JP3898967B2

JP3898967B2 - Mobile body self-position detection method and mobile body self-position detection system

Info

Publication number: JP3898967B2
Application number: JP2002068351A
Authority: JP
Inventors: 康隆真木; 衛榎本; 君章佐々木; 勲岡本; 敏中野; 雅子神山; 能生菅原
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: JP2003267220A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星から電波によって送信されるＧＰＳ情報等に基づいて移動体の位置を検出する方法及びシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道において、鉄道車両の走行している位置を検出する方法として、地上に設置した地上マーカを基準とし、地上マーカからの積算距離によって自車位置を算出する方法が知られている。この方法では、位置座標等があらかじめ計測され既知の位置に地上マーカが設置される。地上マーカとしては、鉄道車両に対して電波を送信するＡＴＳ地上子などが用いられる。また、地上マーカからの積算距離は、鉄道車両に取り付けられた速度発電機等によって算出される。速度発電機は、鉄道車両の車軸や電動機軸等の回転数に応じてパルスを発生させる装置であり、このパルスによって車軸等の回転速度が計測される。鉄道車両に搭載された位置検出装置は、上記のようにして得られた車軸等の回転速度から、鉄道車両の移動距離が積算され、地上マーカの位置座標から、鉄道車両の現在の位置が特定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の自車位置検出方法においては、車輪の空転、滑走などにより、積算距離に誤差が混入する場合がある。また、保守作業や工事等により、地上マーカが当初の位置から他の位置へ移設される場合があり、この場合には、移設後の位置座標を計測し、移設後のデータを上記の位置検出システムに再設定しておかないと、得られた自車位置は正確なものではなくなってしまう、という問題があった。
【０００４】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星から電波によって送信されるＧＰＳ情報等に基づいて鉄道車両等の位置を検出する方法及びシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る移動体自己位置検出方法は、
走行路の近傍に設置される複数の地上マーカと、前記走行路を走行する移動体に搭載される移動体搭載装置と、位置が計測されている基準位置局と、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星を用い、前記移動体の位置を前記移動体搭載装置により検出する方法であって、
前記移動体搭載装置に、
前記地上マーカを検出する地上マーカ検出手段と、
前記ＧＰＳ衛星から電波によって送信されるＧＰＳ情報と、前記基準位置局から電波によって送信される位置補正情報を受信し、前記ＧＰＳ情報及び前記位置補正情報に基づいて位置座標を算出するＧＰＳ受信手段と、
情報記憶手段と、
情報処理手段を設け、
前記移動体の第１回走行を行い、前記地上マーカ検出手段が前記地上マーカを検出した場合には、前記情報処理手段は、その時点での前記位置座標を既知マーカ位置座標として前記情報記憶手段に記憶させ、
前記移動体の第２回以降の走行においては、前記地上マーカ検出手段が前記地上マーカを検出した場合には、前記情報処理手段は、その時点での前記位置座標を現在マーカ位置座標とし、前記現在マーカ位置座標に最も近い前記既知マーカ位置座標を前記情報記憶手段の中から検索し、検索された既知マーカ位置座標である検索既知マーカ位置座標の位置と前記現在マーカ位置座標の位置の間の相対距離が誤差許容値以下であった場合には、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカの位置座標として前記検索既知マーカ位置座標を出力すること
を特徴とする。
【０００６】
上記の移動体自己位置検出方法において、
前記情報処理手段は、前記移動体の第１回走行の際の前記ＧＰＳ情報又は前記位置補正情報の内容に基づいて、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカについての受信時点での前記ＧＰＳ情報及び前記位置補正情報の信頼性の程度である受信信頼度を表す受信信頼度係数を演算し、
前記受信信頼度係数の値に基づき前記受信信頼度が信頼度基準値以上であると判別した地上マーカについては当該地上マーカに関する位置座標を前記既知マーカ位置座標として、当該受信信頼度係数とともに前記情報記憶手段に記憶させ、
前記受信信頼度係数の値に基づき前記受信信頼度が前記信頼度基準値よりも低いと判別した地上マーカについては前記情報記憶手段に情報を記憶させないように制御する。
【０００７】
また、上記の移動体自己位置検出方法において、好ましくは、
前記受信信頼度係数は、
前記ＧＰＳ情報の受信に用いた前記ＧＰＳ衛星の個数ｎの関数であり、前記ｎが４以上の値であれば前記ｎが大きいほど前記受信信頼度が高いことを表現する第１項と、
地球上の観測点における水平方向での位置精度の低下率であるＨＤＯＰの関数であり、前記ＨＤＯＰが小さいほど前記受信信頼度が高いことを表現する第２項と、
前記位置補正情報を受信した最近の時刻と、前記受信信頼度係数の演算時刻との時間差であるディファレンシャル補正データ更新時間ｔの関数であり、前記ｔが小さいほど前記受信信頼度が高いことを表現する第３項のうちの
少なくとも１つを有して構成される関数である。
【０００８】
また、上記の移動体自己位置検出方法において、好ましくは、
前記受信信頼度係数は、
前記第１項と前記第２項の和に、前記第３項を乗算することにより得られる関数である。
【０００９】
また、上記の移動体自己位置検出方法において、好ましくは、
前記情報処理手段は、前記移動体の第２回以降の走行の際の前記ＧＰＳ情報又は前記位置補正情報の内容に基づいて、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカについての前記受信信頼度係数を演算し、今回走行時の現在マーカ位置座標の位置での受信信頼度である現在マーカ信頼度が前記信頼度基準値以上であると判別される場合には、前記現在マーカ位置座標の位置との間の相対距離が誤差許容値以下となる検索既知マーカ位置座標の位置での受信信頼度である検索既知マーカ信頼度と前記現在マーカ信頼度を比較し、
前記検索既知マーカ信頼度が前記現在マーカ信頼度以上であると判別した場合には、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカの位置座標として前記検索既知マーカ位置座標を出力する。
【００１０】
また、上記の移動体自己位置検出方法において、好ましくは、
前記情報処理手段は、前記検索既知マーカ信頼度と前記現在マーカ信頼度との比較の結果、前記現在マーカ信頼度が前記検索既知マーカ信頼度よりも高いと判別した場合には、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカの位置座標として当該現在マーカ位置座標を出力するとともに、当該現在マーカ位置座標を新たな既知マーカ位置座標として、その受信信頼度係数とともに前記情報記憶手段に記憶させる。
【００１１】
また、上記の移動体自己位置検出方法において、好ましくは、
前記情報処理手段は、前記移動体の第２回以降の走行の際の前記ＧＰＳ情報又は前記位置補正情報の内容に基づいて、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカについての前記受信信頼度係数を演算し、今回走行時の現在マーカ位置座標の位置での受信信頼度である現在マーカ信頼度が前記信頼度基準値以上であると判別される場合には、当該現在マーカ位置座標の位置に最も近い前記既知マーカ位置座標を前記情報記憶手段の中から検索し、検索された既知マーカ位置座標である検索既知マーカ位置座標の位置と前記現在マーカ位置座標の位置の間の相対距離が誤差許容値より大きい場合には、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカの位置座標として当該現在マーカ位置座標を出力するとともに、当該現在マーカ位置座標を新たな既知マーカ位置座標として、当該受信信頼度係数とともに前記情報記憶手段に記憶させる。
【００１２】
また、上記の移動体自己位置検出方法において、好ましくは、
前記情報処理手段は、前記移動体の第２回以降の走行の際の前記ＧＰＳ情報又は前記位置補正情報の内容に基づいて、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカについての前記受信信頼度係数を演算し、今回走行時の現在マーカ位置座標の位置での受信信頼度である現在マーカ信頼度が前記信頼度基準値未満であると判別される場合には、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカの位置座標の出力を行わないように制御する。
【００１３】
また、本発明に係る移動体自己位置検出システムは、
走行路の近傍に設置されるとともに、その位置があらかじめ測定されて既知な複数の地上マーカと、
前記走行路を走行する移動体に搭載される移動体搭載装置と、
位置が計測されている基準位置局と、
地球を周回する複数のＧＰＳ衛星を有し、前記移動体の位置を前記移動体搭載装置が検出するシステムであって、
前記移動体搭載装置は、
前記地上マーカを検出する地上マーカ検出手段と、
前記ＧＰＳ衛星から電波によって送信されるＧＰＳ情報と、前記基準位置局から電波によって送信される位置補正情報を受信し、前記ＧＰＳ情報及び前記位置補正情報に基づいて位置座標を算出するＧＰＳ受信手段と、
前記地上マーカの位置座標を既知マーカ位置座標として記憶する情報記憶手段と、
前記地上マーカ検出手段が前記地上マーカを検出した場合には、その時点での前記位置座標を現在マーカ位置座標とし、前記現在マーカ位置座標に最も近い前記既知マーカ位置座標を前記情報記憶手段の中から検索し、検索された既知マーカ位置座標である検索既知マーカ位置座標の位置と前記現在マーカ位置座標の位置の間の相対距離が誤差許容値以下であった場合には、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカの位置座標として前記検索既知マーカ位置座標を出力する情報処理手段を備え、
前記情報処理手段は、前記移動体の第１回走行の際の前記ＧＰＳ情報又は前記位置補正情報の内容に基づいて、前記地上マーカ検出手段により検出された地上マーカについての受信時点での前記ＧＰＳ情報及び前記位置補正情報の信頼性の程度である受信信頼度を表す受信信頼度係数を演算し、
前記受信信頼度係数の値に基づき前記受信信頼度が信頼度基準値以上であると判別した地上マーカについては当該地上マーカに関する位置座標を前記既知マーカ位置座標として、当該受信信頼度係数とともに前記情報記憶手段に記憶させ、
前記受信信頼度係数の値に基づき前記受信信頼度が前記信頼度基準値よりも低いと判別した地上マーカについては前記情報記憶手段に情報を記憶させないように制御すること
を特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態である列車自車位置検出システムの構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、この列車自車位置検出システム１００は、地上マーカ１２と、車両搭載装置２０と、基準位置局３と、ＧＰＳ衛星Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇｎを備えて構成されている。
【００１７】
地上マーカ１２は、鉄道線路１１の近傍に設置されている。また、地上マーカ１２は、鉄道線路の長手方向の複数の位置にそれぞれ配置されている。地上マーカ１２としては、鉄道車両に対して電波を送信するＡＴＳ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｉｎＳｔｏｐ：自動列車停止装置）の地上子や、ＡＴＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ：自動列車制御装置）の地上子などが用いられる。ここに、鉄道線路１１は、特許請求の範囲における走行路に相当している。
【００１８】
また、車両搭載装置２０は、鉄道線路１２を走行する鉄道車両２に搭載されている。ここに、鉄道車両２は、特許請求の範囲における移動体に相当し、車両搭載装置２０は、特許請求の範囲における移動体搭載装置に相当している。
【００１９】
また、基準位置局３の位置は、あらかじめ計測されて既知である。基準位置局３は、送信アンテナ３１を有しており、基準位置局３の位置や時間等に関する位置補正情報を電波によって送信している。
【００２０】
また、複数のＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇｎは、地球を周回する人工衛星であり、その測位用コード、送信元のＧＰＳ衛星の軌道情報（送信元のＧＰＳ衛星の三次元位置座標と時間等に関する情報を含む）などのＧＰＳ情報を電波によって送信している。
【００２１】
したがって、地上マーカ１２と、車両搭載装置２０と複数のＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇｎと基準基地局３により、ＤＧＰＳ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：差動地球測位システム）が構成されている。
【００２２】
上記した車両搭載装置２０は、地上マーカ検出部２１と、情報処理部２２と、情報記憶部２３と、第１アンテナ２４と、第２アンテナ２５と、ＧＰＳ処理部２６と、ディファレンシャル受信部２７を有している。ここに、地上マーカ検出部２１は、特許請求の範囲における地上マーカ検出手段に相当し、情報処理部２２は、特許請求の範囲における情報処理手段に相当し、情報記憶手段２３は、特許請求の範囲における情報記憶手段に相当している。また、第１アンテナ２４とＧＰＳ処理部２６と第２アンテナ２５とディファレンシャル受信部２７は、特許請求の範囲におけるＧＰＳ受信手段に相当している。
【００２３】
上記の地上マーカ検出部２１は、地上マーカ１２から送信されるパルス信号等を検出し、情報処理部２２に出力する部分である。また、第１アンテナ２４は、ＧＰＳ衛星Ｇ１等から送信される電波を検出し、ＧＰＳ処理部２６に出力する。また、第２アンテナ２５は、基準位置局３から送信される電波を検出し、ディファレンシャル受信部２７に出力する。ディファレンシャル受信部２７は、第２アンテナ２５が検出した電波をＧＰＳ処理部２６に出力する。ＧＰＳ処理部２６は、これらの入力からＧＰＳ情報と位置補正情報を抽出し、情報処理部２２に出力する。
【００２４】
情報処理部２２は、ＧＰＳ処理部２６から送られてくるＧＰＳ情報と位置補正情報を処理・解析する部分である。この情報処理部２２は、図示はしていないが、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：中央演算処理装置）、ＲＡＭ、インタフェース、データ・指令入力部、画像表示部等を有している。
【００２５】
ＣＰＵは、図示はしていないが、ＣＰＵ内部での電流（信号）の授受を行うための信号線である内部バスを有しており、この内部バスに、演算部と、レジスタと、クロック生成部と、命令処理部等を有している。ＣＰＵ内の演算部は、一般に、レジスタに記憶されている各種データに対して、四則演算（加算、減算、乗算、及び除算）を行い、又は論理演算（論理積、論理和、否定、排他的論理和など）を行い、又はデータ比較、若しくはデータシフトなどの処理を実行する部分である。処理の結果は、レジスタに格納されるのが一般的である。
【００２６】
レジスタは、一般に、１語のデータを記憶する部分である。通常、ＣＰＵ内には、複数のレジスタが設けられている。クロック生成部は、ＣＰＵの各部分の時間の同期をとるための刻時信号（クロック信号）を生成する部分である。ＣＰＵは、このクロック信号に基づいて動作する。命令処理部は、演算部等が実行すべき命令の取り出し、その解読、及びその実行などを制御し処理する部分である。
【００２７】
情報記憶部２３は、図示はしていないが、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ：読出し専用メモリ）等を有しており、ＣＰＵを制御するための制御プログラムや、ＣＰＵが用いる各種データ等を格納している部分である。ハードディスク装置は、図示はしていないが、その内部に、円盤状の磁気ディスクを有しており、この磁気ディスクをディスク駆動機構により回転駆動し、磁気ヘッドをヘッド駆動機構によって磁気ディスクの任意位置に移動させ、磁気ディスク表面の磁性膜を磁気ヘッドからの書込電流によって磁化することによりデータを記録し、磁化された磁性膜の上を磁気ヘッドが移動する際に磁気ヘッドのコイル等に流れる電流を検出することにより記録データを読み出す装置である。また、ＲＯＭは、一般に、半導体チップ等により構成される。
