(57)【要約】      （修正有）【課題】角度センサを備えていない場合であっても、ＧＮＳＳ測位精度の低下を迅速に検知し、位置算出誤差が大きくなる前に位置算出方法を切り替え、精度よく車両位置を算出する車両位置算出装置を提供する。【解決手段】車両位置算出装置１２は、鉄道車両１０に搭載する車両位置算出装置であって、ＧＮＳＳ測位結果に基づき、車両走行時の角速度を算出する角速度算出部２３と、角速度に基づいてＧＮＳＳ測位精度低下を検知し、ＧＮＳＳ測位２６Ｂと自立型測位２６Ｃを切り替えて車両の位置を決定する位置決定部２６と、を備える。【選択図】図１
2019027998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に搭載する車両位置算出装置であって、
ＧＮＳＳ測位結果に基づき、前記車両走行時の角速度または曲率を算出する角速度または曲率算出部と、
前記角速度または曲率に基づき、前記ＧＮＳＳ測位精度低下を検知し、前記ＧＮＳＳ測位と自立型測位を切り替えて前記車両の位置を決定する位置決定部と、
を備えた車両位置算出装置。
【請求項２】
前記位置決定部は、前記角速度または曲率が所定の閾値を超えた場合に、前記ＧＮＳＳ測位精度の低下を検知する、
請求項１記載の車両位置算出装置。
【請求項３】
前記位置決定部は、前記ＧＮＳＳ測位精度低下を検知した後、前記角速度または曲率が閾値以下となり、閾値以下の状態が所定時間以上経過した場合に、測位精度低下の解消を検知する、
請求項１または請求項２記載の車両位置算出装置。
【請求項４】
前記角速度または曲率算出部において、ＧＮＳＳ緯度・経度の履歴に基づいて前記角速度または曲率を算出する、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の車両位置算出装置。
【請求項５】
鉄道車両に搭載する車両運転支援装置であって、
ＧＮＳＳ測位結果に基づき、前記車両走行時の角速度または曲率を算出する角速度または曲率算出部と、
前記角速度または曲率に基づき、前記ＧＮＳＳ測位精度低下を検知し、前記ＧＮＳＳ測位と自立型測位を切り替えて前記車両の位置を決定する位置決定部と、
前記車両の位置に基づいて運転支援情報を作成する運転支援情報作成部と、
前記運転支援情報を表示する運転支援表示部と、
を備えた車両運転支援装置。
【請求項６】
駆動・制動制御装置を備えた鉄道車両に搭載する車両運転制御装置であって、
ＧＮＳＳ測位結果に基づき、前記車両走行時の角速度または曲率を算出する角速度または曲率算出部と、
前記角速度または曲率に基づき、前記ＧＮＳＳ測位精度低下を検知し、前記ＧＮＳＳ測位と自立型測位を切り替えて前記車両の位置を決定する位置決定部と、
前記車両の位置に基づいて運転制御指令を作成し、前記駆動・制動制御装置に出力する運転制御指令作成部と、
を備えた車両運転制御装置。
【請求項７】
鉄道車両に搭載する車両位置算出装置で実行する方法であって、
ＧＮＳＳ測位結果に基づき、前記車両走行時の角速度または曲率を算出する過程と、
前記角速度または曲率に基づき、前記ＧＮＳＳ測位精度低下を検知し、前記ＧＮＳＳ測位を自立型測位に切り替えて前記車両の位置を決定する過程と、
を備えた方法。
【請求項８】
鉄道車両に搭載する車両位置算出装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
ＧＮＳＳ測位結果に基づいて前記車両走行時の角速度または曲率を算出する手段と、
前記角速度または曲率に基づいて、前記ＧＮＳＳ測位精度低下を検知し、前記ＧＮＳＳ測位と自立型測位を切り替えて前記車両の位置を決定する手段と、
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両位置算出装置、車両運転支援装置、車両運転制御装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の運転支援や運転制御では、精度のよい車両位置算出が不可欠である。近年、保守の必要な地上設備を置かず、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）を用いて車両位置を算出する技術が普及している。トンネルや地下区間ではＧＮＳＳ情報が取得できないため、速度、加速度、角速度等を用いて自立型測位を行う。自立型測位では、時間の経過とともに積算誤差が増加するため、ＧＮＳＳ情報が受信できる場合は、極力ＧＮＳＳの測位結果を用いることが望ましい。
