JP6534701B2 - Position detection system - Google Patents
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Description
本発明は、GNSS信号をもとに列車(車両)の走行位置を検知する位置検出装置及び位置検出システムに関する。 The present invention relates to a position detection device and a position detection system for detecting a travel position of a train (vehicle) based on GNSS signals.
列車の走行位置を把握する技術として、例えば速度発電機(以下、「TG」と称する。)から取得した信号により、列車が走行している距離を積算して列車の走行位置を検出する技術がある。また、GNSS(Global Navigation Satellite System)を用いた技術もある。GNSSを用いた技術では、例えば、GNSS衛星からの電波を列車に設けたGNSS受信装置で取得して列車の現在位置を検出したり、列車速度を制御する技術がある(特許文献1参照)。 As a technology for grasping the travel position of a train, there is a technology for detecting the travel position of a train by integrating the distance traveled by the train based on, for example, a signal acquired from a speed generator (hereinafter referred to as "TG"). is there. There is also a technology using GNSS (Global Navigation Satellite System). In the technology using GNSS, for example, there is a technology of acquiring a radio wave from a GNSS satellite with a GNSS receiver provided on a train to detect a current position of the train or controlling a train speed (see Patent Document 1).
ところで、特許文献1に開示の技術では、運行用のデータを用いて、カーブやトンネル等の特徴的な位置を検出した時に、走行位置を補正するが、そのような特徴的な位置から離れてしまうと、誤差の蓄積により走行位置の検出精度が低下してしまうという課題があった。 By the way, in the technique disclosed in Patent Document 1, when a characteristic position such as a curve or a tunnel is detected using data for operation, a traveling position is corrected, but it is separated from such a characteristic position If this is done, there is a problem that the detection accuracy of the traveling position is lowered due to the accumulation of the error.
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a technique for solving the above-mentioned problems.
本発明の位置検出システムは、車両に搭載される車上装置と、地上側に設置される地上装置とによって、前記車両の位置を算出する位置検出システムであって、前記車上装置は、一つの車両の前後方向に所定距離だけ離間して設けられた、GNSS衛星からのGNSS信号を受信する第1GNSSアンテナ及び第2GNSSアンテナと、前記第1GNSSアンテナに接続された第1GNSS受信部と、前記第2GNSSアンテナに接続された第2GNSS受信部と、前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部が前記GNSS信号にもとづき前記車両の位置を算出する位置算出部と、地上側の設備からGNSS誤差情報を取得する誤差情報取得部と、前記地上装置と通信する車上側通信部と、前記車両の運行制御を行う車上側運行制御部と、を備え、前記地上装置は、駅に設置され、前記GNSS衛星から前記GNSS信号を受信する第3GNSSアンテナと、前記第3GNSSアンテナに接続された第3GNSS受信部と、前記第3GNSSアンテナの計測済みの固定位置情報を保持し、前記第3GNSSアンテナが受信した前記GNSS信号から算出される位置情報とから、前記GNSS誤差情報を算出する地上側制御部と、前記GNSS誤差情報を前記車上装置へ送信する地上側通信部と、を備え、前記地上装置は、前記GNSS信号を受信して位置情報を算出し、該位置情報と前記固定位置情報から前記GNSS誤差情報を算出し、前記車両が所定の通信エリア内に入った場合に、前記GNSS誤差情報を送信し、前記車上装置は、前記車上側運行制御部が、前記車両が前記所定の通信エリア内に位置するかを判断し、前記車両が当該通信エリア内に位置すると判定した場合は、前記GNSS誤差情報を取得し、前記位置算出部は前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部が前記GNSS信号にもとづき前記車両の位置を算出した結果に、前記GNSS誤差情報を反映させ前記車両の位置とし、前記車両が当該通信エリア内に位置しないと判定した場合は、前記GNSS誤差情報を使用せずに、前記位置算出部は前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部が前記GNSS信号にもとづき前記車両の位置を算出した結果を前記車両の位置とする。
本発明は、車両に搭載される車上装置と、地上側に設置される地上装置及び指令センターとによって、前記車両の位置を算出する位置検出システムであって、前記車上装置は、一つの車両の前後方向に所定距離だけ離間して設けられた、GNSS衛星からのGNSS信号を受信する第1GNSSアンテナ及び第2GNSSアンテナと、前記第1GNSSアンテナに接続された第1GNSS受信部と、前記第2GNSSアンテナに接続された第2GNSS受信部と、前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部の前記GNSS信号にもとづく車両位置情報を前記指令センターへ通知するとともに、前記車両位置情報をもとに前記車両の位置を算出する位置算出部と、前記地上装置及び前記指令センターと通信する車上側通信部と、を備え、前記地上装置は、駅に設置され、前記GNSS衛星から前記GNSS信号を受信する第3GNSSアンテナと、前記第3GNSSアンテナに接続された第3GNSS受信部と、前記第3GNSSアンテナの計測済みの固定位置情報を保持し、前記第3GNSSアンテナが受信した前記GNSS信号から算出される位置情報とから、GNSS誤差情報を算出し、前記指令センターへ通知する地上側制御部と、前記車上装置と前記指令センターと通信する地上側通信部と、を備え、前記地上装置は、前記GNSS信号を受信して位置情報を算出し、該位置情報と前記固定位置情報から前記GNSS誤差情報を算出し、前記車両が所定の通信エリア内に入った場合に、前記GNSS誤差情報を送信し、前記指令センターは、前記車上装置と通信して前記車両位置情報を取得し前記車両の運行管理を行い、前記地上装置から前記GNSS誤差情報を受信して前記車両位置情報を補正し、補正後の位置情報をもとに、前記車両の運行管理を行う。
The position detection system according to the present invention is a position detection system that calculates the position of the vehicle by an on-board device mounted on the vehicle and a ground device installed on the ground side, and the on-vehicle device is A first GNSS antenna and a second GNSS antenna for receiving GNSS signals from GNSS satellites, spaced apart by a predetermined distance in the front-rear direction of the two vehicles, a first GNSS receiver connected to the first GNSS antenna, and the first GNSS antenna A second GNSS receiver connected to the 2GN SS antenna, a position calculator for calculating the position of the vehicle based on the GNSS signal, the first GNSS receiver and the second GNSS