器アレイ、例えば、送信器／検出器アレイ２００（図２）、または送信器／検出器アレイ３００から、位置に関連する情報を受信するように構成されている。情報は、ガイドウェイに沿った車両の位置を決定するために、バス５０８を介してプロセッサ５０２へ伝達される。位置は、次に、位置パラメータ５１８としてコンピュータ可読媒体５０４に記憶される。いくつかの実施形態では、プロセッサ５０２は、ガイドウェイに沿った車両の進行方向を決定する。位置は、次に、進行方向パラメータ５２８としてコンピュータ可読媒体５０４に記憶される。位置決定システム５００は、Ｉ／Ｏインターフェース５１０またはネットワークインターフェース５１２を通じて、車両速度に関連する情報を受信するように構成されている。情報は、次に、車両速度パラメータ５２４としてコンピュータ可読媒体５０４に記憶される。位置決定システム５００は、Ｉ／Ｏインターフェース５１０またはネットワークインターフェース５１２を通じて、第１の距離に関連する情報を受信するように構成されている。情報は、次に、第１の距離パラメータ５２０としてコンピュータ可読媒体５０４に記憶される。位置決定システム５００は、Ｉ／Ｏインターフェース５１０またはネットワークインターフェース５１２を通じて、第２の距離に関連する情報を受信するように構成されている。情報は、次に、第２の距離パラメータ５２２としてコンピュータ可読媒体５０４に記憶される。位置決定システム５００は、Ｉ／Ｏインターフェース５１０またはネットワークインターフェース５１２を通じて、出射波長に関連する情報を受信するように構成されている。情報は、次に、出射波長パラメータ５２６としてコンピュータ可読媒体５０４に記憶される。

動作中に、プロセッサ５０２は、命令のセットを実行して、コンピュータ可読媒体５０４に記憶されたパラメータとトランスポンダＩＤデータベース５１６の記憶された一意の識別コードとの比較に基づいて、ガイドウェイに沿った車両の位置を決定する。

図６は、１つまたは複数の実施形態による、車両位置を決定する方法６００のフローチャートである。動作６０２では、位置決定システム、例えば、位置決定システム１００、位置決定システム４１２または位置決定システム５００は、第１の反射測位要素、例えば、第１の反射測位要素４０６ｂ（図４）の位置を検出する。位置決定システムは、送信器／検出器アレイ、例えば、送信器／検出器アレイ２００（図２）、または送信器／検出器アレイ３００（図３）を用いて、第１の反射測位要素を検出する。位置決定システムは、第１の反射測位要素が送信器／検出器アレイの各アンテナから等しい距離に設置されている場合に、車両の位置を検出する。

動作６０４では、位置決定システムは、トランスポンダ、例えば、トランスポンダ４０４（図４）の一意の識別コードを検出する。位置決定システムは、変調反射信号に基づいて、トランスポンダの一意の識別コードを検出する。

任意的な動作６０６では、位置決定システムは、第２の反射測位要素、例えば、第２の反射測位要素４０６ｂを検出する。位置決定システムは、送信器／検出器アレイ、例えば、送信器／検出器アレイ２００を用いて、第２の反射測位要素を検出する。位置決定システムは、第２の反射測位要素が送信器／検出器アレイの各アンテナから等しい距離に設置されている場合に、車両の位置を検出する。車両の進行方向を決定することが不要または望まれない場合、動作６０６は省略される。

動作６０８では、位置決定システムは、ガイドウェイに沿った車両の位置を決定する。位置決定システムは、車両が第１の反射測位要素を通過した場所を決定し、第１の反射測位要素に最も近いトランスポンダを識別し、第１の反射測位要素とトランスポンダの既知のロケーションとの間のガイドウェイに沿った既知の距離に基づいて車両位置を計算することによって、車両の位置を決定する。

任意的な動作６１０では、位置決定システムは、ガイドウェイに沿った車両の進行方向を決定する。位置決定システムは、トランスポンダと第２の反射測位要素との間の距離を計算し、計算された距離と第１の反射測位要素とトランスポンダとの間の既知の距離および第２の反射測位要素とトランスポンダとの間の既知の距離とを比較することによって、車両の進行方向を決定する。車両の進行方向を決定することが不要または望まれない場合、動作６１０は省略される。

動作６１２では、位置決定システムは、車両位置情報を外部制御、例えば、外部制御１０８（図１）または外部制御４０８（図４）へ送信する。位置決定システムは、ネットワークインターフェース、例えば、ネットワークインターフェース５１２を用いて、車両位置情報を送信する。いくつかの実施形態では、位置決定システムは、誘導ループ通信システム、無線通信システム、光通信システムまたは他の適切な通信手段を介して、車両位置情報を送信する。

当業者であれば、上記動作の順番が調整可能であることを認識するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、トランスポンダの一意の識別コードは、第１の反射測位要素を検出することに先立って検出される。当業者であれば、いくつかの実施形態では、付加的な動作が加えられ得ることを認識するであろう。

