特開 2023-139410 位置計算装置および位置計算方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023139410

(43)【公開日】2023-10-04

(54)【発明の名称】位置計算装置および位置計算方法

(51)【国際特許分類】

   B61L 3/12 20060101AFI20230927BHJP

   G01C 21/26 20060101ALI20230927BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

B61L3/12 Z

G01C21/26 B

B60L3/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022044924

(22)【出願日】2022-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】318006365

【氏名又は名称】ＪＲＣモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(74)【代理人】

【識別番号】100141678

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 久嗣

【テーマコード（参考）】

2F129

5H125

5H161

【Ｆターム（参考）】

2F129AA08

2F129BB03

2F129BB15

2F129BB49

2F129DD13

2F129DD20

2F129EE02

2F129EE78

2F129FF02

2F129FF20

2F129FF57

2F129FF62

2F129HH12

5H125AA05

5H125CA18

5H125EE55

5H161AA01

5H161BB02

5H161DD21

(57)【要約】

【課題】移動体の位置を効率的に計算する。
【解決手段】移動体の測位座標から遠い方の設備座標の側から所定個数の設備座標を除外する処理を繰り返して測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定する軌道座標特定部５２と、特定された２つの相互に隣り合う設備座標どうしを結ぶ線分上に測位座標を割り付けるように補正したうえで移動体の位置として測位座標を割り付けた位置のキロ程を求めるキロ程計算部５３と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の位置を測位して測位座標を計算する測位部と、
前記移動体が走行する設備が敷設されている地域がメッシュ状に区画されて設定される複数のエリアのうち前記測位座標が位置しているエリアを特定するとともに前記設備の平面視における形状を表すように連なる複数の設備座標のうち前記特定されたエリア内に位置する両端の設備座標を特定するエリア特定部と、
前記両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記特定されたエリア内に位置する設備座標の個数の１／ｎ（但し、１＜ｎ）に相当する個数の設備座標を除外する設備座標特定部と、
前記移動体の位置を求めるキロ程計算部と、を有し、
前記設備座標特定部は、前記設備座標を除外する処理後に残っている設備座標の連なりの両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記設備座標の連なりを構成する設備座標の個数の１／ｎに相当する個数の設備座標を除外する処理を繰り返して前記測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定し、
前記キロ程計算部は、前記特定された２つの相互に隣り合う設備座標どうしを結ぶ線分上に前記測位座標を割り付けるように補正したうえで前記移動体の位置として前記測位座標を割り付けた位置のキロ程を求める、
ことを特徴とする位置計算装置。

【請求項2】

前記複数のエリアそれぞれと各エリア内に位置する前記設備座標との対応づけを含むデータベースを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置計算装置。

【請求項3】

前記測位部と前記エリア特定部と前記設備座標特定部と前記キロ程計算部とが前記移動体に搭載される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の位置計算装置。

【請求項4】

前記測位部が前記移動体に搭載されるとともに前記エリア特定部と前記設備座標特定部と前記キロ程計算部とが前記移動体から離れた場所に設置される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の位置計算装置。

【請求項5】

前記移動体が鉄道車両であるとともに前記設備が鉄道軌道である、
ことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の位置計算装置。

【請求項6】

移動体の位置を測位して測位座標を計算する処理と、
前記移動体が走行する設備が敷設されている地域がメッシュ状に区画されて設定される複数のエリアのうち前記測位座標が位置しているエリアを特定する処理と、
前記設備の平面視における形状を表すように連なる複数の設備座標のうち前記特定されたエリア内に位置する両端の設備座標を特定する処理と、
前記両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記特定されたエリア内に位置する設備座標の個数の１／ｎ（但し、１＜ｎ）に相当する個数の設備座標を除外する処理と、
前記移動体の位置を求める処理と、を有し、
前記設備座標を除外する処理後に残っている設備座標の連なりの両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記設備座標の連なりを構成する設備座標の個数の１／ｎに相当する個数の設備座標を除外する処理を繰り返して前記測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定し、
前記特定された２つの相互に隣り合う設備座標どうしを結ぶ線分上に前記測位座標を割り付けるように補正したうえで前記移動体の位置として前記測位座標を割り付けた位置のキロ程を求める、
ことを特徴とする位置計算方法。

【請求項7】

前記複数のエリアそれぞれと各エリア内に位置する前記設備座標との対応づけを含むデータベースを利用する、
ことを特徴とする請求項６に記載の位置計算方法。

【請求項8】

前記移動体が鉄道車両であるとともに前記設備が鉄道軌道である、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の位置計算方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、鉄道軌道や高速道路などの所定の基盤設備上を走行する移動体の位置を計算する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の位置を計算する装置として、ＧＰＳ衛星（ＧＰＳ：Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem の略：全地球測位システム）を利用して鉄道車両の車両位置を測位する測位手段と、軌道の位置情報を含む地図情報および前記測位した車両位置に基づいて、鉄道車両の位置を予め設定された起点からのキロ程で算出するキロ程算出手段と、を備える車両位置算出装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１８６６５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ＧＮＳＳ受信機（ＧＮＳＳ：Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem の略：全球測位衛星システム）などによって測位される緯度経度を用いるとともにＧＩＳ（Ｇeographic Ｉnformation Ｓystem の略：地理情報システム；尚、鉄道路線ごとの鉄道軌道の緯度経度およびキロ程の情報が整備されている）データを参照して鉄道軌道上を走行する鉄道車両の位置（具体的には、キロ程）を計算する場合、高速で移動する鉄道車両の位置を可能な限り即時的に計算するには、ＧＮＳＳの測位間隔を短くして鉄道車両の位置の計算間隔を短くすることが考えられる。一方で、計算される鉄道車両の位置に基づいて様々な処理を行うアプリケーション機能を含めた処理は、ＧＮＳＳの測位間隔の時間内ですべての処理を完結させる必要があるため、鉄道車両の位置の計算を高速化するために鉄道車両の位置を計算する際のＧＩＳデータの検索を効率化して検索回数を削減することが望まれる。