【００２８】
上記した制御プログラムは、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）等のＣＰＵの基本ソフトウェアのほか、画像処理や分析演算等をＣＰＵに実行させるための命令等の処理手順が、所定のプログラム用言語で記述された文字や記号の集合である。
【００２９】
また、情報処理部２２は、図示はしていないが、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ：随時書込み読出しメモリ）等を有している。ＲＡＭは、ＣＰＵにより演算された途中のデータ等を一時記憶する部分である。ＲＡＭは、一般に、半導体チップ等により構成される。
【００３０】
また、情報処理部２２は、図示はしていないが、インタフェース（Ｉ／Ｏ）を有している。インタフェースは、信号線又はその集合であるバスと、各種コネクタ、各種ポート、ハードディスク装置の読取り・書込み制御機構などを有しており、ＣＰＵからの信号や各装置からの信号を授受するための部分である。
【００３１】
また、情報処理部２２は、図示はしていないが、データ・入力部を有している。データ・指令入力部は、キーボード、トラックボール又はタッチパッド若しくはスティックポインタ等を含むポインティングデバイス、タッチパネル装置等を有しており、ＣＰＵへの命令信号や、ＣＰＵが処理するデータ等を外部から入力するための部分である。
【００３２】
また、情報処理部２２は、図示はしていないが、画像表示部を有している。画像表示部は、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ：陰極線管表示装置）モニタ、液晶表示パネル、プラズマディスプレイ装置等を有しており、ＣＰＵの演算結果や処理したデータを、画像や文字等として画面に表示する部分である。
【００３３】
また、情報処理部２２は、図示はしていないが、出力部を有している。出力部は、プリンタ、外部出力端子、モデムなどの通信装置、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）ポート等を有しており、ＣＰＵの演算結果や処理したデータを、紙等に印字したり、あるいは電気信号として外部へ出力又は送信する部分である。なお、外部出力端子に、フレキシブル・ディスク（ＦＤ）装置、光磁気ディスク装置、ＰＣカード装置等の外部記録装置を接続すれば、録音した打撃音データや、ＣＰＵが処理した結果データ等をディスク等の記録媒体に記録して外部に取り出すことができる。
【００３４】
また、本実施形態の列車自車位置検出システム１００におけるＧＰＳ処理部２６も、図示はしていないが、上記したものと同様の構成及び作用を有するＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インタフェース、データ・指令入力部等を有している。
【００３５】
次に、上記した列車自車位置検出システム１００の行う作用について、図２ないし図４を参照しつつ、さらに詳細に説明する。
【００３６】
列車自車位置検出システム１００の行う作用の説明に先立ち、ＤＧＰＳの構成及び作用について説明を行う。
【００３７】
ＧＰＳ衛星Ｇ１等は、地球の上空約２００００ｋｍで地球を取り巻く軌道上を周回する人工衛星である。軌道は、６個の異なる軌道があり、それぞれの軌道は、地球の赤道面を横切る経度が６０度ずつずらされている。ＧＰＳ衛星の総数は２４個であり、各軌道にはＧＰＳ衛星がそれぞれ４個ずつ配置されている。このような構成により、地球上のどの地点においても、４個以上のＧＰＳ衛星が視界に入るようになっている。
【００３８】
それぞれのＧＰＳ衛星Ｇ１等からは、測位用の電波信号が発信されている。この電波信号は、ディジタル信号であり、このディジタル信号の中には、所定周期（例えば１ミリ秒）ごとに繰り返される測位用コード、発信されたＧＰＳ衛星の軌道情報などが含まれている。この測位用コードは、ＧＰＳ処理部２６の内部でも生成されている。このため、ＧＰＳ衛星Ｇ１等が搭載している時計の時刻と、受信する側（例えばＧＰＳ処理部２６）の時計の時刻が誤差なく一致していれば、測位用コードの時間のずれ（以下、「時間差」という。）を検出することにより、受信したＧＰＳ衛星と、受信した装置の位置の間の距離（以下、「疑似距離」という。）を算出することができる。
【００３９】
すなわち、ＧＰＳ衛星からの電波受信位置から、あるＧＰＳ衛星までの疑似距離は、上記の時間差に電波の速度（光速度）を乗算することにより得ることができる。各時刻におけるＧＰＳ衛星の三次元位置座標は、上記したディジタル信号中の軌道情報から算出することができる。ある時刻におけるあるＧＰＳ衛星の三次元位置座標を（α，β，γ）とし、ＧＰＳ電波受信位置の三次元位置座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とし、その時刻における疑似距離をＲとすれば、下式（１）が成立する。
（ｘ−α）²＋（ｙ−β）²＋（ｚ−γ）²＝Ｒ²………（１）
【００４０】
ＧＰＳ電波受信位置の三次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）の変数の個数は３個であるから、同時に異なる３個のＧＰＳ衛星からの電波を受信して疑似距離を算出し、上式（１）と同様の関係式を３個求め、これらを解くことにより、ｘ，ｙ，ｚの値を得ることができることになる。しかし、ＧＰＳ衛星の時計と、受信装置の時計との間には時間の誤差があるため、算出された疑似距離Ｒには、誤差ΔＲが含まれる。このため、上記の方法では、ｘ，ｙ，ｚの値を一義的に決定することはできない。
【００４１】
これを解決するためには、同時に異なる少なくとも４個のＧＰＳ衛星からの電波を受信して疑似距離を算出し、上式（１）と同様の関係式を少なくとも４個求めれば、ΔＲを考慮しつつ、ｘ，ｙ，ｚの値を一義的に決定することができる。本実施形態の列車自車位置検出システム１００におけるＧＰＳ処理部２６は、受信したＧＰＳ衛星の個数ｎを情報処理部２２に出力するように構成されている。
【００４２】
４個以上のＧＰＳ衛星を捕捉して、その電波信号を得ても、ＧＰＳ衛星どうしの相対的な配置状態によっては、測位精度はかえって低下する。これは、幾何学的な性質によるものである。このため、このような場合の精度を、幾何学的精度低下率（ＧｅｏｍｅｔｒｉｃＤｉｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ：以下、「ＧＤＯＰ」という。）という。
【００４３】
ＧＤＯＰの値が小さいほど精度は高くなる。例えば、ＧＰＳ電波信号の受信位置と、各ＧＰＳ衛星を結ぶ線どうしが作る相対角度が大きいほど、ＧＤＯＰの値は小さくなる。したがって、４つのＧＰＳ衛星を結んで作成される四面体の体積が大きいほどＧＤＯＰ値は小さくなる。このため、ＧＰＳ処理部２６においては、５個以上のＧＰＳ衛星を捕捉した場合には、ＧＤＯＰ値が最小となるような４個のＧＰＳ衛星の組み合わせを選択し、これを測位計算に採用するようにしている。
【００４４】
また、上記のＧＤＯＰは、下式（２）で表される。
ＧＤＯＰ²＝ＰＤＯＰ²＋ＴＤＯＰ²………（２）
【００４５】
上式（２）において、ＰＤＯＰは、地球上の観測点における位置精度の低下率（ＰｏｓｉｔｉｏｎＤｉｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ：以下、「位置精度低下率」という。）を示しており、ＴＤＯＰは、時刻の精度低下率（ＴｉｍｅＤｉｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ：以下、「時刻精度低下率」という。）を示している。
【００４６】
また、ＰＤＯＰは、下式（３）で表される。
ＰＤＯＰ²＝ＨＤＯＰ²＋ＶＤＯＰ²………（３）
【００４７】
上式（３）において、ＨＤＯＰは、地球上の観測点における水平方向での位置精度の低下率（ＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＤｉｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ：以下、「水平方向位置精度低下率」という。）を示しており、ＶＤＯＰは、地球上の観測点における垂直方向での位置精度の低下率（ＶｅｒｔｉｃａｌＤｉｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎ：以下、「垂直方向位置精度低下率」という。）を示している。
【００４８】
本実施形態の列車自車位置検出システム１００におけるＧＰＳ処理部２６は、所定の比例定数を用いて算出したＨＤＯＰ値を情報処理部２２に出力するように構成されている。
【００４９】
上記の説明は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：地球測位システム）の一般的な構成と作用に関するものである。通常のＧＰＳ衛星からの電波信号の中には、電離層や対流層の影響による電波の遅延、ＧＰＳ受信装置側の時計の誤差、ＧＰＳ衛星内の時計の誤差が含まれる。このため、これらの影響により、測位結果にも誤差が含まれるようになる。このような誤差を低減し、測位結果の精度を高めることを目的としたものがＤＧＰＳである。
【００５０】
ＤＧＰＳでは、ＧＰＳ衛星と受信装置に加え、正確な位置データ（緯度、経度、地球楕円体上の高さ）が測量等によって計測されている基準位置において、上記のＧＰＳによる測位（単独測位）を行う。これにより、基準位置の既知の位置データ（基準位置データ）と、その時点のＧＰＳによる位置データ（ＧＰＳ位置データ）の両方が得られる。基準位置データとＧＰＳ位置データの差は、他の位置における補正量として用いることが可能である。
【００５１】
このため、この基準位置データとＧＰＳ位置データの差のデータを、リアルタイムで演算し、位置補正情報として電波により発信すれば、この位置補正情報を受信した他の箇所においては、ＧＰＳの単独測位により算出された位置座標から位置補正情報に示す補正量の分だけ差し引く補正を行うことにより、さらに高精度の値を得ることができる。このようなシステムがＤＧＰＳである。本実施形態の列車自車位置検出システム１００においては、基準位置局３の位置が既知であり、基準位置局３がリアルタイムで位置補正情報を送信している。
【００５２】
なお、ＤＧＰＳにおいては、基準位置局からの位置補正情報を、同時刻のＧＰＳ測位位置の補正に用いることが理想的であるが、実際には、基準位置局からの位置補正情報を、ある時間が経過した時点のＧＰＳ測位位置の補正に用いることになる。しかし、ＧＰＳ衛星は時々刻々と移動しているため、時間が経過するにしたがって、位置補正情報にも誤差が入ってくる。基準位置局からの位置補正情報の送信時刻を基準としたときの、他の箇所の補正を行う時刻を「遅延時間」とし、τで表した場合、位置補正情報の誤差は、τ²に比例することが知られている。本実施形態の列車自車位置検出システム１００におけるＧＰＳ処理部２６は、位置補正情報を受信した最近の時刻と、補正を行うデータの時刻との時間差を、ディファレンシャル補正データ更新時間ｔとして、情報処理部２２に出力するように構成されている。
【００５３】
次に、上記のようなＤＧＰＳを備えた本実施形態の列車自車位置検出システム１００の作用について、さらに詳細に説明を行う。
【００５４】
まず、図２（Ａ）に示すように、鉄道車両２によって、鉄道線路１１の第１回走行が行われる。図２において、鉄道線路１１は、図の左右方向に設置されており、鉄道車両２は、図の左から右へ向かって走行するように図示されている。この第１回走行では、地上マーカ検出部２１（図１参照）が地上マーカｍ１（図２（Ｂ）参照）の近傍位置に達すると、地上マーカｍ１から送信されたパルス信号が地上マーカ検出部２１により検出される（図２（Ｃ）参照）。
【００５５】
この地上マーカからのパルス信号検出を受けると、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、その時点でＧＰＳ処理部２６から入力されてきたＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信信頼度係数を算出する。受信信頼度係数は、ＧＰＳ情報と位置補正情報の信頼性の程度である受信信頼度を表す値である。
【００５６】
受信信頼度係数をｃと表すと、受信信頼度係数ｃは、下式（４）で表される。
ｃ＝｛ｆ（ｎ）＋ｇ（ＨＤＯＰ）｝×ｈ（ｔ）………（４）
この場合、ｃの値が大きいほど受信の信頼性が高いことを示している。
【００５７】
上式（４）において、第１項であるｆ（ｎ）は、ＧＰＳ情報の受信に用いたＧＰＳ衛星の個数ｎの関数を示している。ｆ（ｎ）の値は、ｎの値が零から３までの間は、零となっている。また、ｎの値が４以上の場合には、ｆ（ｎ）の値は、ｎに等しい。すなわち、ｎの値が４の場合には、ｆ（ｎ）の値は４となり、ｎの値が５の場合には、ｆ（ｎ）の値は５となる。以下は同様である。
【００５８】
上記したように、ＤＧＰＳにおいて受信位置での位置座標を求めるためには、一般のＧＰＳの単独測位の場合と同様に、ＧＰＳ衛星の個数ｎは、少なくとも４個は必要である。したがって、ｎが３以下の場合には、測位の信頼性の程度は最も低いので、零と設定した。また、ｎが４以上となれば、ＧＤＯＰ（又はＨＤＯＰ）が最良となるようにＧＰＳ衛星の組み合わせ（４個）を選定することができ、ｎの値が大きくなるほど、精度のよい組み合わせを選定できると考えられるため、測位の信頼性の程度は増加する。この性質を表すため、ｎが４以上の場合には、ｆ（ｎ）＝ｎとした。
【００５９】
なお、ｆ（ｎ）の関数は、上記以外のものであってもよい。例えば、ｎが３以下の場合には、零以外の一定値ｋとするようにしてもよい。また、この場合で、ｎが４以上の場合には、ｆ（ｎ）＝ｎ²＋ｋとしてもよい。あるいは、ｎが３以下の場合には、零以外の一定値ｋとし、ｎが４以上の場合には、ｆ（ｎ）＝ｎ^a＋ｋとしてもよい。この場合、ａは、１以上の整数である。あるいは、ｎが３以下の場合には、零以外の一定値ｋとし、ｎが４以上の場合には、ｆ（ｎ）＝ｆ１（ｎ）＋ｋとしてもよい。この場合、ｆ１（ｎ）は、ｎが増加するにつれて増加する関数である。要は、関数ｆ（ｎ）は、ｎが３以下の場合には、一定値ｋであり、ｎが４以上の場合には、ｋから増加するような関数であれば、どのような関数であってもよいのである。
【００６０】
また、上式（４）において、第２項であるｇ（ＨＤＯＰ）は、水平方向位置精度低下率ＨＤＯＰの関数を示している。簡単にするためにＨＤＯＰをｐと表すと、ｇ（ｐ）は、ｐが小さくなるにつれて、その値が大きくなるような関数となる。例えば、ｇ（ｐ）は、ｐに反比例する関数、ｇ（ｐ）＝１／ｐとしてもよい。あるいは、ｇ（ｐ）は、ｐ²に反比例する関数、ｇ（ｐ）＝１／ｐ²としてもよい。一般に、ｇ（ｐ）は、ｐ^bに反比例する関数、ｇ（ｐ）＝１／ｐ^bとしてもよい。この場合、ｂは、１以上の整数である。
【００６１】
上記したように、ＤＧＰＳにおいて、受信位置での水平方向の位置精度を増加させるためには、水平方向位置精度低下率ＨＤＯＰの値が小さいほど有利である。このため、ｇ（ｐ）は、ＨＤＯＰが小さいほど大きな値となる関数となるように設定した。
【００６２】
なお、ｇ（ｐ）の関数は、上記以外のものであってもよい。例えば、一般に、ｇ（ｐ）は、ｐ^bに反比例するとともに、ｂが零のときに切片を持つ関数、ｇ（ｐ）＝１／（ｐ＋ｅ）^bとしてもよい。この場合、ｂは１以上の整数であり、ｅは正の実数である。要は、関数ｇ（ＨＤＯＰ）は、ＨＤＯＰが小さいほど大きな値となるような関数であれば、どのような関数であってもよいのである。
【００６３】
また、上式（４）において、第３項であるｈ（ｔ）は、ディファレンシャル補正データ更新時間ｔの関数を示している。ｈ（ｔ）は、ｔ²が大きくなるにつれて、その値が小さくなり、ｔが零のときに切片を持つような関数となる。例えば、ｈ（ｔ）は、ｈ（ｔ）＝１／（ｔ²＋ｑ）^rとしてもよい。この場合、ｑは正の実数であり、ｒは１以上の整数である。
【００６４】
上記したように、ＤＧＰＳにおいて、受信位置での位置精度を増加させるためには、ディファレンシャル補正データ更新時間ｔの値が小さいほど有利である。また、ｔ²の値に比例して誤差は増大する。このため、ｈ（ｔ）は、ｔ²が小さいほど大きな値となる関数となるように設定した。
【００６５】
なお、ｈ（ｔ）の関数は、上記以外のものであってもよい。要は、関数ｈ（ｔ）は、ｔ²が小さいほど大きな値となるような関数であれば、どのような関数であってもよいのである。
【００６６】
なお、受信信頼度係数ｃは、上式（４）の関数には限定されない。一般には、上式（４）の第１項ｆ（ｎ）、第２項ｇ（ＨＤＯＰ）、第３項ｈ（ｔ）のうちの少なくとも１つを有して構成される関数であれば、どのような関数であってもよい。例えば、第１項ｆ（ｎ）と第２項ｇ（ＨＤＯＰ）と第３項ｈ（ｔ）の総和であってもよい。あるいは、第１項ｆ（ｎ）と第２項ｇ（ＨＤＯＰ）と第３項ｈ（ｔ）を乗算したものであってもよい。あるいは、第１項ｆ（ｎ）と第３項ｈ（ｔ）の和に第２項ｇ（ＨＤＯＰ）を乗算することにより得られる関数であってもよい。あるいは、第２項ｇ（ＨＤＯＰ）と第３項ｈ（ｔ）の和に第１項ｆ（ｎ）を乗算することにより得られる関数であってもよい。あるいは、いずれか２つの項を乗算したものに残りの１項を加算することによって得られる関数であってもよい。