【０００３】
一方、周辺の高層ビル等の影響が強くなり、ＧＮＳＳの測位精度が大きく低下すると、ＧＮＳＳ情報が受信できていても、大きな位置算出誤差が生じる。従って、ＧＮＳＳの測位精度の低下を迅速に検知し、位置算出誤差が大きくなる前に、自立型測位に切り替える必要がある。
【０００４】
このような課題に対応するため、ＧＮＳＳ情報に基づき、ドップラー周波数を用いて車両の推定速度ベクトルを算出するとともに、角度センサで検知した方位変化量と車速パルスを用いて車両の基準速度ベクトルを算出し、両者の比較によりＧＮＳＳ測位精度の低下を検知する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−５７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＧＮＳＳ情報に基づき、ドップラー周波数を用いて算出した車両の推定速度ベクトルと、角度センサで検知した方位変化量と車速パルスを用いて算出した車両の基準速度ベクトルを比較する手法は、角度センサを必要とし、角度センサを備えていない位置算出装置では利用できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、角度センサを備えていない位置算出装置であっても、ＧＮＳＳ測位精度の低下を迅速に検知し、ＧＮＳＳ測位による位置算出誤差が大きくなる前に自立型測位に切り替え、精度よく車両位置を算出できる車両位置算出装置、運転支援装置、運転制御装置、方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の車両位置算出装置は、鉄道車両に搭載する車両位置算出装置であって、ＧＮＳＳ測位の結果に基づき、車両走行時の角速度を算出するＧＮＳＳ角速度算出部と、ＧＮＳＳ角速度に基づいてＧＮＳＳ測位精度の低下を検知し、ＧＮＳＳ測位と自立型測位を切り替えて車両の位置を決定する位置決定部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態の車両位置算出装置と、前記車両位置算出装置を含む車両運転支援装置と、を備えた鉄道車両の概略構成ブロック図である。
【図２】図２は、実施形態の車両位置算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ＧＮＳＳ角度算出の説明図である。
【図４】図４は、ＧＮＳＳ測位精度低下時の緯度・経度、ＧＮＳＳ角度及びＧＮＳＳ角速度の変化を説明する図である。
【図５】図５は、自立型測位における、過去の相対移動距離情報の取り扱いの説明図である。
【図６】図６は、駅舎の屋根等の影響を受けてＧＮＳＳ測位精度が低下している区間における、ＧＮＳＳ測位から自立型測位への切り替え、ＧＮＳＳ測位への復帰の動作説明図である。
【図７】図７は、第２実施形態の車両運転制御装置の概略構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態の車両位置算出装置と、前記車両位置算出装置を含む車両運転支援装置と、を備えた鉄道車両の概略構成ブロック図である。
車両１０は、車両１０の車軸端に取り付けられ、パルス信号を生成して出力する速度発電機１１と、車両位置に応じて運転士の運転を支援する車両運転支援装置３０と、を備えている。
車両運転支援装置３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星、準天頂衛星等の測位用衛星ＳＴから受信した電波と、速度発電機１１からのパルス信号に基づき、車両１０の位置を算出する車両位置算出装置１２と、車両１０の位置に基づいて運転支援情報を作成する運転支援情報作成装置１３と、作成した運転支援情報を車両１０の運転士に表示する運転支援表示装置１４と、を備えている。