【0005】

そこでこの発明は、移動体の位置を効率的に計算することが可能な位置計算装置および位置計算方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、この発明に係る位置計算装置は、移動体の位置を測位して測位座標を計算する測位部と、前記移動体が走行する設備が敷設されている地域がメッシュ状に区画されて設定される複数のエリアのうち前記測位座標が位置しているエリアを特定するとともに前記設備の平面視における形状を表すように連なる複数の設備座標のうち前記特定されたエリア内に位置する両端の設備座標を特定するエリア特定部と、前記両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記特定されたエリア内に位置する設備座標の個数の１／ｎ（但し、１＜ｎ）に相当する個数の設備座標を除外する設備座標特定部と、前記移動体の位置を求めるキロ程計算部と、を有し、前記設備座標特定部は、前記設備座標を除外する処理後に残っている設備座標の連なりの両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記設備座標の連なりを構成する設備座標の個数の１／ｎに相当する個数の設備座標を除外する処理を繰り返して前記測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定し、前記キロ程計算部は、前記特定された２つの相互に隣り合う設備座標どうしを結ぶ線分上に前記測位座標を割り付けるように補正したうえで前記移動体の位置として前記測位座標を割り付けた位置のキロ程を求める、ことを特徴とする。

【0007】

この発明に係る位置計算装置は、前記複数のエリアそれぞれと各エリア内に位置する前記設備座標との対応づけを含むデータベースを有する、ようにしてもよい。

【0008】

この発明に係る位置計算装置は、前記測位部と前記エリア特定部と前記設備座標特定部と前記キロ程計算部とが前記移動体に搭載される、ようにしてもよい。

【0009】

この発明に係る位置計算装置は、前記測位部が前記移動体に搭載されるとともに前記エリア特定部と前記設備座標特定部と前記キロ程計算部とが前記移動体から離れた場所に設置される、ようにしてもよい。

【0010】

この発明に係る位置計算装置は、前記移動体が鉄道車両であるとともに前記設備が鉄道軌道である、ようにしてもよい。

【0011】

また、この発明に係る位置計算方法は、移動体の位置を測位して測位座標を計算する処理と、前記移動体が走行する設備が敷設されている地域がメッシュ状に区画されて設定される複数のエリアのうち前記測位座標が位置しているエリアを特定する処理と、前記設備の平面視における形状を表すように連なる複数の設備座標のうち前記特定されたエリア内に位置する両端の設備座標を特定する処理と、前記両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記特定されたエリア内に位置する設備座標の個数の１／ｎ（但し、１＜ｎ）に相当する個数の設備座標を除外する処理と、前記移動体の位置を求める処理と、を有し、前記設備座標を除外する処理後に残っている設備座標の連なりの両端の設備座標のうち前記測位座標から遠い方の設備座標の側から前記設備座標の連なりを構成する設備座標の個数の１／ｎに相当する個数の設備座標を除外する処理を繰り返して前記測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定し、前記特定された２つの相互に隣り合う設備座標どうしを結ぶ線分上に前記測位座標を割り付けるように補正したうえで前記移動体の位置として前記測位座標を割り付けた位置のキロ程を求める、ことを特徴とする。

【0012】

この発明に係る位置計算方法は、前記複数のエリアそれぞれと各エリア内に位置する前記設備座標との対応づけを含むデータベースを利用する、ようにしてもよい。

【0013】

この発明に係る位置計算方法は、前記移動体が鉄道車両であるとともに前記設備が鉄道軌道である、ようにしてもよい。

【発明の効果】

【0014】

この発明に係る位置計算装置や位置計算方法によれば、移動体の測位座標が位置しているエリアを特定するとともに前記エリア内の設備座標のうち測位座標から遠い方の所定個数の設備座標を除外する処理を繰り返して測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定して移動体の位置を求めるようにしているので、移動体の位置を効率的に計算することが可能となる。

【0015】

この発明に係る位置計算装置や位置計算方法によれば、複数のエリアそれぞれと各エリア内に位置する設備座標との対応づけを含むデータベースを利用するようにした場合には、移動体の位置を一層効率的に計算することが可能となる。

【0016】

この発明に係る位置計算装置は、当該位置計算装置を構成する各部のすべてが移動体に搭載されるようにしてもよく、或いは、当該位置計算装置を構成する各部のうちの一部が移動体に搭載されるとともに残りが移動体から離れた場所に設置されるようにしてもよいので、移動体の位置の計算の目的などに応じて当該位置計算装置を構成する各部の配置を調整することができる。このため、この発明に係る位置計算装置によれば、移動体の位置の計算を行う機序としての汎用性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】この発明の実施の形態に係る位置計算装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図１の位置計算装置における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る位置計算方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】鉄道路線の鉄道軌道に対するメッシュの設定のイメージを示す図である。

