JP7410779B2

JP7410779B2 - 車両位置検知装置

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Publication number: JP7410779B2
Application number: JP2020062745A
Authority: JP
Inventors: 誠八木
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2024-01-10
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP2021160468A

Description

本発明は、車両の位置を検知する車両位置検知装置に関する。

従来から列車の車軸に取り付けられた速度発電機（タコジェネレータ）の出力信号に基づいて列車の位置を検知する技術が知られている。但し、速度発電機の出力信号に基づいて検知された列車の位置は、車輪の空転や滑走などに起因する誤差を含み、この誤差は列車の移動距離が増えるにしたがって増加する。そのため、速度発電機の出力信号に基づいて検知された列車の位置は、列車に設けられた車上子が軌道の所定位置に設置された位置補正用の地上子と対向して両者の間で通信が確立したときに当該地上子の設置位置に補正されるのが一般的である。

特開２００８－１２６７２１号公報

上記従来の技術は、車軸に取り付けられた速度発電機の出力信号、換言すれば、車軸の回転数情報を用いるため、列車の位置を連続的に検知することが可能であり、これまでに十分な実績もある。しかし、複数の位置補正用の地上子が軌道の異なる位置に設置される必要があり、設置コストや維持コストがかかる。そのため、位置補正用の地上子などの地上側設備を必要とすることなく、速度発電機の出力信号に基づいて検知された列車の位置を補正することのできる技術の開発が要望されている。なお、このような要望は、列車の位置を検知する場合に限られず、車軸の回転数情報を用いて車両の位置を検知する場合に共通するものである。

そこで、本発明は、車軸の回転数情報に基づいて車両の位置を検知するとともに、地上側設備を必要とすることなく、検知された車両の位置を補正することのできる車両位置検知装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、車両位置検知装置が提供される。この車両位置検知装置は、車軸の回転数情報に基づき車両の位置を検知する位置検知部と、衛星測位システム信号及び前記車両の速度関連情報を単位時間毎に入力し、推定・予測フィルタを用いて前記車両の位置の推定及び前記単位時間後の前記車両の位置の予測を逐次的に行う位置推定部と、前記位置推定部による推定位置と前回予測位置とを逐次比較して位置補正の可否を判定する可否判定部と、を含み、前記可否判定部の判定結果に応じて、前記位置検知部による検知位置が前記位置推定部による推定位置に基づく補正用位置を用いて補正されるように構成されている。
また、本発明の他の側面によると、車軸の回転数情報に基づき車両の位置を検知する位置検知部と、衛星測位システム信号及び前記車両の速度関連情報を単位時間毎に入力し、推定・予測フィルタを用いて前記車両の位置を逐次的に推定する位置推定部と、を含み、前記位置検知部による検知位置が前記位置推定部による推定位置に基づき補正される、車両位置検知装置は、衛星測位システム信号を受信する複数の受信機を有し、前記位置推定部は、前記複数の受信機のいずれかによって受信された衛星測位システム信号を入力して前記車両の位置を推定し、前記位置検知部による検知位置が補正されない状態が所定時間以上継続した場合、前記位置推定部は、それまでとは異なる受信機によって受信された衛星測位システム信号を入力して前記車両の位置を推定する。

本発明によれば、車軸の回転数情報に基づいて車両の位置を検知するとともに、地上側設備を必要とすることなく、検知された車両の位置を補正することのできる車両位置検知装置を提供することができる。

本発明が適用された車両の一例の概略構成を示す図である。実施形態に係る車両位置検知装置の概略構成を示すブロック図である。検知位置の補正処理の概要を示すフローチャートである。軌道（走行路）における車両の占有範囲を示す図であり、（ａ）は検知位置が補正されない場合の車両の占有範囲を示し、（ｂ）は検知位置が補正された場合の車両の占有範囲を示している。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、車両が鉄道車両（すなわち、列車）である場合について説明する。但し、これに限られるものではなく、車両には、バスなどのあらかじめ定められた走行路を走行する各種の車両が含まれ得る。

図１は、本発明が適用された鉄道車両（以下単に「車両」という）Ｖの一例の概略構成を示している。図１に示される車両Ｖは、軌道Ｔ（すなわち、あらかじめ定められた走行路）を走行する。車両Ｖには、車両位置検知装置１、車両制御装置２及び車上無線機３が搭載されている。