receiver, and GNSS error information from equipment on the ground side An error information acquisition unit to acquire, an upper communication unit communicating with the ground device, and an upper operation control to control the operation of the vehicle A third GNSS antenna installed at a station and receiving the GNSS signal from the GNSS satellite, a third GNSS receiver connected to the third GNSS antenna, and a third GNSS antenna A ground side control unit which holds the measured fixed position information and calculates the GNSS error information from the position information calculated from the GNSS signal received by the third GNSS antenna, and the GNSS error information on the vehicle comprising a ground side communication unit for transmitting to the device, wherein the ground device calculates the positional information by receiving the GNSS signals to calculate the GNSS error information from said fixed position information and the position information, the vehicle If but that within a predetermined communication area, and transmits the GNSS error information, the on-board device, said vehicle upper operation control unit, the If it is determined that both are located within the predetermined communication area, and it is determined that the vehicle is located within the communication area, the GNSS error information is acquired, and the position calculation unit is configured to receive the first GNSS receiver and If it is determined that the GNSS error information is reflected on the result of calculating the position of the vehicle based on the GNSS signal based on the GNSS signal by the second GNSS receiver, and it is determined that the vehicle is not positioned within the communication area Instead of using the GNSS error information, the position calculation unit determines the position of the vehicle as a result of the first GNSS receiver and the second GNSS receiver calculating the position of the vehicle based on the GNSS signal.
The present invention is a position detection system for calculating the position of the vehicle by an on-board device mounted on a vehicle, a ground device installed on the ground side, and a command center, wherein the on-vehicle device is one of: A first GNSS antenna and a second GNSS antenna for receiving GNSS signals from GNSS satellites, spaced apart by a predetermined distance in the front-rear direction of the vehicle, a first GNSS receiving unit connected to the first GNSS antenna, and the second GNSS A vehicle position information based on the GNSS signal of a second GNSS receiver connected to an antenna, the first GNSS receiver and the second GNSS receiver is notified to the command center, and the vehicle is determined based on the vehicle position information. A position calculation unit that calculates the position of the vehicle, and an upper communication unit that communicates with the ground device and the command center The ground device is installed at a station, and a third GNSS antenna for receiving the GNSS signal from the GNSS satellite, a third GNSS reception unit connected to the third GNSS antenna, and a measured fixed position of the third GNSS antenna A ground-side control unit that holds information and calculates GNSS error information from position information calculated from the GNSS signal received by the third GNSS antenna, and notifies the command center, the on-vehicle device, and the command comprising a ground-side communication unit which communicates with the center, and the ground device calculates the positional information by receiving the GNSS signals to calculate the GNSS error information from said fixed position information and the position information, the vehicle If but that within a predetermined communication area, and transmits the GNSS error information, the command center may communicate with on the vehicle device Acquires the vehicle position information performs operation control of said vehicle Te, from said ground device to receive the GNSS error information to correct the vehicle position information, based on the position information after correction, operation of the vehicle Manage.
本発明によると、GNSSを利用して列車(車両)の位置をより精度良く検出する技術を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a technology for detecting the position of a train (vehicle) more accurately using GNSS.
