特許 7600005 位置測位装置、および位置測位方法

(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】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】位置測位装置、および位置測位方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/47 20100101AFI20241209BHJP

   G01S 19/22 20100101ALI20241209BHJP

   G01S 19/28 20100101ALI20241209BHJP

   G01C 21/28 20060101ALI20241209BHJP

   B61L 25/02 20060101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

G01S19/47

G01S19/22

G01S19/28

G01C21/28

B61L25/02 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021046427

(22)【出願日】2021-03-19

(65)【公開番号】P2022145143

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2023-12-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大嶽 達哉

(72)【発明者】

【氏名】小林 広幸

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 直人

(72)【発明者】

【氏名】行木 英明

(72)【発明者】

【氏名】加藤 紀康

(72)【発明者】

【氏名】服部 陽平

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 博章

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８９１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２２１０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８４１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３２４３００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １９／００－１９／５５

Ｇ０１Ｃ ２１／２６－２１／３６

Ｂ６１Ｌ ２５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の位置を計測する位置測位装置であって、
人工衛星から送信され、前記車両の位置を計測するための第１情報の受信に関する第１制御を行う衛星受信制御部と、
センサから送信され、前記車両の位置を計測するための第２情報の受信に関する第２制御を行う自立計測制御部と、
前記第１情報および前記第２情報の受信状況に応じて、前記第１制御および前記第２制御の少なくとも何れを行うかを判別する判別部と、
を備え、
前記衛星受信制御部は、
前記車両に対する前記人工衛星の仰角の範囲を設定し、
設定した前記仰角の範囲において、前記車両に対する前記人工衛星のなす方位角の範囲を設定し、
前記仰角の範囲と、前記方位角の範囲とに含まれる領域を、複数の領域に区画し、
前記複数の領域に配置された、1または複数の前記人工衛星から、前記複数の領域内でそれぞれ距離が近いもしくは重なっている前記人工衛星に該当しないような前記第１制御に用いる前記人工衛星を選択する、
位置測位装置。

【請求項2】

前記衛星受信制御部は、
前記複数の領域を所定の優先順位に基づいて選択する、
請求項１に記載の位置測位装置。

【請求項3】

前記判別部は、前記車両の所定時間内における移動量に対応する第１ベクトルと、前記車両の速度に基づいた前記車両の所定時間内における移動量に対応する第２ベクトルと、前記第１ベクトルと前記第２ベクトルとに基づいた推定距離誤差と、を算出し、前記推定距離誤差を用いて、前記第１制御および前記第２制御の少なくとも何れを行うかを判別する、
請求項１または２に記載の位置測位装置。

【請求項4】

前記判別部は、３軸方向の前記車両の位置の計測精度に関する推定位置誤差を算出し、前記推定位置誤差に基づいて前記第１制御および前記第２制御の少なくとも何れを行うかを判別する、
請求項１～３の何れか１項に記載の位置測位装置。

【請求項5】

前記判別部は、前記推定位置誤差の変化量を算出し、前記変化量に基づいて、前記第１制御および前記第２制御の少なくとも何れを行うかを判別する、
請求項４に記載の位置測位装置。

【請求項6】

前記車両の通過する通過領域と特定位置を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部をさらに備え、
前記判別部は、前記車両の状態と、前記通過領域と、前記特定位置とに基づいて、前記第１制御および前記第２制御の少なくとも何れを行うかを判別する、請求項１～５の何れか１項に記載の位置測位装置。

【請求項7】

前記判別部は、前記車両が停止した停止状態、または前記車両が走行している走行状態の何れであるかを判別する、
請求項１～６の何れか１項に記載の位置測位装置。

【請求項8】

車両の位置を計測する位置測位方法であって、
人工衛星から送信され、前記車両の位置を計測するための第１情報の受信に関する第１制御を行う衛星受信工程と、
センサから送信され、前記車両の位置を計測するための第２情報の受信に関する第２制御を行う自立計測工程と、
前記第１情報および前記第２情報の受信状況に応じて、前記第１制御および前記第２制御の少なくとも何れを行うかを判別する判別工程と、
を備え、
前記衛星受信工程は、
前記車両に対する前記人工衛星の仰角の範囲を設定し、
設定した前記仰角の範囲において、前記車両に対する前記人工衛星のなす方位角の範囲を設定し、
前記仰角の範囲と、前記方位角の範囲とに含まれる領域を、複数の領域に区画し、
前記複数の領域に配置された、1または複数の前記人工衛星から、前記複数の領域内でそれぞれ距離が近いもしくは重なっている前記人工衛星に該当しないような前記第１制御に用いる前記人工衛星を選択する工程を含む、
位置測位方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、位置測位装置に関する。

【背景技術】

【0002】

人工衛星から送信された電波信号を用いた衛星受信制御により鉄道車両の位置の計測が行われているが、鉄道沿線の環境によってはマルチパス等の問題から最大±１０ｍまで計測精度が悪化する。この影響により、衛星受信制御では自動運転による鉄道車両の位置の計測方法としては計測精度が低くなる場合がある。また、トンネル、橋上駅舎等の高架下や地下区間等においては、衛星の送信する電波が届かず衛星受信制御が不可能な領域においても鉄道車両の走行位置を把握できないおそれがある。

【0003】

このため、衛星受信制御の実行中に、例えば鉄道車両に設けられた速度センサや加速度センサ等により鉄道車両の位置を計測する、自立計測制御に切り替えたいという要望がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－００５３７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような問題を解決するため、本発明は、計測精度を向上させることが可能である、位置測位装置、および位置測位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】

実施形態に係る位置測位装置は、衛星受信制御部と、自立計測制御部と、判別部と、を備える。衛星受信制御部は、人工衛星から送信され、車両の位置を計測するための第１情報の受信に関する第１制御を行う。自立計測制御部は、センサから送信され、車両の位置を計測するための第２情報の受信に関する第２制御を行う。判別部は、第１情報および第２情報の受信状況に応じて、衛星受信制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うかを判別する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１実施形態に係る位置測位装置の概要を示すブロック図である。

【図2】図２は、受信演算処理装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、測位信号演算部の処理を示すフローチャートである。