【００６７】
情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、図２（Ｄ）に示すように、パルス信号が検出された地上マーカｍ１の時点での受信信頼度係数ｃ１１を演算した後、情報記憶部２３に記憶されている信頼度基準値と、演算された受信信頼度係数ｃ１１を比較する。この結果、演算された受信信頼度係数ｃ１１が、信頼度基準値以上であれば、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、この受信信頼度係数ｃ１１を演算した元のデータであるＧＰＳ情報と位置補正情報の信頼性は高いと判断し、この場合のＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信時点における地上マーカｍ１の緯度の値ａ１１、経度の値ｂ１１、受信信頼度係数ｃ１１の値を、情報記憶部２３の基準データテーブルに記憶させる。
【００６８】
図３は、情報記憶部２３の基準データテーブルの構成を示したものである。図３に示すように、緯度ａ１１、経度ｂ１１、受信信頼度係数ｃ１１を持つマーカは、既知マーカＭ１（図２（Ｅ）参照）として、情報記憶部２３の基準データテーブルに記憶される。この場合、緯度ａ１１と経度ｂ１１は、既知マーカＭ１の既知マーカ位置座標となる。また、この場合の受信信頼度係数ｃ１１は、既知マーカ信頼度となる。
【００６９】
次に、鉄道車両２は、図１における右方向へ移動し、地上マーカ検出部２１（図１参照）が地上マーカｍ２（図２（Ｂ）参照）の近傍位置に達する。この場合、地上マーカｍ２から送信されたパルス信号が地上マーカ検出部２１により検出される（図２（Ｃ）参照）と、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、その時点でＧＰＳ処理部２６から入力されてきたＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信信頼度係数ｃ１２を算出する。
【００７０】
情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、図２（Ｄ）に示すように、パルス信号が検出された地上マーカｍ２の時点での受信信頼度係数ｃ１２を演算した後、情報記憶部２３に記憶されている信頼度基準値と、演算された受信信頼度係数ｃ１２を比較する。この結果、演算された受信信頼度係数ｃ１２が、信頼度基準値未満の場合には、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、この受信信頼度係数ｃ１２を演算した元のデータであるＧＰＳ情報と位置補正情報の信頼性は低いと判断し、この地上マーカｍ２のデータは情報記憶部２３の基準データテーブルに記憶させない。
【００７１】
次に、鉄道車両２は、図２（Ａ）のさらに右方向へ移動し、地上マーカ検出部２１（図１参照）が地上マーカｍ３（図２（Ｂ）参照）の近傍位置に達する。この場合、地上マーカｍ３から送信されたパルス信号が地上マーカ検出部２１により検出される（図２（Ｃ）参照）と、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、その時点でＧＰＳ処理部２６から入力されてきたＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信信頼度係数ｃ１３を算出する。
【００７２】
情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、図２（Ｄ）に示すように、パルス信号が検出された地上マーカｍ３の時点での受信信頼度係数ｃ１３を演算した後、情報記憶部２３に記憶されている信頼度基準値と、演算された受信信頼度係数ｃ１３を比較する。この結果、演算された受信信頼度係数ｃ１３が、信頼度基準値以上であれば、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、この受信信頼度係数ｃ１３を演算した元のデータであるＧＰＳ情報と位置補正情報の信頼性は高いと判断し、この場合のＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信時点における地上マーカｍ３の緯度の値ａ１３、経度の値ｂ１３、受信信頼度係数ｃ１３の値を、情報記憶部２３の基準データテーブルに記憶させる。
【００７３】
したがって、図３の基準データテーブルに示すように、緯度ａ１３、経度ｂ１３、受信信頼度係数ｃ１３を持つマーカは、既知マーカＭ２（図２（Ｅ）参照）として、情報記憶部２３の基準データテーブルに記憶される。この場合、緯度ａ１３と経度ｂ１３は、特許請求の範囲における既知マーカＭ２の既知マーカ位置座標に相当している。
【００７４】
上記のようにして、鉄道車両２の第１回走行を行うことにより、図３の基準データテーブルに示すように、受信信頼度係数ｃの値が所定の信頼度基準値以上となる地上マーカが既知マーカＭとして記憶され、その位置データである既知マーカ位置座標（緯度ａ、経度ｂ）と、受信信頼度係数ｃの値が基準データテーブルに記憶される。この第１回走行は、本実施形態の列車自車位置検出システム１００によって列車の自車位置を検出するための準備作業となる。この第１回走行によって、基準データテーブルが作成され、情報記憶部２３に記憶された後は、本システムによる自車位置検出が可能となる。
【００７５】
図４は、本実施形態の列車自車位置検出システム１００における鉄道車両２の第２回以降の走行の場合の作用を説明する図である。図４（Ａ）に示すように、鉄道車両２の第２回以降の走行においては、鉄道車両２は、図４（Ａ）の右方向へ移動し、地上マーカ検出部２１（図１参照）が既知の地上マーカ、例えばＭ１（図４（Ｂ）参照）の近傍位置Ｐ１（図４（Ｃ）参照）に達する。この場合、パルス信号が地上マーカ検出部２１により検出される（図４（Ｃ）参照）と、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、その時点でＧＰＳ処理部２６から入力されてきたＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信信頼度係数ｃ２１を算出する。
【００７６】
情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、図４（Ｄ）に示すように、パルス信号が検出された位置Ｐ１（図４（Ｃ）参照）の時点での受信信頼度係数ｃ２１を演算した後、情報記憶部２３に記憶されている信頼度基準値と、演算された受信信頼度係数ｃ２１を比較する。この結果、演算された受信信頼度係数ｃ２１が、信頼度基準値以上であれば、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、この受信信頼度係数ｃ２１を演算した元のデータである今回走行の受信時のＧＰＳ情報と位置補正情報の信頼性は高いと判断し、この場合のＧＰＳ情報と位置補正情報から、今回受信時点におけるパルス信号検出位置Ｐ１（図４（Ｃ）参照）の緯度の値ａ２１と、経度の値ｂ２１の値を算出する。この場合、緯度ａ２１と経度ｂ２１は、特許請求の範囲における現在マーカ位置座標に相当している。
【００７７】
次に、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、情報記憶部２３の基準データテーブル中から、今回の現在マーカ位置座標（緯度ａ２１，経度ｂ２１）に最も近い既知マーカ位置座標を検索する。検索の方法としては、現在マーカ位置座標が表す点と、既知マーカ位置座標が表す点の間の距離を算出し、その値が最小となるような既知マーカ位置座標を検索する方法が挙げられる。例えば、今回の現在マーカ位置座標が（緯度ａ２１，経度ｂ２１）で、既知マーカ位置座標が（緯度ａ１１，経度ｂ１１）の場合には、これらが表す２点間の距離Ｌ（以下、「相対距離」という。）は、下式（５）で表される。
Ｌ＝｛（ａ２１−ａ１１）²＋（ｂ２１−ｂ１１）²｝^1/2………（５）
【００７８】
あるいは、今回の現在マーカ位置座標（緯度ａ２１，経度ｂ２１）を、ある位置を基準としたｘｙ座標系に変換して（ｘ２１，ｙ２１）を算出し、かつ既知マーカ位置座標（緯度ａ１１，経度ｂ１１）を上記のｘｙ座標系に変換して（ｘ１１，ｙ１１）を算出し、２点間の相対距離Ｌを、下式（６）によって算出してもよい。
Ｌ＝｛（ｘ２１−ｘ１１）²＋（ｙ２１−ｙ１１）²｝^1/2………（６）
【００７９】
次に、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、上記のようにして算出された相対距離の最小値Ｌ１（図４（Ｅ）参照）を求め、そのときの既知マーカをＭ１と特定し、その位置座標を特定する。次に、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、上記の相対距離の最小値Ｌ１と、情報記憶部２３に記憶されている誤差許容値を比較する。誤差許容値の値は、例えば５〜１０メートル程度とする。これは、地上マーカが移設されていない場合には、ＧＰＳによる測位の精度から、同じ地点の測位結果は、５〜１０メートル程度の範囲内に収まることが知られているからである。
【００８０】
上記の比較の結果、相対距離の最小値Ｌ１が誤差許容値以下であった場合には、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ１（図４（Ａ）参照）は、既知マーカＭ１であると判別する。
【００８１】
次に、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ１の位置として、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されている既知マーカＭ１の既知マーカ位置座標（緯度ａ１１，経度ｂ１１）を採用するか、あるいは、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ１の現在マーカ位置座標（緯度ａ２１，経度ｂ２１）を採用するかについて判定を行う。
【００８２】
この判定は、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されている既知マーカＭ１の受信信頼度係数ｃ１１（既知マーカ信頼度）と、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ１の時点における受信信頼度係数ｃ２１（現在マーカ信頼度）の値の比較によって行われる。
【００８３】
上記の比較の結果、既知マーカＭ１の受信信頼度係数である既知マーカ信頼度ｃ１１が、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ１を走行していた時点における受信信頼度係数である現在マーカ信頼度ｃ２１の値以上の場合、すなわち、ｃ１１≧ｃ２１の場合には、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されているデータの方が信頼性が高いと判定する。
【００８４】
この結果、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ１の時点における地上マーカの位置座標は、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されている位置座標（緯度ａ１１，経度ｂ１１）である、と決定する。これにより、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ１を走行していた時点における鉄道車両２の位置座標は、（緯度ａ１１，経度ｂ１１）であることを出力する。これらの時刻と、その時点の位置座標は、情報記憶部２３内の所定の記憶領域にも記憶される。また、この場合には、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されている既知マーカＭ１のデータ、緯度ａ１１，経度ｂ１１，受信信頼度係数ｃ１１は、変更されることなくそのまま記憶される（図４（Ｆ）参照）。
【００８５】
上記した相対距離と誤差許容値との大小関係、あるいは既知マーカ信頼度と現在マーカ信頼度の大小関係が異なると、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、上記とは異なる処理を行う。
【００８６】
鉄道車両２が、図４（Ａ）における右方向へ移動すると、地上マーカ検出部２１（図１参照）が既知の地上マーカ、例えばＭ２（図４（Ｂ）参照）の近傍位置Ｐ２（図４（Ｃ）参照）に達する。この場合、パルス信号が地上マーカ検出部２１により検出される（図４（Ｃ）参照）と、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、その時点でＧＰＳ処理部２６から入力されてきたＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信信頼度係数ｃ２２を算出する。
【００８７】
情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、図４（Ｄ）に示すように、パルス信号が検出された位置Ｐ２（図４（Ｃ）参照）の時点での受信信頼度係数ｃ２２を演算した後、情報記憶部２３に記憶されている信頼度基準値と、演算された受信信頼度係数ｃ２２を比較する。この結果、演算された受信信頼度係数ｃ２２が、信頼度基準値以上であれば、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、この受信信頼度係数ｃ２２を演算した元のデータである今回走行の受信時のＧＰＳ情報と位置補正情報の信頼性は高いと判断し、この場合のＧＰＳ情報と位置補正情報から、今回受信時点におけるパルス信号検出位置Ｐ２（図４（Ｃ）参照）の現在マーカ位置座標（緯度ａ２２，経度ｂ２２）の値を算出する。
【００８８】
次に、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、情報記憶部２３の基準データテーブル中から、今回の現在マーカ位置座標（緯度ａ２２，経度ｂ２２）に最も近い既知マーカ位置座標を、上記と同様の方法で検索する。
【００８９】
この場合、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、上記と同様にして、現在マーカ位置と既知マーカ位置との間の相対距離の最小値Ｌ２（図４（Ｅ）参照）を求め、そのときの既知マーカをＭ２と特定し、その位置座標を特定する。次に、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、上記の相対距離の最小値Ｌ２と、情報記憶部２３に記憶されている誤差許容値を比較する。
【００９０】
上記の比較の結果、相対距離の最小値Ｌ２が誤差許容値以下であった場合には、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ２（図４（Ａ）参照）は、既知マーカＭ２であると判別する。
【００９１】
次に、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ２の位置として、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されている既知マーカＭ２の既知マーカ位置座標（緯度ａ１３，経度ｂ１３）を採用するか、あるいは、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ２の現在マーカ位置座標（緯度ａ２２，経度ｂ２２）を採用するかについて、上記と同様の方法で判定を行う。
【００９２】
この比較の結果、既知マーカＭ２の受信信頼度係数である既知マーカ信頼度ｃ１３（図３参照）が、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ２を走行していた時点における受信信頼度係数である現在マーカ信頼度ｃ２２の値未満の場合、すなわち、ｃ１３＜ｃ２２の場合には、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されているデータよりも、今回走行時のデータ方が信頼性が高いと判定する。
【００９３】
この結果、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ２の時点における地上マーカの位置座標は、今回走行時に受信し演算された位置座標（緯度ａ２２，経度ｂ２２）である、と決定する。これにより、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ２を走行していた時点における鉄道車両２の位置座標は、（緯度ａ２２，経度ｂ２２）であることを出力する。これらの時刻と、その時点の位置座標は、情報記憶部２３内の所定の記憶領域にも記憶される。また、この場合には、現在の基準データテーブル（図３参照）に記憶されている既知マーカＭ２のデータは、図５に示すように、既知マーカＭ２´，緯度ａ２２，経度ｂ２２，受信信頼度係数ｃ２２と、変更されて記憶される（図４（Ｆ）参照）。