【図4】図１の位置計算装置のエリア特定部におけるエリアの特定処理を説明する図である。

【図5】図１の位置計算装置の軌道座標特定部における最近傍の一対の軌道座標の特定処理を説明する図である。

【図6】図１の位置計算装置の軌道座標特定部における最近傍の一対の軌道座標の特定処理の最終段階における処理を説明する図である。

【図7】図１の位置計算装置のキロ程計算部における測位座標の補正後の位置のキロ程の計算処理を説明する図である。

【図8】この発明に係る位置計算装置の他の態様の概略構成を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。この実施の形態では、この発明に係る位置計算装置１や位置計算方法が、鉄道軌道上を走行する鉄道車両を移動体として、前記鉄道車両の位置の計算に用いられる場合を例に挙げて説明する。位置計算装置１は、鉄道軌道上を走行する鉄道車両に搭載される。

【0019】

図１は、この発明の実施の形態に係る位置計算装置１の概略構成を示す機能ブロック図である。図２は、この発明の実施の形態に係る位置計算装置１における処理手順であるとともにこの発明の実施の形態に係る位置計算方法の処理手順を示すフローチャートである。

【0020】

位置計算装置１は、鉄道車両に搭載されて、当該鉄道車両の現在位置として、鉄道路線ごとに設定される起点（別言すると、始発駅）からの距離であるキロ程を計算して出力するための機序であり、主に、制御部２と、記憶部３と、測位部４と、位置計算部５と、インターフェース部６と、表示部７と、を有する。位置計算装置１を構成する各部は、バスを介して信号の送受を行って相互に情報伝達可能であるように接続される。

【0021】

実施の形態に係る位置計算装置１は、移動体（この実施の形態では、鉄道車両）の位置を測位して測位座標を計算する測位部４と、移動体が走行する設備（この実施の形態では、鉄道軌道）が敷設されている地域がメッシュ状に区画されて設定される複数のエリアのうち測位座標が位置しているエリアを特定するとともに前記設備の平面視における形状を表すように連なる複数の設備座標（この実施の形態では、軌道座標）のうち特定されたエリア内に位置する両端の設備座標を特定するエリア特定部５１と、前記両端の設備座標のうち測位座標から遠い方の設備座標の側から特定されたエリア内に位置する設備座標の個数の１／ｎ（但し、１＜ｎ）に相当する個数の設備座標を除外する設備座標特定部（この実施の形態では、軌道座標特定部５２）と、移動体の位置を求めるキロ程計算部５３と、を有し、設備座標特定部（軌道座標特定部５２）は、設備座標を除外する処理後に残っている設備座標の連なりの両端の設備座標のうち測位座標から遠い方の設備座標の側から設備座標の連なりを構成する設備座標の個数の１／ｎに相当する個数の設備座標を除外する処理を繰り返して測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定し、キロ程計算部５３は、特定された２つの相互に隣り合う設備座標どうしを結ぶ線分上に測位座標を割り付けるように補正したうえで移動体の位置として測位座標を割り付けた位置のキロ程を求める、ようにしている。

【0022】

また、実施の形態に係る位置計算方法は、移動体の位置を測位して測位座標を計算する処理（ステップＳ１）と、移動体が走行する設備が敷設されている地域がメッシュ状に区画されて設定される複数のエリアのうち測位座標が位置しているエリアを特定する処理（ステップＳ２）と、前記設備の平面視における形状を表すように連なる複数の設備座標（この実施の形態では、軌道座標）のうち特定されたエリア内に位置する両端の設備座標を特定する処理（ステップＳ３）と、前記両端の設備座標のうち測位座標から遠い方の設備座標の側から特定されたエリア内に位置する設備座標の個数の１／ｎ（但し、１＜ｎ）に相当する個数の設備座標を除外する処理（ステップＳ４）と、移動体の位置を求める処理（ステップＳ５）と、を有し、設備座標を除外する処理後に残っている設備座標の連なりの両端の設備座標のうち測位座標から遠い方の設備座標の側から設備座標の連なりを構成する設備座標の個数の１／ｎに相当する個数の設備座標を除外する処理を繰り返して測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う設備座標を特定し、特定された２つの相互に隣り合う設備座標どうしを結ぶ線分上に測位座標を割り付けるように補正したうえで移動体の位置として測位座標を割り付けた位置のキロ程を求める、ようにしている。

【0023】

（位置計算装置の全体構成）
制御部２は、位置計算装置１を構成する各部の動作を制御する機能を備え、例えば、鉄道車両の位置（具体的には、キロ程）の計算に纏わる演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit の略）などを有する機序として構成される。

【0024】

制御部２は、記憶部３に格納されている、位置計算装置１の動作を制御するためのプログラム（図示省略）を中央処理装置が実行することにより、前記プログラムに従って位置計算装置１を構成する各部の処理の開始，内容，および終了を統制して制御する。

【0025】

記憶部３は、中央処理装置が鉄道車両の位置（具体的には、キロ程）の計算に纏わる演算処理を行う際に利用するプログラム，各種の情報，およびデータなどを記憶して格納などするための記憶領域となったり中央処理装置が前記演算処理を行う際に生成されるデータや情報などを一時的に記憶などするための作業領域となったりする機能を備え、例えば、読み取り専用の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒead Ｏnly Ｍemory の略）、読み出しおよび書き込み可能な記憶装置であるＲＡＭ（Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）、ならびにハードディスクのうちの少なくとも１つを有する機序として構成される。

