(57)【要約】  衛星から見て不明瞭な位置を含むガイドウェイ上を走行中の車両のためのローカライゼーションシステムは、ナビゲーション衛星から見える前記ガイドウェイに沿った重要な場所に配置された複数のＧＮＳＳ受信器を持つ。ＧＮＳＳ送信器は、前記ガイドウェイ上の不明瞭な場所に沿って、受信したＧＮＳＳ信号を再送信する。符号化された目標は、前記ガイドウェイに沿って配置される。前記車両上のＧＮＳＳ受信器は、前記ナビゲーション衛星から直接ＧＮＳＳ信号を受信し、あるいは前記ガイドウェイの不明瞭な場所にいるときは前記ＧＮＳＳ送信器から再送信されたＧＮＳＳ信号を受信する。前記車両上の近接センサは。前記符号化された目標を検出する。オンボードコンピュータは、ＧＮＳＳ信号から取得された前記位置と、近接センサから取得された前記位置とを同期させる。
2014527157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星から見て不明瞭な場所を含むガイドウェイ上を走行する車両のためのローカライゼーションシステムであって、
ナビゲーション衛星から見える１つまたは複数の重要な位置に配置された少なくとも一つのＧＮＳＳ受信器と、
前記ガイドウェイの不明瞭な場所に沿って、受信したＧＮＳＳ信号を再送信するためのＧＮＳＳ送信器と、
前記ガイドウェイに沿った既知の位置に配置された符号化された目標と、
前記ナビゲーション衛星から直接ＧＮＳＳ信号を受信するか、前記ガイドウェイの不明瞭な場所にいる場合、前記ＧＮＳＳ送信器から再送信されたＧＮＳＳ信号を受信するための前記車両上のＧＮＳＳ受信器と、
前記符号化された目標を検出するための前記車両上の近接センサと、
前記近接センサから取得された前記位置と前記ＧＮＳＳ信号から取得された前記位置とを同期させるためのオンボードコンピュータと、
を具備するローカライゼーションシステム。
【請求項２】
前記オンボードコンピュータは、前記車両に搭載されたデータベース内において前記目標の符号を調べることによって、前記近接センサから前記位置を取得するように構成される請求項１に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項３】
前記オンボードコンピュータは、前記再送信されたＧＮＳＳ信号から前記ガイドウェイの前記不明瞭な場所内における目標間の前記車両の位置を決定するように構成される請求項１または２に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項４】
ＧＮＳＳの読み取り間の前記車両の前記位置、および符号化された目標間の前記車両の前記位置は、推測航法によって決定される請求項３に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項５】
前記符号化された目標は、尾根と谷のあるロケーティングプレートを具備する請求項１から４のいずれか１項に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項６】
前記ガイドウェイは２路であるとともに、前記尾根と谷の配置は、２方向において異なる請求項５に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項７】
衛星からみて不明瞭な場所を含む車両ガイドウェイのためのローカライゼーションシステムであって、
ナビゲーション衛星から見える１つまたは複数の重要な位置に配置された少なくとも一つのＧＮＳＳ受信器と、
前記ガイドウェイの不明瞭な場所に沿って受信したＧＮＳＳ信号を再送信するためのＧＮＳＳ送信器と、
前記ガイドウェイに沿った既知の位置に配置された符号化された目標とを具備し、
前記車両に搭載されたオンボードコンピュータは、前記ＧＮＳＳ信号から取得された前記位置と近接センサから取得された前記位置とを同期させる、ローカライゼーションシステム。
【請求項８】
前記符号化された目標は、尾根と谷のあるロケーティングプレートを具備する請求項７に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項９】
前記ガイドウェイは２路であるとともに、前記尾根と谷の配置は、２方向において異なる請求項８に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項１０】
前記ＧＮＳＳ信号は、光ファイバーによって前記少なくとも１つのＧＮＳＳ受信器から前記ＧＮＳＳ送信器へ送信される請求項７から９のいずれか１項に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項１１】
衛星から見て不明瞭な場所を含むガイドウェイを走行する車両に取り付けるための車両ローカライゼーションシステムであって、
ナビゲーション衛星から直接ＧＮＳＳ信号を受信するか、前記ガイドウェイの不明瞭な場所にいる場合、前記ガイドウェイに沿って重要な位置に配置されたＧＮＳＳ送信器から再送信されたＧＮＳＳを受信する前記車両上のＧＮＳＳ受信器と、前記ガイドウェイ沿いの既知の位置に配置された符号化された目標を検出するための近接センサと、
