特許 7272607 相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージ

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/50 20100101AFI20230502BHJP

   G01S 19/05 20100101ALI20230502BHJP

   G01S 19/28 20100101ALI20230502BHJP

   B61L 25/02 20060101ALN20230502BHJP

   B61L 27/40 20220101ALN20230502BHJP

   G08G 1/00 20060101ALN20230502BHJP

【ＦＩ】

G01S19/50

G01S19/05

G01S19/28

B61L25/02 G

B61L27/40

G08G1/00 X

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020507692

(86)(22)【出願日】2018-10-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-01-07

(86)【国際出願番号】 US2018053798

(87)【国際公開番号】W WO2019068101

(87)【国際公開日】2019-04-04

【審査請求日】2021-08-17

(31)【優先権主張番号】15/721,498

(32)【優先日】2017-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505220284

【氏名又は名称】ビーエヌエスエフ レイルウェイ カンパニー

【住所又は居所原語表記】２５００ Ｌｏｕ Ｍｅｎｋ Ｄｒｉｖｅ， Ｆｏｒｔ Ｗｏｒｔｈ， Ｔｅｘａｓ ７６１３１ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100120662

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 桂子

(74)【代理人】

【識別番号】100206117

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 光章

(74)【代理人】

【識別番号】100216770

【弁理士】

【氏名又は名称】三品 明生

(72)【発明者】

【氏名】バーレット、 ジェームス エム．

【審査官】九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１６３１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－００３４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００８０１２６５５（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２４７０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０７４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３０４５０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １９／００ －１９／５５

Ｂ６１Ｌ ３／１２

Ｂ６１Ｌ ２５／０２

Ｂ６１Ｌ ２７／４０

Ｇ０８Ｇ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

列車制御メッセージ伝送のための誤り訂正メッセージを最適化するための精密ナビゲーションシステム（ＰＮＳ）（２００）であって、
ローバーから観察した衛星（２１０）に基づいて衛星識別情報を決定し、前記衛星識別情報をバックオフィス（ＢＯ）サーバ（２３５）に伝送する（５１０）ように構成されたローバー（２０５）と、
基地局から観察した衛星から誤り訂正データを受信し、前記誤り訂正データを前記バックオフィス（ＢＯ）サーバに伝送する（５０５）ように構成された基地局（２１５）と、
前記基地局から前記誤り訂正データを含む第１メッセージの受信（５０５）、及び前記ローバーからの衛星識別情報を含む第２メッセージの受信（５１０）を行い、前記誤り訂正データ及び前記衛星識別情報に共通の衛星を決定し（５１５）、前記決定された衛星からの前記誤り訂正データを正規化し（５２０）、前記決定された衛星からの正規化されたデータに基づいて最適化された誤り訂正メッセージ（２５０）を生成し（５２５）、前記最適化された誤り訂正メッセージを前記ローバーに伝送（５３０）するように構成されたバックオフィス（ＢＯ）サーバと、
を含む精密ナビゲーションシステム。

【請求項2】

前記基地局のＧＮＳＳ受信機（２２０）は、
前記誤り訂正データのうち、視野角（３００）の外側にある衛星からの前記誤り訂正データを除外するように構成される、請求項１に記載の精密ナビゲーションシステム。

【請求項3】

前記バックオフィス（ＢＯ）サーバは、
所定の時間より古い第１メッセージを廃棄するようにさらに構成される、請求項１に記載の精密ナビゲーションシステム。

【請求項4】

前記第１メッセージのサイズは、前記基地局によって観測された衛星の数に基づく、請求項１に記載の精密ナビゲーションシステム。

【請求項5】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズは、前記ローバーによる誤り訂正に必要な衛星の数に基づいて決定される、請求項４に記載の精密ナビゲーションシステム。

【請求項6】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズは、前記第１メッセージのサイズより小さい、請求項５に記載の精密ナビゲーションシステム。

【請求項7】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズに対するビットの数は、次の式によって決定される、請求項５に記載の精密ナビゲーションシステム。
ビット数＝１６９＋Ｎ_ｓａｔ＊（１０＋４３＊Ｎ_ｓｉｇ）
（ここで、Ｎ_ｓａｔは基地局から観察した衛星の数であり、Ｎ_ｓｉｇは前記最適化された誤り訂正メッセージを生成するために使用される衛星の数である。）。

【請求項8】

列車制御メッセージ伝送のための誤り訂正メッセージを最適化するためのバックオフィス（ＢＯ）サーバ（２３５）であって、
トランシーバ（７１０）と、
ストレージ（７６０）と、
前記トランシーバ及び前記ストレージに動作可能に結合されたプロセッサ（７４０）において、前記プロセッサが、基地局（２１５）から誤り訂正データを含む第１メッセージの受信（５０５）、及びローバーからの衛星識別情報を含む第２メッセージの受信（５１０）を行い、前記誤り訂正データ及び前記衛星識別情報に共通の衛星（２１０）を決定し（５１５）、前記決定された衛星からのデータを正規化し（５２０）、前記決定された衛星からの正規化されたデータに基づいて最適化された誤り訂正メッセージ（２５０）を生成し（５２５）、及び前記最適化された誤り訂正メッセージを前記ローバーに伝送（５３０）するように構成されたプロセッサと、
を含むバックオフィス（ＢＯ）サーバ。