車上無線機３は、車両位置検知装置１及び車両制御装置２に接続されている。車上無線機３は、地上に設置された地上無線機５１との間で無線通信が可能である。なお、図１には地上無線機５１が一つしか示されていないが、実際には複数の地上無線機５１が軌道Ｔに沿って互いに間隔をあけて設置されている。そして、複数の地上無線機５１のそれぞれは、自身が属する管轄範囲内を走行する全ての車両を統括して管理する地上装置５２に直接又は間接的に接続されている。

車両位置検知装置１は、軌道Ｔにおける車両Ｖの位置を検知する。具体的には、車両位置検知装置１は、軌道Ｔに設定された起点（図示省略）を基準とした車両Ｖの位置（前記起点からの距離に相当）を検知する。また、車両位置検知装置１は、検知された車両Ｖの位置に基づいて車両制御などで使用される車両Ｖの制御用位置を設定するとともに、軌道Ｔにおける車両Ｖの占有範囲（在線位置）を算出するように構成されている。本実施形態において、車両位置検知装置１によって設定された車両Ｖの制御用位置及び／又は車両位置検知装置１によって算出された車両Ｖの占有範囲は、車両制御装置２に出力されるとともに地上装置５２に無線送信される。なお、車両位置検知装置１の構成等については後述する。

車両制御装置２は、車両Ｖの走行を制御する。車両制御装置２は、車両Ｖの走行を制御するものであればよく、特に制限されない。例えば、車両制御装置２は、車両位置検知装置１から入力された車両Ｖの制御用位置と、地上装置５２から無線送信された制限速度情報と、に基づいて車両Ｖの速度を制御するように構成され得る。あるいは、車両制御装置２は、車両位置検知装置１から入力された車両Ｖの制御用位置と、地上装置５２から無線送信された停止限界位置（ＬＭＡ：ＬｉｍｉｔｏｆＭｏｖｅｍｅｎｔＡｕｔｈｏｒｉｔｙ）と、に基づいて速度照査パターンを作成し、作成された速度照査パターンにしたがって車両Ｖの速度を制限するように構成され得る。後者の場合、前記停止限界位置は、車両Ｖの前方を走行する先行車両（図示省略）の制御用位置又は占有範囲に基づいて地上装置５２によって設定される。

また、車両Ｖには、速度発電機４と、加速度センサ５と、ＧＮＳＳ受信機６と、が設けられている。

速度発電機４は、いわゆるタコジェネレータである。速度発電機４は、車両Ｖの所定の車軸に取り付けられており、車軸の回転速度や回転数に応じた信号（以下「車軸回転数情報」という）を車両位置検知装置１及び車両制御装置２に出力する。車軸回転数情報は、車両Ｖの速度や車両Ｖの移動距離などを算出するために使用される。例えば、車両制御装置２は、車軸回転数情報に基づいて車両Ｖの速度を算出し、算出された車両Ｖの速度が前記制限速度を超えないようにブレーキ制御を行うように、あるいは、算出された車両Ｖの速度と前記速度照査パターンとを比較してブレーキ制御を行うように、構成され得る。

加速度センサ５は、車両Ｖの加速度を検出する。加速度センサ５によって検出された車両Ｖの加速度は車両位置検知装置１に出力される。

ＧＮＳＳ受信機６は、衛星測位システム（ＧＮＳＳ：ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）から測位信号（以下「ＧＮＳＳ信号」という）を受信する。特に制限されないが、本実施形態において、ＧＮＳＳ受信機６は、車両Ｖの先頭部に配置されている。ＧＮＳＳ受信機６によって受信されたＧＮＳＳ信号は車両位置検知装置１に出力される。

図２は、車両位置検知装置１の概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、本実施形態において、車両位置検知装置１は、位置検知部１１、位置推定部１２、可否判定部１３、制御用位置設定部１４及び占有範囲算出部１５を含む。

位置検知部１１は、速度発電機４の出力（車軸回転数情報）に基づいて軌道Ｔにおける車両Ｖの位置（ここでは、車両Ｖの先頭位置とする）を検知する。具体的には、位置検知部１１は、車軸回転数情報に基づいて車両Ｖの移動距離を算出し、算出された車両Ｖの移動距離に基づいて車両Ｖの先頭位置ＤＰｆを検知するように構成されている。また、位置検知部１１は、検知された車両Ｖの先頭位置ＤＰｆから車両Ｖの長さ（車両長）Ｌだけ後方の位置を車両Ｖの後尾位置ＤＰｒとして検知する。