次に、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。 Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “embodiments”) will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る、列車運行システム1の概要を示した図である。図2は、列車運行システム1のブロック図である。図1では、図示右方向へ進む車両10の先頭がプラットホーム88に進入した状態を示している。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a train operation system 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram of the train operation system 1. FIG. 1 shows a state in which the leading end of the
図1に示すように、列車運行システム1は、車両側の装置として、先頭の車両10に第1GNSS部15、第2GNSS部16及び車上装置20を備え、地上側の装置として、駅のプラットホーム88に地上装置60及び第3GNSS部61を備える。さらに、列車運行システム1は、地上側の装置として、車両10と車上装置20とを制御し運行管理を統括的に行う指令センター70を備える。
As shown in FIG. 1, the train operation system 1 is provided with a
本実施形態では、車両側の第1GNSS部15、第2GNSS部16と地上側の第3GNSS部61を用いて、駅(プラットホーム88)近傍地域での車両位置の算出精度を向上させる。
In this embodiment, the calculation accuracy of the vehicle position in the vicinity of the station (platform 88) is improved by using the
地上装置60は、列車が所定の通信エリアに入ると、第3GNSS部61が取得したGNSS情報を車上装置20へ送信する。第3GNSS部61の第3GNSS受信部61aの絶対位置が分かっており、例えば、取得したGNSS情報と絶対値との差(以下、「GNSS誤差」という。)を車上装置20へ通知する。プラットホーム88の近くに存在する車両10(第1GNSS部15、第2GNSS部16)では、第3GNSS部61と同じGNSS衛星98からのGNSS情報をもとに位置情報を算出する。
The
また、車両10の車上装置20が第1GNSS部15及び第2GNSS部16による位置情報を、地上装置60が第3GNSS部61のGNSS誤差情報を、地上側の指令センター70に送信してもよい。この場合、指令センター70は、車両10の位置補正を正確に行うことができ、その列車位置(車両10の補正後の位置)にもとづいて連動制御や信号制御を行うことができる。
Also, the on-
算出された位置情報は、第3GNSS部61で算出したGNSS誤差が含まれている蓋然性が高い。そこで、車上装置20では、第1GNSS部15及び第2GNSS部16のGNSS情報をもとに位置情報を算出する場合に、第3GNSS部61で算出したGNSS誤差をGNSS誤差情報として取得し反映させ、GNSS誤差を排除する処理を行う。なお、上述のように、指令センター70が車両10や地上装置60から位置情報を取得する場合には、指令センター70がGNSS誤差を排除する処理を行ってもよい。以下では、主に車両10と地上装置60とによってGNSS誤差の排除処理を行うケースについて説明する。
The calculated position information has a high probability that the GNSS error calculated by the
車両10側の構成では、第1GNSS部15は、第1GNSSアンテナ15a及び第1のGNSS受信部15bを備える。第2GNSS部16は、第2GNSSアンテナ16aと第2GNSS受信部16bとを備える。
In the configuration of the
第1GNSSアンテナ15aは、車両10の上部前端近傍に設置される。第2GNSSアンテナ16aは、車両10の上部後端近傍に設置される。第1GNSSアンテナ15aと第2GNSSアンテナ16aとは、所定の距離(以下、「設置距離a」という)だけ離間して設置されている。例えば、車両10の長さが20mの場合、設置距離aは17m程度である。
The
第1GNSS受信部15bは、第1GNSSアンテナ15aが受信したGNSS信号をもとに第1GNSSアンテナ15aの位置情報を算出するとともに、第1GNSSアンテナ15aの位置における速度ベクトルを算出し、各算出結果を車上装置20に出力する。
The
第2GNSS受信部16bは、第2GNSSアンテナ16aが受信したGNSS信号をもとに第2GNSSアンテナ16aの位置情報を算出するとともに、第2GNSSアンテナ16aの位置における速度ベクトルを算出し、各算出結果を車上装置20に出力する。
The
車上装置20は、速度ベクトルの特徴点を検知したときに、予め備わるシステム固有の情報と比較して、車両10の位置を特定する。また、車上装置20は、地上装置60から第3GNSS部61の位置情報を取得した場合には、その位置情報を第1GNSS部15及び第2GNSS部16の算出結果に反映させ、位置情報を修正する。
When the on-
ここで、図3〜図5を参照して、GNSS信号による走行位置検出の原理及び位置情報の修正処理について説明する。本実施形態では、上述の様に車上装置20は、速度ベクトルが変化する所定の特徴点を検知したときに、予め備わるシステム固有の情報(運行用データ部31の情報)と比較して、想定されている特徴点と一致していると判断した場合には、「データベースに記録されている位置にある」と判断する。ここで、特徴点とは、例えば、軌道99がカーブする際のその始点や終点等である。なお、特徴点の検出処理の前には、GNSS信号にもとづく位置情報の算出処理を実行してもよい状態にあるか否かのGNSS検定を実行する。また、駅(プラットホーム88)等のような精度が高い位置情報を必要とするエリアでは、地上側の位置情報及びその地点のGNSS情報を基に、GNSS誤差を補正する。
Here, with reference to FIGS. 3 to 5, the principle of traveling position detection by the GNSS signal and the correction process of the position information will be described. In the present embodiment, as described above, when the on-
<基本技術>
1.GNSS検定
GNSS検定は、GNSS情報の信頼性を向上するために行うものである。GNSS検定に合格したときのみ、そのGNSS情報にもとづく位置情報が車両10の位置特定に使用される。GNSS検定には、車両10の2台のGNSS受信機(第1GNSS受信部15b、第2GNSS受信部16b)が用いられる。
<Basic technology>
1. GNSS Test The GNSS test is performed to improve the reliability of GNSS information. The location information based on the GNSS information is used for locating the
上述の様に、第1GNSSアンテナ15aと第2GNSSアンテナ16aは相関の無い設置距離aで設置されている。具体的には、車両10の前後端(例えば先頭の車両10の先頭側と連結側の2箇所)に第1GNSSアンテナ15aと第2GNSSアンテナ16aが設置される。このとき、設置距離aだけで無く、車両10の屋根による電波環境の非相関環境が構築される。すなわち、第1及び第2GNSSアンテナ15a、16aに、異なるフェージング環境が構築される。これにより、2つのGNSS受信機(第1及び第2GNSS受信部15b、16b)が、同じフェージングの影響で誤情報を出力しないように構成される。
As described above, the
GNSS検定の論理では、GNSS衛星98からの情報をシステム固有の情報と比較し、検定に合格したときのみGNSS情報を使用する。
The logic of the GNSS test compares the information from the GNSS
2.GNSS情報の速度情報を用いた走行距離積算による位置検知
GNSS情報の速度情報の積算による位置検知は、絶対位置が確定した後に、速度情報を積分して走行距離を算出することによってなされる。
2. Position detection by travel distance integration using speed information of GNSS information Position detection by integration of speed information of GNSS information is performed by calculating the travel distance by integrating the speed information after the absolute position is determined.
