RU2809391C1 - Method for estimating position of vehicle, mainly high-speed train, and device for estimating position of vehicle, mainly high-speed train - Google Patents

Method for estimating position of vehicle, mainly high-speed train, and device for estimating position of vehicle, mainly high-speed train Download PDF

Info

Publication number
RU2809391C1
RU2809391C1 RU2023105554A RU2023105554A RU2809391C1 RU 2809391 C1 RU2809391 C1 RU 2809391C1 RU 2023105554 A RU2023105554 A RU 2023105554A RU 2023105554 A RU2023105554 A RU 2023105554A RU 2809391 C1 RU2809391 C1 RU 2809391C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vehicle
train
speed
route
location
Prior art date
Application number
RU2023105554A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Чернявец
Original Assignee
Владимир Васильевич Чернявец
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Васильевич Чернявец filed Critical Владимир Васильевич Чернявец
Application granted granted Critical
Publication of RU2809391C1 publication Critical patent/RU2809391C1/en

Links

Abstract

FIELD: railroad engineering.
SUBSTANCE: group of inventions relates to determining the location or identification of the rolling stock. A method for estimating the location of a vehicle, mainly a high-speed train, consists in monitoring the actual movement of the vehicle along the route by constructing a matrix of the actual length of the route travelled and comparing it against the matrix of the specified route. At the same time, connectivity matrices are constructed for a set of straight sections and radii of turning sections of the route. The actual route of the vehicle is plotted out iteratively and in stages. Determine the coordinates and distances to the characteristic geographical landmarks, measure the distance and speed of approach to the vehicle in front, and determine the maximum permitted distance for passing along the way. Also claimed is a device for estimating the location of the vehicle, mainly a high-speed train.
EFFECT: expanded functionality of the device for assessing the location of the vehicle.
2 cl

Description

Настоящее изобретение относится к области контроля движения высокоскоростных транспортных средств, преимущественно для определения местоположения высокоскоростного поезда на маршруте движения.The present invention relates to the field of monitoring the movement of high-speed vehicles, mainly for determining the location of a high-speed train along a route.

Высокоскоростная железная дорога - это направление развития мировых железных дорог, а также общая потребность всех стран в развитии высокоскоростных перевозок.High-speed rail is the direction of development of world railways, as well as the common need of all countries to develop high-speed transportation.

С быстрым развитием высокоскоростного железнодорожного строительства и высокоскоростной железнодорожной базовой технологии ряда Европейских стран и Китая техническая скорость высокоскоростной железной дороги продолжает увеличиваться, и с увеличением технической скорости высокоскоростных железных дорог предъявляются повышенные требования в отношении безопасности движения.With the rapid development of high-speed railway construction and high-speed railway core technology of a number of European countries and China, the technical speed of high-speed railway continues to increase, and with the increase of the technical speed of high-speed railway, increased requirements for traffic safety are imposed.

В ряде стран рассматривается возможность повышения безопасности за счет использования высокоскоростной беспроводной мобильной связи для определения местоположения транспортных средств. Поскольку текущий уровень высокоскоростной беспроводной мобильной связи в мире по-прежнему имеет большой разрыв по сравнению с уровнем мобильной связи общего пользования, особенно в высокоскоростной мобильной сфере, зона покрытия сети высокоскоростных поездов сталкивается с серьезными проблемами. В данной области техники принято считать, что известная высокоскоростная беспроводная мобильная связь имеет три основные технические трудности. Во-первых, в высокоскоростном поезде наблюдаются большие потери сигнала при прохождении в кузов транспортного средства, доплеровское смещение частоты и чрезвычайно короткое время коммутации мобильного терминала. В высокоскоростных поездах Китая применяется полностью закрытая конструкция кузова транспортного средства, и потери беспроводных сигналов в процессе прохождения через кузов транспортного средства являются большими. В частности, с увеличением скорости транспортного средства потери при прохождении также увеличиваются, что ведет к низкой доле успешных попыток коммутации терминала, слабому покрытию беспроводного сигнала в высокоскоростном железнодорожном вагоне и т.д. Во-вторых, в высокоскоростной мобильной сфере, поскольку скорость высокоскоростного железнодорожного поезда продолжает увеличиваться, эффект доплеровского смещения частоты становится все более очевидным, что приводит к ряду проблем, таких как сдвиги беспроводного сигнала, трудности с доступом к сети, увеличение частоты ошибок при передаче данных и снижение доли успешных попыток хэндовера. В-третьих, в высокоскоростной мобильной сфере время прохождения соты мобильным терминалом меньше, чем время отклика хэндовера мобильного терминала, что может привести к тому, что мобильный терминал пройдет через зону перекрытия, прежде чем хэндовер будет завершен, вызывая тем самым сетевые проблемы, такие как нахождение вне в сети, сбрасывание вызова и сбой хэндовера соты, что влияет на восприятие услуг пользователем.A number of countries are considering the possibility of improving safety by using high-speed wireless mobile communications to determine the location of vehicles. Since the current level of high-speed wireless mobile communication in the world still has a large gap compared with the level of public mobile communication, especially in the high-speed mobile field, the coverage area of the high-speed train network faces serious challenges. It is generally accepted in the art that conventional high-speed wireless mobile communications have three major technical difficulties. Firstly, in a high-speed train, there is a large signal loss when passing into the vehicle body, Doppler frequency shift and extremely short switching time of the mobile terminal. China's high-speed trains adopt a completely enclosed vehicle body structure, and the loss of wireless signals in the process of passing through the vehicle body is large. In particular, as vehicle speed increases, transmission loss also increases, leading to low terminal switching success rate, poor wireless signal coverage in a high-speed railway car, etc. Secondly, in the high-speed mobile field, as the speed of high-speed railway train continues to increase, the Doppler frequency shift effect becomes more and more obvious, leading to a number of problems such as wireless signal shifts, network access difficulties, increased data transmission error rates and a decrease in the percentage of successful handover attempts. Third, in the high-speed mobile field, the cell traversal time of the mobile terminal is shorter than the handover response time of the mobile terminal, which may cause the mobile terminal to pass through the overlap area before the handover is completed, thereby causing network problems such as being out of the network, call drop and cell handover failure, which affects the user's perception of services.

Ввиду технических трудностей, с которыми в настоящее время сталкивается беспроводная мобильная связь для высокоскоростных железных дорог, например, национальное управление железных дорог Китая, крупные операторы мобильной связи, научно-исследовательские институты крупных университетов и т.п.направили большое количество технологий, персонала и финансовых средств на изучение и улучшение проблем покрытия и производительности беспроводных сетей в высокоскоростных железнодорожных вагонах в высокоскоростной мобильной сфере и предложили много решений для систем связи для высокоскоростных железных дорог, например схему связи LongTimeEvolutionAdvanced (LTE), причем схема связи LTE обеспечивает систему беспроводной мобильной связи с высокой скоростью передачи данных, большой пропускной способностью, низкой задержкой и высоким использованием спектра и внедряет различные передовые технологии, такие как технология мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов и технология МIМО, которые могут предоставлять услугу доступа к беспроводной связи на скорости более 100 кбит/с для высокоскоростного железнодорожного поезда, передвигающегося со скоростью 350 км/ч. Однако в высокоскоростной мобильной сфере сеть LTE в высокоскоростных железнодорожных вагонах по-прежнему сталкивается с обычными проблемами, такими как большие потери сигнала при прохождении в кузов транспортного средства высокоскоростного железнодорожного поезда, доплеровское смещение частоты и чрезвычайно короткое время коммутации мобильного терминала. Кроме того, необходимо решить такие проблемы, как частый хэндовер соты и повторный выбор, а также возврат или перенаправление голосовых вызовов.In view of the technical difficulties currently encountered by wireless mobile communications for high-speed railways, for example, the National Railway Administration of China, major mobile operators, research institutes of major universities, etc. have sent a large number of technologies, personnel and financial funds to study and improve the problems of coverage and performance of wireless networks in high-speed railway cars in the high-speed mobile field and proposed many solutions for communication systems for high-speed railways, such as the LongTimeEvolutionAdvanced (LTE) communication scheme, wherein the LTE communication scheme provides a wireless mobile communication system with high data rate, high throughput, low latency and high spectrum utilization, and introduces various advanced technologies such as orthogonal frequency division multiplexing technology and MIMO technology, which can provide wireless access service at over 100 kbps for high-speed railway train moving at a speed of 350 km/h. However, in the high-speed mobile field, the LTE network in high-speed railway cars still faces the usual problems such as large signal loss when passing into the vehicle body of a high-speed railway train, Doppler frequency shift and extremely short switching time of the mobile terminal. In addition, problems such as frequent cell handover and reselection, and voice call backing or redirection need to be addressed.

Поэтому техническая задача, которую в настоящее время требуется решить, заключается в том, как спроектировать приемлемую систему мобильной связи для высокоскоростных железных дорог в высокоскоростной мобильной сфере, чтобы реализовать безопасное и надежное качество связи и предоставлять быстрые и высококачественные услуги мобильной связи и опыт для многочисленных пользователей высокоскоростных железных дорог.Therefore, the technical challenge that currently needs to be solved is how to design an acceptable mobile communication system for high-speed railways in the high-speed mobile field, so as to realize safe and reliable communication quality and provide fast and high-quality mobile communication services and experiences to numerous users. high speed railways.

Так как известные технические решения (патенты US №2005/0143868 А1, 30.06.2005 [1], CN №102082713 А, 01.06.2011 [2], CN №102752025 А, 24.10.2012 [3], CN №202679357 U, 16.01.2013 [4]. CN №203632665 U, 04.06.2014 [5], CN №105763257 A, 13.07.2016 [6], CN №106740988 A, 31.05.2017 [7]) не в полном объеме решают данную проблему, то предложено более модернизированное техническое решение (патент RU №2776672С2, 22.07.2022 [8]), основная цель которого состоит в том, чтобы предложить систему связи для высокоскоростных железных дорог на основе технологии связи по линии электропередачи с низкой стоимостью, надежной передачей и высокой скоростью, которая предназначена для обеспечения приемлемой системы мобильной связи для высокоскоростных железных дорог, чтобы реализовать безопасное и надежное качество связи и предоставлять быстрые и высококачественные услуги мобильной связи и опыт для многочисленных пользователей высокоскоростных железных дорог.Since known technical solutions (patents US No. 2005/0143868 A1, 06.30.2005 [1], CN No. 102082713 A, 01.06.2011 [2], CN No. 102752025 A, 10.24.2012 [3], CN No. 202679357 U, 01/16/2013 [4]. CN No. 203632665 U, 06/04/2014 [5], CN No. 105763257 A, 07.13.2016 [6], CN No. 106740988 A, 05.31.2017 [7]) do not fully solve this problem , then a more modernized technical solution has been proposed (patent RU No. 2776672С2, 07/22/2022 [8]), the main goal of which is to offer a communication system for high-speed railways based on power line communication technology with low cost, reliable transmission and high speed, which is designed to provide an acceptable mobile communication system for high-speed rail, to realize safe and reliable communication quality and provide fast and high-quality mobile communication services and experience to numerous high-speed rail users.

При этом система связи для высокоскоростных железных дорог на основе технологии связи по линии электропередачи [8], содержит множество наземных базовых станций, расположенных вдоль линии, систему пантограф - контактная сеть, расположенную над высокоскоростным железнодорожным поездом, и различные мобильные терминалы, носимые пассажирами высокоскоростных железных дорог, причем смежные наземные базовые станции подключены и осуществляют связь по кабелю, наземная базовая станция напрямую подключена к линии электропередачи высокоскоростной железнодорожной контактной сети через кабель, линия электропередачи высокоскоростной железнодорожной контактной сети перекрывается и подключена к пантографу в верхней части высокоскоростного железнодорожного поезда, пантограф подключен к устройству связи посредством видимого света, и устройство связи посредством видимого света по беспроводной связи подключено к различным мобильным терминалам, носимым пассажирами высокоскоростных железных дорог.At the same time, a communication system for high-speed railways based on power line communication technology [8] contains many ground base stations located along the line, a pantograph-catenary system located above the high-speed railway train, and various mobile terminals worn by passengers of high-speed railways. roads, and adjacent ground base stations are connected and communicate via cable, the ground base station is directly connected to the power line of the high-speed railway catenary through the cable, the power line of the high-speed railway catenary is overlapped and connected to the pantograph at the top of the high-speed railway train, the pantograph is connected to a visible light communication device, and the visible light communication device is wirelessly connected to various mobile terminals worn by high-speed rail passengers.

При этом система пантограф - контактная сеть содержит высокоскоростную железнодорожную контактную сеть, использующую технологию связи по линии электропередачи, и множество пантографов, использующих технологию связи по линии электропередачи.In this case, the pantograph-contact network system contains a high-speed railway contact network using power line communication technology, and a plurality of pantographs using power line communication technology.

Устройство связи посредством видимого света излучает видимый свет внутри вагона и подключено к различным мобильным терминалам, носимым пассажирами высокоскоростных железных дорог, и осуществляет связь с ними.The visible light communication device emits visible light inside the carriage and is connected to and communicates with various mobile terminals worn by high-speed rail passengers.