【００１１】
車両位置算出装置１２は、測位用衛星ＳＴから電波を受信するＧＮＳＳアンテナ２１と、受信信号に基づいて車両１０の現在の緯度・経度を算出するＧＮＳＳ緯度・経度算出部２２と、緯度・経度変化に基づいて車両１０の角速度を算出するＧＮＳＳ角速度算出部２３と、緯度・経度を、路線の基準点からの距離であるキロ程に変換する緯度・経度キロ程変換部２４と、速度発電機１１からのパルス信号に基づいて相対移動距離を算出する相対移動距離算出部２５と、ＧＮＳＳ角速度、キロ程及び相対移動距離に基づき、精度のよいキロ程を決定して出力する位置決定部２６と、を備えている。
【００１２】
位置決定部２６は、ＧＮＳＳ測位精度の低下を判定するＧＮＳＳ測位精度低下判定機能２６Ａと、ＧＮＳＳ測位精度が低下していない場合に、ＧＮＳＳ緯度・経度を変換したキロ程を採用するＧＮＳＳ測位機能２６Ｂと、ＧＮＳＳ測位精度が低下している場合に、相対移動距離に基づいてキロ程を算出する自立型測位機能２６Ｃと、を備えている。
【００１３】
このように構成した車両位置算出装置１２の動作について、図面を用いて説明する。
図２は、実施形態の車両位置算出装置の動作を示すフローチャートである。
車両位置算出装置１２のＧＮＳＳ緯度・経度算出部２２は、ＧＮＳＳアンテナ２１を介して測位用衛星ＳＴから電波を受信し、受信信号に基づいて車両１０の現在の緯度・経度を算出する（ステップＳ１１）。算出した緯度・経度を、ＧＮＳＳ角速度算出部２３及び緯度・経度キロ程変換部２４に出力する。
【００１４】
ＧＮＳＳ角速度算出部２３は、最新の緯度・経度情報を含む所定個数の緯度・経度の履歴に基づき、車両走行時の鉛直軸まわりの角速度（ヨー方向角速度）を算出する（ステップＳ１２）。算出した角速度を、位置決定部２６に出力する。
【００１５】
ＧＮＳＳ角速度算出部２３は、ＧＮＳＳ角速度算出に先立ち、ＧＮＳＳ角度を算出する。図３は、ＧＮＳＳ角度算出の説明図である。黒丸は、例えば１００ｍｓ周期で更新される緯度・経度の履歴データを距離座標に変換したものである。所定個数（例えば、過去５個分）の緯度・経度データの傾きを、最小二乗法等を用いて算出し、角度に変換する。変換した角度をＧＮＳＳ角度とする。次に、ＧＮＳＳ角度の時間変化率（時間に対する角度変化の傾き）を、最小二乗法等を用いて算出する。算出した角速度を、ＧＮＳＳ角速度として位置決定部２６に出力する。
【００１６】
緯度・経度キロ程変換部２４は、予め緯度・経度とキロ程の対応関係を示す緯度・経度キロ程変換テーブルを有している。ＧＮＳＳ緯度・経度算出部２２が算出した緯度・経度情報を用いて、緯度・経度キロ程変換テーブルを参照し、補間によって現在の緯度・経度に対応したキロ程を算出する（ステップＳ１３）。算出したキロ程を、位置決定部２６に出力する。
【００１７】
相対移動距離算出部２５は、速度発電機１１からのパルス信号と車輪径に基づいて車両１０の相対移動距離を算出する（ステップＳ１４）。算出した移動距離を、位置決定部２６に出力する。
【００１８】
位置決定部２６は、ＧＮＳＳ測位精度低下判定機能２６Ａの判定結果に基づき（ステップ１６）、ＧＮＳＳ測位精度が低下している場合（ステップ１６；Ｙｅｓ）、ＧＮＳＳ測位精度低下前のＧＮＳＳ緯度・経度を変換したキロ程と、相対移動距離に基づいてキロ程を算出する（ステップ１７）。ＧＮＳＳ測位精度が低下していない場合（ステップ１６；Ｎｏ）、ＧＮＳＳ緯度・経度を変換したキロ程を採用する。このように算出、決定したキロ程を、運転支援情報作成装置１３に出力する。
【００１９】
ここで、ＧＮＳＳ測位精度低下判定機能２６Ａについて、図面を参照して説明する。
図４は、ＧＮＳＳ測位精度低下時の緯度・経度、ＧＮＳＳ角度及びＧＮＳＳ角速度の変化を説明する図である。
図４（ａ）は、ＧＮＳＳ測位による緯度・経度の変化を示す図である。
図４（ｂ）は、緯度・経度に基づいて算出したＧＮＳＳ角度の変化を示す図である。