前記ＧＮＳＳ信号から取得された前記位置と前記近接センサから取得された前記位置とを同期させるためのオンボードコンピュータと、
を具備するローカライゼーションシステム。
【請求項１２】
前記オンボードコンピュータは、前記車両に搭載されたデータベース内における前記目標の符号を調べることによって、前記近接センサから前記位置を取得するように構成される請求項１１に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項１３】
前記オンボードコンピュータは、前記再送信されたＧＮＳＳ信号から前記ガイドウェイの前記不明瞭な部分における目標間の前記車両の位置を決定する請求項１１に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項１４】
前記オンボードコンピュータは、ＧＮＳＳの読み取り間の前記車両の前記位置、および符号化された目標間の前記車両の前記位置を推測航法によって決定するように構成される請求項１１から１３のいずれか１項に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項１５】
前記近接センサは、尾根と谷のあるロケーティングプレートを具備する符号化された目標に応答する請求項１１から１３のいずれか１項に記載のローカライゼーションシステム。
【請求項１６】
前記近接センサは、前記ガイドウェイに沿った異なる動きの方向において異なる前記尾根と谷の配置を有する符号化された目標に応答する請求項１１から１５のいずれか１項に記載のローカライゼーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、列車のような、ガイドウェイ上を走行する車両の分野に関するとともに、特にＧＮＳＳ信号を用いた車両位置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球型位置決定システム（ＧＰＳ）のような全地球型ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）は、十分な数の衛星から見える位置にいるときは、正確な位置情報を提供する。便宜上以降では、本発明は、前記ＧＰＳを前提として記載されるが、Ｒｕｓｓｉａｎ  ＧＯＮＡＤシステム、またはＥｕｒｏｐｅａｎ  Ｇａｌｉｌｅｏシステムのような他のＧＮＳＳシステムが使用可能であることが認められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ガイドウェイ上を走行する車両に関するＧＰＳシステムの使用は、２つの問題を発生させる。第１に、利用可能な非軍用ＧＰＳ信号の位置／位置決定の正確さは、停車駅、前記ガイドウェイ上の分岐の前記位置、ガイドウェイの終点の位置等を保証するためには十分正確ではない。第２に、ＧＰＳ信号は、トンネル内において利用可能ではない。これは、上空にある衛星の直接観測（ｄｉｒｅｃｔ  ｖｉｅｗｉｎｇ）に基づく前記ＧＰＳシステムの性質のためである。これらの問題は、鉄道／交通機関への適用における列車の位置を決定することに限れば、利用可能なＧＰＳに基づく位置決定の解決手法の容易な使用を妨げている。
【０００４】
現在の解決手法は、トンネル内を含む前記システム内の列車へ絶対の位置情報を提供するためのＲＦＩＤ（無線ＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ））トランスポンダーを利用する。この解決手法は、前記ガイドウェイに沿ったＲＦＩＤトランスポンダーと位置情報を提供するための前記列車上の読み取り装置との取り付けを必要とする。ＲＦＩＤトランスポンダー間の前記列車の前記位置は、推測航法によって決定される。
【０００５】
他のシステムは、関連する位置決定情報を提供するために誘導ループ通信ならびに誘導ループケーブル交差（ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎｓ）（交差路（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒｓ））を使用する。オンボード交差路決定装置は、前記誘導ループの開始地点からの前記交差（交差路）の数を推定するとともにカウントする。これは、関連する位置決定／位置情報を前記オンボードシステムへ提供する。交差（交差路）間の前記列車の位置は、推測航法によって提供される。
【０００６】
これらの解決手法は、ハードウェアおよびソフトウェア両方の点から高価であるとともに、ある適用においては、正当なはずがない。現在のＧＰＳ解決手法の制限は、容易に利用可能なＧＰＳデバイスに基づく低コストな「既成の」解決手法を提供するという選択肢を制限している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様は、前記オンボードコンピュータ内の前記ＧＰＳ情報を同期させる第２の位置決定システムの使用を介して上記の不備を克服し、したがって、鉄道／交通機関への適用および他のガイドされた車両への適用のための前記ＧＰＳ信号の使用を可能にする。