【0026】

記憶部３には、軌道座標データベース３１と、エリア座標対応データベース３２と、が格納される。

【0027】

軌道座標データベース３１には、鉄道路線ごとに、鉄道軌道の平面視における形状の情報（別言すると、位置情報）とキロ程の情報とが蓄積される。鉄道軌道の平面視における形状の情報を構成する、前記鉄道軌道の平面視における形状に沿って連なる（言い換えると、形状を表すように連なる）複数の点の位置座標（具体的には、緯度および経度）のことを「軌道座標」と呼ぶ。

【0028】

軌道座標データベース３１には、具体的には、鉄道路線ごとに、複数の軌道座標を相互に区別するための識別番号としての軌道座標番号と、各軌道座標の緯度および経度と、当該の鉄道路線の起点（別言すると、始発駅）から各軌道座標までの距離を示すキロ程と、の組み合わせデータが蓄積され保存される（下掲の表１参照）。

【0029】

【表1】

【0030】

軌道座標データベース３１に蓄積される組み合わせデータにおける軌道座標番号は、当該の鉄道路線の起点から始まる序数（言い換えると、自然数の続き番号）として与えられる。軌道座標番号が１の軌道座標は当該の鉄道路線の起点（別言すると、始発駅）に相当する軌道座標であり、軌道座標番号が最も大きい値（上記の表１に示す例ではＪ）の軌道座標は当該の鉄道路線の終点（別言すると、終着駅）に相当する軌道座標である。

【0031】

軌道座標データベース３１に蓄積される組み合わせデータにおける軌道座標の緯度および経度として、例えば、ＧＩＳ（Ｇeographic Ｉnformation Ｓystem の略：地理情報システム）データにおける鉄道軌道の位置座標の緯度および経度が用いられる。

【0032】

軌道座標データベース３１に蓄積される組み合わせデータにおけるキロ程として、例えば、相互に隣り合う軌道座標どうし各々の２点間距離が求められて起点から当該の軌道座標まで足し合わされた値が用いられたり、或いは、鉄道事業者によって定められている、起点から当該の軌道座標までの距離の値が用いられたりする。

【0033】

エリア座標対応データベース３２には、メッシュ状に区画されたエリアの形状の情報と当該のエリア内に位置する軌道座標の情報とが蓄積される。

【0034】

エリアは、鉄道路線の起点から終点までの鉄道軌道が敷設されている地域がメッシュ状に区画されて設定される（図３参照）。エリアの区画は、鉄道軌道が敷設されている地域が独自の規則に従ってメッシュ状に区画されて設定されるようにしてもよく、或いは、鉄道軌道が敷設されている地域と対応する範囲について既存の仕法に従って設定されるようにしてもよい。エリアの区画は、例えば、経緯度に基づくジオコーディングであるＧｅｏｈａｓｈに従って設定されるようにしてもよい。

【0035】

メッシュ状のエリア各々の形状は、正方形に設定されるようにしてもよく、或いは、長方形に設定されるようにしてもよい。メッシュ状のエリア各々の大きさは、特定の大きさに限定されるものではなく、例えば下記のアやイが考慮されるなどしたうえで適当な値に適宜設定される。メッシュ状のエリア各々の大きさは、例えば、１辺が２～３ｋｍ程度に設定され得る。
ア）エリア各々が小さいほど、各エリアに含まれる軌道座標の個数が少なくなってエリア単位の処理時間は短くなる一方で、エリアの個数が多くなってエリアの検索時間は長くなる。
イ）エリア各々が大きいほど、エリアの個数が少なくなってエリアの検索時間は短くなる一方で、各エリアに含まれる軌道座標の個数が多くなってエリア単位の処理時間は長くなる。

【0036】

メッシュ状のエリア各々の形状や大きさは、或る鉄道路線の起点から終点までの鉄道軌道が敷設されている地域の全体にわたってすべて同じであるように設定されるようにしてよく、或いは、前記地域の部分によって異なるように設定されるようにしてもよい。例えば、鉄道軌道の平面視における形状が（部分的に）折り返したり蛇行したりしている場合に、鉄道軌道が或るエリアの外側へと一旦出てからＵターンして前記或るエリア内へと再び入ってくるようなことがないように、前記地域の部分ごとにエリア各々の形状や大きさが調節されて設定されるようにしてもよい。

【0037】

エリア座標対応データベース３２には、具体的には、鉄道路線ごとに、複数のエリアを相互に区別するための識別番号としてのエリア番号と、各エリアの緯度の最小値および最大値と、各エリアの経度の最小値および最大値と、各エリア内に位置する軌道座標の軌道座標番号の始まりの値および終わりの値と、の組み合わせデータが蓄積され保存される（下掲の表２参照）。

【0038】

【表2】

【0039】

エリア座標対応データベース３２に蓄積される組み合わせデータにおける、各エリア内に位置する軌道座標の軌道座標番号の始まりの値は、当該のエリア内に位置する軌道座標のうちの軌道座標番号の最も小さい値（言い換えると、最も起点方の軌道座標の軌道座標番号の値）であり、また、各エリア内に位置する軌道座標の軌道座標番号の終わりの値は、当該のエリア内に位置する軌道座標のうちの軌道座標番号の最も大きい値（言い換えると、最も終点方の軌道座標の軌道座標番号の値）である。