【請求項9】

前記基地局のＧＮＳＳ受信機（２２０）は、
前記誤り訂正データのうち、視野角（３００）の外側にある衛星からの前記誤り訂正データを除外するように構成される、請求項８に記載のバックオフィス（ＢＯ）サーバ。

【請求項10】

前記プロセッサは、
所定の時間より古い第１メッセージを廃棄するようにさらに構成される、請求項８に記載のバックオフィス（ＢＯ）サーバ。

【請求項11】

前記第１メッセージのサイズは、前記基地局によって観測された衛星の数に基づく、請求項８に記載のバックオフィス（ＢＯ）サーバ。

【請求項12】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズは、前記ローバーによる誤り訂正に必要な衛星の数に基づいて決定される、請求項１１に記載のバックオフィス（ＢＯ）サーバ。

【請求項13】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズは、前記第１メッセージのサイズより小さい、請求項１２に記載のバックオフィス（ＢＯ）サーバ。

【請求項14】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズに対するビットの数は、次の式によって決定される、請求項１２に記載のバックオフィス（ＢＯ）サーバ。
ビット数＝１６９＋Ｎ_ｓａｔ＊（１０＋４３＊Ｎ_ｓｉｇ）
（ここで、Ｎ_ｓａｔは基地局から観察した衛星の数であり、Ｎ_ｓｉｇは前記最適化された誤り訂正メッセージを生成するために使用される衛星の数である。）

【請求項15】

列車制御メッセージ伝送のための誤り訂正メッセージを最適化する方法（５００）であって、
基地局（２１５）から誤り訂正データを含む第１メッセージの受信（５０５）、及びローバーから衛星識別情報を含む第２メッセージの受信（５１０）を行うステップと、
前記誤り訂正データ及び前記衛星識別情報に共通の衛星（２１０）を決定するステップ（５１５）と、
前記決定された衛星からの前記誤り訂正データを正規化するステップ（５２０）と、
前記決定された衛星からの正規化されたデータに基づいて最適化された誤り訂正メッセージを生成するステップ（５２５）と、
前記最適化された誤り訂正メッセージを前記ローバーに伝送するステップ（５３０）と、
を含む方法。

【請求項16】

前記誤り訂正データは、
前記誤り訂正データのうち、視野角（３００）の外側にある衛星からの前記誤り訂正データが、前記基地局のＧＮＳＳ受信機（２２０）によって除外される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

所定の時間より古い第１メッセージを廃棄するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記第１メッセージのサイズは、前記基地局によって観測された衛星の数に基づく、請求項１５に記載の方法。

【請求項19】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズは、前記ローバーによる誤り訂正に必要な衛星の数に基づいて決定される、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記最適化された誤り訂正メッセージのサイズは、前記第１メッセージのサイズより小さい、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に鉄道運行に関する。より具体的には、本発明は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための最適化された誤り訂正メッセージに関する。

【背景技術】

【0002】

相互運用可能な列車制御メッセージ（ＩＴＣＭ）システムは、アプリケーションが物理的位置や接続の種類に関係なくメッセージを交換できるカスタムメッセージソリューションを提供する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本発明の実施形態は、精密ナビゲーションシステム（ＰＮＳ）、ＰＮＳ内のバックオフィスサーバ、及び相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージのための方法を提供する。この方法は、トランシーバリソースを低減するためにメッセージのサイズを縮小することによって、コンピュータ技術の機能を改善する最適化されたメッセージを提供する。この方法はまた、誤り訂正メッセージを伝送するのに必要なデータ量を低減することによってナビゲーションシステムの技術分野を改善する。

【0004】

例示的な一実施形態では、精密ナビゲーションシステム（ＰＮＳ）は、ローバー（ｒｏｖｅｒ）、基地局（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｔａｔｉｏｎ）、及びバックオフィス（ＢＯ）サーバを含む相互運用可能な列車制御メッセージ伝送（ＩＴＣＭ：Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｌｅ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ）のための誤り訂正メッセージを最適化するために提供する。ローバーは、ローバーから観察した衛星に基づいて衛星識別情報を決定し、衛星情報をバックオフィス（ＢＯ）サーバに伝送する。基地局は、基地局から観察した衛星から誤り訂正データを受信して、誤り訂正データをＢＯサーバに伝送する。バックオフィス（ＢＯ）サーバは、（ｉ）基地局から誤り訂正データを含む第１メッセージ、及び（ｉｉ）ローバーから衛星識別情報を含む第２メッセージを同時に受信して、誤り訂正データ及び衛星識別情報に共通の衛星を決定し、決定された衛星に基づいてデータを正規化し、決定された衛星の正規化データに基づいて最適化された誤り訂正メッセージを生成し、及び標準化された誤り訂正メッセージをローバーに伝送する。

【0005】

他の例示的な実施形態では、ＰＮＳのＢＯサーバは、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送（ＩＴＣＭ）の提供のために、誤り訂正メッセージの最適化を提供する。ＢＯサーバは、トランシーバ、ストレージ、及びトランシーバに動作可能に結合されたプロセッサを含む。プロセッサは、（ｉ）基地局から誤り訂正データを含む第１メッセージ、及び（ｉｉ）ローバーから衛星識別情報を含む第２メッセージを同時に受信して、誤り訂正データ及び衛星識別情報に共通の衛星を決定し、決定された衛星に基づいてデータを正規化し、決定された衛星の正規化データに基づいて最適化された誤り訂正メッセージを生成し、及び標準化された誤り訂正メッセージをローバーに伝送する。

