(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
さらに、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し、
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
を特徴とする移動体自己位置検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体自己位置検出方法において、
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こと
を特徴とする移動体自己位置検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の移動体自己位置検出方法において、
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こと
を特徴とする移動体自己位置検出方法。
【請求項４】
請求項１に記載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こと
を特徴とする移動体自己位置検出方法。
【請求項５】
請求項４に記載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こと
を特徴とする移動体自己位置検出方法。
【請求項６】
請求項１に記載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こと
を特徴とする移動体自己位置検出方法。
【請求項７】
請求項１に記載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こと
を特徴とする移動体自己位置検出方法。
【請求項８】
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
を特徴とする移動体自己位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【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（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｉｎ  Ｓｔｏｐ：自動列車停止装置）の地上子や、ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：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（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：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（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：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（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：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（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）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（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：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（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ：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（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）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（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：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（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：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（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：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（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：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（ＶｅｒｔｉｃａｌＤｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：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（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：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）＝ｎa＋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、ｐbに反比例する関数、ｇ（ｐ）＝１／ｐb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、ｐb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
２６  ＧＰＳ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〜Ｇｎ  ＧＰＳ衛星
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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