GNSS検定論理には、図3(a)の「トレース」検定、図3(b)の「位置」検定、図3(c)の「方位(Dp)」検定が用いられる。検定に合格した場合のみGNSS情報にもとづく速度情報が利用される。検定に不合格の場合は、TG32(図5参照)等の他の速度検出手段からの速度情報が利用される。なお、検定の際には、運行用データ部31が参照され、記録されているデータと比較される。
For the GNSS test logic, the “trace” test of FIG. 3 (a), the “position” test of FIG. 3 (b), and the “direction (Dp)” test of FIG. 3 (c) are used. The speed information based on GNSS information is used only when the test passes. If the assay fails, velocity information from other velocity detection means such as TG 32 (see FIG. 5) is used. At the time of the test, the
「トレース」検定とは、予定されている走行経路を走行しているか否かを判断するものである。「位置」検定とは、GNSS信号から得られる第1及び第2GNSSアンテナ15a、16aの間隔(後述の図4の「実測距離D」)が、実際の設置距離aと一致しているか否かを判断するものである。「方位」検定とは、予定されている方位(軌道方位)と一致しているか否かを判断するものである。
The "trace" test is to determine whether or not the vehicle is traveling on a planned travel route. The “position” test refers to whether the distance between the first and
3.GNSSの速度情報を用いた絶対位置検知
GNSSの速度情報を用いた絶対位置検知には、2台のGNSS受信機(第1GNSS受信部15b、第2GNSS受信部16b)にて算出される速度ベクトルが軌道99のカーブで時々刻々と変化することを利用する。この軌道のカーブでの速度ベクトルの変化は、以下に示す条件(a)〜(c)を満足していれば、GNSSの故障、受信機の故障、フェージングの影響に対しての変化と識別不能となる確率がきわめて低い。
(a)カーブ始点前にTG等によりカーブの始点が来ることが予定されている。
(b)カーブ始点前からカーブ終点後までGNSS検定に合格する。
(c)路線データベース(運行用データ部31)に絶対位置検知情報が登録されている。
3. Absolute position detection using GNSS velocity information For absolute position detection using GNSS velocity information, velocity vectors calculated by two GNSS receivers (
(A) The start point of the curve is scheduled to come before the curve start point by TG or the like.
(B) Pass the GNSS test from before the curve start point to after the curve end point.