【0006】

他の例示的な実施形態では、方法は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送（ＩＴＣＭ）のための誤り訂正メッセージを最適化する方法を提供する。この方法は、（ｉ）基地局から誤り訂正データを含む第１メッセージ、及び（ｉｉ）ローバーから衛星識別情報を含む第２メッセージを同時に受信するステップと、誤り訂正データ及び衛星識別情報に共通の衛星を決定するステップと、決定された衛星に基づいてデータを正規化するステップと、決定された衛星の正規化データに基づいて最適化された誤り訂正メッセージを生成するステップと、標準化された誤り訂正メッセージをローバーに伝送するステップとを含む。

【0007】

他の技術的な特徴は、以下の図面、説明、及び請求の範囲から当業者には容易に明らかになり得る。

【0008】

本開示及びその利点のより完全な理解のために、添付の図面と併せて以下の説明を参照し、ここで同様の参照番号は同様の部分を表す。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の様々な実施形態による鉄道車両１００の例示的な側面図を示す。

【図2】本開示の様々な実施形態によるＩＴＣＭ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージのための例示的な精密ナビゲーションシステム（ＰＮＳ）２００を示す図である。

【図3】本開示の様々な実施形態による原点３０５からの例示的な衛星視野角３００を示す図である。

【図4】本開示の様々な実施形態によるＩＴＣＭ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージのための例示的なフローチャートを示す図である。

【図5】本開示の様々な実施形態によりＩＴＣＭ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージのための例示的な方法を示す図である。

【図6】本開示によるコンピューティングシステムの例示的な装置を示す。

【図7】本開示によるコンピューティングシステムの例示的な装置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１～図７において、以下にて議論され、本特許文献で本開示の原理を説明するために使用される様々な実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。当業者は、本開示の原理が、任意のタイプの適切に配列された装置又はシステムで実現され得ることを理解するであろう。

【0011】

図１は、本開示の様々な実施形態による鉄道車両１００の側面図を示す。ゴンドラ貨車（ｇｏｎｄｏｌａ ｒａｉｌｃａｒ）が図１に示されているが、本発明の原理は、他のタイプの鉄道車両にも等しく適用可能である。図１に示された鉄道車両１００の実施形態は、単に例示のみを目的としている。本開示の範囲から逸脱することなく、鉄道車両１００の他の実施形態が使用されてもよい。

【0012】

鉄道車両１００は、細長い収容部１０１、基部１１０、一対の車両トラック１２０、及びサイドフレーム１３０を含む。様々な実施形態では、上部１４０も含む。鉄道車両１００は、鉄道に沿って走行するのに適した任意のタイプの鉄道車両であってもよい。例えば、鉄道車両１００は、客車、貨物車、又は当業者に周知の他のタイプの鉄道車両のうちのいずれかであってもよい。

【0013】

細長い収容部１０１は、一対の従来の鉄道車両トラック１２０上に支持される。収容部１０１は、石炭などのバルク材料を受け入れるように適合されている。基部１１０は、任意の適切な寸法としてもよいが、特定の実施形態では、鉄道車両１００に対する標準的な鉄道仕様に従って構成及び離隔される。いくつかの実施形態では、基部１１０は、上部１４０に結合される。他の実施形態では、基部１１０と上部１４０は、分離できない単一要素であってもよい。様々な実施形態において、上部１４０は、運送コンテナ、客車、又は当業者に周知の鉄道車両の任意の他の適切な上部であってもよい。

【0014】

車両トラック１２０は、基部１１０に結合して、鉄道車両１００の接続を鉄道線路２１５に提供する（図２に示す）。車両トラック１２０は、鉄道線路、サイドフレーム１３０、及び車輪に結合された１つ以上の車軸に沿って鉄道車両を案内する車輪で構成される。当業者に周知の任意の適切な一対の車両トラック１２０が鉄道車両１００に使用されてもよい。

【0015】

サイドフレーム１３０は、車両トラック１２０の車軸に結合し、鉄道車両１００の基部１１０に対する車軸の接続の役割をする。また、一対のスロット２２５（図２に示す）がサイドフレーム１３０の各端部に含まれる。サイドフレーム１３０のスロット２２５は、標準的な牽引ロープ２４０の直径以上の任意の直径であってもよい。様々な実施形態では、牽引ロープ２４０は約０．５インチの直径を有する。様々な実施形態では、牽引ロープ２４０は、最大０．７５インチの直径を有する。牽引ロープ２４０については、以下でより詳細に説明する。特定の実施形態では、サイドフレーム１３０のスロット２２５は、鉄道車両１００の不具合によって牽引される、又は故障車両を牽引する牽引車両として機能するときに、牽引ロープ２４０の取り付けポイントとして機能する。

【0016】

図１は、鉄道車両１００の一例を示しているが、図１には様々な変更を加えることができる。例えば、鉄道車両１００の構成要素は、例示のみを目的としている。図１の様々な構成要素は、省略、結合、又はさらに細分化することができ、特定のニーズに応じて追加の構成要素が追加されてもよい。