図４（ｃ）は、ＧＮＳＳ角度に基づいて算出したＧＮＳＳ角速度の変化を示す図である。
【００２０】
図４（Ｃ）に示したように、ＧＮＳＳ角速度は、駅舎の屋根や周辺の高層ビルの影響を受けてＧＮＳＳ測位精度が低下する区間では、当該区間で車両に発生しうる最大角速度の値を大きく超えて変動する。これは、測位点毎に、電波の反射等による精度低下状況が異なり、測位誤差の発生方向が変化するためと考えられる。
【００２１】
そこで、本実施形態では、ＧＮＳＳ角速度の変動を利用し、ＧＮＳＳ角速度の変動が大きい場合に、ＧＮＳＳ測位精度が低下していると判定する。
図４（ｃ）の例では、ＧＮＳＳ測位精度低下判定閾値をＴｈとし、ＧＮＳＳ角速度の絶対値がＴｈを超えた場合にＧＮＳＳ測位精度が低下したと判定する。
【００２２】
ＧＮＳＳ測位精度低下判定閾値Ｔｈは、事前に測定したＧＮＳＳ測位結果に基づき、ＧＮＳＳ緯度・経度の誤差発生状況とＧＮＳＳ角速度の関係を評価して決定し、誤検知が発生しないようなレベルとする。図４の例では、ＧＮＳＳ測位精度低下判定閾値Ｔｈを、分岐通過等によって車両に生じる最大角速度の１０倍以上の値としている。
【００２３】
図４（ａ）の例では、ＧＮＳＳ測位精度の低下は時刻ｔ１において始まっており、正しい走行軌跡（図中、一点鎖線で表示）とＧＮＳＳ測位による緯度・経度が大きく乖離している。
【００２４】
一方、ＧＮＳＳ角速度は、過去の緯度・経度の履歴を用いて算出するため、時間的な遅れがある。ＧＮＳＳ角速度に基づいてＧＮＳＳ測位精度の低下を検知できるのは、ＧＮＳＳ角速度が閾値Ｔｈを越える時点、すなわち図４（ｃ）に黒丸（●）で示した時刻ｔ２の時点である。
【００２５】
本実施形態において、位置決定部２６のＧＮＳＳ測位精度低下判定機能２６Ａは、時刻ｔ２において、算出したＧＮＳＳ角速度の絶対値が、測位精度低下判定の閾値Ｔｈを超えた時点でＧＮＳＳの測位精度が低下したと判定し（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、ＧＮＳＳ緯度・経度を変換したキロ程の採用を停止し、ＧＮＳＳ測位機能２６Ｂから自立型測位機能２６Ｃに切り替える（ステップＳ１７）。
【００２６】
しかしながら、この切り替え時点において、既に正しい走行軌跡との乖離が生じている。そこで、本実施形態では、実際のＧＮＳＳ測位精度低下開始点、すなわちＧＮＳＳ測位精度低下前の最終点を、ＧＮＳＳ角速度に基づく測位精度低下判定時点よりも、ＧＮＳＳ角速度算出の遅れ時間分だけ過去の時点と推定する。また、ＧＮＳＳ測位精度低下開始点のＧＮＳＳ緯度・経度を変換したキロ程に、当該時点から現時点までの過去の相対移動距離を加算し、自立型測位の起点とする。
【００２７】
ここで、自立型測位機能２６Ｃにおける過去の相対移動距離情報の取り扱いについて説明する。
図５は、自立型測位における過去の相対移動距離情報の取り扱いの説明図である。
図５は、ＧＮＳＳ角速度算出の遅れ時間が、位置算出周期の４周期分に等しく、常に４周期分の相対移動距離を保持している事例である。
【００２８】
具体的には、時刻ｔ（ｎ）では、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ（ｎ）の４周期前の時刻ｔ（ｎ−４）から３周期前の時刻ｔ（ｎ−３）までの相対移動距離ｄ（ｎ−４）、３周期前の時刻ｔ（ｎ−３）から２周期前の時刻ｔ（ｎ−２）までの相対移動距離ｄ（ｎ−３）、２周期前の時刻ｔ（ｎ−２）から１周期前の時刻ｔ（ｎ−１）までの相対移動距離ｄ（ｎ−２）、１周期前の時刻ｔ（ｎ−１）からｔ（ｎ）までの相対移動距離ｄ（ｎ−１）を保持している。
【００２９】
時刻ｔ（ｎ＋１）では、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ（ｎ＋１）の５周期前の時刻ｔ（ｎ−４）から４周期前の時刻ｔ（ｎ−３）までの相対移動距離ｄ（ｎ−４）を削除し、この削除した相対移動距離ｄ（ｎ−４）に代えて時刻ｔ（ｎ＋１）の１周期前の時刻ｔ（ｎ）から時刻ｔ（ｎ＋１）までの相対移動距離ｄ（ｎ）を追加し、４周期分の相対移動距離データを更新する。
【００３０】