При этом устройство связи посредством видимого света содержит устройство связи VLC, подключенное к пантографу, и осветительную светодиодную лампу, подключенную к устройству связи VLC и допускает замену универсальным устройством связи WiFi или устройством проводной связи, и устройство связи WiFi подключено к различным мобильным терминалам, носимым пассажирами высокоскоростных железных дорог, по беспроводной связи, или устройство проводной связи подключено к различным мобильным терминалам, носимым пассажирами высокоскоростных железных дорог, по проводной связи. Поскольку пассажиры высокоскоростных железных дорог большую часть времени сидят на своих местах, они могут осуществлять подключение напрямую, используя проводную связь.The visible light communication device comprises a VLC communication device connected to the pantograph and an LED lighting lamp connected to the VLC communication device and can be replaced by a universal WiFi communication device or a wired communication device, and the WiFi communication device is connected to various mobile terminals worn by passengers high-speed rail, wirelessly, or a wired communication device is connected to various mobile terminals worn by high-speed rail passengers, via wired communication. Since high-speed rail passengers sit in their seats most of the time, they can connect directly using a wired connection.

Высокоскоростной железнодорожный поезд содержит по меньшей мере 8N вагонов, где N - положительное целое число.A high-speed railway train contains at least 8N cars, where N is a positive integer.

При этом сигнал связи наземной базовой станции передается через кабель связи, сигнал связи поступает на конец передачи сигнала наземной базовой станции, модулируется и спаривается с линией, а затем накладывается на линию электропередачи высокоскоростной железнодорожной контактной сети и передается на конец приема сигнала наземной базовой станции, расположенный в верхней части высокоскоростного железнодорожного поезда, после спаривания и фильтрации модулированный сигнал отфильтровывается из линии электропередачи, а затем демодулируется и восстанавливается в сигнал данных, и после того, как сигнал высокоскоростного железнодорожного поезда передан на конец передачи сигнала высокоскоростного железнодорожного поезда, расположенный в верхней части высокоскоростного железнодорожного поезда, он модулируется и спаривается с линией и, наконец, накладывается на линию электропередачи в пантографе, передается на конец приема сигнала высокоскоростного железнодорожного поезда наземной станции по линии электропередачи, после спаривания и фильтрации модулированный сигнал отфильтровывается из линии электропередачи, а затем демодулируется и восстанавливается в сигнал данных, и восстановленный сигнал данных передается обратно на наземную базовую станцию по кабелю связи.In this case, the communication signal of the ground base station is transmitted through the communication cable, the communication signal is received at the signal transmission end of the ground base station, modulated and paired with the line, and then superimposed on the power line of the high-speed railway catenary, and transmitted to the signal reception end of the ground base station located at the top of the high-speed rail train, after pairing and filtering, the modulated signal is filtered from the power line, and then demodulated and reconstructed into a data signal, and after the high-speed rail train signal is transmitted to the transmission end of the high-speed rail train signal located at the top of the high-speed railway train, it is modulated and coupled with the line, and finally superimposed on the power line in the pantograph, transmitted to the receiving end of the high-speed railway train signal of the ground station through the power line, after pairing and filtering, the modulated signal is filtered from the power line, and then demodulated and reconstructed into a data signal, and the recovered data signal is transmitted back to the ground base station via a communications cable.

Данное техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с предшествующим уровнем техники:This technical solution has the following advantages compared to the prior art:

В техническом решении [8] согласно изобретению принята технология связи по линии электропередачи для наложения сигнала передачи на линию электропередачи для передачи, и, таким образом, нет необходимости в прокладывании выделенной линии связи. Линия электропередачи системы пантограф - контактная сеть может быть непосредственно использована для передачи сигнала, что может не только сэкономить материальные и трудовые затраты, но и реализовать требования к высококачественной связи. Кроме того, обычный режим беспроводной связи заменяется на режим проводной связи. Таким образом, можно эффективно избежать технических проблем низкого качества сигнала, медленного доступа в Интернет, низкого качества вызовов в высокоскоростных железнодорожных вагонах из-за эффекта доплеровского смещения частоты, больших потерь сигнала при прохождении в кузов транспортного средства высокоскоростного железнодорожного поезда и чрезвычайно короткого времени коммутации мобильного терминала в режиме беспроводной связи для высокоскоростных железных дорог. Высокое качество внутреннего сигнала, быстрый доступ в Интернет и высокое качество вызовов реализуются в высокоскоростных железнодорожных вагонах в высокоскоростной мобильной сфере с предоставлением высококачественных услуг мобильной связи и опыта для пассажиров высокоскоростных железных дорог в высокоскоростной мобильной сфере, чтобы удовлетворить растущие требования к скорости передачи данных и качеству обслуживания пассажиров высокоскоростных железных дорог.In the technical solution [8] according to the invention, a power line communication technology is adopted to superimpose a transmission signal onto a power line for transmission, and thus there is no need to lay a dedicated communication line. The power transmission line of the pantograph-catenary system can be directly used for signal transmission, which can not only save material and labor costs, but also realize the requirements of high-quality communication. In addition, the normal wireless mode is replaced by a wired mode. In this way, the technical problems of poor signal quality, slow Internet access, poor quality of calls in high-speed railway cars due to the Doppler frequency shift effect, large signal loss when passing into the vehicle body of a high-speed railway train and extremely short switching time of mobile phone can be effectively avoided. terminal in wireless communication mode for high-speed railways. High domestic signal quality, fast Internet access and high call quality are realized in high-speed railway cars in the high-speed mobile field, providing high-quality mobile communication services and experiences for high-speed railway passengers in the high-speed mobile field, to meet the growing demands for data speed and quality services for passengers of high-speed railways.

В то же время внутри высокоскоростных железнодорожных вагонов для покрытия внедрены технология передачи данных видимым светом, или универсальное устройство связи Wi-Fi, или устройство проводной связи, что предотвращает прямое подключение между одним мобильным терминалом и наземной базовой станцией и эффективно решает проблему частого хэндовера соты и повторного выбора. Благодаря использованию осветительного светодиода внутри высокоскоростных железнодорожных вагонов в качестве источника светового сигнала можно избежать электромагнитного излучения и электромагнитных помех, и при этом это имеет такие преимущества, как экологическая охрана окружающей среды, энергосбережение и снижение выбросов. Кроме того, использование видимого света в качестве носителя сигнала не вызывает дискомфорта у пассажиров высокоскоростных железных дорог. Кроме того, общая мощность источника света на осветительных светодиодах внутри высокоскоростных железнодорожных вагонов может достигать нескольких десятков ватт или более, что обеспечивает мощность сигнала, используемую для связи, и обладает потенциалом высокоскоростной связи. Спектр может использоваться без разрешения, и эффективно решается проблема нехватки имеющихся ресурсов спектра радиочастот. В случае, если устройство VLC установлено на основе существующих светодиодных устройств высокоскоростного железнодорожного поезда, хорошая связь может быть достигнута при простой конструкции системы и низких затратах.At the same time, visible light transmission technology, or universal Wi-Fi communication device, or wired communication device is introduced inside the high-speed railway cars for coverage, which prevents direct connection between one mobile terminal and the ground base station, and effectively solves the problem of frequent cell handover and re-selection. By using the lighting LED inside high-speed railway cars as the light signal source, electromagnetic radiation and electromagnetic interference can be avoided, and it has the advantages of environmental protection, energy saving and emission reduction. In addition, the use of visible light as a signal carrier does not cause discomfort to high-speed rail passengers. In addition, the total power of the lighting LED light source inside high-speed railway cars can reach several tens of watts or more, which provides the signal power used for communication and has the potential of high-speed communication. The spectrum can be used without permission, and the problem of scarcity of available radio spectrum resources is effectively addressed. In case the VLC device is installed based on the existing LED devices of a high-speed railway train, good communication can be achieved with a simple system design and low cost.

Наряду с достоинствами данное техническое решение обладает и существенным недостатком, который заключатся в том, что при нахождении поезда вне зоны действия или зоны неуверенного приема сигналов предлагаемая система будет не работоспособна. Еще одним недостатком этого технического решения является низкая точность определения местоположения пользователя ввиду наличия в многоканальном потоке данных ошибок, которые впоследствии негативно сказываются на качестве обработки данных и существенным образом влияют на конечный результат определения местоположения пользователя.Along with the advantages, this technical solution also has a significant drawback, which is that if the train is outside the coverage area or the area of uncertain signal reception, the proposed system will not be operational. Another disadvantage of this technical solution is the low accuracy of determining the user's location due to the presence of errors in the multi-channel data stream, which subsequently negatively affect the quality of data processing and significantly affect the final result of determining the user's location.

Кроме того в процессе определения местоположения пользователя также встречаются ошибки в данных, видоизменение которых невозможно связать с качеством или состоянием передающего или обрабатывающего оборудования, или с количеством или видами каналов получения данных местоположения пользователя.In addition, in the process of determining the user's location, errors in data also occur, the modification of which cannot be associated with the quality or condition of the transmitting or processing equipment, or with the number or types of channels for receiving the user's location data.

Указанные ошибки в данных вызваны возможными геомагнитными аномалиями и избыточной активностью магнитного поля Земли, которое в точке геолокации пользователя или на пути передачи данных искажает сигнал и негативно сказывается на точности определения местоположения пользователя. При этом полностью исключить влияние геомагнитной активности при передаче данных местоположения нельзя, однако их можно учесть в процессе и таким образом повлиять на конечное качество определения местоположения пользователя.These errors in the data are caused by possible geomagnetic anomalies and excessive activity of the Earth's magnetic field, which at the user's geolocation point or along the data transmission path distorts the signal and negatively affects the accuracy of the user's location. At the same time, it is impossible to completely exclude the influence of geomagnetic activity when transmitting location data, but they can be taken into account in the process and thus affect the final quality of determining the user’s location.

Для устранения влияния геомагнитной активности при передачи данных местоположения предложен ряд аналогичных систем (патенты CN №112333820 А, 05.02.2021 [9]), CN №108151732 А, 12.06.2018 [10], CN №105445776 А, 30.03.2016 [11], CN №105592420 А, 18.05.2016 [12], RU №2633093 C1, 11.10.2017 [13], RU №2776855 С1, 28.07.2022 [14]), которые относится к системам определения геолокации пользователя посредством применения множества источников различных типов данных, таких как Bluetooth, Wi-Fi, GPS и других аналогичных средств. Сущность группы изобретений [14] заключается в модуле сбора данных геомагнитной активности в точке геолокации пользователя и в последующей фильтрации данных местоположения пользователя с учетом данных геомагнитной активности. Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в снижении риска возникновения ошибок при определении местоположения пользователя устройством определения местоположения пользователя.To eliminate the influence of geomagnetic activity when transmitting location data, a number of similar systems have been proposed (patents CN No. 112333820 A, 02/05/2021 [9]), CN No. 108151732 A, 06/12/2018 [10], CN No. 105445776 A, 03/30/2016 [11 ], CN No. 105592420 A, 05.18.2016 [12], RU No. 2633093 C1, 10.11.2017 [13], RU No. 2776855 C1, 07.28.2022 [14]), which relate to systems for determining the user’s geolocation through the use of multiple sources various types of data such as Bluetooth, Wi-Fi, GPS and other similar means. The essence of the group of inventions [14] lies in a module for collecting geomagnetic activity data at the user’s geolocation point and subsequent filtering of the user’s location data taking into account geomagnetic activity data. The technical result to which the group of inventions is aimed is to reduce the risk of errors when determining the user's location by the user's location determination device.

В отличие от аналогов [9 - 13] система [14] содержит модуль сбора данных геомагнитной активности, выполненный с возможностью получения данных местоположения пользователя и определения данных геомагнитной активности в соответствии с данными местоположения пользователя, а модуль анализа данных местоположения пользователя выполнен с возможностью получения данных от модуля сбора данных геомагнитной активности и фильтрации данных местоположения пользователя с учетом данных геомагнитной активности.Unlike analogues [9 - 13], the system [14] contains a module for collecting geomagnetic activity data, configured to obtain user location data and determine geomagnetic activity data in accordance with the user’s location data, and a module for analyzing user location data is configured to obtain data from the module for collecting geomagnetic activity data and filtering user location data taking into account geomagnetic activity data.

Существенный недостаток данных систем аналогичен недостатку системы [8].A significant drawback of these systems is similar to the drawback of the system [8].

Известны также способы и системы оценки собственного местоположения (заявки JP №2007108043 А, 26.04.2007 [15], JP №2006275619 А, 12.10.2006 [16], патенты US №9062979 В1, 23.06.2015 [17], RU №2611455 С1, 22.02.2017 [18], RU №2777308 С1, 02.08.2022 [19]).Methods and systems for estimating one's own location are also known (applications JP No. 2007108043 A, 04.26.2007 [15], JP No. 2006275619 A, 10.12.2006 [16], US patents No. 9062979 B1, 06.23.2015 [17], RU No. 2611455 S1, 02/22/2017 [18], RU No. 2777308 S1, 08/02/2022 [19]).

Например, способ оценки собственного местоположения [19]), включает обнаружение дорожного знака вблизи транспортного средства, определение текущего местоположения транспортного средства, получение информации о высоте обнаруженного дорожного знака из данных карты, в которых записана информация о двумерных координатах и информация о высоте дорожного знака, находящегося вблизи дороги, на основе относительного местоположения обнаруженного дорожного знака по отношению к транспортному средству и текущего местоположения, и оценку высоты, на которой находится транспортное средство, согласно информации о высоте, полученной из данных карты, а устройство для оценки собственного местоположения включает устройство помощи при движении, которое выполняет автоматическое управление движением для обеспечения транспортного средства, на котором установлено устройство помощи при движении, автоматическим приводом без участия водителя и управления системой помощи при движении для оказания помощи водителю в управлении транспортным средством на основе условий движения в окрестностях транспортного средства.For example, a method for estimating one's own location [19]) includes detecting a road sign near a vehicle, determining the current location of the vehicle, obtaining information about the height of the detected road sign from map data in which two-dimensional coordinate information and information about the height of the road sign are recorded. located near the road based on the relative location of the detected road sign with respect to the vehicle and the current location, and estimating the height at which the vehicle is located according to the height information obtained from the map data, and the device for estimating its own location includes a which performs automatic driving control to provide the vehicle on which the driving assistance device is installed with automatic drive without driver intervention and control of the driving assistance system to assist the driver in operating the vehicle based on traffic conditions in the vicinity of the vehicle.