本説明の１つの態様は、ガイドウェイ上の車両のための位置決定システムに関する。位置決定システムは、ガイドウェイ上の車両の位置を決定するように構成されている車載コントローラを含む。位置決定システムは、質問信号を出射し、出射された質問信号に基づく反射信号を受信するように構成されている送信器／検出器アレイをさらに含み、送信器／検出器アレイは、車載コントローラと通信するように構成されている。送信器／検出器アレイは、第１のアンテナと第２のアンテナとを含み、第２のアンテナは、車両の移動の方向において第１のアンテナ離間されている。位置決定システムは、トランスポンダ情報を記憶するように構成されているトランスポンダ識別データベースをさらに含む。トランスポンダ識別データベースは、車載コントローラまたは送信器／検出器アレイのうちの少なくとも１つと通信するように構成されている。車載コントローラは、送信器／検出器アレイによって受信される変調反射信号および送信器／検出器アレイによって受信される第１の非変調反射信号に基づいて、ガイドウェイに沿った車両の位置を決定するように構成されている。

本説明の別の態様は、ガイドウェイ上の車両の位置を決定するための位置決定構成に関する。位置決定構成は、車両上に搭載されている位置決定システムを含み、位置決定システムは、質問信号を出射し、一意の識別コードを有する変調反射信号を受信し、第１の非変調反射信号を受信し、変調反射信号および第１の非変調反射信号に基づいて、車両の位置を決定するように構成されている。位置決定システムは、質問信号を受信し、一意の識別コードを有する変調反射信号を出射するように構成されているトランスポンダをさらに含む。位置決定システムは、質問信号を受信し、第１の非変調反射信号を形成するために質問信号を反射するように構成されている第１の反射測位要素をさらに含み、第１の反射測位要素は、トランスポンダからガイドウェイに沿って第１の既知の距離に設置されている。

本説明のまた別の態様は、ガイドウェイ上の車両の位置を決定する方法に関する。本方法は、ガイドウェイに沿った第１の反射測位要素に対する車両の位置を検出することを含む。本方法は、ガイドウェイに沿ったトランスポンダの一意の識別コードを検出することをさらに含み、トランスポンダは、第１の反射測位要素からガイドウェイに沿って第１の既知の距離に設置されている。本方法は、トランスポンダから受信される変調反射信号、第１の反射測位要素から受信される第１の非変調反射信号、および第１の既知の距離に基づいて、位置決定システムを用いて、車両の位置を決定することをさらに含む。

開示された実施形態は上記に述べられた利点のうちの１つまたは複数を実現することが、当業者によって容易に理解されるであろう。前述の明細書を読んだ後、当業者であれば、本明細書において広く開示されたように様々な変更、均等物の置換および様々な他の実施形態をとることができるであろう。したがって、本願に対して許可される保護は、添付の特許請求の範囲に含まれる定義およびその均等物によってのみ限定されることが意図される。

Claims (20)