【0017】

図１は、本開示の様々な実施形態による鉄道車両１００の側面図を示す。ゴンドラ貨車が図１に示されているが、本発明の原理は、他のタイプの鉄道車両にも等しく適用可能である。図１に示された鉄道車両１００の実施形態は、単に例示のみを目的としている。本開示の範囲から逸脱することなく、鉄道車両１００の他の実施形態が使用されてもよい。

【0018】

鉄道車両１００は、細長い収容部１０１、基部１１０、一対の車両トラック１２０、及びサイドフレーム１３０を含む。様々な実施形態では、上部１４０も含む。鉄道車両１００は、鉄道に沿って走行するのに適した任意のタイプの鉄道車両であってもよい。例えば、鉄道車両１００は、客車、貨物車、又は当業者に周知の他のタイプの鉄道車両のうちのいずれかであってもよい。

【0019】

細長い収容部１０１は、一対の従来の鉄道車両トラック１２０上に支持される。収容部１０１は、石炭などのバルク材料を受け入れるように適合されている。基部１１０は、任意の適切な寸法としてもよいが、特定の実施形態では、鉄道車両１００に対する標準的な鉄道仕様に従って構成及び離隔される。いくつかの実施形態では、基部１１０は、上部１４０に結合される。他の実施形態では、上部基部１１０と１４０は、分離できない単一要素であってもよい。様々な実施形態において、上部１４０は、運送コンテナ、客車、又は当業者に周知の鉄道車両の任意の他の適切な上部であってもよい。

【0020】

車両トラック１２０は、基部１１０に結合して、鉄道車両１００の接続を鉄道線路に提供する。車両トラック１２０は、鉄道線路、サイドフレーム１３０、及び車輪に結合された１つ以上の車軸に沿って鉄道車両を案内する車輪で構成される。当業者に周知の任意の適切な一対の車両トラック１２０が鉄道車両１００に使用されてもよい。

【0021】

サイドフレーム１３０は、車両トラック１２０の車軸に結合し、鉄道車両１００の基部１１０に対する車軸の接続の役割をする。

【0022】

図１は、鉄道車両１００の一例を示しているが、図１には様々な変更を加えることができる。例えば、鉄道車両１００の構成要素は、例示のみを目的としている。図１の様々な構成要素は、省略、結合、又はさらに細分化することができ、特定のニーズに応じて追加の構成要素が追加されてもよい。

【0023】

図２は、本開示の様々な実施形態による相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージのための精密ナビゲーションシステム（ＰＮＳ）２００を示す。図２に示されたＰＮＳ２００の実施形態は、例示のみを目的とするものである。本開示の範囲から逸脱することなく、ＰＮＳ２００の他の実施形態を使用することができる。

【0024】

ＰＮＳ２００は、ローバー２０５、少なくとも１つの衛星コンステレーション２１１内の複数の衛星２１０、基地局（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）２１５、ネットワークバックホール２３０、バックオフィス（ＢＯ）サーバ２３５、及び相互運用可能な列車制御メッセージ（ＩＴＣＭ）ゲートウェイ２４０を含む。ＰＮＳ２００は、約１５～３０マイル離れて配置されたトライバンド、マルチコンステレーション全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を利用する戦略的に配置された基地局２１５で構成され、これは、正規化及び鉄道標準化されたＩＴＣＭメッセージ形式で、最適化された訂正メッセージをモバイルユニット（ローバー２０５）に提供する。ＰＮＳ２００は、ＢＯデータと共に既存ＰＴＣ ＩＴＣＭ通信ネットワーク及びメッセージシステムを利用してローバー２０５がエリア内にいるときを判定する。効率のために、ＰＮＳ２００は、ＧＮＳＳ衛星ＩＤ情報を含むローバー２０５からの修正された位置メッセージを使用して、基地局２１５及びローバー２０５の両方から観察した衛星２１０を同期させる。これにより、最適化された訂正メッセージをＰＴＣ ＩＴＣＭメッセージ形式に適合させ、ローバー２０５がエリア内にある場合にのみＰＮＳ２００が最適化された訂正メッセージを伝送できるようにする。

【0025】

ローバー２０５は、位置特定のためのＧＮＳＳ受信機（例えば、機関車、ＭＯＷ車、Ｇｅｏｃａｒ、ＥＡＭタブレット）などを備えた鉄道資産である。ローバー２０５は、ＰＴＣ ＩＴＣＭ通信ネットワークを介して最適化された訂正メッセージ２５０を受信できる１つ又は２つのトライバンド、マルチコンステレーションＧＮＳＳ受信機２０６を備えることができる。ローバー２０５上のＩＣＴＭ通信機はまた、ローバー２０５の位置又はＧＮＳＳ情報と共にメッセージを基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）２１５に伝送することができる。

【0026】

ＰＮＳ２００を使用すると、ローバー機器（オンボード精密ナビゲーションモジュール）が１メートル未満の精度と高可用性を達成することができる。このレベルの精度は、慣性モジュール、センサ、又はデッドレコニングアルゴリズムを使用するＰＮＳ２００の開始基準点として必要である。