【図4】図４は、自立計測演算部の処理を示すフローチャートである。

【図5】図５は、鉄道車両の位置を計測する状況を示す概念図である。

【図6】図６は、状態判別部の処理を示すフローチャート（その１）である。

【図7】図７は、状態判別部の処理を示すフローチャート（その２）である。

【図8】図８は、衛星受信制御部の仰角を制御する処理を示すフローチャートである。

【図9】図９は、衛星受信制御部の電波信号の受信感度を制御する処理を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、切替判別部の処理を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、衛星受信制御部の人工衛星を選択する状況の説明図である。

【図12】図１２は、衛星受信制御部の仰角を制御する状況の説明図である。

【図13】図１３は、衛星受信制御部の領域内に配置された人工衛星を選択する状況を示す説明図である。

【図14】図１４は、領域の優先順位に基づいて、衛星受信制御部２２が人工衛星１２を選択する状況を示す説明図である。

【図15】図１５は、衛星受信制御の実行中において、自立計測制御を実行するか否かの判断を行う状況を示すフローチャートである。

【図16】図１６は、衛星測位制御における測位点の誤差を示す概念図である。

【図17】図１７は、衛星受信制御部２２における、衛星選択の処理を示すフローチャートである。

【図18】図１８は、衛星受信制御における推定距離誤差を示す概念図である。

【図19】図１９は、衛星受信制御の処理の流れを示すフローチャート（その１）である。

【図20】図２０は、衛星受信制御の処理の流れを示すフローチャート（その２）である。

【図21】図２１は、地図連動制御の実行状況を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照しながら、実施形態に係る位置測位装置、および位置測位方法を詳細に説明する。

【0009】

図１は、第１実施形態に係る位置測位装置１０の概要を示すブロック図である。位置測位装置１０は、鉄道車両１１に搭載され、人工衛星１２から送信された電波信号ＳＸに基づき鉄道車両１１の位置を計測することが可能である。この位置測位装置１０は、受信アンテナ装置１３と、外部機器１４と、受信演算処理装置１５と、を備える。なお、本実施形態では、電波信号ＳＸ１～ＳＸｎおよび人工衛星１２－１～１２－ｎをｎ＝４で図示するが、これに限定されない。例えば、ｎは５以上の自然数でもよい。

【0010】

受信アンテナ装置１３は、電波信号ＳＸを受信可能なアンテナ装置である。電波信号ＳＸは、鉄道車両１１の位置を計測するための情報を含む信号である。外部機器１４は、測位結果に基づき、鉄道車両１１の走行制御を行う機器であり、例えば、列車統合管理装置（ＴＣＭＳ）、自動運転向け運転士支援制御装置、車上モニタ等である。受信演算処理装置１５は、受信アンテナ装置１３の出力した電波信号ＳＸに基づいて鉄道車両１１の位置を特定するための演算処理行い、演算結果を外部機器１４に出力する。

【0011】

図２は、受信演算処理装置１５の構成を示すブロック図である。受信演算処理装置１５は、測位信号演算部２１と、衛星受信制御部２２と、自立計測演算部２３と、状態判別部２４と、車両位置補正部２５と、切替判別部２６と、記憶装置２７と、通信接続装置２８と、地図ＤＢ２９と、を有する。また、図２には、３軸センサ部ＣＳＵが更に図示されている。３軸センサ部ＣＳＵは、例えば３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサ、及び３軸地磁気センサを含む３軸センサである。

【0012】

測位信号演算部２１は、受信アンテナ装置１３の受信した電波信号ＳＸに基づいて、鉄道車両１１の位置座標を演算し、衛星測位データ群ＤＧを出力する。衛星測位データ群ＤＧには、鉄道車両１１の位置座標、時刻、電波信号ＳＸに含まれる衛生軌道情報（例えば衛星アルマナック情報、及び衛星エフェメリス情報）及び電波信号ＳＸの受信信号の強度などが含まれる。

【0013】

衛星受信制御部２２は、人工衛星１２が送信する電波信号ＳＸを用いた、衛星受信制御を行い、鉄道車両１１の位置の計測を行う。

【0014】

具体的には、衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の進行方向ＤＲおよび位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を基準として、人工衛星１２のｚ方向の位置より仰角を算出する。

【0015】

また、衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の進行方向ＤＲおよび位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を基準として、人工衛星１２のｘｙ方向の位置より方位角を算出する。なお、衛星受信制御部２２は、衛星アルマナック情報に基づいて仰角および方位角を算出してもよい。

【0016】

また、衛星受信制御部２２は、ＰＤＯＰ（受信した信号から推定した位置精度の変化率）の値を演算する。ＤＯＰ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）は、衛星の配置状態を指標化したものであり、対象の位置の計測精度との相関関係が高い。例えば、値が小さいほど鉄道車両１１の位置を計測する精度が高い傾向を示す。ＤＯＰには、衛星の水平方向の幾何学的配置を指標化したＨＤＯＰ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ＤＯＰ）、衛星の鉛直方向の幾何学的配置を指標化したＶＤＯＰ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ＤＯＰ）、それらを合成したＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ＤＯＰ）等がある。本実施形態では、通常ＰＤＯＰの値を用いる。

【0017】

さらに、衛星受信制御部２２は、ＰＡＣＣ３Ｄの値を演算する。ＰＡＣＣは、鉄道車両１１の位置の計測精度と、人工衛星１２の送信する電波信号ＳＸの信号強度を示す指標である。例えば、値が小さいほど鉄道車両１１の位置を計測する精度が高く、電波信号ＳＸの信号強度が高い傾向を示す。ＰＡＣＣには、鉄道車両の水平方向の位置精度を指標化したＰＡＣＣＨ、鉄道車両の鉛直方向の位置精度を指標化したＰＡＣＣＶ、鉄道車両の３軸（ｘｙｚ）方向の位置精度を指標化したＰＡＣＣ３Ｄ等がある。本実施形態では、通常ＰＡＣＣ３Ｄの値を用いる。

【0018】

自立計測演算部２３は、３軸センサ部ＣＳＵの出力に基づいて自立測位データ群ＤＳを出力する。自立測位データ群ＤＳには、時刻、速度、加速度、角度および走行ベクトルなどが含まれる。すなわち、自立計測演算部２３は、これらを一般的な演算方法を用いて演算することにより、鉄道車両１１の位置を計測する自立計測制御を実行する。例えば、３軸方向の走行ベクトルは、３軸加速度センサの出力に基づき、３軸方向の加速度を時間積算することで演算される。また、速度は、例えば３軸方向の走行ベクトルの絶対値として演算可能である。言いかえると、自立計測演算部２３は、センサから送信され、鉄道車両１１の位置を計測するための情報を含む電波信号ＳＸの受信に関する自立計測制御を行う。