1. ガイドウェイ上の車両のための位置決定システムであって、前記位置決定システムは、
   前記ガイドウェイ上の前記車両の位置を決定するように構成されている車載コントローラと、
   質問信号を出射し、前記出射された質問信号に基づく反射信号を受信するように構成されている送信器／検出器アレイであって、前記送信器／検出器アレイは、前記車載コントローラと通信するように構成されており、前記送信器／検出器アレイは、
   第１のアンテナ、および
   前記車両の移動の方向において前記第１のアンテナから離間されている第２のアンテナ
   を含む、送信器／検出器アレイと、
   トランスポンダ情報を記憶するように構成されているトランスポンダ識別データベースであって、前記車載コントローラまたは前記送信器／検出器アレイのうちの少なくとも１つと通信するように構成されているトランスポンダ識別データベースと、
   を備え、
   前記車載コントローラは、前記送信器／検出器アレイによって受信される変調反射信号および前記送信器／検出器アレイによって受信される第１の非変調反射信号に基づいて、前記ガイドウェイに沿った前記車両の前記位置を決定するように構成されている。
2. 請求項１に記載の位置決定システムであって、前記送信器／検出器アレイは、
   第１のアンテナおよび前記第２のアンテナによって受信される前記反射信号に基づいて和信号を生成するように構成されている加算回路と、
   前記反射信号間の位相差を決定するように構成されている位相比較器と
   をさらに含む。
3. 請求項２に記載の位置決定システムであって、前記送信器／検出器アレイは、前記決定された位相差および前記和信号の強度に基づいて前記車両の位置を決定するように構成されている位置検出ユニットをさらに含む。
4. 請求項１に記載の位置決定システムであって、前記車載コントローラは、前記車両の前記決定された位置を外部制御システムへ送信するように構成されている。
5. 請求項１に記載の位置決定システムであって、前記車載コントローラは、外部制御システムから更新情報を受信し、前記受信された更新情報に基づいて前記トランスポンダ識別データベースを更新するように構成されている。
6. 請求項１に記載の位置決定システムであって、前記車載コントローラは、前記送信器／検出器アレイによって受信される前記変調反射信号、前記第１の非変調反射信号および第２の非変調反射信号に基づいて、前記ガイドウェイ上の前記車両の進行方向を決定するように構成されている。
7. 請求項６に記載の位置決定システムであって、前記車載コントローラは、前記車両の前記決定された進行方向を外部制御システムへ送信するように構成されている。
8. ガイドウェイ上の車両の位置を決定するための位置決定装置であって、前記位置決定装置は、
   前記車両上に搭載されている位置決定システムであって、質問信号を出射し、一意の識別コードを有する変調反射信号を受信し、第１の非変調反射信号を受信し、前記変調反射信号および前記第１の非変調反射信号に基づいて前記車両の前記位置を決定するように構成されている位置決定システムと、
   前記質問信号を受信し、前記一意の識別コードを有する前記変調反射信号を出射するように構成されているトランスポンダと、
   前記質問信号を受信し、前記第１の非変調反射信号を形成するために前記質問信号を反射するように構成されている第１の反射測位要素であって、前記トランスポンダから前記ガイドウェイに沿って第１の距離に設置されている第１の反射測位要素と
   を備える。
9. 請求項８に記載の位置決定装置であって、前記位置決定システムは、
   前記位置を決定するように構成されている車載コントローラと、
   前記質問信号を出射し、前記変調反射信号および前記第１の非変調反射信号を受信するように構成されている送信器／検出器アレイであって、前記送信器／検出器アレイは、前記車載コントローラと通信するように構成されており、前記送信器／検出器アレイは、
   第１のアンテナ、および
   前記車両の移動の方向において前記第１のアンテナから離間されている第２のアンテナ
   を含む、送信器／検出器アレイと、
   前記一意の識別コードおよび前記ガイドウェイ上の前記トランスポンダのロケーションを記憶するように構成されているトランスポンダ識別データベースであって、前記車載コントローラまたは前記送信器／検出器アレイのうちの少なくとも１つと通信するように構成されているトランスポンダ識別データベースと
   を含む。
10. 請求項９に記載の位置決定装置であって、前記送信器／検出器アレイは、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナからの反射信号の位相差ならびに前記反射信号の和の強度に基づいて、前記車両の位置を決定するように構成されている位置検出ユニットをさらに含む。
11. 請求項８に記載の位置決定装置であって、前記第１の反射測位要素は、半波長反射器である。
12. 請求項８に記載の位置決定装置であって、前記質問信号を受信し、第２の非変調反射信号を形成するために前記質問信号を反射するように構成されている第２の反射測位要素をさらに備え、前記第２の反射測位要素は、前記トランスポンダから前記ガイドウェイに沿って第２の距離に設置されている。
13. 請求項１２に記載の位置決定装置であって、前記第１の距離は、前記第２の距離とは異なる。
14. 請求項１２に記載の位置決定装置であって、前記位置決定システムは、前記変調反射信号、前記第２の非変調反射信号、前記第１の距離および前記第２の距離に基づいて、前記車両の進行方向を決定するように構成されている。
15. 請求項８に記載の位置決定装置であって、前記位置決定システムおよび前記トランスポンダと通信するように構成されている外部制御システムをさらに備え、前記位置決定システムは、前記決定された位置を前記外部制御システムへ送信するように構成されている。
16. 位置決定システムであって、前記位置決定システムは、
    ガイドウェイ上の車両の位置を決定するように構成されている車載コントローラと、
    質問信号を出射し、前記出射された質問信号に基づく反射信号を受信するように構成されている送信器／検出器アレイであって、前記送信器／検出器アレイは、前記車載コントローラと通信するように構成されており、前記送信器／検出器アレイは、
    第１のアンテナ、および
    少なくとも前記車両の移動の方向において前記第１のアンテナから離間されている第２のアンテナ
    を含む、送信器／検出器アレイと、
    前記車載コントローラまたは前記送信器／検出器アレイのうちの少なくとも１つと通信するように構成されているトランスポンダ識別データベースと
    を備え、
    前記車載コントローラは、前記送信器／検出器アレイによって受信される変調反射信号および前記送信器／検出器アレイによって受信される非変調反射信号に基づいて、前記ガイドウェイに沿った前記車両の前記位置を決定するように構成されている。
17. 請求項１６に記載の位置決定システムであって、前記送信器／検出器アレイは、
    前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナによって受信される前記反射信号に基づいて和信号を生成するように構成されている加算回路と、
    前記反射信号間の位相差を決定するように構成されている位相比較器と
    をさらに含む。
18. 請求項１７に記載の位置決定システムであって、前記送信器／検出器アレイは、前記決定された位相差および前記和信号の強度に基づいて前記車両の位置を決定するように構成されている位置検出ユニットをさらに含む。
19. 請求項１６に記載の位置決定システムであって、前記トランスポンダ識別データベースは、前記トランスポンダ識別データベースに記憶された少なくとも１つの一意の識別コードを有し、前記受信された反射信号のうちの少なくとも１つは、一意の識別コードを含む。
20. 請求項１６に記載の位置決定システムであって、前記車載コントローラは、外部制御システムから更新情報を受信し、前記受信された更新情報に基づいて前記トランスポンダ識別データベースを更新するように構成されている。

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