Управление помощью при движении может включать в себя не только управление движением, такое как автоматическое рулевое управление, автоматическое торможение, управление движением с постоянной скоростью и управление удержанием полосы движения, но также вывод сообщения, побуждающего водителя выполнить операцию рулевого управления или операцию замедления.The driving assistance control may include not only driving control such as automatic steering, automatic braking, constant speed driving control and lane keeping control, but also outputting a message prompting the driver to perform a steering operation or a deceleration operation.

Устройство помощи при движении включает в себя внешние датчики, внутренние датчики, устройство позиционирования, базу данных карты, навигационную систему, электронный блок управления (ЭБУ), человеко-машинный интерфейс (HMI) и исполнительные механизмы.The driving assistance device includes external sensors, internal sensors, positioning device, map database, navigation system, electronic control unit (ECU), human machine interface (HMI) and actuators.

Внешние датчики являются датчиками, которые обнаруживают окружающую среду вокруг транспортного средства, такую как объект в окрестностях транспортного средства. Внешние датчики могут включать камеру и устройство определения дальности. Камера и устройство определения дальности обнаруживают окружающую среду вокруг транспортного средства, такую как объекты, существующие в окрестностях транспортного средства (например, другое транспортное средство, пешеход, белые линии, такие как линия границы полосы движения и разметка полосы движения, и наземные объекты, установленные на дороге или в непосредственной близости от дороги, такие как светофор, стоп-линия, дорожный знак, здание, опора, бордюр и пешеходный переход), взаимное расположение таких объектов относительно транспортного средства, относительные расстояния между транспортным средством и объектами и т.п.External sensors are sensors that detect the environment around the vehicle, such as an object in the vicinity of the vehicle. External sensors may include a camera and a ranging device. The camera and ranging device detect the environment around the vehicle, such as objects existing in the vicinity of the vehicle (such as another vehicle, pedestrian, white lines such as lane boundary line and lane markings, and ground objects installed on road or in the immediate vicinity of the road, such as a traffic light, stop line, road sign, building, support, curb and pedestrian crossing), the relative position of such objects relative to the vehicle, the relative distances between the vehicle and objects, etc.

Камера может быть, например, стереокамерой. Камера может состоять из монокулярных камер, и путем захвата изображений идентичного объекта с множества перспектив с использованием монокулярных камер может быть вычислено расстояние до объекта. Расстояние до объекта может быть вычислено на основе положения контакта с землей объекта, обнаруженного из захваченных изображений, полученных с помощью монокулярных камер.The camera may be, for example, a stereo camera. The camera may consist of monocular cameras, and by capturing images of an identical object from multiple perspectives using monocular cameras, the distance to the object can be calculated. The distance to an object can be calculated based on the ground contact position of the object detected from captured images obtained using monocular cameras.

Устройство определения дальности может быть, например, лазерным дальномером (LRF) или радаром.The ranging device may be, for example, a laser range finder (LRF) or radar.

Камера и устройство определения дальности выводят информацию об окружающей среде, которая представляет собой информацию об обнаруженной окружающей среде, в ЭБУ и навигационную систему.The camera and ranging device output environmental information, which is information about the detected environment, to the ECU and navigation system.

Внутренние датчики представляют собой датчики, которые определяют состояние движения транспортного средства. Внутренние датчики могут включать в себя, например, датчик скорости колеса и гироскопический датчик.Internal sensors are sensors that detect the driving state of the vehicle. Internal sensors may include, for example, a wheel speed sensor and a gyroscopic sensor.

Датчик скорости колеса определяет скорость колеса транспортного средства. Гироскопический датчик определяет угловую скорость тангажа, угловую скорость крена и угловую скорость рыскания транспортного средства. Датчик скорости вращения колеса и гироскопический датчик выдают информацию о состоянии движения, которая является информацией об обнаруженном состоянии движения, в ЭБУ и навигационную систему.The wheel speed sensor detects the vehicle's wheel speed. The gyroscopic sensor detects the pitch angular velocity, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle. The wheel speed sensor and the gyro sensor provide driving state information, which is information about the detected driving state, to the ECU and the navigation system.

Устройство позиционирования принимает радиоволны от множества навигационных спутников и. таким образом, получает текущее местоположение транспортного средства и выдает полученное текущее местоположение транспортного средства в ЭБУ и навигационную систему. Устройство позиционирования может иметь, например, приемник глобальной системы позиционирования (GPS) или другой приемник глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), отличный от приемника GPS.The positioning device receives radio waves from many navigation satellites and. thus obtains the current location of the vehicle and outputs the received current location of the vehicle to the ECU and navigation system. The positioning device may have, for example, a global positioning system (GPS) receiver or a global navigation satellite system (GNSS) receiver other than a GPS receiver.

База данных карты хранит данные карты дорог. Данные дорожной карты включают формы (формы полос) и двумерные координаты (например, широту и долготу) белых линий, такие как линии границ полос и разметка полос, высота дорог и белых линий, двумерная информация о координатах (например, широта и долгота), а также информацию о высоте наземных объектов, установленных на дорогах и в окрестностях дорог, таких как светофоры, стоп-линий, дорожные знаки, здания, столбы, бордюры и пешеходные переходы.The map database stores road map data. Road map data includes shapes (lane shapes) and 2D coordinates (such as latitude and longitude) of the white lines, such as lane boundary lines and lane markings, road and white line elevations, 2D coordinate information (such as latitude and longitude), and also information on the height of ground objects installed on roads and in the vicinity of roads, such as traffic lights, stop lines, road signs, buildings, poles, curbs and pedestrian crossings.

Данные дорожной карты также могут включать в себя информацию о типах дорог, уклонах дорог, количестве полос движения, разрешенных скоростях (предельные скорости), ширине дороги, наличии или отсутствии перекрестков и т.п. В типы дорог, например, могут быть включены обычная дорога и скоростная автомагистраль.Road map data may also include information about road types, road grades, number of lanes, speed limits (speed limits), road width, presence or absence of intersections, etc. Road types, for example, can include a regular road and an expressway.

База данных карты используется ЭБУ и навигационной системой.The map database is used by the ECU and the navigation system.

Навигационная система выполняет руководство по маршруту к пункту назначения, который установлен на карте водителем транспортного средства. Навигационная система оценивает текущее местоположение транспортного средства, используя различные типы информации, вводимой от внешних датчиков, внутренних датчиков и устройства позиционирования, генерирует маршрут к месту назначения и выполняет руководство по маршруту для машиниста локомотива. Навигационная система выводит информацию о маршруте в ЭБУ.The navigation system provides route guidance to a destination that is set on a map by the vehicle driver. The navigation system estimates the current location of the vehicle using various types of information input from external sensors, internal sensors and positioning device, generates a route to the destination and provides route guidance to the locomotive driver. The navigation system displays route information to the ECU.

ЭБУ оценивает текущее местоположение транспортного средства и устанавливает целевую траекторию движения, по которой транспортное средство должно двигаться, на основе расчетного текущего местоположения, данных дорожной карты в базе данных карты, информации о маршруте, выводимой из навигационной системы, окружающей среды и состояния движения транспортного средства. ЭБУ выполняет автоматическое управление движением и управление вспомогательным движением транспортного средства на основе заданной целевой траектории движения, приводит в действие исполнительные механизмы и, таким образом, управляет движением транспортного средства.The ECU estimates the current location of the vehicle and sets a target driving path for the vehicle to travel based on the estimated current location, road map data in the map database, route information output from the navigation system, the environment and the driving state of the vehicle. The ECU performs automatic motion control and auxiliary motion control of the vehicle based on a predetermined target motion path, actuates the actuators, and thus controls the motion of the vehicle.

Внешние датчики, внутренние датчики, устройство позиционирования, база данных карты и ЭБУ составляют устройство оценки собственного местоположения.External sensors, internal sensors, positioning device, map database and ECU make up the self-location estimator.

ЭБУ включает в себя процессор и периферийные компоненты, такие как запоминающее устройство. Процессор может быть, например, центральным процессором (CPU) или микропроцессором (MPU).The ECU includes a processor and peripheral components such as memory. The processor may be, for example, a central processing unit (CPU) or a microprocessor (MPU).

Запоминающее устройство может включать в себя полупроводниковое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство и оптическое запоминающее устройство. Запоминающее устройство может включать в себя регистры, кэш-память и память, такую как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), которые используются в качестве основного запоминающего устройства.The storage device may include a semiconductor storage device, a magnetic storage device, and an optical storage device. The storage device may include registers, caches, and memories such as read-only memory (ROM) and random access memory (RAM), which are used as main storage.

ЭБУ может быть реатизован с помощью функциональной логической схемы, которая реатизована на полупроводниковой интегральной схеме общего назначения. Например, ЭБУ может включать в себя программируемое логическое устройство (PLD), такое как программируемая вентильная матрица (FPGA) и т.п.The ECU can be implemented using a functional logic circuit, which is implemented on a general purpose semiconductor integrated circuit. For example, the ECU may include a programmable logic device (PLD), such as a field programmable gate array (FPGA) or the like.

Интерфейс для ввода и вывода информации между машинистом и навигационной системой и ЭБУ представляет собой интерфейс типа HMI и может принимать, например, операцию ввода по вводу пункта назначения в навигационную систему, а также может, например, выводить руководство по вождению, данное навигационной системой, или информацию о руководстве по дороге, основанную на данных карты дорог в окрестностях транспортного средства.The interface for input and output of information between the driver and the navigation system and the ECU is an HMI type interface and can receive, for example, an input operation of entering a destination into the navigation system, and can also, for example, output driving guidance given by the navigation system, or road guidance information based on road map data in the vehicle's vicinity.

Исполнительные механизмы управляют органами движения транспортного средства в соответствии с управляющим сигналом, выводимым из ЭБУ, и тем самым формируют поведение транспортного средства.The actuators control the vehicle's propulsion components in accordance with the control signal output from the ECU, thereby shaping the behavior of the vehicle.

Для оценки собственного местоположения, включая высоту, сопоставление карты выполняется в трехмерном пространстве (например, пространстве, представленном широтой, долготой и высотой), сопоставление трехмерной карты требует высокой затраты вычислений. Следовательно, предпочтительно иметь возможность оценивать собственное местоположение, включая высоту, без выполнения сопоставления трехмерной карты. В качестве технологии оценки собственного местоположения был известен точный расчет на основе скорости вращения колесного вала и угловой скорости.To estimate one's own location, including elevation, map matching is performed in three-dimensional space (eg, the space represented by latitude, longitude, and altitude), three-dimensional map matching requires high computational cost. Therefore, it is preferable to be able to estimate one's own location, including elevation, without performing 3D map matching. An accurate calculation based on the wheel shaft rotation speed and angular velocity was known as a technology for estimating one's own position.

Однако при оценке собственного местоположения с использованием точного счисления накапливается ошибка, вызванная ошибкой измерения. Следовательно, необходимо получить наблюдаемое значение высоты из некоторого источника информации и скорректировать оценочное значение, вычисленное с использованием точного счисления, на наблюдаемое значение.However, when estimating one's own location using dead reckoning, error due to measurement error accumulates. Therefore, it is necessary to obtain the observed height value from some source of information and adjust the estimated value calculated using dead reckoning to the observed value.

Таким образом, устройство помощи при движении получает информацию о высоте дорожного знака рядом с транспортным средством, которое находится на дороге, из базы данных карты.In this way, the traffic assist device obtains information about the height of a traffic sign next to a vehicle that is on the road from the map database.

В частности, относительное расположение дорожного знака по отношению к транспортному средству определяется с помощью внешних датчиков. ЭБУ определяет текущее местоположение транспортного средства. Например, ЭБУ оценивает текущее местоположение транспортного средства с использованием точного счисления на основе скорости вращения вала, определенной датчиком измерения скорости, и угловой скорости, тангажа, угловой скорости крена и угловой скорости рыскания, обнаруженных посредством гироскопического датчика. Например, ЭБУ может измерять текущее местоположение транспортного средства, используя устройство позиционирования.In particular, the relative position of the road sign in relation to the vehicle is determined using external sensors. The ECU determines the current location of the vehicle. For example, the ECU estimates the current location of the vehicle using dead reckoning based on the shaft rotation speed detected by the speed sensor and the angular speed, pitch, roll angular speed and yaw angular speed detected by the gyroscopic sensor. For example, the ECU may measure the current location of the vehicle using a positioning device.

ЭБУ получает информацию о высоте первого дорожного знака из базы данных карты, в которой записывается информация о двумерных координатах (например, долгота и широта) и информация о высоте дорожных знаков первого и второго, находящихся в окрестностях дорог, на основе двумерных координат текущего местоположения транспортного средства и относительного расположения первого дорожного знака.The ECU obtains the height information of the first traffic sign from the map database, which records 2D coordinate information (such as longitude and latitude) and the height information of the first and second traffic signs located in the vicinity of roads based on the 2D coordinates of the current location of the vehicle and the relative location of the first road sign.