【0019】

また自立計測演算部２３は、衛星測位データ群ＤＧに基づく鉄道車両１１の位置座標を自立測位データ群ＤＳの情報を用いて補正演算し、鉄道車両１１の位置情報を出力する。すなわち、自立計測演算部２３は、基準位置からの鉄道車両１１の位置座標の時系列な変化を、自立測位データ群ＤＳの情報を用いて演算する。

【0020】

自立計測演算部２３は、３軸方向の速度、加速度及び角度を演算し、これらの情報を含む自立測位データ群ＤＳを出力し、時刻とともに記憶装置２７に記憶する。この際に、自立計測演算部２３は、自立測位データ群ＤＳに基づき、鉄道車両１１の位置座標を演算し、時刻とともに記憶装置２７に記憶する。

【0021】

状態判別部２４は、例えば衛星測位データ群ＤＧ、自立測位データ群ＤＳに基づいて、鉄道車両１１の状態（例えば鉄道車両１１が走行している状態であるか、停止している状態であるか、あるいか故障している状態であるか等）を判別する。

【0022】

車両位置補正部２５は、基準位置からの鉄道車両１１の位置座標の時系列な変化を、少なくとも衛星測位データ群ＤＧに含まれる情報、または自立測位データ群ＤＳに含まれる情報を用いて演算する。この基準位置とは、過去に測位または自立演算をした位置の、平均位置である。例えば、基準位置は、同一の地上子を通過した際の測位位置の過去１０回分の平均値である。

【0023】

切替判別部２６は、人工衛星から送信され車両の位置を計測する情報、およびセンサから送信され車両の位置を計測する情報の受信状況に応じて、衛星受信制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うか否かを判別する。

【0024】

また、切替判別部２６は、衛星受信制御部２２が衛星受信制御により計測した位置座標および自立計測演算部２３の自立計測制御により出力した位置座標のいずれを鉄道車両１１の位置座標とするか判別する。

【0025】

例えば、切替判別部２６は、電波信号ＳＸが遮断され、鉄道車両１１が人工衛星１２を捕捉できない環境下に存在するか否かを判別する。人工衛星１２を捕捉できない環境下で衛星受信制御部２２が衛星受信制御が不可能であると判別した場合に、自立計測演算部２３は自立計測制御を実行して、人工衛星１２の位置を計測する。

【0026】

記憶装置２７は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フ
ラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される
。記憶装置２７は、各種の情報を記憶する。通信接続装置２８は、記憶装置２７と、外部機器１４との間を通信する。

【0027】

地図ＤＢ２９は、例えば地図上において、トンネルや駅舎、橋など人工衛星１２の送信する電波信号ＳＸの受信状況が悪化する特定のエリアおよびの当該エリアの入口、出口などを示した地図情報を格納する。そして、例えば衛星受信制御部２２または自立計測演算部２３は、地図ＤＢ２９に格納された当該地図情報を参照しながら衛星受信制御または自立計測制御を並行して行う制御である、地図連動制御を行う。なお、衛星受信制御部２２および自立計測演算部２３は、それぞれ衛星受信制御および自立計測制御を実行しながら、地図連動制御を実行してもよい。

【0028】

図３は、測位信号演算部２１の処理フローチャートである。測位信号演算部２１は、受信アンテナ装置１３を介して電波信号ＳＸ１～ＳＸ４を受信する（ステップＳ１１）。

【0029】

次に、測位信号演算部２１は、電波信号ＳＸ１～ＳＸ４から時刻信号を抽出し、時刻情報に関するデータを取得する（ステップＳ１２）。続いて、測位信号演算部２１は、衛星軌道情報（例えば、衛星アルマナック情報、及び衛星エフェメリス情報）、及び得られた時刻信号に基づいて緯度情報及び経度情報を含む位置情報に関するデータを取得する（ステップＳ１３）。

【0030】

ここで、位置情報の取得方法の詳細を説明する。測位信号演算部２１は、例えば人工衛星１２－１～１２－４からの軌道情報を用いて鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。すなわち、人工衛星１２－１～１２－４の位置と、その瞬間における人工衛星１２－１～１２－４と受信演算処理装置１５との距離をセットとした情報により、鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。この場合、人工衛星の位置と、その瞬間における人工衛星と受信演算処理装置１５との距離の情報のセットは、３以上あれば、座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出可能である。これに、時刻の正確さを保証するため４つ目の衛星が一般に必要となる。

【0031】

より詳細には、測位信号演算部２１は、衛生軌道情報（例えば、衛星アルマナック情報、及び衛星エフェメリス情報）、及び得られた時刻信号に基づいて、下記の式により鉄道車両１１の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。

【0032】

【数1】

【0033】

上記式において、（ｘ、ｙ、ｚ）は、求めたい位置の座標値のパラメータであり、（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）は電波信号ＳＸを送信する人工衛星１２の位置の座標値のパラメータである。また、ｔは、測位した時刻のパラメータであり、ｔｎは、人工衛星１２電波信号ＳＸを送信した時刻のパラメータである。なお、測位信号演算部２１は、地上の基地局などを経由して、電波信号ＳＸを受信してもよい。測位信号演算部２１は、この４パラメータを最小二乗法などにより、検知したい位置情報を算出する。

【0034】

続いて、測位信号演算部２１は、鉄道車両１１の位置を計測する人工衛星１２に関するデータを取得する（ステップＳ１４）。例えば、測位信号演算部２１は、所定の演算に基づいて、測定に用いられる人工衛星１２の数を取得する。

【0035】

さらに、測位信号演算部２１は、その他のデータを取得する。測位信号演算部２１は、これらの情報を含む衛星測位データ群ＤＧを出力し、記憶装置２７に記憶する。

【0036】

図４は、自立計測演算部２３の処理を示すフローチャートである。自立計測演算部２３は、３軸センサ部ＣＳＵから３軸加速度センサのデータを取得し（ステップＳ２１）、３軸ジャイロセンサのデータを取得し（ステップＳ２２）、そして３軸地磁気センサのデータを取得する（ステップＳ２３）。なお、３軸地磁気センサのデータは必ずしも取得する必要はなく、３軸加速度センサと３軸ジャイロセンサの２種類のデータのみとしてもよい。