【0040】

測位部４は、アンテナを備え、ＧＮＳＳ（Ｇlobal Ｎavigation Ｓatellite Ｓystem の略：全球測位衛星システム）衛星から送出される電波（別言すると、ＧＮＳＳ信号）を受信し、受信した前記電波（ＧＮＳＳ信号）を利用して当該測位部４の位置座標（具体的には、緯度および経度；「測位座標」と呼ぶ）を計算／測位して測位データとして出力する。ＧＮＳＳによる測位の仕法は周知の技術であるので詳細な説明は省略する。

【0041】

軌道座標データベース３１に蓄積される組み合わせデータにおける軌道座標と、測位部４から出力される測位データにおける測位座標とは、共通の座標系における位置座標として整備されたり計算／測位されたりする、或いは、共通の座標系における位置座標に変換される。

【0042】

位置計算部５は、測位部４から出力される測位データを用いて、前記測位部４の位置（延いては、鉄道車両の位置）として、鉄道路線ごとに設定される起点（別言すると、始発駅）からの距離であるキロ程を計算する機能を備える。位置計算部５による処理は、予め設定される所定の時間間隔／周期で行われる。

【0043】

インターフェース部６は、位置計算部５に対する入出力のインターフェースを提供する機能を備え、例えば、位置計算部５によって計算される鉄道車両の位置（具体的には、キロ程）のデータの入力を受け、前記鉄道車両の位置（具体的には、キロ程）を表示部７に表示して出力する。

【0044】

表示部７は、インターフェース部６から出力される鉄道車両の位置（具体的には、キロ程）を含む各種の情報を表示する機能を備え、例えば、液晶ディスプレイを備える機序として構成される。

【0045】

（位置計算部の処理内容）
位置計算部５は、測位部４から出力される測位データ（具体的には、測位座標）を用いて、前記測位部４の位置（延いては、鉄道車両の位置）として、鉄道路線ごとに設定される起点（別言すると、始発駅）からの距離であるキロ程を計算するための機序であり、エリア特定部５１，軌道座標特定部５２，およびキロ程計算部５３を有する。

【0046】

測位部４が、ＧＮＳＳ衛星から送出される電波（別言すると、ＧＮＳＳ信号）を利用して当該測位部４の位置座標（具体的には、緯度および経度；即ち、測位座標）を計算／測位して出力する（ステップＳ１）。

【0047】

エリア特定部５１は、ステップＳ１の処理において取得される測位座標が位置しているエリアを特定する（ステップＳ２）。

【0048】

エリア特定部５１は、具体的には、測位部４から出力される測位座標（具体的には、緯度および経度）の入力を受けるとともにエリア座標対応データベース３２を参照して、前記測位座標の値と、エリア座標対応データベース３２に蓄積されている各エリアの緯度の最小値および最大値ならびに経度の最小値および最大値と、を対比して前記測位座標が位置しているエリアを特定する。

【0049】

例えば、図３に示す例では、測位座標Ｍ（図中の▼印の位置）がエリア番号６のエリア内に位置しているので、エリア特定部５１によってエリア番号６のエリアが特定される。

【0050】

エリア特定部５１は、測位座標が各エリアの周縁部分に位置している場合に、前記測位座標が位置しているエリアに加えて、前記エリアの周縁部分と隣接するエリアも特定するようにしてもよい。

【0051】

例えば、図３に示す例のうちの一部分を拡大した図４に示す例では、エリアの特定処理が下記のａやｂのように行われるようにしてもよい。
ａ）エリア番号３のエリアのうちの北側の縁部Ｅnに測位座標Ｍが位置している場合に、エリア番号３のエリアに加えて、前記エリア番号３のエリアの北側のエリアであるエリア番号４のエリアも特定されるようにしてもよい。
ｂ）エリア番号３のエリアのうちの北東の角部Ｅneに測位座標Ｍが位置している場合に、エリア番号３のエリアに加えて、前記エリア番号３のエリアの北側のエリアであるエリア番号４のエリアと、前記エリア番号３のエリアの北東側のエリアであるエリア番号５のエリアとのうちの少なくとも一方も特定されるようにしてもよい。

【0052】

エリア特定部５１は、次に、エリア座標対応データベース３２を参照して、ステップＳ２の処理において特定されるエリアのエリア番号と対応づけられている軌道座標番号の始まりの値と終わりの値とを取得する（ステップＳ３）。エリア特定部５１は、すなわち、測位座標が位置しているエリア内に位置する軌道座標の連なりの両端の軌道座標を特定して前記両端の軌道座標それぞれの軌道座標番号の値を取得する。

【0053】

エリア特定部５１は、ステップＳ２の処理において測位座標が位置しているエリアに加えて前記エリアの周縁部分と隣接するエリアも特定して複数のエリアを特定した場合には、前記複数のエリア各々のエリア番号と対応づけられている軌道座標番号の始まりの値と終わりの値とをそれぞれ取得したうえで、ステップＳ３の処理の結果として、取得された複数の始まりの値のうちで最も小さい値を軌道座標番号の始まりの値とするとともに取得された複数の終わりの値のうちで最も大きい値を軌道座標番号の終わりの値とする。

【0054】

そして、エリア特定部５１は、測位部４から出力されて入力を受けた測位座標（具体的には、緯度および経度）、ならびに、上記で取得した軌道座標番号の始まりの値および終わりの値を軌道座標特定部５２へと出力する。