【0027】

基地局２１５は、ＧＮＳＳ受信機２２０及びＩＴＣＭ通信機２２５を含む。ＧＮＳＳ受信機２２０は、１つ又は２つのトライバンド、マルチコンステレーションＧＮＳＳ受信機２０６であってもよく、ＩＴＣＭ通信機２２５は、ローバー２０５からメッセージを伝送及び受信するために使用される。ＰＮＳ２００は、いくつかの衛星コンステレーション２１１を使用する。ベースラインＧＰＳ衛星コンステレーションは、６つの地球中心の軌道平面に配置された２４機の衛星で構成され、
４つの運用衛星と、各軌道平面に予備の衛星スロットがある。従ってＧＰＳシステムは、軌道で最大３０機の衛星のコンステレーションをサポートできる。ＧＬＯＮＡＳＳ衛星システムは、２４機の衛星からなる完全な軌道コンステレーションへの完全な復元を完了した。ＧＰＳとは対照的に、２４機のＧＬＯＮＡＳＳ運用衛星は、１平面当たり８機の衛星をもつ３つの軌道平面に分布している。欧州のガリレオ衛星ナビゲーションシステムが完全に動作するとき、３つの軌道平面のそれぞれに１０機の衛星をもつ３０機の衛星が存在する。中国の北斗（ＢｅｉＤｏｕ）コンステレーションは、ＧＮＳＳコンステレーションに４つ目の構成要素を追加する。北斗（ＢｅｉＤｏｕ）は、完全に運用可能な３５機の衛星で構成され、２７機の衛星が中軌道（ＭＥＯ：ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｒｔｈ ｏｒｂｉｔ）に分布される。この分析のために、２７機のＭＥＯ衛星のみが含まれる。ＧＰＳｏｆｔ衛星ナビゲーションツールボックス（ＧＰＳｏｆｔ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｂｏｘ）を使用して分析が実行された。ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、及びガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）の軌道パラメータが含まれたが、北斗（ＢｅｉＤｏｕ）は含まれていない。

【0028】

ＧＮＳＳ軌道構成が異なるという事実は、衛星の視認性、空間的形状、及び精度の希釈性を大幅に改善することになる。観察されたように、北斗（ＢｅｉＤｏｕ）の増強によって、わずかな改善のみが提供される。これらの改善により、測位解の収束、精度、連続性、及び信頼性が大幅に向上し、正確な測位が実現する。

【0029】

図３は、本開示の様々な実施形態による、原点３０５からの例示的な衛星視野角３００を示す。図３に示された視野角３００の実施形態は、例示のみを目的とするものである。視野角３００の他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく使用され得る。

【0030】

ローバー２０５及び基地局２１５のそれぞれは、衛星コンステレーション２１１を使用して動作する。各衛星３１０は、原点３０５の物体の視点から地平線３０４の上に衛星角度３１５を有する。

【0031】

視野角３００は、誤り訂正を決定する際に使用するための衛星３１０の選択を最適化するために使用される。視野角３００は、衛星が原点３０５で物体と通信できる角度である。視野角３００は、原点３０５に位置する受信機と効率的に通信するために、衛星角度３１５が存在する範囲を示す。視野角３００は、マスク線３２０と最大線３３０との間の範囲、又は最大角度３３５とマスク角３２５との間の差を示す角度である。

【0032】

視野角３００は、原点３０５を有する。原点３０５は、ローバー２０５又は基地局２１５の現在位置を示す。原点３０５は、地平線３０４に位置する。

【0033】

視野角３００は、地平線３０４からマスク角３２５にマスク線３２０を有する。マスク線３２０より下にある衛星、又は衛星角度３１５を有する衛星は、マスク角３２０よりも小さく、原点で物体と通信することはできない。

【0034】

視野角３００はまた、地平線３０４から最大角度３３５に最大線３３０を有する。最大線３３０より上にある衛星、又は最大角度より大きい衛星角度３１５を有する衛星は、原点３０５で受信機と最適に通信することはできない。

【0035】

図４は、本開示の様々な実施形態によるＩＴＣＭ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージの例示的なフローチャート４００を示す。図４に示したフローチャート４００の実施形態は、例示のみを目的とするものである。フローチャート４００の他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく使用され得る。

【0036】

誤り訂正データは、トライバンド、マルチコンステレーションＧＮＳＳ受信機２２０を介して基地局２１５で受信される。ＧＮＳＳ受信機２２０は、空の視野角３００の外側にある全てのＧＮＳＳ衛星２１０をフィルタリングする。このフィルタリングされた誤り訂正メッセージ４０５は、ネットワークバックホール２３０を介してＢＯサーバ２３５に伝達される。

【0037】

ＢＯサーバ２３５は、生存時間（ＴＴＬ：Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｌｉｖｅ）アルゴリズム４１０を使用して、メッセージ４０５が所定量（ｎ）未満の時間で記憶されているかどうかを判定し、メッセージ４０５をＧＮＳＳ ＩＤ比較器アプリケーションに伝達する。所定の時間よりも古いメッセージは、廃棄データ４１１として決定される。所定の時間の例は、４秒であってもよい。