【0037】

次に自立計測演算部２３は、各々のセンサのデータを０．１秒分取得したか否かを判別する。０．１秒分取得していないと判別した場合（ステップＳ２４のＮо）、ステップＳ２１に戻り処理を繰り返す。０．１秒分取得したと判別した場合（ステップＳ２４のＹｅｓ）、各々のセンサのデータの平均値を算出して（ステップＳ２５）、処理を終了する。

【0038】

図５は、鉄道車両１１の位置を計測する状況を示す概念図である。例えば、鉄道車両１１が線路上の〇印で示される箇所に位置する、と自立計測演算部２３が演算する場合、状態判別部２４は、自立計測制御のみで鉄道車両１１の位置を計測可能であると判別する。一方、鉄道車両１１が線路上の×印で示される箇所に位置する、と自立計測演算部２３が演算する場合、切替判別部２４は、自立計測制御に替えて、または自立計測制御と並行して、衛星受信制御を行い、鉄道車両１１の位置を計測する必要があると判別する。

【0039】

図６は、状態判別部の処理を示すフローチャート（その１）である。状態判別部２４は、測位信号演算部２１が人工衛星１２から受信した電波信号ＳＸに基づいて、鉄道車両１１の速度を計算したか否かを判定する（ステップＳ３１）。測位信号演算部２１が速度を計算していないと判定した場合（ステップＳ３１のＮｏ）、状態判別部２４は人工衛星１２からの電波信号ＳＸの受信が不可であると判定し（ステップＳ３２）、ステップＳ３６へ進む。測位信号演算部２１が速度を計算した（ステップＳ３１のＹｅｓ）と判定した場合、状態判別部２４は、鉄道車両１１の速度が閾値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３３）。速度が閾値よりも小さい場合（ステップＳ３３のＹｅｓ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が停止していると判定して（ステップＳ３４）、ステップＳ３６へ進む。速度が閾値よりも小さくない場合（ステップ３３のＹｅｓ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が停止していると判定して（ステップＳ３５）、ステップＳ３６へ進む。

【0040】

次に状態判別部２４は、自立計測演算部２３が加速度を計算したか否かを判定する（ステップＳ３６）。加速度を計算していないと判定した場合（ステップＳ３６のＮｏ）、状態判別部２４は加速度センサの使用が不可であると判定し（ステップＳ３７）、ステップＳ４１へ進む。加速度を計算したと判定した場合（ステップ３６のＹｅｓ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１の加速度が閾値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３８）。加速度が閾値よりも小さい場合（ステップ３８のＹｅｓ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が停止していると判定して（ステップＳ３９）、ステップＳ４１へ進む。加速度が閾値よりも小さくない場合（ステップＳ３８のＮｏ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が走行していると判定して（ステップＳ４０）、ステップ４１へ進む。

【0041】

続いて状態判別部２４は、自立計測演算部２３が角度を計算したか否かを判定する（ステップＳ４１）。角度を計算していないと判定した場合（ステップ４１のＮｏ）、状態判別部２４は角度センサの使用が不可であると判定し（ステップＳ４２）、ステップＳ５１へ進む。角度を計算したと判定した場合（ステップ４１のＹｅｓ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１の角度が閾値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４３）。角度が閾値よりも小さいと判定した場合（ステップ４３のＹｅｓ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が停止していると判定して（ステップＳ４４）、ステップ５１へ進む。角度が閾値よりも小さくない場合（ステップ４３のＮｏ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が走行していると判定して（ステップＳ４５）、ステップＳ５１へ進む（図７のＡに続く）。

【0042】

図７は状態判別部の処理を示すフローチャート（その２）である。状態判別部２４は、速度、加速度、角度の少なくとも一つが計算されなかったか否かを判別する（ステップＳ５１）。速度、加速度、角度の少なくとも一つが計算されなかったと判定した場合（ステップＳ５１のＹｅｓ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が故障していると判定して（ステップＳ５２）、処理を終了する。

【0043】

速度、加速度、角度の少なくとも一つが計算されたと判定した場合（ステップＳ５１のＮｏ）、状態判別部２４は、少なくとも一回停止判定したか否かを判定する（ステップＳ５３）。すなわち、状態判別部２４は、車両が停止した停止状態、または車両が走行している走行状態の何れであるかを判別する。少なくとも一回停止判定したと判定した場合（ステップＳ５３のＹｅｓ）、状態判別部２４は、状態判別部２４は鉄道車両１１が停止していると判定する（ステップＳ５４）。その後、状態判別部２４は、１００ｍｓ前の鉄道車両１１の位置を取得し（ステップＳ５５）、その後停止している旨のデータを出力し（ステップＳ５６）、処理を終了する。

【0044】

少なくとも一回停止判定していないと判定した場合（ステップＳ５３のＮｏ）、状態判別部２４は、鉄道車両１１が走行していると判定し（ステップＳ５７）、ステップＳ６１およびステップＳ７１に進む（図８のＢおよび図９のＣに続く）。

【0045】

図８は、衛星受信制御部２２の仰角を制御する処理を示すフローチャートである。状態判別部２４は、衛星受信制御部２２がＰＤＯＰを計算したか否かを判別する（ステップＳ６１）。衛星受信制御部２２がＰＤＯＰを計算していないと判定した場合（ステップＳ６１のＮｏ）、衛星受信制御部２２は、仰角（角度）のリセット値を出力して、終了する。

【0046】

衛星受信制御部２２がＰＤＯＰ（位置精度低下率）を計算したと判定した場合（ステップＳ６１のＹｅｓ）、状態判別部２４は、ＰＤＯＰが最小値および最大値の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ６３）。ＰＤＯＰが最小値と最大値の範囲内であると判定した場合（ステップＳ６３のＹｅｓ）、仰角のリセット値を出力して、終了する。

【0047】

ＰＤＯＰが最小値と最大値の範囲内でないと判定した場合（ステップＳ６３のＮｏ）、状態判別部２４は、ＰＤＯＰが最大値より大きいか否かを判定する（ステップＳ６５）。ＰＤＯＰが最大値より大きくないと判定した場合（ステップＳ６５のＮｏ）、衛星受信制御部２２は、ＰＤＯＰの最小値を出力して（ステップＳ６６）、処理を終了する。ＰＤＯＰが最大値より大きいと判定した場合（ステップＳ６５のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、仰角を演算する（ステップＳ６７）。そして、衛星受信制御部２２は、仰角を出力して（ステップＳ６８）、処理を終了する。