【0055】

軌道座標特定部５２は、ステップＳ３の処理において取得される軌道座標番号の始まりの値の軌道座標から終わりの値の軌道座標までの中からステップＳ１の処理において取得される測位座標に最も近い方から２つの相互に隣り合う軌道座標を特定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理において特定される相互に隣り合う２つの軌道座標のことを「最近傍の一対の軌道座標」と呼ぶ。

【0056】

軌道座標特定部５２は、具体的には、エリア特定部５１から出力される測位座標Ｍならびに軌道座標番号の始まりの値Ｊsおよび終わりの値Ｊeの入力を受け、前記測位座標Ｍと前記軌道座標番号の始まりの値Ｊsの軌道座標との間の距離Ｄsを計算するとともに、前記測位座標Ｍと前記軌道座標番号の終わりの値Ｊeの軌道座標との間の距離Ｄeを計算する（図５（Ａ）参照）（ステップＳ４－１）。軌道座標特定部５２は、すなわち、測位座標Ｍと前記測位座標Ｍが位置しているエリア内に位置する軌道座標の連なりの両端の軌道座標それぞれとの間の距離を計算する。なお、図５は、最近傍の一対の軌道座標の特定処理を説明するためのイメージ図であり、鉄道軌道の平面視における形状は考慮されていない。

【0057】

軌道座標特定部５２は、続いて、ステップＳ４－１の処理において計算される距離Ｄsと距離Ｄeとを比べて値が大きい方の軌道座標（即ち、距離が長く遠い方の軌道座標）の側を《除外側》として指定する（ステップＳ４－２）。図５（Ａ）に示す例では、Ｄs＜Ｄeとし、軌道座標番号の終わりの値Ｊeの軌道座標の側が《除外側》に指定される。

【0058】

ステップＳ４－１の処理において計算される距離Ｄsと距離Ｄeとが仮に同じ値であるときは、例えば、軌道座標番号が大きい方の軌道座標（言い換えると、終点方の軌道座標）の側が《除外側》として指定される。

【0059】

軌道座標特定部５２は、また、入力された軌道座標番号の始まりの値Ｊsと終わりの値Ｊeとから、前記始まりの値Ｊsの軌道座標から終わりの値Ｊeの軌道座標までの軌道座標の個数Ｔを下記の数式１に従って算出する（ステップＳ４－３）。
（数１） Ｔ ＝ Ｊe－Ｊs＋１

【0060】

軌道座標特定部５２は、次に、ステップＳ４－２の処理において指定される《除外側》からステップＳ４－３の処理において算出される軌道座標の個数Ｔの１／ｎ（但し、１＜ｎ）に相当する個数の軌道座標を最近傍の一対の軌道座標の候補から除外する（ステップＳ４－４）。

【0061】

除外する軌道座標の個数（言い換えると、割合）を決定づけるｎの値は、特定の値には限定されないものの（但し、１＜ｎ）、例えば、あくまで一例として挙げると、２．５～５程度の範囲のうちのいずれかの値に設定される。ｎの値は、或る鉄道路線の起点から終点までの鉄道軌道の平面視における形状が考慮されるなどしたうえで、前記鉄道軌道が敷設されている地域が区画されて設定されるメッシュ状のエリアのすべてにおいて同じであるように設定されるようにしてもよく、或いは、前記メッシュ状のエリアによって異なるように設定されるようにしてもよい。

【0062】

除外する軌道座標の個数であるＴ×(１／ｎ)の値の小数点以下の部分は切り上げるようにしても切り捨てるようにしてもどちらでもよいが、Ｔ×(１／ｎ)の値が１未満の場合は１とするようにする。

【0063】

また、軌道座標の個数Ｔの１／ｎに相当する個数の軌道座標を最近傍の一対の軌道座標の候補から除外すると最近傍の一対の軌道座標の候補が１個になってしまう場合には、最近傍の一対の軌道座標の候補が２個残るように、候補から除外する個数が調節される。

【0064】

軌道座標特定部５２は、次に、ステップＳ４－４の処理後に残っている軌道座標の個数が２個になっているか否かを判断する（ステップＳ４－５）。

【0065】

ステップＳ４－４の処理後に残っている軌道座標の個数が２個になっていない場合は（ステップＳ４－５：Ｎｏ）、軌道座標特定部５２は、ステップＳ４－１の処理に戻ってステップＳ４－５までの処理を繰り返す。

【0066】

このとき、軌道座標特定部５２は、ステップＳ４－４の処理後に残っている軌道座標の各々の軌道座標番号のうち最も小さい値を始まりの値Ｊsとするとともに最も大きい値を終わりの値Ｊeとして、エリア特定部５１から出力される測位座標Ｍと新たに設定される前記始まりの値Ｊsの軌道座標との間の距離Ｄsを計算するとともに、前記測位座標Ｍと新たに設定される前記終わりの値Ｊeの軌道座標との間の距離Ｄeを計算する（図５（Ｂ）参照）（ステップＳ４－１）。軌道座標特定部５２は、すなわち、測位座標ＭとステップＳ４－４の処理後に残っている軌道座標の連なりの両端の軌道座標それぞれとの間の距離を計算する。

【0067】

そして、軌道座標特定部５２は、ステップＳ４－１の処理において計算される距離Ｄsと距離Ｄeとを比べて値が大きい方の軌道座標（即ち、距離が長く遠い方の軌道座標）の側を《除外側》として指定し（ステップＳ４－２）、新たに設定される始まりの値Ｊsの軌道座標から終わりの値Ｊeの軌道座標までの軌道座標の個数Ｔを上記の数式１に従って算出し（ステップＳ４－３）、ステップＳ４－２の処理において指定される《除外側》からステップＳ４－３の処理において算出される軌道座標の個数Ｔの１／ｎに相当する個数の軌道座標を最近傍の一対の軌道座標の候補から除外して（ステップＳ４－４）、ステップＳ４－４の処理後に残っている軌道座標の個数が２個になっているか否かを判断する（ステップＳ４－５）。