位置検知部１１は、可否判定部１３から後述する補正用位置ＣＰを含む補正指令を入力すると、検知した現在（時刻ｋとする）の車両Ｖの先頭位置ＤＰｆを補正用位置ＣＰに補正するように構成されている。これにより、車両Ｖの後尾位置ＤＰｒも補正されることになる。また、位置検知部１１は、その後においては、補正後の車両Ｖの先頭位置ＤＰｆ（すなわち、補正用位置ＣＰ）と、車軸回転数情報に基づいて算出される車両Ｖの移動距離と、から車両Ｖの先頭位置ＤＰｆを検知する。

なお、以下では、位置検知部１１によって検知された車両Ｖの位置（先頭位置ＤＰｆ及び後尾位置ＤＰｒ）のことを「位置検知部１１による検知位置ＤＰ」という。位置検知部１１による検知位置ＤＰは、制御用位置設定部１４に出力される。

位置推定部１２は、ＧＮＳＳ信号及び車両Ｖの速度関連情報を単位時間（単位：ｍｓｅｃ）毎に入力して軌道Ｔにおける車両Ｖの位置（ここでは、車両Ｖの先頭位置とする）を逐次的に推定する。本実施形態において、位置推定部１２は、車両制御装置２によって算出された車両Ｖの速度及び加速度センサ５によって検出された車両Ｖの加速度を車両Ｖの速度関連情報として入力する。但し、これに限られるものではない。例えば、位置推定部１２は、車両制御装置２によって算出された車両Ｖの速度に代えて、車両Ｖに設けられ速度センサによって検出された車両Ｖの速度を入力してもよいし、車軸回転数情報を入力して車両Ｖの速度を算出してもよい。また、位置推定部１２は、加速度センサ５によって検出された車両Ｖの加速度に代えて、車両Ｖの速度を微分処理して車両Ｖの加速度を算出してもよい。さらに、位置推定部１２は、車両Ｖの速度及び車両Ｖの加速度以外の車両Ｖの速度に関連する情報であって、センサなどによって直接又は間接的に検出可能な情報を車両Ｖの速度関連情報として入力して車両Ｖの位置を逐次的に推定してもよい。

位置推定部１２は、まず、データベースなどの記憶部ＤＢに記憶されている軌道Ｔに関する情報（走行路関連情報）を参照して、ＧＮＳＳ信号に含まれた緯度情報及び経度情報を、前記起点を基準とした軌道Ｔ上の位置に変換する。本実施形態において、変換された軌道Ｔ上の位置は車両Ｖの先頭位置に相当する。以下、この変換された軌道Ｔ上の位置のことを「ＧＮＳＳ信号に基づく車両Ｖの位置」という。なお、ＧＮＳＳ受信機６が車両Ｖの先頭部に配置されてない場合には、上記変換の際に、必要に応じて、車両Ｖの先頭部からＧＮＳＳ受信機６の設置位置までの距離が考慮される。

本実施形態において、位置推定部１２は、ＧＮＳＳ信号に基づく車両Ｖの位置と、車両Ｖの速度関連情報（ここでは、車両Ｖの速度及び車両Ｖの加速度）と、を観測値とする状態空間モデルにカルマンフィルタを適用して現在の車両Ｖの位置の推定と前記単位時間後の車両Ｖの位置の予測とを逐次的に行うように構成されている。但し、これに限られるものではない。位置推定部１２は、種々の推定・予測フィルタを利用して現在の車両Ｖの位置の推定及び前記単位時間後の車両Ｖの位置の予測を行うように構成され得る。位置推定部１２によって推定された現在の車両Ｖの位置及び予測された前記単位時間後の車両Ｖの位置は、可否判定部１３に出力される。