【0038】

基地局２１５から受信したメッセージ４０５と同時に、ローバー２０５からのＧＮＳＳ衛星ＩＤ情報を含むＰＴＣ位置メッセージ２４５がＢＯサーバ２３５に伝送される。

【0039】

動作４３５において、ＧＮＳＳ ＩＤ比較器アプリケーションの役割は、両方のメッセージからＧＮＳＳ ＩＤを比較し、両方のメッセージ（ローバー２０５及び基地局２１５）に共通する複数の最上の衛星を決定することである。その数は、予め決定することができ、これにより最適な５つの衛星が決定される。

【0040】

動作４４０において、このデータは、データを正規化し、標準化された誤り訂正メッセージを生成するアプリケーションに伝達される。

【0041】

動作４４０において、「最適化された」誤り訂正メッセージ２５０は、ＩＴＣＭアプリケーション及びメッセージゲートウェイ２４０に伝達され、ＩＴＣＭ誤り訂正メッセージ２５０で処理される。

【0042】

動作４４５及び４５０において、ＩＴＣＭ誤り訂正メッセージ２５０は、発信元の基地局２１５に戻され、ＩＴＣＭ通信ネットワーク４７０を介してローバー２０５に伝送される。ローバーＩＴＣＭ通信ラジオ４７０は、「最適化された」誤り訂正メッセージ２５０を受信し、それをローバー２０５上のアプリケーション及びメッセージゲートウェイ４２０に伝達する。ＩＴＣＭヘッダが取り除かれ、誤り訂正メッセージ２５０は、トライバンド、マルチコンステレーションＧＮＳＳ受信機２０６に戻される。

【0043】

図５は、本開示の様々な実施形態による相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージの例示的なプロセス５００を示す。例えば、プロセス５００は、図２に示されるＰＮＳ２００内のＢＯサーバ２３５で実行され得る。

【0044】

動作５０５において、ＢＯサーバ２３５は、基地局６１５から誤り訂正データ６４７を含む第１メッセージ６４５を受信する。基地局２１５のＧＮＳＳ受信機２２０は、視野角３００の外側にある衛星２１０をフィルタリングする。所定の時間よりも古い第１メッセージ６４５は廃棄される。第１メッセージ６４５のサイズは、基地局２１５によって観測された衛星２１０の量に基づく。

【0045】

動作５１０において、ＢＯサーバ２３５は、ローバー２０５から衛星識別情報６４８を含む第２メッセージを受信する。ローバー２０５は、ＢＯサーバ２３５が第２メッセージを受信するとき、
基地局２１５の一般的な領域にある。第２メッセージにはタイムスタンプが付けられ、同様のタイムスタンプを有する第１メッセージと比較される。第１メッセージと調整するために第２メッセージが受信されない場合、第１メッセージは廃棄される。ローバーは、ローバーの視野角内にない衛星をフィルタリングする。

【0046】

動作５１５において、ＢＯサーバ２３５は、誤り訂正データ６４７及び衛星識別情報６４８に共通の衛星２１０を決定する。言い換えれば、ＢＯサーバは、基地局とローバーの両方の観点から、どのサーバが視野角にあるかを判断する。

【0047】

動作５２０において、ＢＯサーバ２３５は、決定された衛星２１０に基づいてデータを正規化する。ＢＯサーバは、誤り訂正データ６４７からのデータと、最適化された訂正メッセージを生成するのに必要な衛星識別情報６４８とを結合する。ＢＯサーバは、ローバーの正確な位置特定に必要な誤り訂正データの量又は衛星の量を決定する。ＢＯサーバは、衛星の量又は決定された量の誤り訂正データに対応する衛星の量の中で、ローバーで最も強い信号を有する衛星を識別する。

【0048】

動作５２５において、ＢＯサーバ２３５は、決定された衛星２１０の正規化データに基づいて最適化された誤り訂正メッセージを生成する。最適化された誤り訂正メッセージ２５０のサイズは、ローバー２０５による位置の誤り訂正に必要な衛星２１０の量に基づいて決定される。最適化された誤り訂正メッセージのサイズは、第１メッセージのサイズより小さい。最適化された誤り訂正メッセージのサイズのビットの量は、次の方程式によって決定される。

【0049】

ビット数＝１６９＋Ｎ_ｓａｔ＊（１０＋４３＊Ｎ_ｓｉｇ）
ここで、Ｎ_ｓａｔは基地局から観察した衛星の数であり、Ｎ_ｓｉｇは使用される信号の数である。

【0050】

動作５３０において、ＢＯサーバ２３５は、標準化された誤り訂正メッセージをローバー２０５に伝送する。ローバー２０５は、正確な位置サービスを行うためにデータを受信して使用する。

【0051】

図５は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための最適化された全地球測位システム訂正メッセージのプロセス５００の一例を示しているが、図５に対して様々な変更を行うことができる。例えば、本明細書では一連のステップとして示されているが、プロセスのステップは重複し、並行して発生し、異なる順序で発生し、又は複数回発生する可能性がある。

【0052】

図６及び図７は、本開示によるコンピューティングシステムの例示的な装置を示す。特に、図６は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送（ＩＴＣＭ）のための誤り訂正メッセージを最適化するための例示的なサーバ６００を示し、図７は、例示的な電子装置７００を示す。サーバ６００は、図２のＢＯサーバ２３５及び基地局２１５を示すことができ、電子装置７００は、図２のＧＮＳＳ受信機２０６を示すことができる。