【００９４】
また、上記とはさらに異なる場合もあり、その場合には、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、上記とは異なる処理を行う。
【００９５】
例えば、上記した地点Ｐ２でパルス信号が地上マーカ検出部２１により検出された場合（図４（Ｃ）参照）で、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）が、その時点でＧＰＳ処理部２６から入力されてきたＧＰＳ情報と位置補正情報から、受信信頼度係数ｃ２２を算出した場合に、算出された受信信頼度係数ｃ２２が、信頼度基準値未満であったときには、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、この受信信頼度係数を演算した元のデータである今回走行の受信時のＧＰＳ情報と位置補正情報の信頼性は低いと判断し、以後の処理は行わない。したがって、この時点での列車の自車位置は検出されず、出力もされない。基準データテーブルの記憶データも変更されない。
【００９６】
あるいは、図６に示すように、ある地点Ｐ＊でパルス信号が地上マーカ検出部２１により検出され（図６（Ｃ）参照）、かつ受信信頼度係数ｃ３２（図６（Ｄ）参照）が信頼度基準値以上であった場合で、現在マーカ位置と既知マーカ位置との間の相対距離の最小値が誤差許容値を越えてしまう場合があり得る。このような場合としては、「既存の地上マーカが何らかの理由により移設された」、あるいは「以前の走行時には受信信頼度係数が信頼度基準値未満であったため、基準データテーブルに記憶されていなかった」等の状況が考えられる。この場合には、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、図７に示すように、別の新規のマーカＭ＊として、その位置座標（緯度ａ３２，経度ｂ３２）と受信信頼度係数ｃ３２を情報記憶部２３内の基準データテーブル内に記憶する。これにより、情報処理部２２内のＣＰＵ（図示せず）は、今回走行時にパルス信号が検出された地点Ｐ＊を走行していた時点における鉄道車両２の位置座標は、（緯度ａ３２，経度ｂ３２）であることを出力する。これらの時刻と、その時点の位置座標は、情報記憶部２３内の所定の記憶領域にも記憶される。
【００９７】
本実施形態の列車自車位置検出システム１００によれば、地上マーカに到達するごとに、ＤＧＰＳを用いた測位により位置座標を検出することができ、地上マーカが移設された場合等においても、精度よく位置検出を行うことができる、という利点を有している。
【００９８】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００９９】
例えば、上記実施形態においては、地上マーカとして、ＡＴＳ地上子、ＡＴＣ地上子を例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、他の構成の地上マーカ、例えば、このシステム専用のものとして新設される地上マーカであってもよい。地上マーカは、鉄道車両に対してパルス信号等の電波を送信する機能を有していれば、どのような構成のものであってもよい。
【０１００】
また、上記実施形態においては、情報処理手段である情報処理部２２のＣＰＵ（図示せず）は、地上マーカからのパルス信号が検出された後、受信信頼度係数を算出して信頼度基準値と比較する比較過程を実行する処理手順を例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、情報処理手段は、他の内容の処理手順を行うようにしてもよい。例えば、受信信頼度係数の算出と信頼度基準値との比較を行わない処理手順としてもよい。この場合には、第１回走行時には、地上マーカからのパルス信号が検出された後、その時点での位置座標を既知マーカ位置座標として情報記憶手段に記憶させることになる。また、第２回以降の走行においては、地上マーカからのパルス信号が検出された後、その時点での位置座標を現在マーカ位置座標とし、現在マーカ位置座標に最も近い既知マーカ位置座標を情報記憶手段の中から検索し、検索された既知マーカ位置座標である検索既知マーカ位置座標の位置と現在マーカ位置座標の位置の間の相対距離が誤差許容値以下であった場合には、地上マーカ検出手段により検出された地上マーカの位置座標として検索既知マーカ位置座標を出力することになる。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、移動体として、鉄道車両を例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、他の構成の移動体、例えば、新交通システム、モノレール等に適用してもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＤＧＰＳを移動体走行システムに適用するとともに、情報処理手段と情報記憶手段を設け、移動体の第１回走行を行い、地上マーカ検出手段が地上マーカを検出した場合には、情報処理手段は、その時点での位置座標を既知マーカ位置座標として情報記憶手段に記憶させ、移動体の第２回以降の走行においては、地上マーカ検出手段が地上マーカを検出した場合には、情報処理手段は、その時点での位置座標を現在マーカ位置座標とし、現在マーカ位置座標に最も近い既知マーカ位置座標を情報記憶手段の中から検索し、検索された検索既知マーカ位置座標の位置と現在マーカ位置座標との相対距離が誤差許容値以下であった場合には、地上マーカの位置座標として検索既知マーカ位置座標を出力させるように構成したので、地上マーカに到達するごとに、ＤＧＰＳを用いた測位により位置座標を検出することができ、地上マーカが移設された場合等においても、精度よく位置検出を行うことができる、といった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である列車自車位置検出システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す列車自車位置検出システムの作用を説明する第１の図である。
【図３】図１に示す列車自車位置検出システムの作用を説明する第２の図である。
【図４】図１に示す列車自車位置検出システムの作用を説明する第３の図である。
【図５】図１に示す列車自車位置検出システムの作用を説明する第４の図である。
【図６】図１に示す列車自車位置検出システムの作用を説明する第５の図である。
【図７】図１に示す列車自車位置検出システムの作用を説明する第６の図である。
【符号の説明】
１鉄道線路
２鉄道車両
３基準位置局
１１レール
１２地上マーカ
２０車両搭載装置
２１地上マーカ検出部
２２情報処理部
２３情報記憶部
２４第１アンテナ
２５第２アンテナ
２６ＧＰＳ処理部
２７ディファレンシャル受信部
３１送信アンテナ
１００列車自車位置検出システム
Ｇ１〜ＧｎＧＰＳ衛星[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and system for detecting the position of a moving body based on GPS information transmitted by radio waves from a plurality of GPS satellites orbiting the earth.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for detecting a position where a railway vehicle is traveling in a railway, a method is known in which the vehicle position is calculated based on an accumulated distance from the ground marker using a ground marker installed on the ground as a reference. In this method, position coordinates and the like are measured in advance, and a ground marker is placed at a known position. As the ground marker, an ATS ground element that transmits radio waves to the railway vehicle is used. The accumulated distance from the ground marker is calculated by a speed generator or the like attached to the railway vehicle. The speed generator is a device that generates a pulse in accordance with the number of rotations of the axle or electric motor shaft of the railway vehicle, and the rotation speed of the axle or the like is measured by the pulse. The position detection device mounted on the railroad vehicle integrates the travel distance of the railcar from the rotation speed of the axle and the like obtained as described above, and identifies the current position of the railcar from the position coordinates of the ground marker. Is done.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vehicle position detection method described above, an error may be mixed in the accumulated distance due to idling or sliding of the wheels. In addition, the ground marker may be moved from the initial position to another position due to maintenance work or construction work. In this case, the position coordinates after the relocation are measured, and the data after the relocation is detected as described above. If the system is not reset, there is a problem that the obtained vehicle position will not be accurate.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the problem to be solved by the present invention is that a railway vehicle or the like is based on GPS information transmitted by radio waves from a plurality of GPS satellites orbiting the earth. It is an object of the present invention to provide a method and a system for detecting the position of an object.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a mobile body self-position detection method according to the present invention includes:
A plurality of ground markers installed in the vicinity of the traveling path, a moving body mounting device mounted on a moving body traveling on the traveling path, a reference position station where the position is measured, and a plurality of GPS orbiting the earth A method of detecting the position of the moving body by the mobile body mounting apparatus using a satellite,
In the mobile body mounting device,
Ground marker detection means for detecting the ground marker;
GPS receiving means for receiving GPS information transmitted by radio waves from the GPS satellite and position correction information transmitted by radio waves from the reference position station, and calculating position coordinates based on the GPS information and the position correction information; ,
Information storage means;
Providing information processing means;
When the mobile object travels for the first time and the ground marker detection means detects the ground marker, the information processing means uses the position coordinates at that time as the known marker position coordinates as the information storage means. Remember
In the second and subsequent travels of the moving body, when the ground marker detection unit detects the ground marker, the information processing unit sets the position coordinate at that time as the current marker position coordinate, The known marker position coordinate closest to the current marker position coordinate is retrieved from the information storage means, and the retrieved known marker position coordinate that is the retrieved known marker position coordinate is between the position of the current known marker position coordinate and the position of the current marker position coordinate. When the relative distance is equal to or less than the error tolerance, the search known marker position coordinates are output as the position coordinates of the ground marker detected by the ground marker detection means.