(C) Absolute position detection information is registered in the route database (
(1)軌道の曲率による位置検知
図4を参照して軌道99の曲率にもとづく位置検知処理を説明する。ここでは、曲率の代わりに曲率半径Rを用いる。2台のGNSS受信機(第1GNSS受信部15b、第2GNSS受信部16b)から得られる速度ベクトルV(V1、V2)は、車両10が直線99aからカーブ99bに進入すると、軌道99(カーブ99b)の曲率半径Rに応じて角度θが変化する。ここで、第1GNSSアンテナ15aの速度ベクトルV1と第2GNSSアンテナ16aの速度ベクトルV2とがなす角を角度θとする。
(1) Position Detection by Curvature of Trajectory The position detection processing based on the curvature of the
この角度θから軌道99(カーブ99b)の曲率半径Rを次の式にて算出し、路線データベース(運行用データ部31)に登録された軌道99の曲率(曲率半径)と比較することにより、カーブ位置(始点C1と終点C2)を特定し、終点C2でθ=0度になった地点で絶対位置検知とする。
Sin(θ/2)=(D/2)/R
R=(D/2)/Sin(θ/2)
D:GNSS信号にもとづいて算出される第1GNSSアンテナ15aと第2GNSSアンテナ16aとの実測距離。
The curvature radius R of the track 99 (
Sin (θ / 2) = (D / 2) / R
R = (D / 2) / Sin (θ / 2)
D: Measured distance between the
(2)軌道のカーブ走行距離による位置検知
上記の軌道99の曲率(曲率半径R)による位置検知の場合、曲率が大きいと角度θが絶対値が小さくなるため、誤差によりカーブ位置を特定できないことがある。そこで、曲率が所定より大きい場合、軌道99のカーブ走行距離LRによる位置検知を行う。すなわち、軌道99がカーブ99bとなる始点C1から終点C2までのカーブ走行距離LRを算出し、路線データベース(運行用データ部31)に登録されたカーブ99bの距離と比較することにより、カーブ位置を特定し、カーブ終点でθ=0度になった地点で絶対位置検知とする。
(2) Position detection based on curve travel distance of track In the case of position detection based on the curvature (curvature radius R) of the
(3)軌道のカーブ変化点による位置検知
図5に示す様に、第1GNSSアンテナ15a、第2GNSSアンテナ16aから得られる速度ベクトル差は、軌道99が右カーブ99dから左カーブ99eへ、左カーブから右カーブへと変化する場合、速度ベクトルV1とV2の差をとると、符号(正負)が逆転する。この軌道のカーブ変化点C3の前後でGNSS検定に合格し、前述の条件(a)と(b)を満足することにより、カーブ変化点C3を特定し、カーブ変化点C3で絶対位置検知とする。
(3) Position Detection by Curve Change Point of Trajectory As shown in FIG. 5, the velocity vector difference obtained from the
(4)システムへの適用
なお、上記の(1)〜(3)の位置検知の方式は、適用線区に合わせて選択して組み組むことになる。
(4) Application to system In addition, the method of position detection of said (1)-(3) will be selected according to an application line area, and will be assembled.
4.地上側のGNSS情報を用いた位置補正
駅(プラットホーム88)等のような精度が高い位置情報を必要とするエリアでは、地上側の位置情報及びその地点のGNSS情報を基に、GNSS誤差を補正する。図6は、GNSS誤差補正の概念を説明する図である。
4. Position correction using GNSS information on the ground side In an area requiring high-precision position information such as a station (platform 88), the GNSS error is corrected based on the position information on the ground side and GNSS information at the point. Do. FIG. 6 is a diagram for explaining the concept of GNSS error correction.
第3GNSS受信部61aには、第3GNSSアンテナ61bの計測済み固定位置情報P3(X3_0、Y3_0)が記録されている。位置情報P3は、固定値であって、例えば経度・緯度で示される。第3GNSS受信部61aは、GNSS衛星98を基に得られた位置情報P3_G(X3_g、Y3_g)と固定位置情報P3(X3_0、Y3_0)との差であるGNSS誤差情ΔP3(Δx、Δy)を算出する。
ΔP3(Δx、Δy)=(X3_g、Y3_g)−(X3_0、Y3_0)
=(X3_g−X3_0、Y3_g−Y3_0)
第3GNSS受信部61aは、そのGNSS誤差ΔP3(Δx、Δy)をGNSS誤差情報として車上装置20へ送信する。
The measured fixed position information P3 (X3_0, Y3_0) of the
ΔP3 (Δx, Δy) = (X3_g, Y3_g)-(X3_0, Y3_0)
= (X3_g-X3_0, Y3_g-Y3_0)
The third
車上装置20では、第1GNSS部15及び第2GNSS部16のGNSS情報P1_G(X1_g、Y1_g)、P2_G(X2_g、Y2_g)に、GNSS誤差ΔP3(Δx、Δy)を反映させ、修正後GNSS情報P1_0(X1_0、Y1_0)、P2_G(X2_0、Y2_0)を算出する。
P1_0(X1_0、Y1_0)=(X1_g−Δx、Y1_g−Δy)
P2_0(X2_0、Y2_0)=(X2_g−Δx、Y2_g−Δy)
In the on-
P1_0 (X1_0, Y1_0) = (X1_g-Δx, Y1_g-Δy)
P2_0 (X2_0, Y2_0) = (X2_g-Δx, Y2_g-Δy)
ここで、GNSS誤差情報を適用する際の車両10(車上装置20)と地上装置60との距離を、同じGNSS衛星98を使用する十分に近い範囲にすることで、第1GNSS部15及び第2GNSS部16における計測誤差を実質的にキャンセルでき、第1GNSS部15及び第2GNSS部16を用いて算出する車両10の列車位置の精度を向上させることができる。
Here, by setting the distance between the vehicle 10 (on-board device 20) and the
<具体的技術>
上記の絶対位置検知処理及びGNSS誤差補正処理を実行するための構成を図2を参照して説明する。
<Specific technology>
A configuration for executing the above-mentioned absolute position detection processing and GNSS error correction processing will be described with reference to FIG.