【0068】

ステップＳ４－３の処理において算出される軌道座標の個数Ｔの値が３であるとき、軌道座標特定部５２は、ステップＳ４－４の処理として、ステップＳ４－１の処理において計算される距離Ｄsと距離Ｄeとを比べて値が大きい方の軌道座標（即ち、距離が長く遠い方の軌道座標）１個を最近傍の一対の軌道座標の候補から除外する（図６（Ａ）参照）。図６（Ａ）に示す例では、Ｄs＜Ｄeとし、軌道座標番号の終わりの値Ｊeの軌道座標が除外される。残り２個の軌道座標が最近傍の一対の軌道座標となる。

【0069】

また、ステップＳ４－３の処理において算出される軌道座標の個数Ｔの値が３であり、且つ、ステップＳ４－１の処理において計算される距離Ｄsと距離Ｄeとが同じ値であるとき、軌道座標特定部５２は、ステップＳ４－４の処理として、例えば、軌道座標番号が大きい方の軌道座標（言い換えると、終点方の軌道座標；この場合は、軌道座標番号の終わりの値Ｊeの軌道座標）１個を最近傍の一対の軌道座標の候補から除外する（図６（Ｂ）参照）。残り２個の軌道座標が最近傍の一対の軌道座標となる。

【0070】

一方、ステップＳ４－４の処理後に残っている軌道座標の個数が２個になっている場合は（ステップＳ４－５：Ｙｅｓ）、軌道座標特定部５２は、前記２個の軌道座標（即ち、最近傍の一対の軌道座標）の軌道座標番号をキロ程計算部５３へと出力する。

【0071】

キロ程計算部５３は、ステップＳ１の処理において取得される測位座標とステップＳ４の処理において特定される最近傍の一対の軌道座標とを用いて鉄道車両の現在位置としてキロ程を計算する（ステップＳ５）。

【0072】

ここで、測位データに誤差が無くて測位座標が正確であり、且つ、鉄道軌道の位置情報（例えば、ＧＩＳデータ）が十分な精度を備えて軌道座標が正確であれば、測位座標は、最近傍の一対の軌道座標どうしを結ぶ線分上に位置する、すなわち鉄道軌道上に位置することとなる。しかしながら実際には、測位データに誤差が含まれたり、鉄道軌道の位置情報の精度が不十分であったりするために、測位座標は、最近傍の一対の軌道座標どうしを結ぶ線分上（即ち、鉄道軌道上）から外れた位置を示す（可能性がある）。

【0073】

そこで、測位座標を最近傍の一対の軌道座標どうしを結ぶ線分上の位置へと補正するため、キロ程計算部５３は、最近傍の一対の軌道座標どうしを結ぶ線分上に測位座標を割り付ける。キロ程計算部５３は、そのうえで、割り付け位置のキロ程を求める。なお、相互に隣り合う２つの軌道座標の間における鉄道軌道の形状が直線と見做せる程度の間隔／距離で軌道座標は整備されているとし、相互に隣り合う２つの軌道座標の間における鉄道軌道の形状は直線であるとして扱われる。

【0074】

キロ程計算部５３は、具体的には、エリア特定部５１から出力される測位座標Ｍの入力を受けるとともに軌道座標特定部５２から出力される最近傍の一対の軌道座標Ａおよび軌道座標Ｂの軌道座標番号の入力を受け、前記測位座標Ｍから前記最近傍の一対の軌道座標Ａと軌道座標Ｂとの間の線分ＡＢへと垂線を下ろし、前記線分ＡＢと前記垂線との交点Ｐの位置を、鉄道軌道上に存在する鉄道車両の位置として測位座標Ｍを補正する（図７参照）。なお、軌道座標Ａが軌道座標Ｂよりも起点方の軌道座標であるとする。

【0075】

図７に示す例では、三平方の定理に基づいて下記の数式２Ａおよび数式２Ｂが成り立つ。
（数２Ａ） Ｄ_MA ² ＝ ａ²＋ｍ²
（数２Ｂ） Ｄ_MB ² ＝ ｂ²＋ｍ²
ここに、Ｄ_MA：測位座標Ｍと軌道座標Ａとの間の距離
Ｄ_MB：測位座標Ｍと軌道座標Ｂとの間の距離
ａ：軌道座標Ａと垂線の交点Ｐとの間の距離
ｂ：軌道座標Ｂと垂線の交点Ｐとの間の距離
ｍ：測位座標Ｍと垂線の交点Ｐとの間の距離

【0076】

数式２Ａおよび数式２Ｂを、測位座標Ｍの座標（ｘ_M，ｙ_M），最近傍の一対の軌道座標Ａの座標（ｘ_A，ｙ_A）および軌道座標Ｂの座標（ｘ_B，ｙ_B），ならびに線分ＡＢと垂線との交点Ｐの座標（ｘ_P，ｙ_P）を用いて表すことにより、未知の座標である垂線の交点Ｐの座標（ｘ_P，ｙ_P）が求められる。