時刻ｔ（ｎ）でＧＮＳＳ測位精度が低下していると判定した場合、４周期前の時刻ｔ（ｎ−４）をＧＮＳＳ測位精度低下開始点と推定し、位置決定部２６は、４周期前のＧＮＳＳ緯度・経度を変換したキロ程に、相対移動距離ｄ（ｎ−４）、相対移動距離ｄ（ｎ−３）、相対移動距離ｄ（ｎ−２）及び相対移動距離ｄ（ｎ−１）を加算して、時刻ｔ（ｎ）におけるキロ程とする。
【００３１】
以降は、順次、前回周期からの相対移動距離を前回のキロ程に加算して今回のキロ程とする。
【００３２】
このように、過去にさかのぼってＧＮＳＳ測位精度低下開始点を推定し、過去の相対移動距離を用いて現在のキロ程を算出し、正しい走行軌跡との乖離をさらに小さくする。
【００３３】
一方、ステップＳ１５の判定において、ＧＮＳＳ角速度の絶対値が、測位精度低下判定閾値Ｔｈ以下となった場合、ＧＮＳＳ測定精度低下判定機能２６Ａは、測位精度低下判定閾値Ｔｈ以下の状態の継続時間を算出する。
【００３４】
ステップＳ１５の判定において、測位精度低下判定閾値Ｔｈ以下の状態の継続時間が所定時間ＴＰＤ以下の場合、ＧＮＳＳ測定精度低下判定機能２６Ａは、ＧＮＳＳ角速度の絶対値が、測位精度低下判定閾値Ｔｈ以下であっても、ＧＮＳＳ測位精度の低下が解消していないと判定し、相対移動距離に基づいてキロ程算出を行う自立型測位機能２６Ｃを継続する（ステップＳ１７）。
【００３５】
ＧＮＳＳ角速度が、ＧＮＳＳの測位精度低下判定の閾値を超えた後、ＧＮＳＳ測位精度低下区間内ではＧＮＳＳ角速度がゼロを含んで大きく変動するため、短時間で見ると、測位精度低下判定閾値Ｔｈ未満となる。実際にＧＮＳＳ測位精度低下が解消するのは、ＧＮＳＳ測位精度低下区間を抜け、ＧＮＳＳ角速度の変動が小さくなってからである。従って、ＧＮＳＳ角速度が測位精度低下判定閾値Ｔｈ未満となり、閾値未満の状態が所定時間以上経過した時点で、測位精度低下が解消したと判定する。
【００３６】
ステップＳ１５の判定において、測位精度低下判定閾値Ｔｈ以下の状態の継続時間が所定時間ＴＰＤを超えた場合、ＧＮＳＳ測定精度低下判定機能２６Ａは、ＧＮＳＳ測位精度の低下が解消したと判定し、自立型測位機能２６ＣからＧＮＳＳ測位機能２６Ｂに切り替える。
【００３７】
短い測位精度低下区間が断続的に存在する場合、上述した所定時間ＴＰＤを短い時間に設定すると、位置算出の切り替えが頻繁に発生する可能性がある。従って、所定時間ＴＰＤは測位精度低下区間の存在状況を考慮して設定する必要がある。
具体的には、測位精度低下区間の存在状況に応じ、例えば、所定時間ＴＰＤは、複数の短い測位精度低下区間を跨がって通過するのに十分な時間に設定する。なお、車両の現在位置に応じて、この所定時間ＴＰＤを可変に設定するように構成することも可能である。
【００３８】
以上のように、位置決定部２６は、ＧＮＳＳ測位精度の低下状況に応じて、ＧＮＳＳ測位機能２６Ｂと自立型測位機能２６Ｃを適切に切り替え、精度のよいキロ程を算出、決定する。
【００３９】
運転支援情報作成装置１３は、列車ダイヤに応じた適切な運転曲線に基づき、車両の位置に応じて目標速度や目標操作を決定し、運転支援情報として運転支援表示装置１４に出力する。運転曲線は、予めデータベースとして運転支援情報作成装置１３に保持しておくか、路線情報や車両性能データに基づき、運転支援情報作成装置１３がリアルタイムで作成する。路線やダイヤに応じた運転曲線を、地上装置から無線通信を介して受信してもよい。
【００４０】
運転曲線には車両の位置に応じた運転操作や速度の情報を含み、運転支援情報作成装置１３は、位置決定部２６が出力したキロ程を用いて運転曲線を参照し、位置に応じた目標速度や目標操作を含む運転支援情報を決定する。運転支援情報は、運転支援表示装置１４に表示し、目標速度や目標操作を運転士に提示することで、運転士が定時性や省エネ性を考慮した運転ができるように支援を行う。
【００４１】
ここで、本実施形態の具体的な動作例を、図面を参照して説明する。
図６は、駅舎の屋根等の影響を受けて、ＧＮＳＳ測位精度が低下している区間における、自立型測位への切り替え、ＧＮＳＳ測位への復帰の動作説明図である。