地上装置60は、地上側運行制御部62と、地上通信部63とを備える。地上側運行制御部62は、第3GNSSアンテナ61bの設置位置の位置情報を保持するとともに、第3GNSS部61が受信したGNSS信号を取得し、設置位置の位置情報とGNSS信号から算出する位置情報との差(GNSS誤差情報)を算出し、地上通信部63を介して車上装置20へ送信する。地上通信部63は、車上装置20(車上通信部33)と通信する。
The
車上装置20は、第1GNSS部15及び第2GNSS部16が設置された車両10に設けられており、列車(車両10)の運行を制御する。具体的には、車上装置20は、列車速度を制御したり、列車位置を推定したり、列車向きを推定したりすることで、列車(車両10)の運行状態を把握し、適切な列車運行を実行するものである。また、車上装置20は、地上装置60と通信を行い、線路閉鎖等の処理を直接的又は間接的に行う。
The on-
車上装置20は、車上側運行制御部30と、列車状態特定部40と、運行用データ部31と、TG32と、車上通信部33と、走行履歴部34とを備える。
The on-
運行用データ部31は、列車(車両10)が運行する路線の情報(運行情報)を記録している。運行情報として、列車(車両10)が走行する経路情報、地点情報、各地点における列車進行方向の方位Dp、カーブ情報(始点、終点、曲率半径)及び速度制限区間毎の制限速度情報等がある。
The
走行履歴部34は、車両10の走行履歴を記録する。TG32は、従来より用いられている車輪の回転にもとづいて速度を計測する速度計測装置である。車上通信部33は、地上装置60の地上通信部63及び他の外部装置(例えば運行司令部等)と無線により情報を送受信する。
The
車上側運行制御部30は、列車状態特定部40やTG32、運行用データ部31を用いて列車運行制御を行う。列車運行制御とは、例えば、列車(車両10)の位置を特定したり、速度を算出したりし、算出結果等を所定の表示装置に表示する。速度の表示には、いずれか一方の速度を表示させてもよいし、両方の速度を表示させてもよい。
The on-board
列車状態特定部40は、列車位置算出部42と、列車方位算出部44と、GNSS検定部46と、特定位置検出部48とを備える。
The train
列車位置算出部42は、第1GNSS部15及び第2GNSS部16から、それぞれが検出した位置情報を取得する。また、列車位置算出部42は、第1及び第2GNSS部15、16から出力される位置情報にもとづき、第1GNSSアンテナ15a、第2GNSSアンテナ16a間の実測距離Dを算出する。
The train
列車方位算出部44は、列車位置算出部42が取得した位置情報をもとに、車両10の進行方向(方位)を算出する。算出された進行方向(方位)は、特定位置検出部48に出力される。
The train
GNSS検定部46は、上述のGNSS検定処理を行う。すなわち、GNSS検定部46は、図3(a)の「トレース」検定、図3(b)の「位置」検定、図3(c)の「方位」検定で示した処理を行う。このとき、GNSS検定部46は、運行用データ部31を参照する。
The
特定位置検出部48は、GNSS検定が合格と判断された場合に、上述したGNSSの速度情報を用いた絶対位置検知処理を行う。絶対位置検知処理がなされると、車上側運行制御部30等が行う列車(車両10)の各種制御の為の位置情報が、検出された位置情報に更新される。すなわち、例えば、絶対位置検知処理が実行される前の走行状態の把握においてTG32が用いられたことで、車輪の空転や滑走などによって誤差が生じていた場合であっても、その誤差が適正にキャンセルされる。なお、車上側運行制御部30は、生じている誤差が所定以上に大きい場合、列車(車両10)の車輪等に不具合が発生している虞や運行用データ部31のデータの誤り等があると判断し、運転者に警告したり、車上通信部33を介して、運行司令部等へ通知してもよい。
When it is determined that the GNSS test has passed, the specific
絶対位置検知処理については、特定位置検出部48は、(1)軌道の曲率による位置検知、(2)軌道のカーブ走行距離による位置検知、(3)軌道のカーブ変化点による位置検知の3種類の位置検知方法が選択的に用いられる。必要に応じてそれらを組み合わせてもよい。
For the absolute position detection process, the specific
また、特定位置検出部48は、車両10が地上装置60から所定距離内に位置する場合に、地上装置60からGNSS誤差情報を取得し、第1GNSS部15及び第2GNSS部16が検出した位置情報に反映させる。
Further, when the
以上の構成による処理を、図7のフローチャートを参照して纏めて説明する。
車上装置20では、列車状態特定部40の列車位置算出部42が、第1GNSS部15及び第2GNSS部16が受信したGNSS信号をもとに、位置情報を算出する(S10)。つづいて、GNSS検定部46が、GNSS検定を行い、GNSS情報を使用できる状況にあるか否かを判断する(S12)。
The processing with the above configuration will be collectively described with reference to the flowchart of FIG.