【０００８】
本発明によると、衛星から見て不明瞭な場所を含むガイドウェイ上を走行する車両のためのローカライゼーションシステムであって、ナビゲーション衛星から見える１つまたは複数の重要な位置に配置された少なくとも１つのＧＮＳＳ受信器と、前記ガイドウェイの不明瞭な場所に沿って、受信したＧＮＳＳを再送信するためのＧＮＳＳ送信器と、前記ガイドウェイに沿った既知の位置に配置された符号化された目標と、前記ナビゲーション衛星から直接ＧＮＳＳ信号を受信するか、前記ガイドウェイの不明瞭な場所にいる場合、前記ＧＮＳＳ送信器から再送信されたＧＮＳＳ信号を受信するための前記車両上のＧＮＳＳ受信器と、前記符号化された目標を検出するための前記車両上の近接センサと、前記近接センサから取得された前記位置と前記ＧＮＳＳ信号から取得された前記位置とを同期させるためのオンボードコンピュータと、を具備するローカライゼーションシステムが提供される。
【０００９】
第２のシステムは、列車に搭載された近接センサと前記走行する線路間の前記ガイドウェイ内に配置された符号化された目標との使用を介して、オンボードデータベースを備える前記オンボードコンピュータによって受信された前記ＧＮＳＳ（以降においてはＧＰＳ信号として参照される）と既知の固定の位置マーカーとの同期を可能にする。
【００１０】
前記第２の検出システムの使用は、前記トンネル内の符号化された目標を検出する前記近接センサに基づいて、前記既知の固定の位置情報と結びついた前記トンネルの外部から再放射されたＧＰＳ信号とオンボードデータベースとを同期させることによって、ＧＰＳ信号がトンネル内において使用されることも可能にする。前記再放射されたＧＰＳ信号とオンボードデータベース内に含まれた前記目標の固定の既知の位置との組み合わせは、前記トンネル内の前記列車の絶対位置を正確に提供する。同期地点間の前記列車の位置は、推測航法によって提供される。
【００１１】
前記トンネル内においてＧＰＳ信号の再放射を行うことによる追加の利点として、前記ＧＰＳシステムがアクティブ状態のままであるとともに、前記トンネルからの前記列車の出口において前記ＧＰＳ衛星信号を遅延なしに再取得できることが保証される。
【００１２】
本発明は、添付の図面を参照して、単なる例示として、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態によるローカライゼーションシステムを備えるガイドウェイの概要図である。
【図２】図２は、符号化された目標の構成を示す図である。；
【図３】図３は、２路トラック上の符号化された目標の配置を示す図である。
【図４】図４は、オンボードコンピュータシステムのハイレベルブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、トラック上を走行している列車を前提として説明されるが、他のガイドされた車両輸送技術にも等しく適用可能であることが理解される。
【００１５】
トンネルの外部の列車位置情報は、前記ＧＰＳ信号が利用可能ではないか、前記ＧＰＳ信号の読み取りの間である場合にＧＰＳ信号からの位置信号によって提供され、オンボードデータベースと推測航法によって提供される。しかしながら、  ＧＰＳ位置情報は、トンネル内において利用可能ではない。したがって、トンネルに前記列車が入る時に、トンネル内で列車にとって必要な前記絶対位置は、失われる。
【００１６】
前記ＧＰＳ信号の非有用性を緩和するととともに、特定の位置およびトンネル内で正確な位置情報を提供するために、固定のＧＰＳアンテナ／受信器は、前記ナビゲーション衛星から完全に見える前記トンネルの外の重要な位置に配置される。これらの信号は、前記特定の位置内のＧＰＳ信号送信器へファイバーを介して再送信される。
【００１７】
これらの信号は、位置情報を提供するために前記列車に搭載されたＧＰＳ受信器によって読み取られることが可能である。
【００１８】
しかしながら、前記ＧＰＳ信号の性質のため、同期地点の前記絶対位置の正確さは、前記無線信号の伝播の性質および前記ＧＰＳ信号自身の正確さのために、保証されることができない。近接センサおよび受動的な符号化された目標は、前記位置情報の正確さを高める。
【００１９】
前記列車には、正確な事前決定された位置に配置された符号化された目標を検出することができる前記ＧＰＳ受信器と近接センサとの両方が設けられている。これは、前記列車のオンボードコンピュータに、前記ＧＰＳ信号から取得された位置と、前記ガイドウェイ上の前記線路間に配置された前記符号化された目標を検出する前記近接センサから取得された位置とを同期させることを可能にする。
【００２０】