ここで、位置推定部１２によって推定された現在（時刻ｋ）の車両Ｖの位置とは、現在（時刻ｋ）までの観測値を元に推定された現在（時刻ｋ）の車両Ｖの位置のことであり、位置推定部１２によって予測された前記単位時間後の車両Ｖの位置とは、現在（時刻ｋ）までの観測値を元に予測された前記単位時間後（時刻ｋ＋１）の車両Ｖの位置のことである。なお、以下では、位置推定部１２によって推定された現在（時刻ｋ）の車両Ｖの位置のことを「位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）（＝Ｐ（ｋ／ｋ））」といい、位置推定部１２によって予測された前記単位時間後の車両Ｖの位置のことを「位置推定部１２による予測位置Ｐ^－（ｋ＋１）（＝Ｐ（ｋ＋１／ｋ））」という。また、位置推定部１２によって前記単位時間前（時刻ｋ－１）までの観測値を元に前記単位時間前（時刻ｋ－１）に予測された現在（時刻ｋ）の車両Ｖの位置のことを「位置推定部１２による前回予測位置Ｐ^－（ｋ）（＝Ｐ（ｋ／ｋ－１））」という。

可否判定部１３は、定期的又は随時に、位置補正の可否、具体的には、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づく位置検知部１１による検知位置ＤＰの補正が可能であるか否かを判定する。かかる判定は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）と前回予測位置Ｐ^－（ｋ）とを逐次比較することによって行われる。

具体的には、本実施形態において、可否判定部１３は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）及び予測位置Ｐ^－（ｋ＋１））が入力されるたびに、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）と前回予測位置Ｐ^－（ｋ）との差分ΔＰ（＝Ｐ（ｋ）－Ｐ^－（ｋ））を算出してデータとして蓄積するとともに、差分ΔＰの標準偏差σを算出する。

そして、可否判定部１３は、算出された差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下になると位置補正が可能であると判定する。ここで、閾値ＴＨは、軌道Ｔなどに応じて適宜設定可能である。特に制限されないが、閾値ＴＨは、５ｍ以下の距離、好ましくは３ｍ以下の距離、さらに好ましくは１ｍ以下の距離に設定される。

可否判定部１３は、位置補正が可能であると判定すると、位置検知部１１による検知位置ＤＰを補正するための補正用位置ＣＰを位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づいて設定し、設定された補正用位置ＣＰを含む補正指令を位置検知部１１に出力する。これにより、位置検知部１１において、位置検知部１１による検知位置ＤＰが位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づく補正用位置ＣＰを用いて補正される。換言すれば、位置検知部１１による検知位置ＤＰが位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づいて補正される。本実施形態において、可否判定部１３は、位置補正が可能であると判定した場合に直近の位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）を補正用位置ＣＰとして設定する。但し、これに限られるものではない。可否判定部１３は、位置補正が可能であると判定した場合に、そのときすでに入力されている位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）の代表値を補正用位置ＣＰとして設定してもよい。なお、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）の代表値は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）の平均値、中央値及び二乗平均値などを含む。

一方、可否判定部１３は、あらかじめ設定された判定時間（単位：ｓｅｃ）が経過しても差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下とならない場合には、位置補正の可否の判定を終了する。この場合、位置検知部１１による検知位置ＤＰは補正されない。

図３は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づく位置検知部１１による検知位置ＤＰの補正処理の概要を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両Ｖが軌道Ｔを走行している間、定期的又は随時に実施される。

図３において、ステップＳ１では、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）及び予測位置Ｐ^－（ｋ＋１）を入力する。ステップＳ２では、ステップＳ１で入力された推定位置Ｐ（ｋ）と前回のステップＳ１で入力された予測位置（すなわち、前回予測位置）Ｐ^－（ｋ）との差分ΔＰ（＝Ｐ（ｋ）－Ｐ^－（ｋ））を算出する。ステップＳ３では、算出された差分ΔＰをデータとして蓄積する。

ステップＳ４では、蓄積された差分ΔＰの標準偏差σを算出する。ステップＳ５では、ステップＳ４で算出された差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下であるか否かを判定し、差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下の場合にはステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、補正用位置ＣＰを設定する。上述のように、本実施形態では、ステップＳ１で入力された、すなわち、直近に入力された位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）を補正用位置ＣＰとして設定する。ステップＳ７では、位置検知部１１による検知位置ＤＰを補正用位置ＣＰに補正する。上述のように、かかる補正は、位置検知部１１によって行われる。そして、ステップＳ８では、データとして蓄積されている差分ΔＰの標準偏差σをクリアして本フローを終了する。