車両は、時刻ｔ１において減速を開始して駅構内に進入し、時刻ｔ２において、駅周辺のＧＮＳＳ測位精度低下区間に進入したとする。
【００４２】
時刻ｔ３において、ＧＮＳＳ角速度が閾値Ｔｈを超過すると、位置決定部２６は、ＧＮＳＳ測位機能２６Ｂから自立型測位機能２６Ｃに切り替える。位置決定部２６は、ＧＮＳＳ測位精度が低下する前の緯度・経度から算出したキロ程を起点とし、相対移動距離に基づいてキロ程を算出し、運転支援情報作成装置１３に出力する。運転支援情報作成装置１３は、精度のよいキロ程に基づいて適切な運転支援情報を作成することができる。運転支援情報は、運転支援表示装置１４に表示され、適切な運転支援が可能となる。
【００４３】
駅の所定位置（所定の番線の定められた停止位置）に車両が停止し、ダイヤ上の出発時刻に出発し、時刻ｔ４において再びＧＮＳＳ角速度の絶対値が閾値Ｔｈ以下となり、時刻ｔ５において、ＧＮＳＳ測位精度低下区間を出たものとする。
【００４４】
位置決定部２６は、ＧＮＳＳ角速度が測位精度低下判定閾値Ｔｈ以下となっている継続時間が所定時間ＴＰＤ（例えば、１０ｓ）を経過して時刻ｔ６となったとすると、位置決定部２６は、ＧＮＳＳ測位精度低下が解消したと判定し、自立型測位機能２６ＣからＧＮＳＳ測位機能２６Ｂに切り替える。
位置決定部２６は、ＧＮＳＳ緯度・経度を変換したキロ程を運転支援情報作成装置１３に出力する。運転支援情報作成装置１３は、精度のよいキロ程に基づいて適切な運転支援情報を作成することができる。運転支援情報は、運転支援表示装置１４に表示され、適切な運転支援が可能となる。
【００４５】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、角速度センサを用いることなく、ＧＮＳＳ測位精度の低下を検知するとともに、測位精度低下の解消を検知し、ＧＮＳＳ測位と、自立型測位を適切に切り替え、精度のよく車両位置を算出できる。従って、間違った位置算出に基づく不適切な運転支援を回避できる。
【００４６】
［２］第２実施形態
本第２実施形態は、車両位置算出装置を備えた車両運転制御装置に関する実施形態である。
図７は、第２実施形態の車両運転制御装置の概略構成ブロック図である。
図７において、第１実施形態の図１と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、運転支援情報作成装置１３及び運転支援表示装置１４に代えて、運転制御指令作成部４１を備えて車両運転制御装置４０を構成し、運転制御指令作成部４１の運転制御指令を駆動・制動制御装置１５に出力し、車両の運転制御を行うようにした点である。
【００４７】
本第２実施形態では、ＧＮＳＳアンテナ２１〜位置決定部２６の動作については第１実施形態と同様であるので、運転制御指令作成部４１及び駆動・制動制御装置１５の動作を説明する。
【００４８】
運転制御指令作成部４１は、列車ダイヤに応じた適切な運転曲線に基づき、車両の位置に応じて目標速度や目標操作を決定し、運転制御指令として駆動・制動制御装置１５に出力する。
ここで用いる運転曲線は、予めデータベースとして運転制御指令作成部４１に保持しておくか、運転制御指令作成部４１に保持した路線情報や車両性能データに基づき、運転制御指令作成部４１がリアルタイムで作成する。あるいは路線やダイヤに応じた運転曲線を、地上装置から無線通信を介して受信してもよい。
【００４９】
運転曲線には車両の位置に応じた運転操作や速度の情報を含む。運転制御指令作成部４１は、位置決定部２６が出力したキロ程、すなわち、車両１０の位置を用いて運転曲線を参照し、現在の車両位置に対応した目標速度を抽出する。
【００５０】
次に運転制御指令作成部４１は、速度発電機１１からのパルス信号に基づく現在の車両速度と、車両位置に対応した目標速度と、を比較し、現在の車両速度が目標速度に近くなるような運転制御指令を作成し、駆動・制動制御装置１５に出力する。
【００５１】
駆動・制動制御装置１５は、運転制御指令作成部４１からの運転制御指令に従って、駆動・制動装置を制御し、運転曲線に従った運転がなされる。