In the on-
GNSS検定が不合格の場合(S14のN)、車上側運行制御部30はTG32を用いた列車位置算出処理を行い、それにもとづく運行制御を行う(S16)。GNSS検定が合格の場合(S14のY)、車上側運行制御部30は地上装置60と通信があって地上装置60(第3GNSS部61)のGNSS情報を用いるエリアにあるかいなかを判断する(S18)。地上装置60(第3GNSS部61)のGNSS情報を用いるエリアでない場合(S18のN)、すなわちGNSS誤差情報を用いないエリアの場合、車上装置20は車上GNSSデータ(第1GNSS部15、第2GNSS部16のGNSS情報)を用いた列車位置算出を行い、それにもとづく運行制御を行う(S20)。
If the GNSS test fails (N in S14), the on-board
地上装置60(第3GNSS部61)のGNSS情報を用いるエリア内である場合(S18のY)、車上装置20は地上装置60からGNSS誤差情報を取得し(S22)、車上GNSSデータ(第1GNSS部15、第2GNSS部16のGNSS情報)にGNSS誤差情報を反映させ(S24)、修正後の列車位置を算出し、その列車位置を用いた運行制御を行う(S26)。
When it is in the area using GNSS information of the ground device 60 (third GNSS unit 61) (Y in S18), the on-
以上、本実施形態によれば、車両10において、前後に所定の設置距離aだけ隔てて設けられた第1及び第2のGNSSアンテナ15a、16aに接続された第1及び第2のGNSS受信部15b、16bから出力される情報をもとに、列車(車両10)の絶対位置を高精度に安定して決定することができる。特に、列車が駅に進入するような場合には、例えば、信号の切り替えや踏切の動作においてそれらを迅速かつ安全に行うためには、精度の高い列車位置検出が求められる。より具体的には、軌道の閉塞区間の設定・解除を適切なタイミングで行う必要がある。そのような場合に、プラットホーム88の地上装置60の第3GNSS部61のGNSS誤差情報を、車両10の第1GNSS部15、第2GNSS部16で得られる位置情報に反映させ、位置情報の誤差を排除でき、その位置情報を用いた運行制御を迅速・安全に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of the respective constituent elements, and such modifications are also within the scope of the present invention.
1 列車運行システム(位置検出システム)
10 車両
15 第1GNSS部
15a 第1GNSSアンテナ
15b 第1GNSS受信部
16 第2GNSS部
16a 第2GNSSアンテナ
16b 第2GNSS受信部
20 車上装置(位置検出装置)
30 車上側運行制御部
31 運行用データ部
32 TG
33 車上通信部
34 走行履歴部
40 列車状態特定部
42 列車位置算出部
44 列車方位算出部
46 GNSS検定部
48 特定位置検出部
60 地上装置
61 第3GNSS部
61a 第3GNSS受信部
61b 第3GNSSアンテナ
62 地上側運行制御部
63 地上通信部
70 指令センター
88 プラットホーム
99 軌道
1 Train Operation System (Position Detection System)
10
30 Vehicle upper side
33 on-
Claims (2)
前記車上装置は、
一つの車両の前後方向に所定距離だけ離間して設けられた、GNSS衛星からのGNSS信号を受信する第1GNSSアンテナ及び第2GNSSアンテナと、
前記第1GNSSアンテナに接続された第1GNSS受信部と、
前記第2GNSSアンテナに接続された第2GNSS受信部と、
前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部が前記GNSS信号にもとづき前記車両の位置を算出する位置算出部と、
地上側の設備からGNSS誤差情報を取得する誤差情報取得部と、
前記地上装置と通信する車上側通信部と、
前記車両の運行制御を行う車上側運行制御部と、
を備え、
前記地上装置は、
駅に設置され、
前記GNSS衛星から前記GNSS信号を受信する第3GNSSアンテナと、
前記第3GNSSアンテナに接続された第3GNSS受信部と、
前記第3GNSSアンテナの計測済みの固定位置情報を保持し、前記第3GNSSアンテナが受信した前記GNSS信号から算出される位置情報とから、前記GNSS誤差情報を算出する地上側制御部と、
前記GNSS誤差情報を前記車上装置へ送信する地上側通信部と、
を備え、
前記地上装置は、前記GNSS信号を受信して位置情報を算出し、該位置情報と前記固定位置情報から前記GNSS誤差情報を算出し、前記車両が所定の通信エリア内に入った場合に、前記GNSS誤差情報を送信し、
前記車上装置は、前記車上側運行制御部が、前記車両が前記所定の通信エリア内に位置するかを判断し、前記車両が当該通信エリア内に位置すると判定した場合は、前記GNSS誤差情報を取得し、前記位置算出部は前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部が前記GNSS信号にもとづき前記車両の位置を算出した結果に、前記GNSS誤差情報を反映させ前記車両の位置とし、前記車両が当該通信エリア内に位置しないと判定した場合は、前記GNSS誤差情報を使用せずに、前記位置算出部は前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部が前記GNSS信号にもとづき前記車両の位置を算出した結果を前記車両の位置とすることを特徴とする位置検出システム。 A position detection system that calculates the position of the vehicle by an on-vehicle device mounted on the vehicle and a ground device installed on the ground side,
The on-board device is
A first GNSS antenna and a second GNSS antenna for receiving GNSS signals from GNSS satellites spaced apart by a predetermined distance in the front-rear direction of one vehicle.