【0048】

図９は、衛星受信制御部２２の電波信号ＳＸの受信感度を制御する処理を示すフローチャートである。状態判別部２４は、衛星受信制御部２２がＰＡＣＣ３Ｄを計算したか否かを判別する（ステップＳ７１）。衛星受信制御部２２がＰＡＣＣ３Ｄを計算していないと判定した場合（ステップＳ７１のＮｏ）、衛星受信制御部２２は、受信感度のリセット値を出力して、終了する。

【0049】

衛星受信制御部２２がＰＡＣＣ３Ｄを計算したと判定した場合（ステップＳ７１のＹｅｓ）、状態判別部２４は、ＰＡＣＣ３Ｄが所定の最小値および最大値の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ７３）。ＰＡＣＣ３Ｄが所定の最小値および最大値の範囲内でないと判定した場合（ステップＳ７３のＮｏ）、衛星受信制御部２２は、受信感度のリセット値を出力して、終了する。

【0050】

ＰＡＣＣ３Ｄが所定の最小値および最大値の範囲内であると判定した場合（ステップＳ７３のＹｅｓ）、状態判別部２４は、ＰＡＣＣ３Ｄが所定の最大値より大きいか否かを判定する（ステップＳ７５）。ＰＡＣＣ３Ｄが所定最大値より大きくないと判定した場合（ステップＳ７５のＮｏ）、衛星受信制御部２２は、ＰＡＣＣ３Ｄの最小値を出力して（ステップＳ７６）、処理を終了する。ＰＡＣＣ３Ｄが最大値より大きいと判定した場合（ステップＳ７５のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、受信感度を演算する（ステップＳ７７）。そして、衛星受信制御部２２は、受信感度を出力して（ステップＳ７８）、処理を終了する。

【0051】

図１０は、切替判別部２６の処理を示すフローチャートである。切替判別部２６は、衛星受信制御部２２が衛星受信制御を開始又は継続する状況であるか否かを判別する（ステップＳ８１）。衛星受信制御を開始又は継続する状況であると判別した場合（ステップＳ８１のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、衛星受信制御を開始し（ステップＳ８２）、ステップＳ８３に進む。

【0052】

衛星受信制御を開始又は継続する状況でないと判別した場合（ステップＳ８１のＮо）、またはステップＳ８２の処理の後において、切替判別部２６は、自立計測演算部２３が自立計測制御を開始又は継続する状況であるか否かを判定する（ステップＳ８３）。自立計測演算部２３が自立計測制御を開始又は継続する状況でないと判定した場合（ステップＳ８３のＮо）、切替判別部２６は処理を終了する。自立計測制御を開始又は継続する状況であると判定した場合（ステップＳ８３のＹｅｓ）、自立計測演算部２３は自立計測制御を開始する（ステップＳ８４）。

【0053】

その後、切替判別部２６は、衛星受信制御部２２が衛星受信制御を終了する状況であるか否かを判定する（ステップＳ８５）。衛星受信制御を終了する状況であると判定した場合（ステップＳ８５のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は衛星受信制御を終了する（ステップＳ８６）。

【0054】

切替判別部２６は、自立計測演算部２３が自立計測制御を終了する状況であるか否かを判定する（ステップＳ８７）。自立計測制御を終了する状況であると判定した場合（ステップＳ８７のＹｅｓ）、自立計測演算部２３は、自立計測制御を終了し（ステップＳ８８）、切替判別部２６は処理を終了する。自立計測制御を終了しない状況であると判定した場合（ステップＳ８７のＮо）、切替判別部２６は処理を終了する。

【0055】

図１１は、衛星受信制御部２２の人工衛星を選択する状況の説明図である。図１１（ａ）は、衛星軌道情報のイメージ図である。図１１（ａ）において円の中心に鉄道車両１１のアンテナ１３が配置されている。図１１（ａ）中、○印は人工衛星１２の現在位置、人工衛星１２の現在位置を通る曲線は人工衛星１２の衛星軌道情報を表している。

【0056】

図１１（ａ）のような状況において、実際に鉄道車両１１のアンテナ１３において受信
可能な範囲は、アンテナ１３の配置位置及び鉄道車両１１の走行位置により異なるものと
なり、例えば、図１１（ｂ）に示すように、衛星受信制御部２２は、受信有効エリアＡＥ
及び受信無効エリアＡＮを設定し、鉄道車両１１の進行方向ＤＲに基づいて、進行方向Ｄ
Ｒに対して、時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ例えば１３５度となるように方位角が設定される。

【0057】

さらに、衛星受信制御部２２は、設定した方位角に対応する受信有効エリアＡＥに対し、図１１（ｃ）に示すように、鉄道車両１１の進行方向ＤＲに対して、時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ９０度となるように人工衛星１２を選択するための人工衛星位置を判定するための衛星配置判定エリアＡＤを設定して、次回に選択すべき人工衛星を特定する処理を継続的に行う。

【0058】

図１２は、衛星受信制御部２２の仰角を制御する状況の説明図である。衛星受信制御部２２は、図１２（ａ）に示すように、上述した人工衛星選択処理によって選択した、鉄道車両１１の位置の計測において有効な人工衛星１２Ｅを全て含むとともに、鉄道車両１１の位置の計測において無効な人工衛星１２Ｎ（＝人工衛星１２Ｎ２１及び人工衛星１２Ｎ２２）を含まないように仰角ＥＬを制御する。

【0059】

この結果、有効な仰角の範囲ＡＥＬは、図１２（ｂ）に示すようになるため、衛星受信制御部２２は、さらに図１１（ｃ）に示すように、鉄道車両１１の受信有効エリアＡＥを特定する処理を行う。この結果、鉄道車両１１の位置の計測精度を所望の値以上に維持することが可能となる。

【0060】

すなわち、衛星受信制御部２２は、車両に対する前記人工衛星の仰角の範囲を設定し、設定した仰角の範囲において、車両に対する人工衛星なす方位角の範囲を設定し、仰角の範囲と、方位角の範囲とに含まれる領域を、複数の領域に区画する。