ЭБУ оценивает высоту, на которой находится транспортное средство, на основе информации о высоте, полученной из базы данных карты. Например, ЭБУ оценивает высоту, указанную информацией о высоте, полученной из базы данных карты, как высоту, на которой находится транспортное средство.The ECU estimates the height at which the vehicle is based on the height information obtained from the map database. For example, the ECU evaluates the height indicated by the height information obtained from the map database as the height at which the vehicle is located.

Корректировка оценочного значения высоты, вычисленной с использованием точного счисления, с оценкой высоты таким образом позволяет предотвратить накопление ошибки, вызванной ошибкой измерения.Adjusting the estimated altitude value calculated using dead reckoning with the altitude estimate in this way prevents the accumulation of error caused by measurement error.

Кроме того, поскольку высоту можно оценить без выполнения сопоставления трехмерной карты, можно сохранить низкие вычислительные затраты.In addition, since the height can be estimated without performing 3D map matching, the computational cost can be kept low.

Кроме того, поскольку высота оценивается на основе информации о координатах первого дорожного знака, записанной в базе данных карты, можно правильно оценить высоту, на которой находится транспортное средство, даже если существуют соответственно отдельные дороги одного типа на разной высоте и двумерное расположение дорог близко друг к другу.In addition, since the height is estimated based on the coordinate information of the first road sign recorded in the map database, the height at which the vehicle is located can be correctly estimated even if there are correspondingly separate roads of the same type at different heights and two-dimensional arrangement of roads close to each other. to a friend.

ЭБУ включает в себя блок оценки собственного местоположения, блок установки целевой траектории и блок управления перемещением. Функции модуля оценки собственного местоположения, модуля установки целевой траектории и модуля управления перемещением могут быть реализованы, например, процессором ЭБУ, выполняющим компьютерные программы, хранящиеся в запоминающем устройстве.The ECU includes a unit for estimating its own location, a unit for setting the target trajectory, and a movement control unit. The functions of the self-location estimation module, the target trajectory setting module and the motion control module can be implemented, for example, by an ECU processor executing computer programs stored in a memory device.

Блок оценки собственного местоположения оценивает собственное местоположение транспортного средства на основе различной информации, вводимой от внешних датчиков, внутренних датчиков и устройства позиционирования, и информации, полученной со ссылкой на базу данных карты.The self-location estimating unit estimates the vehicle's own location based on various information input from external sensors, internal sensors and positioning device, and information obtained with reference to a map database.

Блок оценки собственного местоположения включает в себя блок точного счисления, блок сопоставления карты, блок обнаружения дорожных знаков, блок вычисления координат и блок получения информации о высоте.The own location estimation unit includes a dead reckoning unit, a map matching unit, a road sign detection unit, a coordinate calculation unit, and a height information obtaining unit.

Блок точного счисления вычисляет прогнозируемое местоположение транспортного средства в текущий момент времени, используя точный расчет на основе скорости колеса, угловой скорости тангажа, угловой скорости крена и угловой скорости рыскания, обнаруженных внутренними датчиками. Прогнозируемое местоположение транспортного средства включает в себя двумерные координаты, высоту и азимут прямого направления транспортного средства.The dead reckoning unit calculates the predicted location of the vehicle at the current time using dead reckoning based on wheel speed, pitch angular speed, roll angular speed and yaw angular speed detected by internal sensors. The predicted location of the vehicle includes two-dimensional coordinates, altitude and azimuth of the forward direction of the vehicle.

Блок точного счисления выводит вычисленное прогнозируемое местоположение в блок сопоставления карты.The dead reckoning block outputs the calculated predicted location to the map matching block.

В этой обработке блок точного счисления вычисляет двумерные координаты в двумерной системе координат, используемой в базе данных карты. В дальнейшем двумерная система координат, используемая в базе данных карты, упоминается как «система координат карты».In this processing, the dead reckoning block calculates two-dimensional coordinates in the two-dimensional coordinate system used in the map database. In the following, the two-dimensional coordinate system used in the map database is referred to as the “map coordinate system.”

Двумерная система координат, используемая в базе данных карты, является географической системой координат, в которой координаты представлены широтой и долготой, двумерная система координат не ограничена географической системой координат, и может использоваться другая система координат, такая как плоская прямоугольная система координат и полярная система координат.The two-dimensional coordinate system used in the map database is a geographic coordinate system in which the coordinates are represented by latitude and longitude, the two-dimensional coordinate system is not limited to the geographic coordinate system, and other coordinate system such as planar rectangular coordinate system and polar coordinate system can be used.

Блок сопоставления карты вычисляет на основе относительного местоположения наземных объектов в окрестностях транспортного средства и относительного местоположения белых линий, которые обнаруживаются внешними датчиками, и прогнозируемого местоположения транспортного средства, которое вычисляется с помощью блока точного счисления, двумерные координаты в системе координат карты наземных объектов и белых линий.The map matching block calculates, based on the relative location of ground features in the vicinity of the vehicle and the relative location of the white lines that are detected by external sensors, and the predicted location of the vehicle, which is calculated by the dead reckoning block, two-dimensional coordinates in the ground feature and white line map coordinate system .

Блок сопоставления карты сопоставляет двумерные координаты наземных объектов и белые линии с базой данных карты, используя сопоставление двумерной карты, и вычисляет значение коррекции сопоставления местоположения транспортного средства по каждому из следующих значений: широта, долгота и азимут.The map matching block matches the 2D ground coordinates and white lines to the map database using the 2D map matching, and calculates a vehicle location matching correction value for each of the following values: latitude, longitude, and azimuth.

Блок сопоставления карты корректирует прогнозируемое местоположение транспортного средства, которое вычисляется блоком точного счисления, с помощью вычисленных значений коррекции отображения и, таким образом, получает оценочное значение текущего местоположения транспортного средства.The map matching unit corrects the predicted location of the vehicle, which is calculated by the dead reckoning unit, using the calculated mapping correction values and thus obtains an estimated value of the current location of the vehicle.

Блок сопоставления карты выводит оценочное значение текущего местоположения транспортного средства в блок вычисления координат и блок установки целевой траектории.The map matching block outputs an estimated value of the current location of the vehicle to the coordinate calculation block and the target trajectory setting block.

Блок обнаружения дорожного знака обнаруживает относительное расположение дорожного знака, которое обнаруживается внешними датчиками, в непосредственной близости от транспортного средства по отношению к транспортному средству.The traffic sign detection unit detects the relative location of the traffic sign, which is detected by external sensors, in the immediate vicinity of the vehicle with respect to the vehicle.

Следует отметить, что дорожный знак, информация о высоте которого должна быть получена, может быть, например, информационным знаком, знаком предупреждения об опасности, нормативным знаком или указателем направления.It should be noted that the road sign whose height information is to be obtained may be, for example, an information sign, a hazard warning sign, a regulatory sign or a direction sign.

Блок получения информации о высоте оценивает, что высота, на которой находится транспортное средство, является высотой, которую указывает информация о высоте дорожного знака, полученная из базы данных карты. Блок получения информации о высоте может обновлять оценочное значение высоты, на которой находится транспортное средство, с использованием фильтра Калмана на основе информации о высоте дорожного знака, полученной множество раз в разные моменты времени.The height information acquiring unit judges that the height at which the vehicle is located is the height indicated by the road sign height information obtained from the map database. The height information acquiring unit may update the estimated value of the height at which the vehicle is located using a Kalman filter based on the road sign height information acquired multiple times at different times.

Блок получения информации о высоте выводит оценочную высоту, на которой находится транспортное средство, в блок точного счисления и блок установки целевой траектории.The height information receiving block outputs the estimated height at which the vehicle is located to the dead reckoning block and the target trajectory setting block.

Блок точного счисления корректирует прогнозируемое значение высоты, на которой находится транспортное средство, которое вычисляется с использованием точного счисления, в соответствии с высотой, оцененной блоком получения информации о высоте. Например, блок точного счисления корректирует (перезаписывает) прогнозируемое значение высоты, на которой находится транспортное средство, которое вычисляется с использованием точного счисления, с высотой, оцененной блоком получения информации о высоте, и вычисляет последующее прогнозируемое местоположение транспортного средства на основе скорректированной высоты.The dead reckoning unit adjusts the predicted value of the height at which the vehicle is located, which is calculated using dead reckoning, according to the height estimated by the height information acquiring unit. For example, the dead reckoning block adjusts (overwrites) the predicted height at which the vehicle is located, which is calculated using dead reckoning, with the height estimated by the height information acquisition block, and calculates the subsequent predicted position of the vehicle based on the corrected height.

Блок точного счисления может корректировать прогнозируемое значение высоты, на которой находится транспортное средство, которое вычисляется с использованием точного счисления, согласно высоте, оцененной блоком получения информации о высоте, каждый раз, когда транспортное средство проезжает заданное расстояние. Эта конфигурация позволяет эффективно корректировать погрешность точного счисления, которая накапливается в зависимости от пройденного расстояния.The dead reckoning unit may adjust the predicted value of the height at which the vehicle is located, which is calculated using dead reckoning, according to the height estimated by the height information acquiring unit, each time the vehicle travels a predetermined distance. This configuration allows you to effectively correct the dead reckoning error that accumulates depending on the distance traveled.

Блок установки целевой траектории устанавливает целевую траекторию движения, по которой транспортное средство должно двигаться, на основе текущего местоположения транспортного средства, оцененного блоком сопоставления карт, данных дорожной карты в базе данных карты, вывода информации о маршруте от навигационной системы, окружающей среды, обнаруженной внешними датчиками, и состояния движения транспортного средства, обнаруженного внутренними датчиками.The target path setting block sets the target driving path along which the vehicle should travel based on the current location of the vehicle estimated by the map matching block, the road map data in the map database, the route information output from the navigation system, the environment detected by external sensors , and the vehicle's motion status detected by internal sensors.

В этом случае блок установки целевой траектории определяет дорогу, на которой находится транспортное средство, на основе двумерных координат текущего местоположения транспортного средства, оцененного блоком сопоставления карты, и оцененной высоты, на которой находится транспортное средство, блоком получения информации о высоте. Например, когда множество дорог, высота которых отличается друг от друга, существует в двумерных координатах текущего местоположения транспортного средства, блок установки целевой траектории определяет, на какой из множества дорог находится транспортное средство на основе высоты, на которой находится транспортное средство, которая оценивается блоком получения информации о высоте.In this case, the target path setting unit determines the road on which the vehicle is located based on the two-dimensional coordinates of the current location of the vehicle estimated by the map matching unit and the estimated height at which the vehicle is located by the height information acquiring unit. For example, when a plurality of roads whose heights are different from each other exist in the two-dimensional coordinates of the current location of the vehicle, the target trajectory setting unit determines which of the plurality of roads the vehicle is on based on the height at which the vehicle is located, which is estimated by the obtaining unit altitude information.

Блок установки целевой траектории устанавливает целевую траекторию движения, по которой транспортное средство движется по дороге, на которой оно находится, в соответствии с маршрутом, созданным навигационной системой.The target path setting unit sets the target path for the vehicle to follow on the road on which it is located according to the route created by the navigation system.

Блок установки целевой траектории выдает заданную целевую траекторию движения в блок управления движением.The target trajectory setting unit outputs the specified target motion trajectory to the motion control unit.

Блок управления движением выполняет автоматическое управление движением и управление помощью при движении транспортного средства, приводя в действие исполнительные механизмы таким образом, что транспортное средство движется по траектории движения, генерируемой блоком установки целевой траектории, и тем самым приводит в действие рулевой механизм, механизм ускорения и тормозной механизм транспортного средства.The motion control unit performs automatic motion control and motion assistance control of the vehicle by actuating the actuators so that the vehicle moves along the motion path generated by the target path setting unit, and thereby actuates the steering, acceleration and braking mechanisms. vehicle mechanism.