A first GNSS receiver connected to the first GNSS antenna;
A second GNSS receiver connected to the second GNSS antenna;
A position calculation unit in which the first GNSS reception unit and the second GNSS reception unit calculate the position of the vehicle based on the GNSS signal;
An error information acquisition unit that acquires GNSS error information from equipment on the ground side;
An upper communication unit communicating with the ground device;
An on-board operation control unit that controls the operation of the vehicle;
Equipped with
The above ground device
Installed at the station,
A third GNSS antenna for receiving the GNSS signal from the GNSS satellite;
A third GNSS receiver connected to the third GNSS antenna;
A ground side control unit that holds the measured fixed position information of the third GNSS antenna and calculates the GNSS error information from position information calculated from the GNSS signal received by the third GNSS antenna;
A ground communication unit that transmits the GNSS error information to the on-board device;
Equipped with
The ground device calculates the positional information by receiving the GNSS signals to calculate the GNSS error information from said fixed position information and the position information, when the vehicle enters the predetermined communication area, the Send GNSS error information,
The onboard apparatus, the vehicle upper operation control unit, the vehicle is judged whether the position in the predetermined communication area, when said vehicle is determined to be located in the communication area, the GNSS error information The GNSS error information is reflected on the result that the first GNSS receiver and the second GNSS receiver calculate the position of the vehicle based on the GNSS signal, and the position calculator determines the position of the vehicle as the position of the vehicle. When it is determined that the vehicle is not located in the communication area, the position calculation unit does not use the GNSS error information, and the first GNSS reception unit and the second GNSS reception unit are based on the GNSS signal and the position calculation unit A position detection system characterized by using the result of calculating the position as the position of the vehicle.
前記車上装置は、
一つの車両の前後方向に所定距離だけ離間して設けられた、GNSS衛星からのGNSS信号を受信する第1GNSSアンテナ及び第2GNSSアンテナと、
前記第1GNSSアンテナに接続された第1GNSS受信部と、
前記第2GNSSアンテナに接続された第2GNSS受信部と、
前記第1GNSS受信部及び前記第2GNSS受信部の前記GNSS信号にもとづく車両位置情報を前記指令センターへ通知するとともに、前記車両位置情報をもとに前記車両の位置を算出する位置算出部と、
前記地上装置及び前記指令センターと通信する車上側通信部と、
を備え、
前記地上装置は、
駅に設置され、
前記GNSS衛星から前記GNSS信号を受信する第3GNSSアンテナと、
前記第3GNSSアンテナに接続された第3GNSS受信部と、
前記第3GNSSアンテナの計測済みの固定位置情報を保持し、前記第3GNSSアンテナが受信した前記GNSS信号から算出される位置情報とから、GNSS誤差情報を算出し、前記指令センターへ通知する地上側制御部と、
前記車上装置と前記指令センターと通信する地上側通信部と、
を備え、
前記地上装置は、前記GNSS信号を受信して位置情報を算出し、該位置情報と前記固定位置情報から前記GNSS誤差情報を算出し、前記車両が所定の通信エリア内に入った場合に、前記GNSS誤差情報を送信し、
前記指令センターは、前記車上装置と通信して前記車両位置情報を取得し前記車両の運行管理を行い、前記地上装置から前記GNSS誤差情報を受信して前記車両位置情報を補正し、補正後の位置情報をもとに、前記車両の運行管理を行う位置検出システム。 A position detection system that calculates the position of the vehicle by an on-board device mounted on the vehicle, and a ground device and a command center installed on the ground side,
The on-board device is
A first GNSS antenna and a second GNSS antenna for receiving GNSS signals from GNSS satellites spaced apart by a predetermined distance in the front-rear direction of one vehicle.
A first GNSS receiver connected to the first GNSS antenna;
A second GNSS receiver connected to the second GNSS antenna;
A position calculation unit for notifying the command center of vehicle position information based on the GNSS signal of the first GNSS reception unit and the second GNSS reception unit, and calculating the position of the vehicle based on the vehicle position information;
An upper communication unit communicating with the ground apparatus and the command center;
Equipped with
The above ground device
Installed at the station,
A third GNSS antenna for receiving the GNSS signal from the GNSS satellite;
A third GNSS receiver connected to the third GNSS antenna;
Ground side control that holds GNSS error information calculated from position information calculated from the GNSS signal received by the third GNSS antenna and holds the measured fixed position information of the third GNSS antenna and notifies the command center Department,
A ground communication unit that communicates with the on-board device and the command center;
Equipped with
The ground device calculates the positional information by receiving the GNSS signals to calculate the GNSS error information from said fixed position information and the position information, when the vehicle enters the predetermined communication area, the Send GNSS error information,
The command center may communicate with on the vehicle device acquires the vehicle position information performs operation control of said vehicle, for receiving the GNSS error information to correct the vehicle position information from said ground device, corrected The position detection system which performs operation management of the said vehicle based on the positional information on these.
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