【0077】

キロ程計算部５３による計算における各座標の値として、緯度・経度の値（即ち、経緯度座標系における値であり、例えばＷＧＳ８４座標系における値やＩＴＲＦ座標系における値）が用いられるようにしてもよく、或いは、緯度・経度の値を所定の平面直角座標系に変換した値が用いられるようにしてもよい。

【0078】

キロ程計算部５３は、続いて、下記の数式３に従って、垂線の交点Ｐのキロ程Ｋ_Pを算出する。下記の数式３は、軌道座標Ａのキロ程Ｋ_Aに軌道座標Ａと垂線の交点Ｐとの間のキロ程を加えることによって測位座標Ｍの割り付け位置のキロ程を求めることに相当する。
（数３） Ｋ_P ＝ Ｋ_A＋(Ｋ_B－Ｋ_A)×ａ／(ａ＋ｂ)
ここに、Ｋ_P：垂線の交点Ｐのキロ程
Ｋ_A：軌道座標Ａのキロ程
Ｋ_B：軌道座標Ｂのキロ程
ａ：軌道座標Ａと垂線の交点Ｐとの間の距離
ｂ：軌道座標Ｂと垂線の交点Ｐとの間の距離

【0079】

実施の形態に係る位置計算装置１や位置計算方法によれば、移動体の測位座標が位置しているエリアを特定するとともに前記エリア内の設備座標のうち測位座標から遠い方の所定個数の設備座標を除外する処理を繰り返して最近傍の一対の軌道座標を特定して移動体の位置を求めるようにしているので、移動体の位置を効率的に計算することが可能となる。

【0080】

実施の形態に係る位置計算装置１や位置計算方法によれば、複数のエリアそれぞれと各エリア内に位置する軌道座標との対応づけを含むエリア座標対応データベース３２を利用するようにしているので、移動体の位置を一層効率的に計算することが可能となる。

【0081】

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

【0082】

例えば、上記の実施の形態ではこの発明に係る位置計算装置１や位置計算方法が鉄道軌道上を走行する鉄道車両の位置の計算に用いられるようにしているが、この発明に係る位置計算装置１や位置計算方法の適用対象は鉄道車両の位置の計算に限定されるものではなく、この発明に係る位置計算装置１や位置計算方法は、例えば高速道路上を走行する自動車の位置の計算に用いられるようにしてもよく、さらに言えば、所定の基盤設備上を走行する種々の移動体の位置の計算に用いられるようにしてもよい。この場合、上記の実施の形態における軌道座標データベース３１に相当するデータベースに、上記の実施の形態における軌道座標に相当する設備座標として、所定の基盤設備の平面視における形状の情報を構成する、前記基盤設備の平面視における形状に沿って連なる（言い換えると、形状を表すように連なる）複数の点の位置座標（具体的には、緯度および経度）が蓄積され保存される。

【0083】

また、上記の実施の形態では位置計算装置１を構成する各部が移動体としての鉄道車両に搭載されるようにしているが、位置計算装置１を構成する各部のすべてが移動体に搭載されることはこの発明において必須の構成ではなく、位置計算装置１を構成する各部のうちの一部が移動体から離れた場所に設置されるようにしてもよい。

【0084】

例えば、図８に示すように、測位部４が移動体に搭載されるとともに記憶部３，位置計算部５，インターフェース部６，および表示部７は前記移動体から離れた場所に設置されるようにしてもよい。前記移動体から離れた場所に設置される各部のまとまり（言い換えると、前記移動体から離れた場所に設置される各部を備える機器）のことを「管理装置８」と呼ぶ。なお、移動体の位置（具体的には、キロ程）の計算を行う各部が相互に離れて移動体に搭載されたり前記移動体から離れた場所に設置されたりする場合も、相互に離れた各部によって構成される、移動体の位置の計算を行う機序のことを「位置計算装置１」と呼ぶ。

【0085】

この場合、移動体には、位置計算装置１を構成する各部のうちの移動体に搭載される各部の動作を制御する、中央処理装置（ＣＰＵ）などを有する制御部２Ａが搭載され、また、移動体側と管理装置８との間で信号の送受を行って相互に情報伝達／通信を行う、無線通信モジュールなどを有する移動体通信部９Ａが搭載される。

【0086】

また、管理装置８には、位置計算装置１を構成する各部のうちの当該管理装置８内に設けられる各部の動作を制御する、中央処理装置（ＣＰＵ）などを有する制御部２Ｂが設けられ、また、移動体に搭載される移動体通信部９Ａとの間で信号の送受を行って相互に情報伝達／通信を行う、無線通信モジュールなどを有する管理装置通信部９Ｂが設けられる。

【0087】

この場合、移動体に搭載される測位部４によって計算／測位される当該測位部４の測位座標が測位データとして移動体通信部９Ａおよび管理装置通信部９Ｂを介して管理装置８へと伝達／通信され、管理装置８に設けられる位置計算部５によって前記測位データが用いられて前記測位部４の位置（延いては、移動体の位置）が計算される。

【符号の説明】

【0088】

１ 位置計算装置
２ 制御部
３ 記憶部
３１ 軌道座標データベース
３２ エリア座標対応データベース
４ 測位部
５ 位置計算部
５１ エリア特定部
５２ 軌道座標特定部
５３ キロ程計算部
６ インターフェース部
７ 表示部
２Ａ 移動体側の制御部
９Ａ 移動体通信部
８ 管理装置
２Ｂ 管理装置の制御部
９Ｂ 管理装置通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】