Недостатком известного устройства [19] является то. что при многообразии измерительных средств в его составе, посредством данного устройства решается задача только определения высоты дорожного знак с последующей оценкой достоверности, что высота, на которой находится транспортное средство, является высотой, которую указывает информация о высоте дорожного знака, полученная из базы данных карты.The disadvantage of the known device [19] is that that with the variety of measuring instruments in its composition, this device solves the problem of only determining the height of a road sign with a subsequent assessment of the reliability that the height at which the vehicle is located is the height indicated by the information about the height of the road sign obtained from the map database.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей устройства для оценки собственного местоположения транспортного средства.The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality of the device to estimate the vehicle's own location.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе оценки собственного местоположения транспортного средства, преимущественно высокоскоростного поезда, выполняют контроль за движением транспортного средства в реальном режиме движения по маршруту путем построения матрицы фактической длины пройденного маршрута и сравнения ее с матрицей заданного маршрута, при этом строят матрицы связности совокупности прямолинейных участков и радиусов разворотных участков маршрута, при построении матрицы заданного маршрута каждой ячейке присваивают координаты и подвергают матрицу нечеткой кластеризации с возможностью определения координат ячеек, через которые проходит заданный маршрут, построение реального маршрута движения транспортного средства выполняют итерационно и поэтапно, при этом вследствие логических преобразований, происходящих в ячейках матриц, навигационные параметры учитываются в виде значения функции принадлежности конкретной ячейки к кластеру параметров, превышающих заданные программные параметры, выделяют основные навигационные параметры: расстояние до точки поворота, направление и скорость движения транспортного средства, при этом учитывают текущие параметры движения транспортного средства, которые сравниваются с программными значениями, которые определяют в соответствии с с моделью движения транспортного средства, включающую скорость движения и обороты движителя, обороты валов ведущих, ведомых и тормозных пар колес, генерируют линии программного и реального маршрутов с учетом полученной матрицы, определяют координаты и расстояния до характерных географических ориентиров с использованием базы карт, спутниковых и радионавигационных систем, измеряют дистанцию и скорость сближения с находящимися впереди идущего транспортного средства, определяют предельно разрешенную дистанцию попутного следования.The problem is solved due to the fact that in the method of estimating the own location of a vehicle, mainly a high-speed train, the movement of the vehicle in real mode along the route is monitored by constructing a matrix of the actual length of the route traveled and comparing it with the matrix of the given route, while constructing connectivity matrices of a set of straight sections and radii of turning sections of a route; when constructing a matrix of a given route, each cell is assigned coordinates and the matrix is subjected to fuzzy clustering with the ability to determine the coordinates of the cells through which a given route passes; the construction of a real vehicle route is performed iteratively and step by step, while due to logical transformations occurring in the cells of the matrices, navigation parameters are taken into account in the form of the value of the function of membership of a specific cell to a cluster of parameters exceeding the specified program parameters, the main navigation parameters are identified: distance to the turning point, direction and speed of the vehicle, while taking into account the current parameters movement of the vehicle, which are compared with program values, which are determined in accordance with the model of movement of the vehicle, including the speed and revolutions of the propeller, the revolutions of the shafts of the drive, driven and brake pairs of wheels, generate lines of program and real routes, taking into account the resulting matrix, determine coordinates and distances to characteristic geographical landmarks using a map database, satellite and radio navigation systems, measure the distance and speed of approach to the vehicle in front, and determine the maximum permitted distance for passing along.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для оценки собственного местоположения транспортного средства, преимущественно высокоскоростного поезда, содержащее блок счисления, который содержит оптический кольцевой лазерный гирометр с тремя акселерометрами для определения кинематического состояния локомотива, который измеряет: курс, крен, дифферент, продольное, поперечное и вертикальное перемещение корпуса, в состав контура освещения обстановки введены командное трансляционное устройство для трансляции голосовых служебных команд, система приема внешних звуковых сигналов с визуальной индикацией направления на источник звука типа «Камертон», блок зондирования пространства приближения поезда посредством инфракрасной видеокамеры, совмещенной с радаром, зондирует пространство в габарите приближения поезда от начала состава данного поезда и до конца состава впереди идущего поезда для обнаружения посторонних объектов, опасных для движения поезда, блок зондирования пространства приближения поезда, блок расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впереди идущим поездом, энкордер, установленный на валах ведущих, ведомых и тормозных пар колес, измеритель скорости движения поезда выполнен в виде импульсного датчика, установленного на валах ведущих, ведомых и тормозных пар колес.The problem is solved due to the fact that a device for estimating the own location of a vehicle, mainly a high-speed train, contains a calculation unit, which contains an optical ring laser gyrometer with three accelerometers for determining the kinematic state of the locomotive, which measures: heading, roll, trim, longitudinal, transverse and vertical movement of the body, the lighting circuit includes a command broadcast device for broadcasting voice service commands, a system for receiving external sound signals with a visual indication of the direction to the sound source of the “Tuning Fork” type, a unit for sensing the space of the approach of a train using an infrared video camera combined with a radar , probes the space in the train approaching clearance from the beginning of the train of a given train to the end of the train in front to detect foreign objects dangerous to the movement of the train, a unit for sensing the space of the approach of a train, a unit for calculating and maintaining the minimum safe distance for following the train in front, encorder , mounted on the shafts of the driving, driven and brake pairs of wheels, the train speed meter is made in the form of a pulse sensor installed on the shafts of the driving, driven and brake pairs of wheels.

В отличие от прототипа [19] предлагаемое устройство для оценки собственного местоположения транспортного средства дополнительно содержит блок счисления, который содержит оптический кольцевой лазерный гирометр с тремя акселерометрами для определения кинематического состояния локомотива, который измеряет: курс, крен, дифферент, продольное, поперечное и вертикальное перемещение корпуса, в состав контура освещения обстановки введены командное трансляционное устройство для трансляции голосовых служебных команд, система приема внешних звуковых сигналов с визуальной индикацией направления на источник звука типа «Камертон», блок зондирования пространства приближения поезда посредством, инфракрасной видео камеры, совмещенной с радаром, или другого набора аппаратуры аналогичного назначения, зондирует пространство в габарите приближения поезда от начата состава данного поезда и до конца состава впереди идущего поезда для обнаружения посторонних объектов, опасных для движения поезда, блок зондирования пространства приближения поезда, блок расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом.Unlike the prototype [19], the proposed device for estimating the vehicle’s own location additionally contains a calculating unit, which contains an optical ring laser gyrometer with three accelerometers to determine the kinematic state of the locomotive, which measures: course, roll, trim, longitudinal, transverse and vertical movement housing, the lighting circuit includes a command broadcast device for broadcasting voice service commands, a system for receiving external sound signals with a visual indication of the direction to the sound source of the “Tuning Fork” type, a unit for sensing the space of a train approaching by means of an infrared video camera combined with a radar, or another set of equipment for a similar purpose, probes the space in the approach gauge of a train from the beginning of the composition of a given train to the end of the composition of the train in front to detect foreign objects dangerous to the movement of the train, a unit for sensing the space of a train approach, a unit for calculating and maintaining the minimum safe distance for passing along the train ahead.

Ввод новых элементов позволяет выполнять контроль за движением транспортного средства в реальном режиме движения по маршруту путем построения матрицы фактической длины пройденного маршрута и сравнения ее с матрицей заданного маршрута, при этом строят матрицы связности совокупности прямолинейных участков и радиусов разворотных участков маршрута, при построении матрицы заданного маршрута каждой ячейке присваивают координаты и подвергают матрицу нечеткой кластеризации с возможностью определения координат ячеек, через которые проходит заданный маршрут, построение реального маршрута движения выполняют итерационно и поэтапно, при этом вследствие логических преобразований, происходящих в ячейках матриц, навигационные параметры учитываются в виде значения функции принадлежности конкретной ячейки к кластеру параметров, превышающих заданные программные параметры, выделяют основные навигационные параметры: расстояние до точки поворота, направление и скорость движения транспортного средства, при этом учитываются текущие параметры движения транспортного средства, обороты валов движителей, траектории движения центра тяжести, которые сравниваются с программными значениями угла курса, угловой скорости положения руля, которые определяют в соответствии с моделью движения поезда, включающую скорость и направления ветра, углы тяги, эксцентриситет и обороты движителей, обороты валов ведущих, ведомых и тормозных пар колес, траектории движения центра тяжести, углы дрейфа, посредством ЭКНИС генерируют линии программного и реального маршрутов с учетом полученной матрицы, определение координат и расстояний характерных географических ориентиров с использованием базы карт, спутниковых и радионавигационных систем и штатных средств позиционирования, измеряют дистанцию и скорость сближения с хвостовым вагоном состава впереди идущего поезда, определяют предельно разрешенную дистанцию попутного следования.The introduction of new elements allows you to control the movement of a vehicle in real mode of movement along the route by constructing a matrix of the actual length of the route traveled and comparing it with the matrix of the given route, while constructing connectivity matrices for the set of straight sections and radii of turning sections of the route, when constructing the matrix of the given route each cell is assigned coordinates and the matrix is subjected to fuzzy clustering with the ability to determine the coordinates of the cells through which a given route passes, the construction of the actual route of movement is performed iteratively and step by step, and due to the logical transformations occurring in the cells of the matrices, navigation parameters are taken into account in the form of the value of the membership function of a specific cells to the cluster of parameters exceeding the specified program parameters highlight the main navigation parameters: distance to the turning point, direction and speed of the vehicle, while taking into account the current parameters of the vehicle, the speed of the propeller shafts, the trajectories of the center of gravity, which are compared with the program values course angle, angular speed of the steering wheel position, which are determined in accordance with the train movement model, including wind speed and directions, thrust angles, eccentricity and speed of the propulsion, speed of the shafts of the drive, driven and brake pairs of wheels, trajectories of the center of gravity, drift angles, by ECDIS generate lines of program and real routes taking into account the resulting matrix, determine the coordinates and distances of characteristic geographical landmarks using a map database, satellite and radio navigation systems and standard positioning tools, measure the distance and speed of approach to the tail car of the train ahead, determine the maximum permitted distance passing along.

Блок зондирования пространства приближения поезда измеряет дистанцию и скорость сближения с хвостовым вагоном состава впереди идущего поезда. Разрешение на предельное сближение с впереди идущим поездом последующий поезд получает после того, как впереди идущий поезд выполнил приказ на движение со скоростью не выше некоторой предельной и малой величины, например 25, 40 или 60 км/час. Получение разрешение на предельное сближение с впереди идущим поездом локомотивное устройство безопасности последующего поезда получает по криптографически защищенному радиоканалу цифровой связи от локомотивного устройства безопасности впереди идущего поезда и/или из центра управления поездами. Локомотивное устройство безопасности последующего поезда воздействует на свой блок расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом. Блок получает приоритет в управления движением своего поезда в режиме, когда ему сообщено о том, что впереди идущий поезд будет двигаться со скоростью не выше некоторой предельной и малой величины, например 25, 40 или 60 км/час, в пределах определенного участка маршрута, заданного координатами начала и конца этого участка, которые привязаны к идентичной электронной карте маршрута следования обоих поездов. Кроме этого, последующий поезд по радиоканалу получает информацию о том, что впередиидущий поезд следует в полном составе и опционально, получает данные о прогнозном графике изменения скорости движения впереди идущего поезда по этому участку.The train approach space sensing unit measures the distance and speed of approach to the tail car of the train in front. The following train receives permission to move as close as possible to the train in front after the train in front has complied with the order to move at a speed not exceeding a certain maximum and small value, for example 25, 40 or 60 km/h. The locomotive safety device of the following train receives permission to move as close as possible to the train in front via a cryptographically protected digital communication radio channel from the locomotive safety device of the train in front and/or from the train control center. The locomotive safety device for the following train acts on its unit for calculating and maintaining the minimum safe distance for following the train in front. The block receives priority in controlling the movement of its train in the mode when it is informed that the train ahead will move at a speed not exceeding a certain maximum and small value, for example 25, 40 or 60 km/h, within a certain section of the route specified coordinates of the beginning and end of this section, which are linked to an identical electronic map of the route of both trains. In addition, the subsequent train receives information via a radio channel that the train in front is traveling in full force and, optionally, receives data on the forecast schedule for changes in the speed of the train in front along this section.

Скорость движения обоих поездов в этом режиме выравнивается после сближения на предельно разрешенную дистанцию попутного следования и ограничена пределом местного ограничения скорости 25, 40 или 60 км/час, в зависимости от категорий этих поездов.The speed of both trains in this mode is equalized after approaching the maximum permitted passing distance and is limited by the local speed limit of 25, 40 or 60 km/h, depending on the categories of these trains.

Блок зондирования пространства приближения поезда на последующем поезде посредством достаточно частого зондирования (например, раз в 0,25 сек.) пространства впереди и в габаритах допустимого приближения, с боков локомотива своего поезда, измеряет скорость движения и дистанцию до последнего вагона впередиидущего поезда и расстояния до опасных препятствий в габарите приближения своего поезда.The block for sensing the space of the approach of a train on a subsequent train, by means of sufficiently frequent probing (for example, once every 0.25 sec.) of the space in front and within the dimensions of the permissible approach, from the sides of the locomotive of its train, measures the speed and distance to the last car of the train in front and the distance to dangerous obstacles in the approach area of your train.

Блок зондирования пространства приближения поезда может обнаруживать несколько неподвижных или движущихся объектов спереди и по бокам поезда и используется, как для поддержания установившегося продольного расстояния до впереди идущего поезда на минимально допустимом для предотвращения опасных столкновений уровне, так и для выработки для локомотивного устройства безопасности своего поезда команды торможения и остановки перед опасным препятствием на пути следования своего поезда.The train approach space sensing unit can detect several stationary or moving objects in front and on the sides of the train and is used both to maintain the established longitudinal distance to the train in front at the minimum level acceptable for preventing dangerous collisions, and to generate commands for the locomotive safety device for its train braking and stopping in front of a dangerous obstacle on the route of your train.

Скорость движения хвостового вагона состава впереди идущего поезда локомотивное устройство безопасности последующего поезда сопоставляет с дублирующими данными, полученными по радиоканалу от локомотива или аппаратуры хвостового вагона впереди идущего поезда, для расчета допустимой скорости движения. Корректировка режима движения последующего поезда осуществляется так, чтобы в наихудшем возможном случае гарантировать предотвращение столкновения поездов. Сокращение минимальной дистанции попутного следования поездов при использовании предлагаемого изобретения по сравнению с обычной минимальной дистанцией попутного следования, которая задана длиной защитного участка определяемого системой АЛС, позволяет повысить пропускную способность системы, например, в горловинах станций и на других участках движения поездов с пониженной допустимой скоростью, при сохранении высокого уровня безопасности движения поездов.The locomotive safety device of the following train compares the speed of movement of the tail car of the train in front of the train with duplicate data received via radio from the locomotive or the equipment of the tail car of the train in front, to calculate the permissible speed. The following train's mode of movement is adjusted in such a way as to ensure that train collisions are prevented in the worst possible case. Reducing the minimum distance for passing trains when using the proposed invention compared to the usual minimum distance for passing trains, which is set by the length of the protective section determined by the ALS system, makes it possible to increase the throughput of the system, for example, in the necks of stations and in other areas of train movement with a reduced permissible speed, while maintaining a high level of train safety.