It is characterized by.
[0006]
  In the above mobile body self-position detection method,
in frontThe information processing means is the GPS at the time of reception of the ground marker detected by the ground marker detection means based on the content of the GPS information or the position correction information when the mobile object travels for the first time. Calculating a reception reliability coefficient representing a reception reliability that is a degree of reliability of the information and the position correction information;
  For the ground marker that is determined that the reception reliability is equal to or higher than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient, the position coordinate related to the ground marker is the known marker position coordinate and the information together with the reception reliability coefficient. Memorize it in the memory means,
  Control is performed so that information is not stored in the information storage means for ground markers that have been determined that the reception reliability is lower than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient.
[0007]
In the above mobile body self-position detection method, preferably,
The reception reliability coefficient is:
A first term expressing a function of the number n of the GPS satellites used for receiving the GPS information, wherein if n is a value of 4 or more, the larger the n is, the higher the reception reliability is;
A second term representing a function of HDOP which is a rate of decrease in position accuracy in a horizontal direction at an observation point on the earth, and expressing that the reception reliability is higher as the HDOP is smaller;
This is a function of differential correction data update time t, which is a time difference between the latest time when the position correction information is received and the calculation time of the reception reliability coefficient, and represents that the reception reliability is higher as t is smaller. Of the third term to
A function having at least one.
[0008]
In the above mobile body self-position detection method, preferably,
The reception reliability coefficient is:
A function obtained by multiplying the sum of the first term and the second term by the third term.
[0009]
In the above mobile body self-position detection method, preferably,
The information processing means is the reception reliability of the ground marker detected by the ground marker detection means based on the content of the GPS information or the position correction information during the second and subsequent travels of the mobile body. When the coefficient is calculated and it is determined that the current marker reliability, which is the reception reliability at the current marker position coordinates at the time of traveling this time, is greater than or equal to the reliability reference value, the position of the current marker position coordinates The search known marker reliability, which is the reception reliability at the position of the search known marker position coordinate where the relative distance between and the error is less than the allowable error value, is compared with the current marker reliability,
When it is determined that the search known marker reliability is equal to or higher than the current marker reliability, the search known marker position coordinates are output as the position coordinates of the ground marker detected by the ground marker detection means.
[0010]
In the above mobile body self-position detection method, preferably,
When the information processing means determines that the current marker reliability is higher than the search known marker reliability as a result of comparison between the search known marker reliability and the current marker reliability, the ground marker detection The current marker position coordinates are output as the position coordinates of the ground marker detected by the means, and the current marker position coordinates are stored as new known marker position coordinates together with the reception reliability coefficient in the information storage means.
[0011]
In the above mobile body self-position detection method, preferably,
The information processing means is the reception reliability of the ground marker detected by the ground marker detection means based on the content of the GPS information or the position correction information during the second and subsequent travels of the mobile body. When the coefficient is calculated and it is determined that the current marker reliability, which is the reception reliability at the current marker position coordinates at the time of traveling this time, is equal to or higher than the reliability reference value, the position of the current marker position coordinates The known marker position coordinate closest to the position is searched from the information storage means, and the relative distance between the position of the searched known marker position coordinate that is the searched known marker position coordinate and the position of the current marker position coordinate is an error. When the value is larger than the allowable value, the current marker position coordinate is output as the position coordinate of the ground marker detected by the ground marker detection means, and the current marker The location coordinates as a new known marker coordinates, is stored together with the received reliability index in the information storage means.
[0012]
In the above mobile body self-position detection method, preferably,
The information processing means is the reception reliability of the ground marker detected by the ground marker detection means based on the content of the GPS information or the position correction information during the second and subsequent travels of the mobile body. When the coefficient is calculated and it is determined that the current marker reliability, which is the reception reliability at the current marker position coordinates at the time of traveling this time, is less than the reliability reference value, it is detected by the ground marker detection means Control is performed so as not to output the position coordinates of the ground marker.
[0013]
  Moreover, the mobile body self-position detection system according to the present invention includes:
  A plurality of ground markers that are installed in the vicinity of the traveling path and whose positions are previously measured and known,
  A moving body mounting device mounted on a moving body that travels along the travel path;
  A reference position station where the position is measured, and
  A system having a plurality of GPS satellites orbiting the earth, wherein the mobile body mounting device detects the position of the mobile body,
  The mobile body mounting device is:
  Ground marker detection means for detecting the ground marker;
  GPS receiving means for receiving GPS information transmitted by radio waves from the GPS satellite and position correction information transmitted by radio waves from the reference position station, and calculating position coordinates based on the GPS information and the position correction information; ,
  Information storage means for storing the position coordinates of the ground marker as known marker position coordinates;
  When the ground marker detection means detects the ground marker, the position coordinates at that time are set as the current marker position coordinates, and the known marker position coordinates closest to the current marker position coordinates are stored in the information storage means. When the relative distance between the position of the searched known marker position coordinate that is the searched known marker position coordinate and the position of the current marker position coordinate is equal to or less than an allowable error value, the ground marker detecting means Information processing means for outputting the search known marker position coordinates as the position coordinates of the ground marker detected by
  The information processing unit is configured to receive the GPS at a reception time point for a ground marker detected by the ground marker detection unit based on the GPS information or the position correction information when the mobile object travels for the first time. Calculating a reception reliability coefficient representing a reception reliability that is a degree of reliability of the information and the position correction information;
  For the ground marker that is determined that the reception reliability is equal to or higher than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient, the position coordinate related to the ground marker is the known marker position coordinate and the information together with the reception reliability coefficient. Memorize it in the memory means,
  Control is performed so that information is not stored in the information storage unit for the ground marker that is determined that the reception reliability is lower than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient.thing
  It is characterized by.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a train own vehicle position detection system according to an embodiment of the present invention.
[0016]
As shown in FIG. 1, this train own vehicle position detection system 100 includes a ground marker 12, a vehicle mounting device 20, a reference position station 3, and GPS satellites G1, G2, G3,. ing.
[0017]
The ground marker 12 is installed in the vicinity of the railroad track 11. Moreover, the ground marker 12 is each arrange | positioned in the several position of the longitudinal direction of a railroad track. As the ground marker 12, a ground element of an ATS (Automatic Train Stop) that transmits radio waves to a railway vehicle, a ground element of an ATC (Automatic Train Control), or the like is used. Here, the railroad track 11 corresponds to the traveling road in the claims.
[0018]
Further, the vehicle mounting device 20 is mounted on the railcar 2 that travels on the railroad track 12. Here, the railway vehicle 2 corresponds to the mobile body in the claims, and the vehicle mounting device 20 corresponds to the mobile body mounting device in the claims.
[0019]
Further, the position of the reference position station 3 is previously measured and known. The reference position station 3 has a transmission antenna 31 and transmits position correction information related to the position and time of the reference position station 3 by radio waves.
[0020]
The plurality of GPS satellites G1 to Gn are artificial satellites orbiting the earth, and positioning codes thereof, orbit information of the source GPS satellite (information on the three-dimensional position coordinates and time of the source GPS satellite, etc.) GPS information such as) is transmitted by radio waves.
[0021]
Therefore, the ground marker 12, the vehicle-mounted device 20, the plurality of GPS satellites G1 to Gn, and the reference base station 3 constitute a DGPS (Differential Global Positioning System).
[0022]
The vehicle-mounted device 20 described above includes a ground marker detection unit 21, an information processing unit 22, an information storage unit 23, a first antenna 24, a second antenna 25, a GPS processing unit 26, and a differential reception unit 27. Have. Here, the ground marker detection unit 21 corresponds to the ground marker detection means in the claims, the information processing unit 22 corresponds to the information processing means in the claims, and the information storage means 23 corresponds to the claims. This corresponds to information storage means in the range. Moreover, the 1st antenna 24, the GPS process part 26, the 2nd antenna 25, and the differential receiving part 27 are equivalent to the GPS receiving means in a claim.
[0023]
The ground marker detection unit 21 is a part that detects a pulse signal or the like transmitted from the ground marker 12 and outputs it to the information processing unit 22. The first antenna 24 detects a radio wave transmitted from the GPS satellite G1 or the like and outputs it to the GPS processing unit 26. The second antenna 25 detects a radio wave transmitted from the reference position station 3 and outputs it to the differential receiving unit 27. The differential receiving unit 27 outputs the radio wave detected by the second antenna 25 to the GPS processing unit 26. The GPS processing unit 26 extracts GPS information and position correction information from these inputs and outputs them to the information processing unit 22.
[0024]
The information processing unit 22 is a part that processes and analyzes GPS information and position correction information sent from the GPS processing unit 26. Although not shown, the information processing unit 22 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM, an interface, a data / command input unit, an image display unit, and the like.
[0025]
Although not shown, the CPU has an internal bus which is a signal line for transmitting and receiving current (signals) inside the CPU. The internal bus includes an arithmetic unit, a register, and a clock generator. A command processing unit and the like. The arithmetic unit in the CPU generally performs four arithmetic operations (addition, subtraction, multiplication, and division) or various logical operations (logical product, logical sum, negation, exclusive) on various data stored in the register. This is a portion for performing processing such as logical sum or data comparison or data shift. In general, the result of the processing is stored in a register.
[0026]
The register is generally a part for storing one word of data. Usually, a plurality of registers are provided in the CPU. The clock generator is a part that generates a clock signal (clock signal) for synchronizing the time of each part of the CPU. The CPU operates based on this clock signal. The instruction processing unit is a part that controls and processes fetching, decoding, and execution of instructions to be executed by the arithmetic unit and the like.
[0027]
Although not shown, the information storage unit 23 includes a hard disk device (HDD), a ROM (Read Only Memory), and the like, and includes a control program for controlling the CPU and various types used by the CPU. This is the part that stores data. Although not shown, the hard disk device has a disk-shaped magnetic disk therein, and the magnetic disk is rotated by a disk drive mechanism, and the magnetic head is moved to an arbitrary position of the magnetic disk by a head drive mechanism. The data is recorded by magnetizing the magnetic film on the surface of the magnetic disk with a write current from the magnetic head, and flows to the coil of the magnetic head when the magnetic head moves over the magnetized magnetic film. It is a device that reads recorded data by detecting current. The ROM is generally composed of a semiconductor chip or the like.