【0061】

この場合において、衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の進行方向ＤＲを方位角から一定時間（例えば、１秒間）について定期的に取得し、平均化した方位角を進行方向角として取得する。この進行方向角に存在する人工衛星１２を衛星軌道情報から選定するようにしてもよい。

【0062】

さらに、進行方向ＤＲの方位角がカーブや経路変更等により、大きく変わった場合（例えば、１０°）は、衛星受信制御部２２は、随時進行方向角を取得して、人工衛星１２を衛星軌道情報から選定するようにしてもよい。これらにより、衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の位置を検知する精度を向上させることができる電波信号ＳＸのみを選定することが可能になる。

【0063】

図１３は、衛星受信制御部２２の領域内に配置された人工衛星１２を選択する状況を示す説明図である。有効な仰角の範囲ＡＥＬに含まれ、かつ太線で囲われた領域である領域ｅには、五つの人工衛星１２が配置されている。衛星受信制御部２２は、この５つの人工衛星１２のうち、例えば領域ｅ内部の人工衛星１２の配置状況に応じて、２つの有効な人工衛星１２Ｅと、３つの位置計測に使用しない人工衛星１２Ｌとに、選別する。すなわち、衛星受信制御部２２は、複数の領域に配置された、１または複数の人工衛星１２から、衛星受信制御に用いる人工衛星１２を選択する。

【0064】

この時、衛星受信制御部２２は、有効な人工衛星１２Ｅについては、領域ｅ内で配置が均等になるように、５つの人工衛星１２のうち２つを有効な人工衛星１２Ｅとして選択する。また例えば、衛星受信制御部２２は、領域ｅ内でそれぞれ距離が近いもしくは重なっているような人工衛星１２を位置計測に使用しない人工衛星１２Ｌとして選択する。衛星受信制御部２２は、他の領域においても同様の処理を人工衛星１２の配置状況に応じて行う。なお、衛星受信制御部２２は、人工衛星１２に静止衛星が含まれる場合、静止衛星を優先的に選択してもよい。

【0065】

図１４は、領域の優先順位に基づいて、衛星受信制御部２２人工衛星１２を選択する状況を示す説明図である。衛星受信制御部２２は、仰角、方位角、受信感度をもとに、各々の当該領域に優先順位（例えば、図１４に示すような１～２４までの順位）を設定する。例えば、衛星受信制御部２２は、優先順位の高い領域に配置された人工衛星１２を優先して選択する。すなわち、衛星受信制御部２２は、複数の領域を所定の優先順位に基づいて選択する。衛星受信制御部２２は、当該領域に静止衛星が含まれる場合、静止衛星の含まれる領域を優先的に選択してもよい。なお、図１３と図１４において、仰角は１５°あるいは３０°刻み、方位角は３０°または４５°を基本とするが、ここに示す角度に限られない。

【0066】

図１５は、衛星受信制御の実行中において、自立計測制御を実行するか否かの判断を行う状況を示すフローチャートである。まず衛星受信制御部２２は、現在の鉄道車両１１の位置の計測に使用した衛星の数を取得する。次に状態判別部２４は、満足した条件の数が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９２）。閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ９２のＮｏ）、状態判別部２４は、衛星受信制御部２２が所定の時間前（例えば１００ｍｓ前）に衛星受信制御を行っていたか否かを判定する（ステップＳ９３）。

【0067】

所定の時間前に衛星受信制御を行っていたと判別した場合（ステップＳ９３のＹｅｓ）、図１０のＤに進み、切替判別部２６は、処理を継続する。所定の時間前に衛星受信制御を行っていないと判定した場合（ステップＳ９３のＮｏ）、図１０のＥに進み、切替判別部２６は、処理を継続する。

【0068】

ステップＳ９２において、閾値以上であると判定した場合（ステップＳ９２のＹｅｓ）、状態判別部２４は、２回連続で閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９４）。２回連続で閾値以上であると判定した場合（ステップＳ９４のＹｅｓ）、図１０のＦに進み、切替判別部２６は、処理を継続する。２回連続で閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ９４のＮｏ）、図１０のＤに進み、切替判別部２６は、処理を継続する。

【0069】

図１６は、衛星測位制御における測位点の誤差を示す概念図である。図１６において、鉄道車両１１の重心（重心近傍）を通り、かつ鉄道車両１１の進行方向ＤＲに沿って延びる中心軸と、鉄道車両１１の重心を通り、かつ中心軸に垂直な垂線上の点である中心点を中心とした円弧上に位置する□印との間の範囲を、許容誤差範囲として示す。そして、図１６において、〇印は許容誤差範囲の範囲内に位置し、×印は許容誤差範囲外に位置する。

【0070】

例えば、衛星測位制御の実行中において、所定の閾値以上の回数、計測点が許容誤差範囲内に含まれていると状態判別部２４が判別した場合、切替判別部２６は、衛星受信制御部２２に対し、衛星測位制御を行う状況であると判別し、衛星測位制御部２２は、衛星測位制御を継続する。衛星測位制御の実行中において、所定の閾値以上の回数、測位点が許容誤差範囲内に含まれていないと状態判別部２４が判別した場合、切替判別部２６は、自立計測制御を行う状況であると判別し、自立計測演算部２３は、自立計測制御を開始する。

【0071】

図１７は、衛星受信制御部２２における、衛星選択の処理を示すフローチャートである。衛星受信制御部２２は、目標とする仰角の制御値および受信感度の制御値を取得する（（ステップＳ１０１）。次に衛星受信制御部２２は、各人工衛星１２の方位と、仰角と、受信感度とを取得する（ステップＳ１０２）。そして、衛星受信制御部２２は、領域内のすべての人工衛星１２の数をカウントする（ステップＳ１０３）。その後、衛星受信制御部２２は、分割された領域ごとに、閾値以上の受信感度の人工衛星１２の数をカウントする（ステップＳ１０４）。

【0072】

ここで、衛星受信制御部２２は、領域内の人工衛星の配置に偏心が生じているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。偏心が生じていない場合、（ステップＳ１０５のＮｏ）、ステップＳ１０１に戻り処理を繰り返す。偏心が生じている場合、（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、全ての人工衛星１２の受信感度を取得する（ステップＳ１０６）。

【0073】

次に衛星受信制御部２２は、仰角ごとに、閾値以上の受信感度の衛星の数を取得する（ステップＳ１０７）。次に衛星受信制御部２２は、閾値以上の受信感度の人工衛星１２の仰角を取得する（ステップＳ１０８）。次に衛星受信制御部２２は、取得した仰角から最低仰角を計算し（ステップＳ１０９）、この値を仰角制御値とする（ステップＳ１１０）。