Используемые традиционные гирокомпасы тяжелы и громоздки, потребляют много энергии, требуют постоянного и непрерывного электропитания, имеют высокую стоимость. При этом после включения время прихода в готовность таких датчиков курса составляет несколько часов. Эти приборы чувствительны к ударам, к вибрации, к изменениям температуры, к качке и имеют ограничения по этим параметрам. Классические гирокомпасы обычно требуют обслуживания и выполнения профилактических мероприятий. В настоящее время на смену классическим ГК приходят более совершенные приборы, основанные на современных технологиях и исключающие использование кардановых подвесов (стабилизируемых в плоскости горизонта платформ). Такие новые датчики курса имеют чувствительные элементы, жестко связанные с корпусом локомотива. Движущиеся части в них отсутствуют. Бесплатформенные гирокомпасы и другие измерительные устройства, в которых нет движущихся частей, более надежны, потребляют мало энергии, требуют незначительного ухода или вообще не нуждаются в обслуживании.The traditional gyrocompasses used are heavy and bulky, consume a lot of energy, require constant and continuous power supply, and are expensive. Moreover, after switching on, the time it takes for such heading sensors to become ready is several hours. These devices are sensitive to shock, vibration, temperature changes, and motion, and have limitations in these parameters. Classic gyrocompasses usually require maintenance and preventative measures. Currently, classic GCs are being replaced by more advanced devices based on modern technologies and eliminating the use of gimbals (platforms stabilized in the horizontal plane). These new heading sensors have sensing elements rigidly connected to the locomotive body. They have no moving parts. Strapdown gyrocompasses and other measuring devices, which have no moving parts, are more reliable, consume little power, and require little or no maintenance.

В ряде современных образцов ГК применены оптические кольцевые лазерные гирометры (RLG - RingLaserGiroscope), называемые также фиброоптическими (волоконнооптическими) гиродатчиками - ФОГ (FOG - FiberOpticGiroscope). Система с тремя ФО-гирометрами. дополненная тремя акселерометрами может служить датчиком кинематического состояния локомотива, который измеряет: курс, крен, дифферент, продольное, поперечное и вертикальное перемещение корпуса.A number of modern GC samples use optical ring laser gyrometers (RLG - RingLaserGiroscope), also called fiber-optic (fiber-optic) gyro sensors - FOG (FOG - FiberOpticGiroscope). System with three FO gyrometers. supplemented with three accelerometers, it can serve as a sensor of the kinematic state of the locomotive, which measures: heading, roll, trim, longitudinal, transverse and vertical movement of the body.

Кроме того, в составе контура освещения обстановки ИСН используются командное трансляционное устройство типа «Олимп» для трансляции голосовых служебных команд, система приема внешних звуковых сигналов с визуальной индикацией направления на источник звука типа «Камертон».In addition, as part of the ISN situation lighting circuit, a command broadcast device of the “Olympus” type is used for broadcasting voice service commands, a system for receiving external sound signals with a visual indication of the direction to the sound source of the “Tuning Fork” type.

Посредством системы приема внешних звуковых сигналов с визуальной индикацией направления на источник звука типа «Камертон», выполняется оповещение о приближении поезда к пересечению автомобильных дорог, к железнодорожным платформам и полустанкам местного сообщения, к разъездам, к приемным путям станций, а также при нарушении целостности состава, о приближении встречного поезда и при критических расстояниях между поездами попутного направления по сигналам, поступающим из системы интервального регулирования движения поездов через устройство безопасности локомотива.By means of a system for receiving external sound signals with a visual indication of the direction to the sound source of the “Tuning Fork” type, notification is provided about the approach of a train to an intersection of highways, to railway platforms and local traffic stops, to sidings, to receiving tracks of stations, as well as when the integrity of the train is violated , about the approach of an oncoming train and at critical distances between trains in the same direction based on signals coming from the interval train control system through the locomotive safety device.

База карт представляет собой устройство, созданное на основе программного комплекса типа «Нева», который предназначен для создания и обработки электронных (цифровых) карт, их отображения и редактирования во внутреннем векторном формате DM.The map database is a device created on the basis of a software package such as "Neva", which is designed for creating and processing electronic (digital) maps, displaying and editing them in the internal vector format DM.

Программа функционирует в составе программного комплекса и является управляющей для остальных модулей системы (приложений).The program operates as part of a software package and is the control for other system modules (applications).

Программа выполняет значительную часть сервисных функций и математической обработки цифровой картографической информации, а также обеспечивает работу вспомогательных программных модулей и процедур динамических библиотек. В состав программного комплекса входит головной программный модуль DMW, редактор классификатора OBJ.EXE. редактор условных знаков VGM.EXE, редактор бланков ввода семантики ID.EXE, файлы динамически подключаемых библиотек (DLL) -программы решения различных прикладных задач.The program performs a significant part of the service functions and mathematical processing of digital cartographic information, and also ensures the operation of auxiliary software modules and dynamic library procedures. The software package includes the head software module DMW and the classifier editor OBJ.EXE. symbol editor VGM.EXE, semantics input form editor ID.EXE, dynamic link library (DLL) files - programs for solving various applied problems.

Все программы выполнены в виде отдельных исполняемых модулей и разработаны независимо друг от друга. Обмен информацией между модулями осуществляется через совместно используемые файлы. При необходимости, модули, работающие с классификатором, могут быть вызваны из картографического редактора.All programs are implemented in the form of separate executable modules and are developed independently of each other. Information exchange between modules is carried out through shared files. If necessary, modules working with the classifier can be called from the map editor.

Кроме того, введение в систему блока радионавигации, позволяет получить дополнительные данные о параметрах движения железнодорожного состава и скорректировать полученные блоком датчиков данные движения объекта управления при отсутствии сигналов от СНС.In addition, the introduction of a radio navigation unit into the system makes it possible to obtain additional data on the parameters of the movement of the train and to correct the movement data of the control object received by the sensor unit in the absence of signals from the SNS.

Дополнительно могут использоваться спутниковые системы высокого разрешения типа ASTER или SRTM данного региона, по данным которых посредством программ моделирования производится рендеринг окружающей обстановки.Additionally, high-resolution satellite systems such as ASTER or SRTM of a given region can be used, according to which the surrounding environment is rendered using modeling programs.

Ввиду того, что применяемые на поездах измерители скорости не в полной мере удовлетворяю требованиям, предъявляемым к безопасности движения, как по точности, так и по надежности определения скорости движения, то в предлагаемом устройстве для измерения скорости движения используется импульсный датчик оборотов.Due to the fact that the speed meters used on trains do not fully satisfy the requirements for traffic safety, both in terms of accuracy and reliability in determining the speed of movement, the proposed device uses a pulse speed sensor to measure the speed of movement.

Датчик импульсов, выполнен в виде закрепленного на валу постоянного магнита, который при вращении вала наводит ЭДС в катушке индуктивности и вырабатывает импульсы несущие информацию о скорости локомотива и пройденного им расстояния. Импульсы усиливаются в усилителе до уровня необходимого для нормальной работы последующих устройств. С помощью триггера Шмидта производится формирование прямоугольных импульсов, частота следования которых далее удваивается в удвоителе частоты. Эти импульсы поступают в счетчик, который подсчитывает их количество в течение 1 с. Результат подсчета поступает в устройство памяти и далее в систему безопасности поезда. Устройство памяти обеспечивает хранение подсчитанного числа импульсов на время последующего цикла работы счетчика. По окончании цикла работы счетчик сбрасывается на ноль. Интервал подсчета задается с помощью стабилизированного генератора, который также управляет работой устройства памяти.The pulse sensor is made in the form of a permanent magnet attached to the shaft, which, when the shaft rotates, induces an EMF in the inductor and generates pulses that carry information about the speed of the locomotive and the distance it has traveled. The pulses are amplified in the amplifier to the level necessary for the normal operation of subsequent devices. Using a Schmidt trigger, rectangular pulses are generated, the repetition rate of which is then doubled in a frequency doubler. These pulses enter the counter, which counts their number within 1 s. The counting result is sent to the memory device and then to the train security system. The memory device ensures storage of the counted number of pulses for the duration of the subsequent operation cycle of the counter. At the end of the operating cycle, the counter is reset to zero. The counting interval is set using a stabilized oscillator, which also controls the operation of the memory device.

Импульсные датчики скорости устанавливаются на валах ведущих, ведомых и тормозных пар колес.Pulse speed sensors are installed on the shafts of drive, driven and brake pairs of wheels.

Для определения угла поворота, направления вращения и скорости вращения каждого вала применен энкордер (датчик линейных перемещений). В конкретном исполнении применен датчик типа WE-V4T "Fotck".To determine the angle of rotation, direction of rotation and rotation speed of each shaft, an encorder (linear displacement sensor) is used. In a specific version, a WE-V4T "Fotck" type sensor is used.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Блок оценки собственного местоположения выполняет обработку оценки собственного местоположения для оценки текущего местоположения транспортного средства.The self-location estimation unit performs self-location estimation processing to estimate the current location of the vehicle.

Блок точного счисления вычисляет прогнозируемое местоположение (широту, долготу, высоту и азимут) железнодорожного состава в текущий момент времени с использованием точного счисления на основе скорости колеса, угловой скорости тангажа, углового скорости крена и угловой скорости рыскания, определяемых внутренними датчиками.The dead reckoning block calculates the predicted location (latitude, longitude, altitude and azimuth) of the train at the current time using dead reckoning based on the wheel speed, pitch angular speed, roll angular speed and yaw angular speed determined by internal sensors.

Блок сопоставления карты вычисляет на основе относительного местоположения наземных объектов в окрестностях транспортного средства и относительных местоположений светофоров и информационных знаков, которые обнаруживаются внешними датчиками, прогнозируемое местоположение транспортного средства, которое было рассчитана блоком точного счисления, и базы данных карты оценочное значение текущего местоположения транспортного средства с использованием сопоставления двумерной карты.The map matching block calculates, based on the relative location of ground objects in the vicinity of the vehicle and the relative locations of traffic lights and information signs that are detected by external sensors, the predicted location of the vehicle, which was calculated by the dead reckoning block, and the map database, an estimated value of the current location of the vehicle with using 2D map matching.

Блок обнаружения дорожного знака определяет относительное местоположение дорожного знака, которое обнаруживается внешними датчиками, в окрестностях транспортного средства по отношению к транспортному средству.The road sign detection unit determines the relative location of the road sign, which is detected by external sensors, in the vicinity of the vehicle with respect to the vehicle.

Блок вычисления координат вычисляет оценочные значения двумерных координат дорожного знака в системе координат карты.The coordinate calculation block calculates the estimated values of the two-dimensional coordinates of the road sign in the map coordinate system.

Блок получения информации о высоте сопоставляет двумерные координаты дорожного знака, вычисленные на предыдущем этапе, с информацией двумерных координат дорожных знаков, записанных в базе данных карты. Блок получения информации о высоте определяет, существует ли в базе данных карты дорожный знак, который имеет информацию о двумерных координатах, совпадающую с двумерными координатами обнаруженного знака.The height information acquisition block compares the two-dimensional coordinates of the road sign calculated in the previous step with the information of the two-dimensional coordinates of the road signs recorded in the map database. The elevation information acquisition unit determines whether there is a road sign in the map database that has two-dimensional coordinate information that matches the two-dimensional coordinates of the detected sign.

Когда отсутствует дорожный знак, двумерные координаты которого совпадают с двумерными координатами обнаруженного знака в базе данных карты обработка оценки собственного местоположения завершается без корректировки высоты, вычисленной с использованием точного счисления.When there is no road sign whose 2D coordinates match the 2D coordinates of a detected sign in the map database, the own position estimation processing is completed without adjusting the height calculated using dead reckoning.

Когда дорожный знак, двумерные координаты которого совпадают с двумерными координатами обнаруженного знака, существует в базе данных карты, процесс переходит к следующему этапу, на котором блок получения информации о высоте получает информацию о координатах знака (широта, долгота и высота) дорожного знака, двумерные координаты которого соответствуют двумерным координатам из базы данных карты. Блок получения информации о высоте оценивает, что высота, на которой находится транспортное средство, является высотой дорожного знака.When a road sign whose 2D coordinates match the 2D coordinates of the detected sign exists in the map database, the process moves to the next step, in which the height information acquisition block obtains the sign coordinates information (latitude, longitude and height) of the road sign, 2D coordinates which correspond to two-dimensional coordinates from the map database. The height information acquiring unit judges that the height at which the vehicle is located is the height of the road sign.

Далее модуль точного счисления корректирует прогнозируемое значение высоты, на которой находится транспортное средство, которое было вычислено с использованием точного счисления, на высоту, оцененную модулем получения информации о высоте. Впоследствии обработка оценки собственного местоположения завершается.The dead reckoning module then adjusts the predicted value of the height at which the vehicle is located, which was calculated using dead reckoning, to the height estimated by the height information acquisition module. Subsequently, the own location estimation processing is completed.