一方、ステップＳ５において、ステップＳ４で算出されたΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨよりも大きい場合にはステップＳ９に進む。ステップＳ９では、処理の開始から判定時間が経過しているか否かを判定する。そして、判定時間が経過していなければステップＳ１に戻り、判定時間が経過していれば本フローを終了する。

図２に戻り、本実施形態において、可否判定部１３は、差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下になると（すなわち、位置補正が可能であると判定すると）、補正指令を位置検知部１１に出力することに加えて、そのときの差分ΔＰの標準偏差σ（≦閾値ＴＨ）を含む安全バッファ変更指令を制御用位置設定部１４に出力する。

制御用位置設定部１４は、位置検知部１１による検知位置ＤＰに基づいて車両Ｖの制御用位置（制御用先頭位置及び制御用後尾位置）を設定する。

本実施形態において、制御用位置設定部１４は、安全バッファ変更指令が入力されない場合、すなわち、位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正されない場合には、位置検知部１１による検知位置ＤＰ（先頭位置ＤＰｆ）から第１安全バッファα１だけ前方の位置を車両Ｖの制御用先頭位置Ｐｆ１に設定し、位置検知部１１による検知位置ＤＰ（後尾位置ＤＰｒ）から第１安全バッファα１だけ後方の位置を車両Ｖの制御用後尾位置Ｐｒ１に設定する。第１安全バッファα１は、位置検知部１１による検知位置ＤＰに含まれ得る誤差（距離）に相当する。第１安全バッファα１は、任意に設定可能である。本実施形態において、第１安全バッファα１は、位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正されない時間が長くなるほど（換言すれば、位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正されない状態での車両Ｖの移動距離が長くなるほど）大きな値に設定される。

一方、制御用位置設定部１４は、安全バッファ変更指令が入力された場合、すなわち、位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正された場合には、安全バッファ変更指令に含まれた差分ΔＰの標準偏差σ（≦閾値ＴＨ）に基づいて第２安全バッファα２を設定する。第２安全バッファα２は、基本的には、第１安全バッファα１よりも小さい値である。そして、制御用位置設定部１４は、位置検知部１１による検知位置ＤＰ（先頭位置ＤＰｆ）から第２安全バッファα２だけ前方の位置を車両Ｖの制御用先頭位置Ｐｆ２に設定し、位置検知部１１による検知位置ＤＰ（後尾位置ＤＰｒ）から第２安全バッファα２だけ後方の位置を車両Ｖの制御用後尾位置Ｐｒ２に設定する。つまり、位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正された場合には、位置検知部１１による検知位置ＤＰの前後、すなわち、車両Ｖの先頭位置ＤＰｆの前方及び車両Ｖの後尾位置ＤＰｒの後方のそれぞれに、第１安全バッファα１に代えて、差分ΔＰの標準偏差σに基づいて設定される第２安全バッファα２が付加される。

本実施形態において、制御用位置設定部１４は、安全バッファ変更指令に含まれた差分ΔＰの標準偏差σをそのまま第２安全バッファα２として設定する。但し、これに限られるものではない。制御用位置設定部１４は、安全バッファ変更指令に含まれた差分ΔＰの標準偏差σに所定の係数（＞１）を乗算した値を第２安全バッファα２として設定してもよい。

制御用位置設定部１４で設定された車両Ｖの制御用位置（制御用先頭位置Ｐｆ１又はＰｆ２、制御用後尾位置Ｐｒ１又はＰｆ２）は、車両制御装置２及び占有範囲算出部１５に出力される。

占有範囲算出部１５は、車両Ｖの制御用先頭位置Ｐｆ１、Ｐｆ２から車両Ｖの制御用後尾位置Ｐｒ１、Ｐｒ２までの範囲を軌道Ｔにおける車両Ｖの占有範囲Ｒとして算出する。図４は、軌道Ｔにおける車両Ｖの占有範囲Ｒを示している。制御用位置設定部１４に安全バッファ変更指令が入力されない場合（位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正されない場合）、占有範囲算出部１５では、図４（ａ）に示されるように、第１安全バッファα１が考慮された車両Ｖの占有範囲Ｒが算出される。一方、制御用位置設定部１４に安全バッファ変更指令が入力された場合（位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正された場合）、占有範囲算出部１５では、図４（ｂ）に示されるように、第２安全バッファα２が考慮された車両Ｖの占有範囲Ｒが算出される。