前記オンボードコンピュータは、前記受信したＧＰＳ信号によって取得された前記位置と、そのメモリ内に記録された位置データベースに従って前記近接センサによって前記符号化された目標の検出された位置とを同期させるとともに、前記列車を前記正確な絶対位置に配置する。
【００２１】
検出地点間または前記ＧＰＳ信号の読み取り間の位置情報は、推測航法によって提供されることができる。
【００２２】
具体的な実施形態は、図１を参照して説明される。図１は、トラック１０を示し、前記トラック１０に沿って列車が移動する。前記列車は、オンボードローカライゼーションシステム１４を具備する。例えば、前記トラック１０の傍に配置される固定のＧＰＳ受信器１６は、見える範囲内のナビゲーション衛星１８からＧＰＳ信号を受信する。これらの信号は、前記衛星１８からは不明瞭な場所であるトンネル２４内の地点に配置された再送信器２２へ光ファイバー２０を通じて中継される。前記再送信器２２からの信号は、前記列車１２に搭載された受信器によって受信される。
【００２３】
加えて、符号化された目標２６は、前記トンネル２４内の既知の位置に配置される。前記符号化された目標は、前記近接センサへの検出信号のために提供される尾根と谷を備える受動的なロケーティング・メタル・プレートであってもよい。ある一つの実施形態において、各プレートは、図２において図示される前記ＧＰＳによって検出された同期地点の前記正確な位置を提供する中央の尾根の中心を、検出用の３つの山部と２つの谷部に提供する。
【００２４】
前記尾根と谷の各々の大きさは、可変性であるとともに、異なるガイドウェイの構成のために前記位置を符号化するために使用される。前記オンボードコンピュータによる前記尾根と谷の検出のタイミングは、前記符号化された目標のための前記基準地点の識別として機能する。
【００２５】
上りと下りの（ｉｎｂｏｕｎｄ  ａｎｄ  ｏｕｔｂｏｕｎｄ）ガイドウェイを備える２トラック構成の例が、図３において示される。この場合、前記尾根と谷のサイズＴｌもしくはＴ２は、前記上りのトラックにおいて２センチメートルであるととともに、前記下りのトラックにおいて３センチメートルである。
【００２６】
前記３センチメートルの目標と前記２センチメートル
の目標間タイミングにおける検出のタイミングは、前記上りトラック対前記下りトラックにおける前記基準地点を決定するために使用される。
【００２７】
図４は、前記オンボードコンピュータシステムのブロック図である。これは、ＧＰＳ受信器３２に接続されたオンボードコンピュータ３０と、近接センサ３４と、データベース３６とを具備する。
【００２８】
前記列車が前記トンネル２４に入る時に、前記衛星１８は、もはや見えない。前記ＧＰＳ受信器３２は、前記再送信器２２から前記信号を受信するとともに前記位置を計算する。しかしながら、前記信号が光ファイバー２０を通じて再送信されたという事実のために前記信号の厳密性に関して多少の不確かさがある。前記近接センサ３４が特定の符号化された目標２６を通過する時、前記コンピュータは、前記信号を復号するとともに、前記データベース３６内の前記符号を調べることによって前記列車の前記位置を決定する。前記符号化された目標２６から決定されたとして前記列車の前記位置を同期することによって、前記コンピュータは、前記ＧＰＳ信号が前記光ファイバーを通じて再送信されたという事実を説明することができる。
【００２９】
一旦これが行われると、前記コンピュータ３０は、前記符号化された目標間の前記ＧＰＳ信号に基づく正確な位置を計算する。前記ＧＰＳ信号の読み取り間において、前記コンピュータは、推測航法によって前記列車の前記位置を推定することができる。
【００３０】
この構成の別の利点は、前記列車が前記トンネルから出てくる時に、前記ＧＰＳ受信器は、未だ前記ＧＰＳ信号を同期させており、そのために前記ＧＰＳ信号から位置情報を取得し続ける間において再同期の遅延は、存在しない。
【００３１】
前記説明された実施形態は、重要な位置および前記システム全体のトンネル内における正確な列車の位置を確立するための低コストＧＰＳ信号と多数の符号化された目標の使用を伴うトンネルを含むシステム内の列車の正確な位置決定のための低コスト位置決定／位置システムの使用を備える。この解決手法は、前記列車に搭載されたＲＦＩＤ送信器／リカバーおよび位置決定／位置のために使用される路傍のトランスポンダーのより高価な使用にとって代わる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  トラック
１２  列車
１４  オンボードローカライゼーションシステム
１６  受信器
１８  ナビゲーション衛星
２０  光ファイバー
２２  再送信器
２４  トンネル
２６  目標
３０  オンボードコンピュータ
３２  受信器
３４  近接センサ
３６  データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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