【0074】

衛星受信制御部２２は、分割されたそれぞれの領域内に２基以上の人工衛星１２がある場合、受信状況（受信感度）の最も良い人工衛星１２を１基選択する（ステップＳ１１１）。衛星受信制御部２２は、このうち、受信感度のばらつきが閾値以上の有効な人工衛星１２Ｅを選択する（ステップＳ１１２）。そして、衛星受信制御部２２は、当該有効な人工衛星１２Ｅのうち、位置情報の計算に使用する人工衛星１２を選択する（ステップＳ１１３）。

【0075】

図１８は、衛星受信制御における推定距離誤差を示す概念図である。図１８に示されるように、ベクトルＬ０は計測速度に計測周期Ｔを乗じて得られた、鉄道車両の移動距離を示すベクトルである。一方、ベクトルＬ１は、単位時間当たりの鉄道車両１１の実際の移動距離を示すベクトルである。ベクトルＬ１とベクトルＬ０との差の絶対値は、推定距離誤差と称される。切替判別部２６は、ベクトルＬ０と、ベクトルＬ１と、推定距離誤差と、を算出する。

【0076】

図１９は、衛星受信制御の処理の流れを示すフローチャート（その１）である。状態判別部２４は、測位信号演算部２１が、例えば１秒分の電波信号ＳＸを取得したか否かを判定する（ステップＳ１２１）。１秒分の電波信号ＳＸを取得していないと判定した場合（ステップＳ１２１のＮо）、処理を繰り返す。１秒分の電波信号ＳＸを取得したと判定した場合（ステップＳ１２１のＹｅｓ）、現在の座標と０．１秒前の座標とから、ベクトル長さを算出する（ステップＳ１２２）。

【0077】

次に衛星受信制御部２２は、衛星測位データ群ＤＧから鉄道車両１１の速度を取得する（ステップＳ１２３）。そして衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の速度と計測間隔（例えば０．１秒）から鉄道車両１１の移動距離に相当するベクトルの長さを算出し（ステップＳ１２４）、両ベクトルの差を算出する（ステップＳ１２５）。当該ベクトルの差は、推定距離誤差に相当する。

【0078】

ここで、状態判別部２４は、推定距離誤差が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２６）。すなわち、状態判別部２４は、推定距離誤差を用いて、衛星受信制制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うか否かを判別する。推定距離誤差が閾値よりも大きくない場合（ステップＳ１２６のＮо）、ステップＳ１２１に戻り処理を繰り返す。差が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２６のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、推定位置誤差を取得する（ステップＳ１２７）。

【0079】

ここで、状態判別部２４は、推定位置誤差が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２８）。すなわち、状態判別部２４は、３軸方向の車両の位置の計測精度に関する推定位置誤差を算出し、推定位置誤差に基づいて衛星受信制制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うか否かを判別する。閾値よりも大きくない場合（ステップＳ１２８のＮｏ）、ステップＳ１２１に戻り処理を繰り返す。閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２８のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、推定位置誤差の平均値を取得する（ステップＳ１２９）。

【0080】

そして、衛星受信制御部２２は、推定位置誤差の平均値を用いて、推定位置誤差の変化率を算出する（ステップＳ１３０）。続いて状態判別部２４は、推定位置誤差の平均値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１３１）。すなわち、状態判別部２４は、推定位置誤差の変化量を算出し、当該変化量に基づいて、衛星受信制制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うか否かを判別する。閾値よりも大きくない場合（ステップＳ１３１のＮｏ）、ステップＳ１２１に戻り処理を繰り返す。閾値よりも大きい場合（ステップＳ１３１のＹｅｓ）、図１０のＥに進み、切替判別部２４は、処理を継続する。

【0081】

図２０は、衛星受信制御の処理の流れを示すフローチャート（その２）である。状態判別部２４は、測位信号演算部２１が、例えば電波信号ＳＸを０．０２秒分取得したか否かを判定する（ステップＳ１４１）。０．０２秒分取得していないと判定した場合（ステップＳ１４１のＮｏ）、処理を繰り返す。０．０２秒分取得したと判定した場合（ステップＳ１４１のＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、現在の座標と０．０２秒前の座標とからベクトル内積を算出する（ステップＳ１４２）。

【0082】

次に衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の進行方向ＤＲの方位角を取得する（ステップＳ１４３）。そして、衛星受信制御部２２は、現在と５０Ｈｚ前の方位角から、鉄道車両１１が現在進行している線路の種別（直線、曲線など）を算出し（ステップＳ１４４）、その結果をもとに鉄道車両１１の速度を算出する（ステップＳ１４５）。続いて衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１の速度と線路の種別とから、記憶装置２７に記憶された所定の閾値を選択する（ステップＳ１４６）。そして、鉄道車両１１の進行方向ＤＲの方位角と当該ベクトル内積の差と、所定の閾値を比較する（ステップＳ１４７）。

【0083】

ここで、状態判別部２４は、所定の閾値に基づき、両者の差が著しく大きいか否かを判定する（ステップＳ１４８）。両者の差が著しく大きくないと判定した場合（ステップＳ１４８のＮｏ）、ステップＳ１４１に戻り、処理を繰り返す。両者の差が著しく大きいと判定した場合（ステップＳのＹｅｓ）、衛星受信制御部２２は、その旨をカウントする（ステップＳ１４９）。

【0084】

そして、状態判別部２４は、例えば５回連続で誤差が著しく大きいと判定したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。５回連続で両者の差が著しく大きいと判定しない場合（ステップＳ１５０）、ステップＳ１４１に戻り処理を繰り返す。５回連続で両者の差が著しく大きいと判定した場合（ステップＳ１５０のＹｅｓ）、図１０のＥに進み、切替判別部２４は、処理を継続する。

【0085】

図２１は、地図連動制御の実行状況を示す説明図である。図２１において、実際の線路Ｒ１と、地図上の線路Ｒ２とが設けられている。そして、実際の線路Ｒ１の上に示された二つの〇印の間の空間、および地図上の線路Ｒ２の上に示された２つの△印の間の空間は、例えばトンネルや駅舎などの衛星受信制御が不可能である領域を示す。２つの△印は、地図ＤＢ２９に記憶されている。地図上の線路Ｒ２において、２つの△印のそれぞれの前後１００ｍに□印が位置している。２つの□印も同様に、地図ＤＢ２９に記憶されている。すなわち、地図ＤＢ２９は、車両の通過する通過領域と特定位置を含む地図情報を記憶する。