【００５２】
本第２実施形態によれば、角度センサを用いることなく、ＧＮＳＳの測位精度低下検知、精度低下からの復帰検知を行い、ＧＮＳＳ測位と、自立型測位と、を適切に切り替える、精度のよく車両位置を算出できる。従って、間違った位置算出に基づく不適切な運転制御を回避できる。
【００５３】
［４］実施形態の効果
以上の説明のように、各実施形態によれば、ＧＮＳＳ緯度・経度を用いて算出した角速度が所定値を超えたことによってＧＮＳＳ測位精度の低下を迅速に検知し、ＧＮＳＳ測位から、相対移動距離に基づく自立型測位に切り替え、精度よく車両位置を算出できる。さらに、このように算出した車両位置情報を車両運転支援装置や車両運転制御装置に提供することにより、適切な車両の運転が可能となる。
【００５４】
［５］実施形態の変形例
以上の実施形態においては、ＧＮＳＳ測位精度低下を、ＧＮＳＳ角速度に基づいて検知していた。ＧＮＳＳ角速度と車両の速度に基づいて推定曲率を算出し、推定曲率の変動を利用して同様にＧＮＳＳ測位精度の低下を検知することが可能である。角速度は、同じ曲率の曲線を走行した場合でも、速度によって異なる。角速度を車両の速度で割ることによって算出する推定曲率を用いることで、車両速度によらずに測位精度低下検知の閾値を決定できる。
以上の実施形態においては、ＧＮＳＳ緯度・経度をキロ程に変換していたが、なく位置情報として緯度・経度を用い、移動距離に基づいて自立型測位による緯度・経度算出を行うことも可能である。
【００５５】
本実施形態の車両位置算出装置、車両運転支援装置あるいは車両運転制御装置は、ＣＰＵ等の制御装置と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ等の記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置等の外部記憶装置と、を備え、さらに通常のディスプレイ等の周辺機器を備えた通常のコンピュータを利用したハードウェア構成とすることが可能である。
【００５６】
本実施形態の車両位置算出装置、車両運転支援装置あるいは車両運転制御装置で実行するプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供する。
【００５７】
また、本実施形態の車両位置算出装置、車両運転支援装置あるいは車両運転制御装置で実行するプログラムを、インターネット等のネットワークに接続したコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の車両位置算出装置、車両運転支援装置あるいは車両運転制御装置で実行するログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の車両位置算出装置、車両運転支援装置あるいは車両運転制御装置のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１０    車両
１１    速度発電機
１２    車両位置算出装置
１３    運転支援情報作成装置
１４    運転支援表示装置
１５    駆動・制動制御装置
２１    ＧＮＳＳアンテナ
２２    ＧＮＳＳ緯度・経度算出部
２３    ＧＮＳＳ角速度算出部
２４    緯度・経度キロ程変換部
２５    相対移動距離算出部
２６    位置決定部
２６Ａ  ＧＮＳＳ測位精度低下判定機能
２６Ｂ  ＧＮＳＳ測位機能
２６Ｃ  自立型測位機能
３０    車両運転支援装置  
４０    車両運転制御装置
４１    運転制御指令作成部
ＴＰＤ  所定時間
Ｔｈ    閾値
【図１】
2019027998.tif 000003
【図２】
2019027998.tif 000004
【図３】
2019027998.tif 000005
【図４】
2019027998.tif 000006
【図５】
2019027998.tif 000007
【図６】
2019027998.tif 000008
【図７】
2019027998.tif 000009