【0053】

図６に示すように、サーバ６００は、少なくとも１つの処理装置６１０、少なくとも１つの記憶装置６１５、少なくとも１つの通信ユニット６２０、及び少なくとも１つの入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット６２５の間の通信をサポートするバスシステム６０５を含む。

【0054】

処理装置６１０は、メモリ６３０にロードされ得る命令を実行する。処理装置６１０は、任意の適切な配置における、任意の適切な数と種類のプロセッサ又は別の装置を含んでもよい。処理装置６１０の例示的なタイプは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及びディスクリート回路を含む。

【0055】

メモリ６３０及び永続的ストレージ６３５は、情報（例えば、データ、プログラムコード、及び／又はその他の一時的又は永続的な適切な情報）の格納可能な構造及び検索を容易にする記憶装置６１５の例である。メモリ６３０は、ランダムアクセスメモリ又は任意の他の適切な揮発性又は非揮発性記憶装置を示してもよい。

【0056】

永続的ストレージ６３５は、読み出し専用記憶素子、ハードドライブ、フラッシュメモリ、又は光ディスクなど、データの長期格納をサポートする１つ以上の構成要素又は装置を含んでもよい。永続的ストレージ６３５は、第１メッセージ６４５、第２メッセージ６４６を含む。誤り訂正データ６４７、衛星識別（ＩＤ）情報６４８、正規化データ６４９、及び最適化された誤り訂正情報６５０を含む。永続的ストレージには、データを格納するためのリポジトリを含むことができる。

【0057】

通信ユニット６２０は、別のシステム又は装置との通信をサポートする。例えば、通信ユニット６２０は、ネットワークを介した通信を容易にするネットワークインターフェースカード又は無線トランシーバを含むことができる。通信ユニット６２０は、任意の適切な物理的又は無線通信リンクを介した通信をサポートしてもよい。

【0058】

Ｉ／Ｏユニット６２５は、データの入力及び出力を許容する。例えば、Ｉ／Ｏユニット６２５は、キーボード、マウス、キーパッド、タッチスクリーン、又は他の適切な入力装置を介したユーザ入力のための接続を提供してもよい。Ｉ／Ｏユニット６２５はまた、ディスプレイ、プリンタ、又は他の適切な出力装置に出力を伝送してもよい。

【0059】

図６は、図２のＢＯサーバ２３５を示すものとして説明されているが、同一又は類似の構造が１つ以上の基地局２１５又はローバー２０５で使用され得ることに留意されたい。例えば、ラップトップ又はデスクトップコンピュータは、図６に示すものと同一又は類似の構造を有することができる。

【0060】

上記でより詳細に説明したように、サーバ６００は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のために全地球測位システム訂正メッセージを最適化し、電子装置７００は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のために全地球測位システム訂正メッセージを最適化する。

【0061】

図７に示すように、電子装置７００は、アンテナ７０５、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ７１０、送信（ＴＸ）処理回路７１５、マイクロホン７２０、及び受信（ＲＸ）処理回路７２５を含む。電子装置７００はまた、スピーカ７３０、プロセッサ７４０、Ｉ／Ｏインターフェース（ＩＦ）７４５、入力７５０、ディスプレイ７５５、メモリ７６０、及びセンサ７６５を含む。メモリ７６０は、オペレーティングシステム（ＯＳ）プログラム７６１、及び１つ以上のアプリケーション７６２を含む。

【0062】

ＲＦトランシーバ７１０は、アンテナ７０５からシステム内の別の構成要素によって送信されたインカミングＲＦ信号を受信する。ＲＦトランシーバ７１０は、インカミングＲＦ信号をダウン変換して、中間周波数（ＩＦ）又はベースバンド信号を生成する。ＩＦ又はベースバンド信号は、ＲＸ処理回路７２５に送信され、ＲＸ処理回路７２５は、ベースバンド又はＩＦ信号をフィルタリング、復号化、及び／又はデジタル化することによって、処理されたベースバンド信号を生成する。ＲＸ処理回路７２５は、処理されたベースバンド信号を（音声データなどの）スピーカ７３０に、又は（ウェブ閲覧データ用などの）追加処理のためのプロセッサ７４０に送信する。

【0063】

ＴＸ処理回路７１５は、マイクロホン７２０からアナログ又はデジタル音声データ、又はプロセッサ７４０から他のアウトゴーイングベースバンドデータ（ウェブデータ、電子メール、又は対話形ビデオゲームデータ）を受信する。ＴＸ処理回路７１５は、アウトゴーイングベースバンドデータを符号化、多重化及び／又はデジタル化して処理されたベースバンド又はＩＦ信号を生成する。ＲＦトランシーバ７１０は、ＴＸ処理回路７１５から発信処理されたベースバンド又はＩＦ信号を受信して、ベースバンド又はＩＦ信号を、アンテナ７０５を介して送信されるＲＦ信号にアップ変換する。

【0064】

プロセッサ７４０は、１つ以上のプロセッサ又は他の処理装置を含んで、電子装置７００の全体的な動作を制御するために、メモリ７６０に格納されたＯＳプログラム７６１を実行することができる。例えば、プロセッサ７４０は、周知の原理に従って、ＲＦトランシーバ７１０、ＲＸ処理回路７２５、及びＴＸ処理回路７１５による順方向チャネル信号の受信及び逆方向チャネル信号の送信を制御してもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ７４０は、少なくとも１つのマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含む。