[0028]
The above control program is a character in which processing procedures such as instructions for causing the CPU to execute image processing, analysis calculation, etc. are described in a predetermined program language in addition to basic software of the CPU such as an OS (Operating System). Or a set of symbols.
[0029]
Although not shown, the information processing unit 22 includes a RAM (Random Access Memory). The RAM is a part for temporarily storing data or the like being calculated by the CPU. The RAM is generally composed of a semiconductor chip or the like.
[0030]
Further, the information processing unit 22 has an interface (I / O) (not shown). The interface has a signal line or a set of buses, various connectors, various ports, a read / write control mechanism for the hard disk device, etc., and a part for sending and receiving signals from the CPU and signals from each device It is.
[0031]
The information processing unit 22 has a data / input unit (not shown). The data / command input unit includes a keyboard, a trackball, a pointing device including a touch pad or a stick pointer, a touch panel device, and the like, and inputs a command signal to the CPU, data processed by the CPU, and the like from the outside. It is a part for.
[0032]
Further, the information processing unit 22 has an image display unit (not shown). The image display unit has a CRT (Cathode Ray Tube) monitor, a liquid crystal display panel, a plasma display device, etc., and displays the CPU calculation results and processed data on the screen as images, characters, etc. It is a part to do.
[0033]
The information processing unit 22 has an output unit (not shown). The output unit has a printer, an external output terminal, a communication device such as a modem, a LAN (Local Area Network) port, etc., and prints the CPU calculation results and processed data on paper or the like, or an electrical signal As a part to be output or transmitted to the outside. If an external recording device such as a flexible disk (FD) device, a magneto-optical disk device, a PC card device or the like is connected to the external output terminal, the recorded hitting sound data, the result data processed by the CPU, etc. are recorded on a disk or the like. Can be recorded on a recording medium and taken out to the outside.
[0034]
Also, the GPS processing unit 26 in the train vehicle position detection system 100 of the present embodiment is not shown, but has the same configuration and operation as those described above, a CPU, a RAM, a ROM, an interface, data / command input. Part.
[0035]
Next, the effect | action which the above-mentioned train own vehicle position detection system 100 performs is demonstrated still in detail, referring FIG. 2 thru | or FIG.
[0036]
Prior to the description of the operation performed by the train own vehicle position detection system 100, the configuration and operation of the DGPS will be described.
[0037]
The GPS satellites G1 and the like are artificial satellites that orbit around the earth at about 20000 km above the earth. There are six different orbits, each of which is offset by 60 degrees in longitude across the earth's equatorial plane. The total number of GPS satellites is 24, and four GPS satellites are arranged in each orbit. With such a configuration, four or more GPS satellites enter the field of view at any point on the earth.
[0038]
Each GPS satellite G1 or the like transmits a radio signal for positioning. This radio signal is a digital signal, and the digital signal includes a positioning code repeated every predetermined period (for example, 1 millisecond), orbit information of a transmitted GPS satellite, and the like. This positioning code is also generated inside the GPS processing unit 26. For this reason, if the time of the clock mounted on the GPS satellite G1 or the like and the time of the clock on the receiving side (for example, the GPS processing unit 26) coincide with each other without error, the time lag of the positioning code (hereinafter, By detecting the “time difference”), the distance between the received GPS satellite and the position of the received device (hereinafter referred to as “pseudo distance”) can be calculated.
[0039]
That is, the pseudo distance from a radio wave reception position from a GPS satellite to a certain GPS satellite can be obtained by multiplying the time difference by the radio wave velocity (light velocity). The three-dimensional position coordinates of the GPS satellite at each time can be calculated from the orbit information in the digital signal. If the three-dimensional position coordinate of a GPS satellite at a certain time is (α, β, γ), the three-dimensional position coordinate of the GPS radio wave reception position is (x, y, z), and the pseudorange at that time is R The following equation (1) is established.
(X-α)²+ (Y-β)²+ (Z-γ)²= R²……… (1)
[0040]
Since the number of variables of the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the GPS radio wave reception position is 3, the pseudo distance is calculated by simultaneously receiving radio waves from three different GPS satellites, By obtaining three relational expressions similar to 1) and solving them, the values of x, y, and z can be obtained. However, since there is a time error between the GPS satellite clock and the receiver clock, the calculated pseudorange R includes an error ΔR. For this reason, in the above method, the values of x, y, and z cannot be uniquely determined.
[0041]
In order to solve this problem, if radio waves from at least four different GPS satellites are simultaneously received to calculate pseudoranges and at least four relational expressions similar to the above equation (1) are obtained, ΔR is considered. However, the values of x, y, and z can be uniquely determined. The GPS processing unit 26 in the train vehicle position detection system 100 according to the present embodiment is configured to output the received number n of GPS satellites to the information processing unit 22.
[0042]
Even if four or more GPS satellites are captured and their radio signals are obtained, the positioning accuracy is rather lowered depending on the relative arrangement state of the GPS satellites. This is due to the geometric nature. Therefore, the accuracy in such a case is referred to as a geometric accuracy of precision (hereinafter referred to as “GDOP”).
[0043]
The smaller the value of GDOP, the higher the accuracy. For example, the value of GDOP decreases as the relative angle formed between the GPS radio signal reception position and the line connecting each GPS satellite increases. Therefore, the GDOP value decreases as the volume of the tetrahedron created by connecting four GPS satellites increases. For this reason, in the GPS processing unit 26, when five or more GPS satellites are captured, a combination of four GPS satellites that minimizes the GDOP value is selected and used for positioning calculation. I have to.
[0044]
Moreover, said GDOP is represented by the following Formula (2).
GDOP²= PDOP²+ TDOP²……… (2)
[0045]
In the above equation (2), PDOP indicates a position accuracy of precision (hereinafter referred to as “position accuracy decrease rate”) at an observation point on the earth, and TDOP indicates a time accuracy decrease. Rate (Time Dilution of Precision: hereinafter referred to as “time accuracy reduction rate”).
[0046]
PDOP is expressed by the following formula (3).
PDOP²= HDOP²+ VDOP²……… (3)
[0047]
In the above equation (3), HDOP represents the rate of decrease in position accuracy in the horizontal direction at the observation point on the earth (Horizontal Division of Precision: hereinafter referred to as “horizontal position accuracy decrease rate”). Indicates the rate of decrease in position accuracy in the vertical direction at an observation point on the earth (Vertical Dilution of Precision: hereinafter referred to as “vertical direction position accuracy decrease rate”).
[0048]
The GPS processing unit 26 in the train vehicle position detection system 100 of the present embodiment is configured to output the HDOP value calculated using a predetermined proportional constant to the information processing unit 22.
[0049]
The above description relates to the general configuration and operation of GPS (Global Positioning System). The radio signal from a normal GPS satellite includes a radio wave delay due to the influence of the ionosphere and convection layer, a clock error on the GPS receiver side, and a clock error in the GPS satellite. For this reason, due to these effects, the positioning result also includes an error. DGPS is intended to reduce such errors and increase the accuracy of positioning results.
[0050]
In DGPS, in addition to GPS satellites and receivers, the above GPS positioning (single positioning) is performed at a reference position where accurate position data (latitude, longitude, height on the earth ellipsoid) is measured by surveying or the like. Do. As a result, both known position data of the reference position (reference position data) and position data by GPS at that time (GPS position data) are obtained. The difference between the reference position data and the GPS position data can be used as a correction amount at another position.
[0051]
For this reason, if the difference data between the reference position data and the GPS position data is calculated in real time and transmitted by radio waves as the position correction information, in other places where the position correction information has been received, GPS single positioning is used. By performing correction by subtracting the amount of correction indicated by the position correction information from the calculated position coordinates, a more accurate value can be obtained. Such a system is DGPS. In the train own vehicle position detection system 100 of the present embodiment, the position of the reference position station 3 is known, and the reference position station 3 transmits position correction information in real time.
[0052]
In DGPS, it is ideal to use the position correction information from the reference position station for correcting the GPS positioning position at the same time, but in reality, the position correction information from the reference position station is used for a certain period of time. This is used to correct the GPS positioning position at the time when elapses. However, since GPS satellites are moving from moment to moment, errors also enter position correction information as time passes. When the time at which correction of other locations is performed based on the transmission time of the position correction information from the reference position station as a “delay time” and expressed by τ, the error of the position correction information is τ²It is known to be proportional to The GPS processing unit 26 in the train vehicle position detection system 100 according to the present embodiment uses the time difference between the latest time when the position correction information is received and the time of the data to be corrected as the differential correction data update time t. It is configured to output to the unit 22.
[0053]
Next, the operation of the train own vehicle position detection system 100 of the present embodiment provided with the DGPS as described above will be described in more detail.
[0054]
First, as shown in FIG. 2 (A), the railroad vehicle 2 performs the first travel on the railroad track 11. In FIG. 2, the railway track 11 is installed in the left-right direction in the figure, and the railway vehicle 2 is shown to travel from the left to the right in the figure. In the first run, when the ground marker detection unit 21 (see FIG. 1) reaches a position near the ground marker m1 (see FIG. 2B), the pulse signal transmitted from the ground marker m1 is the ground marker detection unit. 21 (see FIG. 2C).
[0055]
Upon receiving the pulse signal detection from the ground marker, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 receives the reception reliability coefficient from the GPS information and the position correction information input from the GPS processing unit 26 at that time. Is calculated. The reception reliability coefficient is a value representing the reception reliability, which is the degree of reliability of GPS information and position correction information.
[0056]
When the reception reliability coefficient is expressed as c, the reception reliability coefficient c is expressed by the following expression (4).
c = {f (n) + g (HDOP)} × h (t) (4)
In this case, the larger the value of c, the higher the reception reliability.
[0057]
In the above equation (4), f (n), which is the first term, represents a function of the number n of GPS satellites used for receiving GPS information. The value of f (n) is zero when the value of n is between zero and three. Further, when the value of n is 4 or more, the value of f (n) is equal to n. That is, when the value of n is 4, the value of f (n) is 4, and when the value of n is 5, the value of f (n) is 5. The following is the same.
[0058]
As described above, in order to obtain the position coordinates at the receiving position in DGPS, at least four GPS satellites n are necessary, as in the case of general GPS single positioning. Therefore, when n is 3 or less, the degree of positioning reliability is the lowest, so it was set to zero. If n is 4 or more, a combination (4) of GPS satellites can be selected so that GDOP (or HDOP) is the best, and a more accurate combination can be selected as the value of n increases. Therefore, the degree of reliability of positioning increases. In order to express this property, when n is 4 or more, f (n) = n.
[0059]
Note that the function of f (n) may be other than the above. For example, when n is 3 or less, a constant value k other than zero may be set. In this case, when n is 4 or more, f (n) = n²It may be + k. Alternatively, when n is 3 or less, a constant value k other than zero is set. When n is 4 or more, f (n) = n^aIt may be + k. In this case, a is an integer of 1 or more. Alternatively, when n is 3 or less, a constant value k other than zero may be set, and when n is 4 or more, f (n) = f1 (n) + k may be set. In this case, f1 (n) is a function that increases as n increases. In short, the function f (n) is a constant value k when n is 3 or less, and any function that increases from k when n is 4 or more. There may be.
[0060]
In the above equation (4), g (HDOP) as the second term represents a function of the horizontal direction accuracy reduction rate HDOP. For simplicity, when HDOP is expressed as p, g (p) is a function that increases as p decreases. For example, g (p) may be a function inversely proportional to p, g (p) = 1 / p. Alternatively, g (p) is p²Function inversely proportional to g (p) = 1 / p²It is good. In general, g (p) is p^bFunction inversely proportional to g (p) = 1 / p^bIt is good. In this case, b is an integer of 1 or more.
[0061]
As described above, in DGPS, in order to increase the horizontal position accuracy at the reception position, it is advantageous that the value of the horizontal position accuracy decrease rate HDOP is smaller. For this reason, g (p) is set to be a function having a larger value as HDOP is smaller.
[0062]
Note that the function of g (p) may be other than the above. For example, in general, g (p) is p^bA function having an intercept when b is zero, g (p) = 1 / (p + e)^bIt is good. In this case, b is an integer greater than or equal to 1, and e is a positive real number. In short, the function g (HDOP) may be any function as long as it has a larger value as HDOP is smaller.
[0063]
In the above equation (4), h (t) as the third term represents a function of the differential correction data update time t. h (t) is t²As becomes larger, the value becomes smaller, and the function has an intercept when t is zero. For example, h (t) is h (t) = 1 / (t²+ Q)^rIt is good. In this case, q is a positive real number, and r is an integer of 1 or more.
[0064]
As described above, in DGPS, in order to increase the position accuracy at the reception position, it is more advantageous that the value of the differential correction data update time t is smaller. T²The error increases in proportion to the value of. Therefore, h (t) is t²The function was set so that the smaller the value, the larger the function.