Блок установки целевой траектории устанавливает целевую траекторию движения, по которой транспортное средство движется по дороге, на которой оно находится в данный момент, на основе текущего местоположения транспортного средства, которое было оценено блоком сопоставления карты, данных карты дорог в базе данных карты, информации о маршруте, выводимой из навигационной системы, окружающей среды, обнаруженной внешними датчиками, и состояния движения транспортного средства, получаемого от датчиков регистрации динамических характеристик поезда.The target trajectory setting block sets the target driving path along which the vehicle is moving on the road it is currently on, based on the current location of the vehicle, which has been estimated by the map matching block, road map data in the map database, route information , derived from the navigation system, the environment detected by external sensors, and the vehicle moving state obtained from the train dynamic characteristics recording sensors.

В этом случае блок установки целевой траектории устанавливает целевую траекторию движения, по которой транспортное средство движется по дороге, на которой находится транспортное средство, которая была определена в соответствии с маршрутом, созданным навигационной системой.In this case, the target path setting unit sets a target driving path along which the vehicle moves along the road on which the vehicle is located, which has been determined in accordance with the route generated by the navigation system.

Блок управления движением выполняет управление движением, такое как автоматическое управление движением и управление помощи при движении, транспортного средства, приводя в действие исполнительные механизмы таким образом, что транспортное средство движется по траектории движения, которая была сгенерирована блоком установки целевой траектории.The motion control unit performs motion control, such as automatic motion control and motion assistance control, of the vehicle by driving actuators such that the vehicle moves along a motion path that has been generated by the target path setting unit.

В рабочем режиме между устройствами контроля целостности состава с заданным периодом производится обмен сообщениями, на основе корректной передачи и приема данных принимается решение о целостности поезда.In operating mode, messages are exchanged between train integrity monitoring devices with a given period; based on the correct transmission and reception of data, a decision is made on the integrity of the train.

Установленное в головном вагоне поезда устройство контроля целостности состава формирует и передает по проводной линии связи сообщение, содержащее его текущее системное время Т (формируемое блоком формирования сообщения о системном времени), на устройство контроля целостности состава, установленное в хвостовом вагоне. Устройство контроля целостности состава, установленное в хвостовом составе посредством блока расчета кода безопасности в двухканальном режиме производит расчет кода безопасности CRC-32 полученного сообщения и возвращает устройству контроля целостности состава, установленное в головном составе сообщение T+CRC-32. В головном вагоне поезда устройство производит расчет кода безопасности по тому же алгоритму на сообщение Т, после чего, посредством блока связи с локомотивным устройством безопасности передает в локомотивное устройство безопасности для сравнения оба пакета данных. При совпадении двух пакетов данных анализируется временной отрезок между текущим временем и временем Т. Если временное расстояние допустимо, делается вывод о целостности поезда и во внутреннюю шину CAN локомотивного устройства безопасности выдается сообщение о целостности поезда.The train integrity monitoring device installed in the head car of the train generates and transmits via a wired communication line a message containing its current system time T (generated by the system time message generating unit) to the train integrity monitoring device installed in the tail car. The train integrity monitoring device installed in the tail train through the security code calculation unit in a two-channel mode calculates the CRC-32 security code of the received message and returns the T+CRC-32 message to the train integrity monitoring device installed in the head train. In the head car of the train, the device calculates the security code using the same algorithm for message T, after which, through a communication unit with the locomotive safety device, it transmits both data packets to the locomotive safety device for comparison. If two data packets coincide, the time interval between the current time and time T is analyzed. If the time distance is acceptable, a conclusion is made about the integrity of the train and a message about the integrity of the train is issued to the internal CAN bus of the locomotive safety device.

Для реализации интервального регулирования движением поездов перегоны оборудованы путевыми устройствами автоблокировки (АБ/АЛСН/АЛС-ЕН), станции - станционными устройствами автоблокировки и микропроцессорными устройствами централизации, реализующими технологию контроля рельсовых цепей. Путевые устройства передают информацию на станционные устройства автоблокировки о состоянии рельсовых цепей. Данные о состоянии напольных устройств (стрелок, сигналов светофоров) от станционного устройства автоблокировки поступают на вход станционного устройства - микропроцессорного устройства централизации.To implement interval control of train traffic, the runs are equipped with track automatic blocking devices (AB/ALSN/ALS-EN), the stations are equipped with station automatic blocking devices and microprocessor centralization devices that implement track circuit control technology. Track devices transmit information to station automatic blocking devices about the state of track circuits. Data on the state of floor devices (arrows, traffic lights) from the station automatic blocking device is received at the input of the station device - a microprocessor centralization device.

Данная информация передается в устройство радиоблокировки, куда также поступают сведения о временных ограничениях скорости движения с указанием места, времени и значения скорости ограничения, показания единого времени и изменения графика движения поездов от внешних устройств.This information is transmitted to the radio blocking device, which also receives information about temporary speed restrictions indicating the location, time and value of the speed limit, indication of the uniform time and changes in the train schedule from external devices.

При движении поездов в подконтрольной зоне устройства радиоблокировки, на борт локомотива поступают команды управления режимом обмена данными со станцией. В соответствии с установленным режимом, с заданной периодичностью, в устройство радиоблокировки передаются данные, содержащие номер поезда, местоположение головы и хвоста поезда, признак целостности поезда, скорость движения, а также данные от микропроцессорного устройства централизации о состоянии стрелок и сигналов светофоров, количество свободных рельсовых цепей. Затем каждому поезду через устройство радиоблокировки передается информация о нахождении хвоста впередиидущего поезда, актуальные временные ограничения скорости и их местоположение впереди поезда, а также изменения графика движения поезда. Для надежности беспроводной передачи данных между поездами и устройством радиоблокировки канал связи построен по принципу «2 из 2» с возможностью сравнения от двух источников.When trains move in the controlled area of the radio blocking device, commands to control the mode of data exchange with the station are received on board the locomotive. In accordance with the established mode, with a given frequency, data containing the train number, the location of the head and tail of the train, a sign of the integrity of the train, the speed of movement, as well as data from the microprocessor centralization device on the state of the arrows and traffic lights, the number of free rails are transmitted to the radio blocking device. chains. Each train is then sent information via a radio blocking device about the location of the tail of the train in front, current temporary speed limits and their location ahead of the train, as well as changes to the train's schedule. To ensure the reliability of wireless data transmission between trains and the radio blocking device, the communication channel is built on the “2 out of 2” principle with the possibility of comparison from two sources.

Бортовые устройства оборудованы устройствами радиосвязи для связи с другими поездами, которые осуществляют прием и передачу данных по дополнительному радиоканалу между попутно следующими друг за другом поездами, от впередиидущего поезда к следующему за ним. Устройство радиосвязи периодически с заданным периодом передает пакет данных, который содержит текущий номер пути, железнодорожную координату головы и хвоста поезда, признак целостности поезда.On-board devices are equipped with radio communication devices for communication with other trains, which receive and transmit data via an additional radio channel between trains following each other along the way, from the train in front to the one following it. The radio communication device periodically with a given period transmits a data packet that contains the current track number, the railway coordinates of the head and tail of the train, and a sign of the integrity of the train.

В средство приема данных из рельсовой цепи непрерывно поступают данные о количестве свободных рельсовых цепей, которые затем анализируются блоком принятия решений и формирования управляющих команд совместно с данными, поступившими от устройства радиоблокировки. Дополнительно в блоке принятия решений данные о координате хвоста впередиидущего поезда, полученные от устройства радиоблокировки, сравниваются с данными от устройства радиосвязи, полученные в децентрализованном режиме. После анализа полученной информации в блоке принятия решений формируется команда приоритетности устройств, с которыми необходимо работать локомотивному устройству безопасности. Регулирование движением поездов может осуществляться централизованно, от станционных устройств радио блокировки, а также в автономном режиме за счет получения информации непосредственно от впередиидущего поезда, с использованием децентрализованной технологии связи «борт-борт», а также из рельсовых цепей от путевых устройств автоблокировки.The means for receiving data from the track circuit continuously receives data on the number of free track circuits, which are then analyzed by the decision-making unit and generation of control commands together with data received from the radio blocking device. Additionally, in the decision-making block, data on the tail coordinate of the train in front, received from the radio blocking device, is compared with data from the radio communication device, received in a decentralized mode. After analyzing the received information, the decision-making block generates a command to prioritize the devices that the locomotive safety device needs to work with. Regulation of train traffic can be carried out centrally, from station radio blocking devices, as well as in autonomous mode by receiving information directly from the train in front, using decentralized board-to-board communication technology, as well as from track circuits from track automatic blocking devices.

В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве блок зондирования пространства приближения поезда посредством, инфракрасной видео камеры, совмещенной с радаром, или другого набора аппаратуры аналогичного назначения, зондирует пространство в габарите приближения поезда от начата состава данного поезда и до конца состава впереди идущего поезда для обнаружения посторонних объектов, опасных для движения поезда. Блок зондирования пространства приближения поезда измеряет дистанцию и скорость сближения с хвостовым вагоном состава впереди идущего поезда. Разрешение на предельное сближение с впередиидущим поездом последующий поезд получает после того, как впередиидущий поезд выполнил приказ на движение со скоростью не выше некоторой предельной и малой величины, например 25, 40 или 60 км/час. Получение разрешение на предельное сближение с впередиидущим поездом локомотивное устройство безопасности последующего поезда получает по криптографически защищенному радиоканалу цифровой связи от локомотивного устройства безопасности впередиидущего поезда и/или из центра управления поездами. Локомотивное устройство безопасности последующего поезда воздействует на свой блок расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом. Блок получает приоритет в управления движением своего поезда в режиме, когда ему сообщено о том, что впередиидущий поезд будет двигаться со скоростью не выше некоторой предельной и малой величины, например 25, 40 или 60 км/час, в пределах определенного участка маршрута, заданного координатами начала и конца этого участка, которые привязаны к идентичной электронной карте маршрута следования обоих поездов. Кроме этого, последующий поезд по радиоканалу получает информацию о том, что впередиидущий поезд следует в полном составе и опционально, получает данные о прогнозном графике изменения скорости движения впереди идущего поезда по этому участку.Unlike the prototype in the proposed device, a unit for sensing the space of a train approaching by means of an infrared video camera combined with a radar, or another set of equipment for a similar purpose, probes the space in the gauge of a train approaching from the beginning of the composition of a given train to the end of the composition of the train ahead to detect strangers objects dangerous for train movement. The train approach space sensing unit measures the distance and speed of approach to the tail car of the train in front. The subsequent train receives permission to move as close as possible to the train in front after the train in front has complied with the order to move at a speed not exceeding a certain maximum and small value, for example, 25, 40 or 60 km/h. The locomotive safety device of the following train receives permission to move as close as possible to the train in front via a cryptographically secure digital communication radio channel from the locomotive safety device of the train in front and/or from the train control center. The locomotive safety device for the following train acts on its unit for calculating and maintaining the minimum safe distance for following the train in front. The block receives priority in controlling the movement of its train in the mode when it is informed that the train in front will move at a speed no higher than a certain maximum and small value, for example 25, 40 or 60 km/h, within a certain section of the route specified by the coordinates the beginning and end of this section, which are linked to an identical electronic map of the route of both trains. In addition, the subsequent train receives information via a radio channel that the train in front is traveling in full force and, optionally, receives data on the forecast schedule for changes in the speed of the train in front along this section.

Скорость движения обоих поездов в этом режиме выравнивается после сближения на предельно разрешенную дистанцию попутного следования и ограничена пределом местного ограничения скорости 25, 40 или 60 км/час, в зависимости от категорий этих поездов.The speed of both trains in this mode is equalized after approaching the maximum permitted passing distance and is limited by the local speed limit of 25, 40 or 60 km/h, depending on the categories of these trains.

Блок зондирования пространства приближения поезда на последующем поезде посредством достаточно частого зондирования (например, раз в 0,25 сек.) пространства впереди и в габаритах допустимого приближения, с боков локомотива своего поезда, измеряет скорость движения и дистанцию до последнего вагона впередиидущего поезда и расстояния до опасных препятствий в габарите приближения своего поезда.The unit for sensing the space of a train approaching on a subsequent train, by means of sufficiently frequent probing (for example, once every 0.25 sec.) of the space ahead and within the dimensions of the permissible approach, from the sides of the locomotive of its train, measures the speed and distance to the last car of the train in front and the distance to dangerous obstacles in the approach area of your train.

Блок зондирования пространства приближения поезда может обнаруживать несколько неподвижных или движущихся объектов спереди и по бокам поезда и используется, как для поддержания установившегося продольного расстояния до впередиидущего поезда на минимально допустимом для предотвращения опасных столкновений уровне, так и для выработки для локомотивного устройства безопасности своего поезда команды торможения и остановки перед опасным препятствием на пути следования своего поезда.The train approach space sensing unit can detect several stationary or moving objects in front and on the sides of the train and is used both to maintain the established longitudinal distance to the train ahead at the minimum level acceptable to prevent dangerous collisions, and to generate a braking command for the locomotive safety device of its train and stopping in front of a dangerous obstacle on the route of your train.

Скорость движения хвостового вагона состава впередиидущего поезда локомотивное устройство безопасности последующего поезда сопоставляет с дублирующими данными, полученными по радиоканалу от локомотива или аппаратуры хвостового вагона впередиидущего поезда, для расчета допустимой скорости движения. Корректировка режима движения последующего поезда осуществляется так, чтобы в наихудшем возможном случае гарантировать предотвращение столкновения поездов. Сокращение минимальной дистанции попутного следования поездов по сравнению с обычной минимальной дистанцией попутного следования, которая задана длиной защитного участка определяемого системой АЛС, позволяет повысить пропускную способность системы, например, в горловинах станций и на других участках движения поездов с пониженной допустимой скоростью, при сохранении высокого уровня безопасности движения поездов.The locomotive safety device of the following train compares the speed of movement of the tail car of the train in front with duplicate data received via radio channel from the locomotive or the equipment of the tail car of the train in front, to calculate the permissible speed. The following train's mode of movement is adjusted in such a way as to ensure that train collisions are prevented in the worst possible case. Reducing the minimum distance for passing trains compared to the usual minimum distance for passing trains, which is set by the length of the protective section determined by the ALS system, makes it possible to increase the throughput of the system, for example, in the necks of stations and in other areas of train movement with a reduced permissible speed, while maintaining a high level train traffic safety.