占有範囲算出部１５で算出された車両Ｖの占有範囲Ｒは、主に地上装置５２に無線送信される。

以上のように、本実施形態において、車両位置検知装置１は、速度発電機４の出力（車軸回転数情報）に基づいて軌道Ｔにおける車両Ｖの位置を検知する位置検知部１１と、ＧＮＳＳ信号及び車両Ｖの速度関連情報を単位時間毎に入力して軌道Ｔにおける車両Ｖの位置を逐次的に推定する位置推定部１２と、を含み、位置検知部１１による検知位置ＤＰ（先頭位置ＤＰｆ及び後尾位置ＤＰｒ）が位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づいて補正されるように構成されている。

本実施形態における車両位置検知装置１によれば、位置補正用の地上子などの地上側設備がなくても、速度発電機４の出力（車軸回転数情報）に基づいて検知された車両Ｖの位置（すなわち、位置検知部１１による検知位置ＤＰ）を補正することできる。このため、位置補正用の地上子などの地上側設備を低減又は削減することができ、従来に比べて、設置コストや維持コストが大幅に低減される。

ここで、位置推定部１２は、ＧＮＳＳ信号及び車両Ｖの速度関連情報を単位時間毎に入力して軌道Ｔにおける現在の車両Ｖの位置の推定と前記単位時間後の車両のＶの位置の予測とを逐次的に行うに構成されている。また、車両位置検知装置１は、定期的又は随時に位置補正の可否を判定する可否判定部１３をさらに含み、可否判定部１３は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）と前回予測位置Ｐ^－（ｋ）とを逐次比較して位置補正の可否を判定するように構成されている。具体的には、可否判定部１３は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）と前回予測位置Ｐ^－（ｋ）との差分ΔＰ（＝Ｐ（ｋ）－Ｐ^－（ｋ））を算出してデータとして蓄積し、蓄積された差分ΔＰの標準偏差σを算出し、差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下となると位置補正が可能であると判定する。差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下となった場合には、位置推定部１２による車両Ｖの位置の推定が精度よく且つ安定して行われるようになっていると考えられるからである。そして、可否判定部１３によって位置補正が可能であると判定された場合に、位置検知部１１において、位置検知部１１による検知位置ＤＰが位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づく補正用位置ＣＰを用いて補正される。

このため、位置推定部１２による車両Ｖの位置の推定が精度よく行われるときに、位置検知部１１による検知位置ＤＰが位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）に基づく補正用位置ＣＰを用いて補正される。したがって、位置検知部１１による検知位置ＤＰに含まれた蓄積誤差が適切に解消され、車両Ｖの位置が精度よく検知され得る。

なお、上述の実施形態において、可否判定部１３は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）と前回予測位置Ｐ^－（ｋ）との差分ΔＰ（＝Ｐ（ｋ）－Ｐ^－（ｋ））の標準偏差σに基づいて位置補正の可否を判定している。しかし、これに限られるものではない。可否判定部１３は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）と前回予測位置Ｐ^－（ｋ）との差分ΔＰ（＝Ｐ（ｋ）－Ｐ^－（ｋ））のばらつきを表す統計量に基づいて位置補正の可否を判定すればよい。例えば、可否判定部１３は、位置推定部１２による推定位置Ｐ（ｋ）と前回予測位置Ｐ^－（ｋ）との差分ΔＰ（＝Ｐ（ｋ）－Ｐ^－（ｋ））の分散や変動係数を算出し、算出された差分ΔＰの分散や変動係数に基づいて位置補正の可否を判定するように構成されてもよい。

また、上述の実施形態においては、速度発電機４の出力が車軸回転数情報として用いられている。しかし、これに限られるものではない。速度発電機４に代えて、車軸回転数情報を車両位置検知装置１及び車両制御装置２に出力するパルスジェネレータなどが車両Ｖに設けられてもよい。