[0065]
Note that the function of h (t) may be other than the above. In short, the function h (t) is t²Any function can be used as long as the function is smaller as the value becomes smaller.
[0066]
The reception reliability coefficient c is not limited to the function of the above equation (4). In general, if the function is configured to include at least one of the first term f (n), the second term g (HDOP), and the third term h (t) of the above equation (4), Any function may be used. For example, it may be the sum of the first term f (n), the second term g (HDOP), and the third term h (t). Alternatively, the first term f (n), the second term g (HDOP), and the third term h (t) may be multiplied. Alternatively, it may be a function obtained by multiplying the sum of the first term f (n) and the third term h (t) by the second term g (HDOP). Alternatively, it may be a function obtained by multiplying the sum of the second term g (HDOP) and the third term h (t) by the first term f (n). Alternatively, it may be a function obtained by multiplying any two terms and adding the remaining one term.
[0067]
As shown in FIG. 2D, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 calculates the reception reliability coefficient c11 at the time of the ground marker m1 where the pulse signal is detected, and then the information storage unit The reliability reference value stored in 23 is compared with the calculated reception reliability coefficient c11. As a result, if the calculated reception reliability coefficient c11 is equal to or higher than the reliability reference value, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 is the original data obtained by calculating the reception reliability coefficient c11. It is determined that the reliability of the GPS information and the position correction information is high. From the GPS information and the position correction information in this case, the latitude value a11, the longitude value b11, and the reception reliability coefficient c11 of the ground marker m1 at the time of reception are determined. Are stored in the reference data table of the information storage unit 23.
[0068]
FIG. 3 shows the configuration of the reference data table of the information storage unit 23. As shown in FIG. 3, a marker having latitude a11, longitude b11, and reception reliability coefficient c11 is stored in the reference data table of the information storage unit 23 as a known marker M1 (see FIG. 2E). In this case, the latitude a11 and the longitude b11 are known marker position coordinates of the known marker M1. Further, the reception reliability coefficient c11 in this case is a known marker reliability.
[0069]
Next, the railcar 2 moves to the right in FIG. 1, and the ground marker detection unit 21 (see FIG. 1) reaches a position near the ground marker m2 (see FIG. 2B). In this case, when the pulse signal transmitted from the ground marker m2 is detected by the ground marker detection unit 21 (see FIG. 2C), the CPU (not shown) in the information processing unit 22 performs GPS at that time. A reception reliability coefficient c12 is calculated from the GPS information and position correction information input from the processing unit 26.
[0070]
As shown in FIG. 2D, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 calculates the reception reliability coefficient c12 at the time of the ground marker m2 where the pulse signal is detected, and then the information storage unit The reliability reference value stored in 23 is compared with the calculated reception reliability coefficient c12. As a result, when the calculated reception reliability coefficient c12 is less than the reliability reference value, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 uses the original data obtained by calculating the reception reliability coefficient c12. It is determined that the reliability of certain GPS information and position correction information is low, and the data of the ground marker m2 is not stored in the reference data table of the information storage unit 23.
[0071]
Next, the railcar 2 moves further to the right in FIG. 2A, and the ground marker detection unit 21 (see FIG. 1) reaches a position near the ground marker m3 (see FIG. 2B). In this case, when the pulse signal transmitted from the ground marker m3 is detected by the ground marker detection unit 21 (see FIG. 2C), the CPU (not shown) in the information processing unit 22 performs GPS at that time. The reception reliability coefficient c13 is calculated from the GPS information and position correction information input from the processing unit 26.
[0072]
As shown in FIG. 2D, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 calculates the reception reliability coefficient c13 at the time of the ground marker m3 where the pulse signal is detected, and then the information storage unit The reliability reference value stored in 23 is compared with the calculated reception reliability coefficient c13. As a result, if the calculated reception reliability coefficient c13 is equal to or higher than the reliability reference value, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 is the original data obtained by calculating the reception reliability coefficient c13. It is determined that the reliability of the GPS information and the position correction information is high. From the GPS information and the position correction information in this case, the latitude value a13, the longitude value b13, and the reception reliability coefficient c13 of the ground marker m3 at the time of reception are determined. Are stored in the reference data table of the information storage unit 23.
[0073]
Therefore, as shown in the reference data table of FIG. 3, a marker having latitude a13, longitude b13, and reception reliability coefficient c13 is a known marker M2 (see FIG. 2E), and the reference data table of the information storage unit 23. Is remembered. In this case, the latitude a13 and the longitude b13 correspond to the known marker position coordinates of the known marker M2 in the claims.
[0074]
As described above, by performing the first run of the railway vehicle 2, as shown in the reference data table of FIG. 3, a ground marker whose reception reliability coefficient c is equal to or greater than a predetermined reliability reference value is obtained. The known marker M is stored as the known marker M, and the known marker position coordinates (latitude a, longitude b) and the value of the reception reliability coefficient c are stored in the reference data table. This 1st driving | running | working becomes preparation work for detecting the own vehicle position of a train by the train own vehicle position detection system 100 of this embodiment. After the first run, the reference data table is created and stored in the information storage unit 23, so that the vehicle position can be detected by this system.
[0075]
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation in the second and subsequent runs of the railway vehicle 2 in the train own vehicle position detection system 100 of the present embodiment. As shown in FIG. 4A, in the second and subsequent runs of the railway vehicle 2, the railway vehicle 2 moves to the right in FIG. 4A, and the ground marker detection unit 21 (see FIG. 1). Reaches a position P1 (see FIG. 4C) in the vicinity of a known ground marker, for example, M1 (see FIG. 4B). In this case, when the pulse signal is detected by the ground marker detection unit 21 (see FIG. 4C), the CPU (not shown) in the information processing unit 22 is input from the GPS processing unit 26 at that time. The reception reliability coefficient c21 is calculated from the GPS information and the position correction information.
[0076]
As shown in FIG. 4D, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 sets the reception reliability coefficient c21 at the time of the position P1 (see FIG. 4C) where the pulse signal is detected. After the calculation, the reliability reference value stored in the information storage unit 23 is compared with the calculated reception reliability coefficient c21. As a result, if the calculated reception reliability coefficient c21 is equal to or higher than the reliability reference value, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 is the original data obtained by calculating the reception reliability coefficient c21. It is determined that the reliability of the GPS information and the position correction information at the time of reception of the current traveling is high, and the pulse signal detection position P1 (see FIG. 4C) at the current reception time is determined from the GPS information and the position correction information in this case. The latitude value a21 and the longitude value b21 are calculated. In this case, latitude a21 and longitude b21 correspond to the current marker position coordinates in the claims.
[0077]
Next, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 searches the reference data table in the information storage unit 23 for a known marker position coordinate closest to the current current marker position coordinate (latitude a21, longitude b21). To do. As a search method, there is a method of calculating a distance between the point represented by the current marker position coordinate and the point represented by the known marker position coordinate, and searching for the known marker position coordinate having the minimum value. For example, when the current marker position coordinates this time are (latitude a21, longitude b21) and the known marker position coordinates are (latitude a11, longitude b11), the distance L between these two points (hereinafter referred to as “relative distance”). Is expressed by the following formula (5).
L = {(a21-a11)²+ (B21-b11)²}^1/2......... (5)
[0078]
Alternatively, the current current marker position coordinates (latitude a21, longitude b21) are converted into an xy coordinate system based on a certain position to calculate (x21, y21), and the known marker position coordinates (latitude a11, longitude b11) ) May be converted into the above xy coordinate system to calculate (x11, y11), and the relative distance L between the two points may be calculated by the following equation (6).
L = {(x21−x11)²+ (Y21-y11)²}^1/2……… (6)
[0079]
Next, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 obtains the minimum value L1 (see FIG. 4E) of the relative distance calculated as described above, and sets the known marker at that time as M1. Identify the position coordinates. Next, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 compares the minimum value L1 of the relative distance with the error allowable value stored in the information storage unit 23. The allowable error value is, for example, about 5 to 10 meters. This is because, when the ground marker is not moved, it is known from the accuracy of positioning by GPS that the positioning result at the same point is within a range of about 5 to 10 meters.
[0080]
As a result of the comparison, if the minimum value L1 of the relative distance is equal to or less than the allowable error value, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 detects the point P1 (where the pulse signal is detected during the current travel). In FIG. 4A, it is determined that the marker is the known marker M1.
[0081]
Next, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 knows the known marker M1 stored in the current reference data table (see FIG. 3) as the position of the point P1 where the pulse signal was detected during the current run. It is determined whether to adopt the known marker position coordinates (latitude a11, longitude b11), or to adopt the current marker position coordinates (latitude a21, longitude b21) of the point P1 where the pulse signal was detected during the current travel. .
[0082]
This determination is based on the reception reliability coefficient c11 (known marker reliability) of the known marker M1 stored in the current reference data table (see FIG. 3) and the point P1 where the pulse signal is detected during the current traveling. This is done by comparing the value of the reception reliability coefficient c21 (current marker reliability).
[0083]
As a result of the above comparison, the known marker reliability c11 that is the reception reliability coefficient of the known marker M1 is the current marker reliability that is the reception reliability coefficient at the time when the pulse signal was detected during the current travel. When the value is greater than or equal to the value of the degree c21, that is, when c11 ≧ c21, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 uses the data stored in the current reference data table (see FIG. 3). Is determined to be highly reliable.
[0084]
As a result, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 stores the position coordinates of the ground marker at the point P1 where the pulse signal was detected during the current travel in the current reference data table (see FIG. 3). The determined position coordinates (latitude a11, longitude b11) are determined. As a result, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 has the position coordinates of the railway vehicle 2 at the time of traveling at the point P1 where the pulse signal was detected during the current traveling (latitude a11, longitude b11). Is output. These times and the position coordinates at that time are also stored in a predetermined storage area in the information storage unit 23. In this case, the data of the known marker M1, the latitude a11, the longitude b11, and the reception reliability coefficient c11 stored in the current reference data table (see FIG. 3) are stored as they are without being changed. (See FIG. 4F).
[0085]
If the magnitude relationship between the relative distance and the allowable error value or the magnitude relationship between the known marker reliability and the current marker reliability is different, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 performs a process different from the above. Do.
[0086]
When the railcar 2 moves in the right direction in FIG. 4A, the ground marker detection unit 21 (see FIG. 1) is in the vicinity position P2 of a known ground marker, for example, M2 (see FIG. 4B) (see FIG. 4). (See (C)). In this case, when the pulse signal is detected by the ground marker detection unit 21 (see FIG. 4C), the CPU (not shown) in the information processing unit 22 is input from the GPS processing unit 26 at that time. The reception reliability coefficient c22 is calculated from the GPS information and the position correction information.
[0087]
As shown in FIG. 4D, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 sets the reception reliability coefficient c22 at the position P2 (see FIG. 4C) at which the pulse signal is detected. After the calculation, the reliability reference value stored in the information storage unit 23 is compared with the calculated reception reliability coefficient c22. As a result, if the calculated reception reliability coefficient c22 is equal to or higher than the reliability reference value, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 is the original data obtained by calculating the reception reliability coefficient c22. It is determined that the reliability of the GPS information and the position correction information at the time of reception of the current traveling is high. From the GPS information and the position correction information in this case, the pulse signal detection position P2 (see FIG. 4C) at the current reception time is determined. The value of the current marker position coordinates (latitude a22, longitude b22) is calculated.
[0088]
Next, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 obtains a known marker position coordinate closest to the current current marker position coordinate (latitude a22, longitude b22) from the reference data table in the information storage unit 23. Search in the same way as above.
[0089]
In this case, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 obtains the minimum relative distance L2 (see FIG. 4E) between the current marker position and the known marker position in the same manner as described above. Then, the known marker at that time is specified as M2, and its position coordinates are specified. Next, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 compares the minimum value L <b> 2 of the relative distance with the error allowable value stored in the information storage unit 23.
[0090]
As a result of the above comparison, if the minimum value L2 of the relative distance is less than or equal to the allowable error value, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 detects the point P2 (P2 ( In FIG. 4A, it is determined that the marker is the known marker M2.
[0091]
Next, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 knows the known marker M2 stored in the current reference data table (see FIG. 3) as the position of the point P2 where the pulse signal was detected during the current running. Whether to use the known marker position coordinates (latitude a13, longitude b13) or the current marker position coordinates (latitude a22, longitude b22) of the point P2 at which the pulse signal was detected during the current run. The determination is performed in the same manner.
[0092]
As a result of this comparison, the known marker reliability c13 (see FIG. 3), which is the reception reliability coefficient of the known marker M2, is the reception reliability coefficient at the time when the vehicle was traveling at the point P2 where the pulse signal was detected during the current traveling. When the current marker reliability c22 is less than the value, that is, when c13 <c22, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 is stored in the current reference data table (see FIG. 3). It is determined that the data at the time of traveling is more reliable than the existing data.