В отличие от прототипа, контроль за движением высокоскоростного поезда выполняют в реальном режиме движения по маршруту путем построения матрицы фактической длины пройденного маршрута и сравнения ее с матрицей заданного маршрута. При этом строят матрицы связности совокупности прямолинейных участков и радиусов поворотных участков маршрута, при построении матрицы заданного маршрута каждой ячейке присваивают координаты и подвергают матрицу нечеткой кластеризации с возможностью определения координат ячеек, через которые проходит заданный маршрут. Построение реального маршрута движения высокоскоростного поезда выполняют итерационно и поэтапно, при этом вследствие логических преобразований, происходящих в ячейках матриц, навигационные параметры учитываются в виде значения функции принадлежности конкретной ячейки к кластеру параметров, превышающих заданные программные параметры, выделяют основные навигационные параметры: расстояние до точки поворота, направление и скорость движения транспортного средства, при этом учитываются текущие параметры движения поезда, углы тяги, эксцентриситет и обороты движителей, траектории движения центра тяжести, которые сравниваются с программными значениями угла курса, угловой скорости положения исполнительного механизма, которые определяют в соответствии с моделью движения поезда, включающую скорость движения, углы тяги, эксцентриситет и обороты движителей, траектории движения центра тяжести и углы дрейфа поезда. На монитор картографического устройства проецируют линии программного и реального маршрутов относительно характерных географических ориентиров с учетом полученной матрицы.Unlike the prototype, control of the movement of a high-speed train is carried out in real mode of movement along the route by constructing a matrix of the actual length of the route traveled and comparing it with the matrix of the given route. In this case, connectivity matrices of a set of straight sections and radii of turning sections of the route are built; when constructing a matrix of a given route, each cell is assigned coordinates and the matrix is subjected to fuzzy clustering with the ability to determine the coordinates of the cells through which the given route passes. The construction of a real high-speed train route is carried out iteratively and step by step, and due to logical transformations occurring in the matrix cells, navigation parameters are taken into account in the form of the value of the membership function of a specific cell to a cluster of parameters exceeding the specified program parameters, the main navigation parameters are identified: distance to the turning point , direction and speed of movement of the vehicle, taking into account the current parameters of the train movement, traction angles, eccentricity and speed of the movers, trajectories of the center of gravity, which are compared with the program values of the heading angle, angular velocity of the position of the actuator, which are determined in accordance with the movement model train, including speed, traction angles, eccentricity and speed of the movers, trajectories of the center of gravity and train drift angles. The lines of the program and real routes are projected onto the monitor of the cartographic device relative to characteristic geographical landmarks, taking into account the resulting matrix.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении эксплуатационной безопасности движения высокоскоростных поездов.The technical result of the proposed technical solution is to increase the operational safety of high-speed trains.

Источники информации.Information sources.

1. Патенты US №2005/0143868 А1, 30.06.2005.1. US Patents No. 2005/0143868 A1, 06/30/2005.

2. Патент CN №102082713 А, 01.06.2011.2. Patent CN No. 102082713 A, 06/01/2011.

3. Патент CN №102752025 А, 24.10.2012.3. Patent CN No. 102752025 A, 10/24/2012.

4. Патент CN №202679357 U, 16.01.2013.4. Patent CN No. 202679357 U, 01/16/2013.

5. Патент CN №203632665 U, 04.06.2014.5. Patent CN No. 203632665 U, 06/04/2014.

6. Патент CN №105763257 А, 13.07.2016.6. Patent CN No. 105763257 A, 07/13/2016.

7. Патент CN №106740988 А, 31.05.2017.7. Patent CN No. 106740988 A, 05/31/2017.

8. Патент RU №2776672 С2, 22.07.2022.8. Patent RU No. 2776672 C2, 07/22/2022.

9. Патент CN №112333820 А, 05.02.2021,9. Patent CN No. 112333820 A, 02/05/2021,

10. Патент CN №108151732 А, 12.06.2018.10. Patent CN No. 108151732 A, 06/12/2018.

11. Патент CN №105445776 А, 30.03.2016.11. Patent CN No. 105445776 A, 03/30/2016.

12. Патент CN №105592420 А, 18.05.2016.12. Patent CN No. 105592420 A, 05/18/2016.

13. Патент RU №2633093 С1, 11.10.2017.13. Patent RU No. 2633093 C1, 10/11/2017.

14. Патент RU №2776855 С1, 28.07.2022.14. Patent RU No. 2776855 C1, 07/28/2022.

15. Заявка JP №2007108043 А, 26.04.2007.15. Application JP No. 2007108043 A, 04/26/2007.

16. Заявка JP №2006275619 А, 12.10.2006.16. Application JP No. 2006275619 A, 10/12/2006.

17. Патент US №9062979 В1, 23.06.2015.17. US Patent No. 9062979 B1, 06/23/2015.

18. Патент RU №2611455 С1, 22.02.2017.18. Patent RU No. 2611455 C1, 02.22.2017.

19. Патент RU №2777308 С1, 02.08.2022.19. Patent RU No. 2777308 C1, 08/02/2022.

Claims (2)

1. Способ оценки собственного местоположения транспортного средства, преимущественно высокоскоростного поезда, заключающийся в том, что выполняют контроль за движением транспортного средства в реальном режиме движения по маршруту путем построения матрицы фактической длины пройденного маршрута и сравнения ее с матрицей заданного маршрута, при этом строят матрицы связности совокупности прямолинейных участков и радиусов разворотных участков маршрута, при построении матрицы заданного маршрута каждой ячейке присваивают координаты и подвергают матрицу нечеткой кластеризации с возможностью определения координат ячеек, через которые проходит заданный маршрут, построение реального маршрута движения транспортного средства выполняют итерационно и поэтапно, при этом вследствие логических преобразований, происходящих в ячейках матриц, навигационные параметры учитываются в виде значения функции принадлежности конкретной ячейки к кластеру параметров, превышающих заданные программные параметры, выделяют основные навигационные параметры: расстояние до точки поворота, направление и скорость движения транспортного средства, при этом учитываются текущие параметры движения транспортного средства, которые сравниваются с программными значениями, которые определяют в соответствии с моделью движения транспортного средства, включающую скорость движения и обороты движителя, обороты валов ведущих, ведомых и тормозных пар колес, генерируют линии программного и реального маршрутов с учетом полученной матрицы, определяют координаты и расстояния до характерных географических ориентиров с использованием базы карт, спутниковых и радионавигационных систем, измеряют дистанцию и скорость сближения с впереди идущим транспортным средством, определяют предельно разрешенную дистанцию попутного следования.1. A method for assessing the own location of a vehicle, mainly a high-speed train, which consists in monitoring the movement of the vehicle in real mode of movement along the route by constructing a matrix of the actual length of the route traveled and comparing it with the matrix of a given route, while constructing connectivity matrices a set of straight sections and radii of turning sections of a route; when constructing a matrix of a given route, each cell is assigned coordinates and the matrix is subjected to fuzzy clustering with the ability to determine the coordinates of the cells through which a given route passes; the construction of a real vehicle route is performed iteratively and step by step, due to logical transformations occurring in the cells of the matrices, navigation parameters are taken into account in the form of the value of the function of belonging of a specific cell to a cluster of parameters exceeding the specified program parameters, the main navigation parameters are identified: the distance to the turning point, the direction and speed of the vehicle, while the current parameters of the vehicle movement are taken into account means that are compared with program values, which are determined in accordance with the vehicle’s movement model, including the speed and revolutions of the propulsion, the revolutions of the shafts of drive, driven and brake pairs of wheels, generate lines of program and real routes taking into account the resulting matrix, determine coordinates and distances to characteristic geographical landmarks using a map database, satellite and radio navigation systems, measure the distance and speed of approach to the vehicle in front, and determine the maximum permitted distance of passing. 2. Устройство для оценки собственного местоположения транспортного средства, преимущественно высокоскоростного поезда, содержащее блок счисления, который содержит оптический кольцевой лазерный гирометр с тремя акселерометрами для определения кинематического состояния локомотива, который измеряет: курс, крен, дифферент, продольное, поперечное и вертикальное перемещение корпуса, в состав контура освещения обстановки введены командное трансляционное устройство для трансляции голосовых служебных команд, система приема внешних звуковых сигналов с визуальной индикацией направления на источник звука типа «Камертон», блок зондирования пространства приближения поезда посредством инфракрасной видеокамеры, совмещенной с радаром, зондирующий пространство в габарите приближения поезда от начала состава данного поезда и до конца состава впереди идущего поезда для обнаружения посторонних объектов, опасных для движения поезда, блок зондирования пространства приближения поезда, блок расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впереди идущим поездом, энкордер, установленный на валах ведущих, ведомых и тормозных пар колес, измеритель скорости движения поезда, выполненный в виде импульсного датчика, установленного на валах ведущих, ведомых и тормозных пар колес.2. A device for estimating the own location of a vehicle, mainly a high-speed train, containing a calculating unit, which contains an optical ring laser gyrometer with three accelerometers for determining the kinematic state of the locomotive, which measures: heading, roll, trim, longitudinal, transverse and vertical movement of the body, The situation lighting circuit includes a command broadcast device for broadcasting voice service commands, a system for receiving external sound signals with a visual indication of the direction to the sound source of the “Tuning Fork” type, a unit for sensing the space of the approaching train using an infrared video camera combined with a radar, probing the space in the approach clearance trains from the beginning of the composition of a given train to the end of the composition of the train in front to detect foreign objects dangerous to the movement of the train, a unit for sensing the space of the approach of the train, a unit for calculating and maintaining the minimum safe distance for following the train in front, an encorder installed on the drive shafts, driven and brake pairs of wheels, a train speed meter, made in the form of a pulse sensor installed on the shafts of the drive, driven and brake pairs of wheels.
RU2023105554A 2023-03-09 Method for estimating position of vehicle, mainly high-speed train, and device for estimating position of vehicle, mainly high-speed train RU2809391C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2809391C1 true RU2809391C1 (en) 2023-12-11

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106568444A (en) * 2016-10-28 2017-04-19 湖南国科防务电子科技有限公司 Satellite navigation carrier indoor realtime closed-loop feedback testing method
RU2735694C1 (en) * 2020-05-10 2020-11-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Unmanned vessels full-scale tests
RU2777308C1 (en) * 2018-08-08 2022-08-02 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Method for estimating one's own location and apparatus for estimating one's own location

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106568444A (en) * 2016-10-28 2017-04-19 湖南国科防务电子科技有限公司 Satellite navigation carrier indoor realtime closed-loop feedback testing method
RU2777308C1 (en) * 2018-08-08 2022-08-02 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Method for estimating one's own location and apparatus for estimating one's own location
RU2735694C1 (en) * 2020-05-10 2020-11-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Unmanned vessels full-scale tests
RU2782617C1 (en) * 2021-12-09 2022-10-31 Владимир Васильевич Чернявец Method for generating preliminary laying of the ship's path and a device for its implementation
RU2786251C1 (en) * 2022-04-08 2022-12-19 Владимир Васильевич Чернявец Ship navigation and control complex

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11815617B2 (en) Generation and use of HD maps
JP7167876B2 (en) Map generation system, server and method
JP7251394B2 (en) VEHICLE-SIDE DEVICE, METHOD AND STORAGE MEDIUM
JP7156206B2 (en) Map system, vehicle side device, and program
JP7147712B2 (en) VEHICLE-SIDE DEVICE, METHOD AND STORAGE MEDIUM
US8924066B2 (en) Systems and methods for determining route location
CN113728666A (en) Method and apparatus for vehicle maneuver planning and message transfer
EP3916696A1 (en) Method, apparatus and device for driving control, and medium and system
US20210129864A1 (en) System and method for lane monitoring and providing lane departure warnings
CN106340197A (en) Auxiliary cooperative vehicle infrastructure driving system and method
TW202132803A (en) Method and apparatus to determine relative location using gnss carrier phase
EP3770549B1 (en) Information processing device, movement device, method, and program
CN112009524B (en) System and method for tramcar obstacle detection
TW202132810A (en) Method and apparatus to determine relative location using gnss carrier phase
CN111123334B (en) Multi-vehicle cooperative positioning platform and positioning method under limit working condition
CN114194259A (en) Control system for flexible marshalling
WO2020202611A1 (en) Train control system and and railway carriage equipped with said system
CA3103898C (en) Obstruction detection system
CN115812226A (en) System and method for interactive vehicle transportation network
RU2809391C1 (en) Method for estimating position of vehicle, mainly high-speed train, and device for estimating position of vehicle, mainly high-speed train
US11794778B2 (en) Vehicle location determining system and method
CN115892122A (en) Train control system, method, electronic device, and storage medium
CN114764980B (en) Vehicle turning route planning method and device
JP2021033667A (en) Map data generation method
JP7358199B2 (en) Information processing system, in-vehicle information processing device, external information processing device, and information processing method