さらに、図示は省略するが、複数のＧＮＳＳ受信機６が車両Ｖに設けられてもよい。この場合、位置推定部１２は、複数のＧＮＳＳ受信機６のいずれかによって受信されたＧＮＳＳ信号を入力するように構成される。そして、位置推定部１２は、位置検知部１１による検知位置ＤＰが補正されない状態が所定時間継続した場合に、それまでとは異なるＧＮＳＳ受信機６によって受信されたＧＮＳＳ信号を入力して車両Ｖの位置の推定及び予測を行うようにしてもよい。ＧＮＳＳ受信機６に故障などの異常が発生してＧＮＳＳ信号が適切に受信できなくなっている可能性があるからである。例えば、可否判定部１３は、判定時間が経過しても差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下とならない場合又は判定時間が経過しても差分ΔＰの標準偏差σが閾値ＴＨ以下とならない場合が複数回続いたときに、切替指令を位置推定部１２に出力する。位置推定部１２は、切替指令を入力すると、それまでとは異なるＧＮＳＳ受信機６によって受信されたＧＮＳＳ信号を入力するように、ＧＮＳＳ信号の入力経路を切り替えるように構成される。

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態やその変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形や変更が可能である。

１…車両位置検知装置、２…車両制御装置、３…車上無線機、４…速度発電機、５…加速度センサ、６…ＧＮＳＳ受信機、１１…位置検知部、１２…位置推定部、１３…可否判定部、１４…制御用位置設定部、１５…占有範囲算出部、Ｔ…軌道、Ｖ…車両

Claims

車軸の回転数情報に基づき車両の位置を検知する位置検知部と、
衛星測位システム信号及び前記車両の速度関連情報を単位時間毎に入力し、推定・予測フィルタを用いて前記車両の位置の推定及び前記単位時間後の前記車両の位置の予測を逐次的に行う位置推定部と、
前記位置推定部による推定位置と前回予測位置とを逐次比較して位置補正の可否を判定する可否判定部と、
を含み、
前記可否判定部の判定結果に応じて、前記位置検知部による検知位置が前記位置推定部による推定位置に基づく補正用位置を用いて補正される、
車両位置検知装置。
前記可否判定部は、前記位置推定部による推定位置と前回予測位置との差分のばらつきを表す統計量に基づいて位置補正の可否を判定し、
前記可否判定部によって位置補正が可能であると判定された場合に前記位置検知部による検知位置が前記補正用位置を用いて補正される、
請求項１に記載の車両位置検知装置。
前記補正用位置は、前記可否判定部によって位置補正が可能であると判定された場合の直近の前記位置推定部による推定位置であるか又は前記位置推定部による推定位置の代表値である、請求項２に記載の車両位置検知装置。
前記可否判定部は、前記位置推定部による推定位置と前回予測位置との差分の標準偏差が閾値以下になると位置補正が可能であると判定する、請求項２又は３に記載の車両位置検知装置。
前記位置検知部による検知位置が補正された場合、前記位置検知部による検知位置の前後に前記差分の標準偏差に基づく安全バッファが付加される、請求項４に記載の車両位置検知装置。
衛星測位システム信号を受信する複数の受信機を有し、
前記位置推定部は、前記複数の受信機のいずれかによって受信された衛星測位システム信号を入力して前記車両の位置を推定し、
前記位置検知部による検知位置が補正されない状態が所定時間以上継続した場合、前記位置推定部は、それまでとは異なる受信機によって受信された衛星測位システム信号を入力して前記車両の位置を推定する、
請求項１～５のいずれか一つに記載の車両位置検知装置。
車軸の回転数情報に基づき車両の位置を検知する位置検知部と、
衛星測位システム信号及び前記車両の速度関連情報を単位時間毎に入力し、推定・予測フィルタを用いて前記車両の位置を逐次的に推定する位置推定部と、
を含み、
前記位置検知部による検知位置が前記位置推定部による推定位置に基づき補正される、車両位置検知装置であって、
衛星測位システム信号を受信する複数の受信機を有し、
前記位置推定部は、前記複数の受信機のいずれかによって受信された衛星測位システム信号を入力して前記車両の位置を推定し、
前記位置検知部による検知位置が補正されない状態が所定時間以上継続した場合、前記位置推定部は、それまでとは異なる受信機によって受信された衛星測位システム信号を入力して前記車両の位置を推定する、
車両位置検知装置。
前記車両は、あらかじめ設定された走行路上を走行し、
前記位置検知部は、前記走行路に設定された起点を基準とした前記走行路における前記車両の位置を検知し、
前記位置推定部は、前記起点を基準とした前記走行路における前記車両の位置を推定する、
請求項１～７のいずれか一つに記載の車両位置検知装置。