[0093]
As a result, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 obtains the position coordinates of the ground marker at the time of the point P2 where the pulse signal is detected during the current traveling, the position coordinates (latitudes) received and calculated during the current traveling. a22, longitude b22). As a result, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 has the position coordinates of the railway vehicle 2 at the time of traveling at the point P2 where the pulse signal was detected during traveling this time (latitude a22, longitude b22). Is output. These times and the position coordinates at that time are also stored in a predetermined storage area in the information storage unit 23. In this case, as shown in FIG. 5, the data of the known marker M2 stored in the current reference data table (see FIG. 3) includes the known marker M2 ′, the latitude a22, the longitude b22, and the reception reliability. The coefficient c22 is changed and stored (see FIG. 4F).
[0094]
Further, there is a case where the above is further different. In that case, a CPU (not shown) in the information processing unit 22 performs a process different from the above.
[0095]
For example, when the pulse signal is detected by the ground marker detection unit 21 at the above-described point P2 (see FIG. 4C), the CPU (not shown) in the information processing unit 22 at that time, the GPS processing unit 26, when the reception reliability coefficient c22 is calculated from the GPS information input from 26 and the position correction information, and the calculated reception reliability coefficient c22 is less than the reliability reference value, the information processing unit 22 The CPU (not shown) determines that the reliability of the GPS information and the position correction information at the time of reception of the current traveling, which is the original data obtained by calculating the reception reliability coefficient, is low, and the subsequent processing is not performed. Therefore, the vehicle position of the train at this time is not detected and is not output. The data stored in the reference data table is not changed.
[0096]
Alternatively, as shown in FIG. 6, a pulse signal is detected by the ground marker detection unit 21 at a certain point P * (see FIG. 6C), and the reception reliability coefficient c32 (see FIG. 6D) is reliable. If the degree is equal to or greater than the reference value, the minimum value of the relative distance between the current marker position and the known marker position may exceed the allowable error value. In such a case, “the existing ground marker was relocated for some reason” or “the reception reliability coefficient was less than the reliability reference value at the time of previous driving, so it was not stored in the reference data table. The situation such as “is considered”. In this case, as shown in FIG. 7, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 uses the position coordinates (latitude a32, longitude b32) and the reception reliability coefficient as another new marker M *. c32 is stored in the reference data table in the information storage unit 23. As a result, the CPU (not shown) in the information processing unit 22 has the position coordinates of the railway vehicle 2 at the time of traveling at the point P * where the pulse signal was detected during the current traveling (latitude a32, longitude b32). ) Is output. These times and the position coordinates at that time are also stored in a predetermined storage area in the information storage unit 23.
[0097]
According to the train own vehicle position detection system 100 of the present embodiment, the position coordinates can be detected by positioning using DGPS every time the ground marker is reached, and even when the ground marker is moved, etc. It has the advantage that position detection can be performed well.
[0098]
The present invention is not limited to the embodiment described above. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
[0099]
For example, in the above-described embodiment, the ATS ground unit and the ATC ground unit are described as examples of the ground marker. However, the present invention is not limited to this, and the ground marker of another configuration, for example, dedicated to this system is used. It may be a ground marker newly established. The ground marker may have any configuration as long as it has a function of transmitting radio waves such as pulse signals to the railway vehicle.
[0100]
In the above-described embodiment, the CPU (not shown) of the information processing unit 22 that is information processing means calculates a reception reliability coefficient after detecting a pulse signal from the ground marker and calculates a reliability reference value. However, the present invention is not limited to this, and the information processing means may perform processing procedures of other contents. For example, the processing procedure may be such that the calculation of the reception reliability coefficient and the comparison with the reliability reference value are not performed. In this case, at the time of the first run, after the pulse signal from the ground marker is detected, the position coordinates at that time are stored in the information storage means as the known marker position coordinates. In the second and subsequent runs, after the pulse signal from the ground marker is detected, the position coordinate at that time is set as the current marker position coordinate, and the known marker position coordinate closest to the current marker position coordinate is stored as information. If the relative distance between the position of the searched known marker position coordinate and the current marker position coordinate, which is the searched known marker position coordinate, is within the error tolerance, the ground marker is detected. The search known marker position coordinates are output as the position coordinates of the ground marker detected by the means.
[0101]
Further, in the above embodiment, the description has been given by taking the railway vehicle as an example of the moving body, but the present invention is not limited to this, and is applied to a moving body having another configuration, for example, a new transportation system, a monorail, or the like. May be.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the DGPS is applied to the mobile travel system, the information processing means and the information storage means are provided, the mobile travels the first time, and the ground marker detection means is the ground marker. The information processing means stores the position coordinates at that time as the known marker position coordinates in the information storage means, and the ground marker detection means performs the ground marker detection in the second and subsequent runs of the moving object. When the information processing unit detects the current marker position coordinate, the information processing unit searches the information storage unit for the known marker position coordinate closest to the current marker position coordinate. If the relative distance between the position of the known marker position coordinate and the current marker position coordinate is less than the error tolerance, the search known marker position coordinates are output as the position coordinates of the ground marker. Since it is configured as described above, the position coordinates can be detected by positioning using DGPS every time the ground marker is reached, and the position can be detected with high accuracy even when the ground marker is moved. There are advantages such as.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a train own vehicle position detection system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a first diagram for explaining the operation of the train vehicle position detection system shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a second diagram illustrating the operation of the train vehicle position detection system shown in FIG. 1;
4 is a third diagram illustrating the operation of the train vehicle position detection system shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a fourth diagram for explaining the operation of the train vehicle position detection system shown in FIG. 1;
6 is a fifth diagram for explaining the operation of the train own vehicle position detection system shown in FIG. 1; FIG.
7 is a sixth diagram illustrating the operation of the train vehicle position detection system shown in FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
1 Railroad tracks
2 Railway vehicles
3 reference position stations
11 rails
12 Ground marker
20 On-vehicle equipment
21 Ground marker detector
22 Information processing department
23 Information storage
24 First antenna
25 Second antenna
26 GPS processor
27 Differential receiver
31 Transmitting antenna
100 Train position detection system
G1-Gn GPS satellites

Claims

A plurality of ground markers installed in the vicinity of the traveling path, a moving body mounting device mounted on a moving body traveling on the traveling path, a reference position station where the position is measured, and a plurality of GPS orbiting the earth A method of detecting the position of the moving body by the mobile body mounting apparatus using a satellite,
In the mobile body mounting device,
Ground marker detection means for detecting the ground marker;
GPS receiving means for receiving GPS information transmitted by radio waves from the GPS satellite and position correction information transmitted by radio waves from the reference position station, and calculating position coordinates based on the GPS information and the position correction information; ,
Information storage means;
Providing information processing means;
When the mobile object travels for the first time and the ground marker detection means detects the ground marker, the information processing means uses the position coordinates at that time as the known marker position coordinates as the information storage means. Remember
Furthermore, the information processing unit is configured to receive the ground marker detected by the ground marker detection unit based on the content of the GPS information or the position correction information when the moving body travels for the first time. Calculating a reception reliability coefficient representing a reception reliability which is a degree of reliability of the GPS information and the position correction information;
For the ground marker that is determined that the reception reliability is equal to or higher than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient, the position coordinate related to the ground marker is the known marker position coordinate and the information together with the reception reliability coefficient. Memorize it in the memory means,
For the ground marker that is determined that the reception reliability is lower than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient, it is controlled not to store information in the information storage means,
In the second and subsequent travels of the moving body, when the ground marker detection unit detects the ground marker, the information processing unit sets the position coordinate at that time as the current marker position coordinate, The known marker position coordinate closest to the current marker position coordinate is retrieved from the information storage means, and the retrieved known marker position coordinate that is the retrieved known marker position coordinate is between the position of the current known marker position coordinate and the position of the current marker position coordinate. When the relative distance is equal to or smaller than the allowable error value, the search target marker position coordinate is output as the position coordinate of the ground marker detected by the ground marker detection means.

In the mobile body self-position detection method of Claim 1 ,
The reception reliability coefficient is:
A first term expressing a function of the number n of the GPS satellites used for receiving the GPS information, wherein if n is a value of 4 or more, the larger the n is, the higher the reception reliability is;
A second term representing a function of HDOP which is a rate of decrease in position accuracy in a horizontal direction at an observation point on the earth, and expressing that the reception reliability is higher as the HDOP is smaller;
This is a function of differential correction data update time t, which is a time difference between the latest time when the position correction information is received and the calculation time of the reception reliability coefficient, and represents that the reception reliability is higher as t is smaller. A mobile body self-position detecting method, comprising: a function including at least one of the third term.

In the mobile body self-position detection method of Claim 2 ,
The reception reliability coefficient is:
A mobile body self-position detection method, which is a function obtained by multiplying the sum of the first term and the second term by the third term.

In the mobile body self-position detection method of Claim 1 ,
The information processing means is the reception reliability of the ground marker detected by the ground marker detection means based on the content of the GPS information or the position correction information during the second and subsequent travels of the mobile body. When the coefficient is calculated and it is determined that the current marker reliability, which is the reception reliability at the current marker position coordinates at the time of traveling this time, is greater than or equal to the reliability reference value, the position of the current marker position coordinates The search known marker reliability, which is the reception reliability at the position of the search known marker position coordinate where the relative distance between and the error is less than the allowable error value, is compared with the current marker reliability,
When it is determined that the search known marker reliability is equal to or higher than the current marker reliability, the search known marker position coordinates are output as the position coordinates of the ground marker detected by the ground marker detection means. Mobile body self-position detection method.

In the mobile body self-position detection method according to claim 4 ,
When the information processing means determines that the current marker reliability is higher than the search known marker reliability as a result of comparison between the search known marker reliability and the current marker reliability, the ground marker detection Outputting the current marker position coordinate as the position coordinate of the ground marker detected by the means, and storing the current marker position coordinate as a new known marker position coordinate in the information storage means together with the reception reliability coefficient. A mobile object self-position detecting method characterized by the above.

In the mobile body self-position detection method of Claim 1 ,
The information processing means is the reception reliability of the ground marker detected by the ground marker detection means based on the content of the GPS information or the position correction information during the second and subsequent travels of the mobile body. When the coefficient is calculated and it is determined that the current marker reliability, which is the reception reliability at the current marker position coordinates at the time of traveling this time, is equal to or higher than the reliability reference value, the position of the current marker position coordinates The known marker position coordinate closest to the position is searched from the information storage means, and the relative distance between the position of the searched known marker position coordinate that is the searched known marker position coordinate and the position of the current marker position coordinate is an error. When the value is larger than the allowable value, the current marker position coordinate is output as the position coordinate of the ground marker detected by the ground marker detection means, and the current marker The location coordinates as a new known marker coordinates, mobile self-position detecting method, characterized in that to be stored in the information storage means together with the received reliability coefficient.

In the mobile body self-position detection method of Claim 1 ,
The information processing means is the reception reliability of the ground marker detected by the ground marker detection means based on the content of the GPS information or the position correction information during the second and subsequent travels of the mobile body. When the coefficient is calculated and it is determined that the current marker reliability, which is the reception reliability at the current marker position coordinates at the time of traveling this time, is less than the reliability reference value, it is detected by the ground marker detection means A moving body self-position detecting method, wherein control is performed so as not to output the position coordinates of the ground marker.

A plurality of ground markers that are installed in the vicinity of the traveling path and whose positions are previously measured and known,
A moving body mounting device mounted on a moving body that travels along the travel path;
A reference position station where the position is measured, and
A system having a plurality of GPS satellites orbiting the earth, wherein the mobile body mounting device detects the position of the mobile body,
The mobile body mounting device is:
Ground marker detection means for detecting the ground marker;
GPS receiving means for receiving GPS information transmitted by radio waves from the GPS satellite and position correction information transmitted by radio waves from the reference position station, and calculating position coordinates based on the GPS information and the position correction information; ,
Information storage means for storing the position coordinates of the ground marker as known marker position coordinates;
When the ground marker detection means detects the ground marker, the position coordinates at that time are set as the current marker position coordinates, and the known marker position coordinates closest to the current marker position coordinates are stored in the information storage means. When the relative distance between the position of the searched known marker position coordinate that is the searched known marker position coordinate and the position of the current marker position coordinate is equal to or less than an allowable error value, the ground marker detecting means Bei example information processing means for outputting the search known marker coordinates as the position coordinates of the ground markers detected by,
The information processing unit is configured to receive the GPS at a reception time point for a ground marker detected by the ground marker detection unit based on the GPS information or the position correction information when the mobile object travels for the first time. Calculating a reception reliability coefficient representing a reception reliability that is a degree of reliability of the information and the position correction information;
For the ground marker that is determined that the reception reliability is equal to or higher than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient, the position coordinate related to the ground marker is the known marker position coordinate and the information together with the reception reliability coefficient. Memorize it in the memory means,
The mobile body is controlled so as not to store information in the information storage means for the ground marker that is determined that the reception reliability is lower than the reliability reference value based on the value of the reception reliability coefficient. Position detection system.