【0086】

例えば、衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１が実際の線路Ｒ１における〇印の前後１００ｍ地点を走行していると計測した場合、地図上においては対応する□印の位置を鉄道車両が走行していると判断する。

【0087】

ここで、切替判別部２６は、鉄道車両１１の走行状態（走行速度、加速度等）、地図ＤＢ２９における△印や□印の位置、通過領域（衛星受信制御が可能な領域か否か）等に基づいて、衛星受信制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うかを判別する。そして、切替判別部２６の判別結果に基づいて、衛星受信制御部２２は衛星受信制御を、自立計測演算部２３は自立計測制御を、それぞれあるいは同時に行う地図連動制御が行われる。

【0088】

以上説明された実施形態の位置測位装置１０は、衛星受信制御部２２と、自立計測演算部２３と、切替判別部２６と、を備える。衛星受信制御部２２は、人工衛星１２から送信され、鉄道車両１１の位置を計測するための情報の受信に関する衛星受信制御を行う。自立計測演算部２３は、センサから送信され、鉄道車両１１の位置を計測するための情報の受信に関する自立計測制御を行う。切替判別部２６は、上記情報の受信状況に応じて、衛星受信制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うかを判別する。これにより、例えば位置測位装置１０は、鉄道車両１１の走行中に衛星受信制御から自立計測制御に切り替えること、あるいは衛星受信制御と自立計測制御とを同時に実行することが可能となり、マルチパス等の問題の解消を図ることができる。また、トンネル、橋上駅舎等の高架下や地下区間等において、鉄道車両１１の走行位置の計測精度を向上させることができる。

【0089】

衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１に対する人工衛星１２の仰角の範囲を設定する。衛星受信制御部２２は、設定した仰角の範囲において、鉄道車両１１に対する人工衛星１２のなす方位角の範囲を設定する。そして、衛星受信制御部２２は、仰角の範囲と、方位角の範囲とに含まれる領域を、複数の領域に区画し、複数の領域に配置された、１または複数の人工衛星１２から、衛星受信制御に用いる人工衛星１２を選択する。これにより、衛星受信制御部２２は、仰角、方位角、電波信号ＳＸの受信状況に応じて、任意の人工衛星１２を選択できるようになり、鉄道車両１１の位置の計測精度をより一層向上させることができる。また、同じ領域内において複数の人工衛星１２が存在する場合、当該領域内に１つあるいは２つ存在するように人工衛星１２を選択することにより、当該領域内における人工衛星１２の配置の偏りを低減するとともに、人工衛星１２の配置を均等にすることができる。

【0090】

衛星受信制御部２２は、鉄道車両１１に対する人工衛星１２の仰角の範囲を設定し、設定した仰角の範囲において、鉄道車両１１に対する人工衛星１２のなす方位角の範囲を設定し、仰角の範囲と、方位角の範囲とに含まれる領域を、複数の領域に区画し、複数の領域を所定の優先順位に基づいて選択する。これにより、衛星受信制御部２２は、電波信号ＳＸの受信状況が良く、優先順位の高い人工衛星１２を選択することができ、鉄道車両１１の位置の計測精度をより一層向上させることができる。

【0091】

状態判別部２４は、ベクトルＬ０と、ベクトルＬ１と、推定距離誤差と、を算出する。ベクトルＬ０は鉄道車両１１の速度に基づいた鉄道車両１１の所定時間内における移動量に対応する。ベクトルＬ１は、鉄道車両１１の所定時間内における移動量に対応する。推定距離誤差は、ベクトルＬ０とベクトルＬ１とに基づく。状態判別部２４は、推定距離誤差を用いて、衛星受信制制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うか否かを判別する。また、状態判別部２４は、３軸方向の鉄道車両１１の位置の計測精度に関する推定位置誤差を算出し、推定位置誤差に基づいて衛星受信制制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うかを判別する。さらに、状態判別部２４は、推定位置誤差の変化量を算出し、当該変化量に基づいて、衛星受信制制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うかを判別する。これにより、状態判別部２４は、衛星受信制御と自立計測制御とを切り替えるための判断指標をより多く得ることができ、例えば切替判別部２６は、より緻密に衛星受信制御と自立計測制御とを切り替えることができる。

【0092】

位置測位装置１０は、鉄道車両１１の通過する通過領域と特定位置を含む地図情報（地図上の線路Ｒ２やトンネルや高架下等、またそれらの入口と出口の地点、当該入口と出口の各々の前後の所定の地点等の情報）を記憶する地図ＤＢ２９をさらに備える。切替判別部２６は、鉄道車両１１の状態と、通過領域と、特定位置とに基づいて、衛星受信制御および自立計測制御の少なくとも何れを行うかを判別する。これにより、例えば鉄道車両１１がトンネルや高架下等の電波信号ＳＸの受信状況が悪い領域へ侵入する前の所定の地点から、切替判別部２６は、衛星受信制御から自立計測制御に切り替えるか否かの判別を開始することで、切り替えるタイミングの最適化を図ることができる。また、地図ＤＢ２９を参照することにより、切替判別部２６は、当該切り替えに伴うタイムラグを無くすことができ、衛星受信制御部２２および自立計測演算部２３の鉄道車両１１の計測精度を向上させることができる。

【0093】

状態判別部２４は、鉄道車両１１が停止した停止状態、または鉄道車両１１が走行している走行状態の何れであるかを判別する。これにより、状態判別部２４は、鉄道車両１１の停止状態において、鉄道車両１１の位置の計測結果が揺動することを抑制する。

【0094】

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同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0095】

１０ 位置測位装置、１３ 受信アンテナ装置、１４ 外部機器、１５ 受信演算処理装置、２１ 測位信号演算部、２２ 衛星受信制御部、２３ 自立計測演算部、２４ 状態判別部、２５ 車両位置補正部、２６ 切替判別部、２７ 記憶装置、２８ 通信接続装置、２９ 地図ＤＢ、ＣＳＵ ３軸センサ部、ＤＧ 衛星測位データ群、ＤＳ 自立測位データ群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】