【0065】

プロセッサ７４０は、メモリ７６０に常駐する他のプロセス及びプログラムを実行することもできる。プロセッサ７４０は、実行プロセスによって要求されるようにデータをメモリ７６０の中又は外に移動できる。いくつかの実施形態では、プロセッサ７４０は、ＯＳプログラム７６１に基づいて、又は外部装置、又はオペレータから受信された信号に応答してアプリケーション７６２を実行するように構成される。プロセッサ７４０はまた、Ｉ／Ｏインターフェース７４５に結合され、これは、電子装置７００にラップトップコンピュータ及びハンドヘルドコンピュータのような他の装置に接続する機能を提供する。Ｉ／Ｏインターフェース７４５は、これらのアクセサリとプロセッサ７４０との間の通信経路である。

【0066】

プロセッサ７４０はまた、入力７５０及びディスプレイユニット７５５に結合される。電子装置７００のオペレータは、入力７５０を使用して電子装置７００にデータを入力することができる。例えば、入力７５０は、キーパッド、タッチスクリーン、ボタンなどであってもよい。ディスプレイ７５５は、液晶ディスプレイ又はウェブサイトのようなテキスト及び／又は少なくとも制限されたグラフィックをレンダリングすることができる他のディスプレイであってもよい。

【0067】

メモリ７６０は、プロセッサ７４０に結合される。メモリ７６０の一部は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができ、メモリ７６０の他の一部は、フラッシュメモリ又は他の読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことができる。

【0068】

センサ７６５は、生体認識センサ、位置センサ、光センサ、近接センサ、温度センサ、振動センサ、回転センサ、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサなどを含む電子装置に見られる任意の典型的なセンサを含むことができる。

【0069】

上記でより詳細に説明したように、サーバ６００は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための全地球測位システム訂正メッセージを最適化し、電子装置７００は、相互運用可能な列車制御メッセージ伝送のための全地球測位システム訂正メッセージを最適化する。

【0070】

図６及び図７は、コンピューティングシステムにおける装置の例を示しているが、図６及び図７に対する様々な変更を加えることができる。例えば、図６及び図７の様々な構成要素を組み合わせたり、さらに細分化したり、省略したり、特定のニーズに応じて構成要素を追加したりすることができる。特定の例として、プロセッサ７４０は、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）及び１つ以上のグラフィック処理装置（ＧＰＵ）のような複数のプロセッサに分割することができる。また、図７は、携帯電話又はスマートフォンとして構成された電子装置７００を示しているが、電子装置は、他のタイプのモバイル又は固定装置として動作するように構成してもよい。さらに、コンピューティング及び通信ネットワークと同様に、電子装置及びサーバは様々な構成で提供することができ、図６及び図７は、本開示を任意の特定の電子装置又はサーバに制限するものではない。

【0071】

この特許文献の説明は、特定の要素、ステップ、又は機能が、請求の範囲に含まれなければならない必須又は重要な要素であることを意味するものとして解釈されるべきではない。また、「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」又は「のためのステップ（ｓｔｅｐ ｆｏｒ）」という正確な言葉が、機能を識別する分詞句に続いて特定の許請求又は請求の要素のいずれにも明示的に使用されていない限り、米国特許法１１２条（ｆ）が適用されることを意図していない。請求項内における「メカニズム」、「モジュール」、「デバイス」、「ユニット」、「構成要素」、「要素」、「構成部品」、「装置」、「機械」、「システム」、「プロセッサ」、「処理装置」、又は「コントローラ」等（ただしこれらに限定されない）の用語の使用は、関連技術分野における当業者に周知の構造を意味することと理解されかつ意味することが意図され、請求項自体の特徴により、さらに変更又は改善されたものとして、米国特許法１１２条（ｆ）を適用することを意図していない。

【0072】

本明細書全体で使用される特定の単語と語句に対する定義を提示することが有利であると思われる。用語「含む」及び「具備する」とそれの派生語は、制限のない包含を意味する。「又は」という用語は、包括的なものであって、「及び／又は」を意味する。「～と関連する」という語句及びその派生語は、～を含む、～内に含まれる、～に又は～と接続された、～に又は～と結合された、～と通信可能な、～と協力する、～を挟み込む、～と併置する、～に近接する、～に又は～と結ばれた、～を有する、～の特性を有する、～に又は～と関係を有する、又はこれらと類似の意味であってもよい。「少なくとも１つ」という語句は、項目リストで使用する場合、１つ以上の羅列した項目の異なる組み合せを使用することができ、リスト内の１つの項目だけを必要とする場合があることを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうち少なくとも１つ」は、
Ａ、
Ｂ、
Ｃ、
ＡとＢ、
ＡとＣ、
ＢとＣ、
ＡとＢとＣ
の組み合わせのうちいずれかを含む。

【0073】

本明細書は、特定の実施形態及び一般に関連する方法を説明したが、これらの実施形態及び方法の変更及び置換は、当業者には明らかであろう。従って、例示的な実施形態の上記の説明は、本開示を定義又は制限しない。添付の請求の範囲によって定義されるように、本開示の思想及び範囲から逸脱することなく、他の変化、代替、及び変更も可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】