ES2606629T3 - Sistema de localización de vehículos - Google Patents

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ES2606629T3 ES12803298.4T ES12803298T ES2606629T3 ES 2606629 T3 ES2606629 T3 ES 2606629T3 ES 12803298 T ES12803298 T ES 12803298T ES 2606629 T3 ES2606629 T3 ES 2606629T3
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Abstract

Un sistema de localización para un vehículo (12) que circula por una vía de circulación (10) que incluye porciones (24) ocultas a la vista de un satélite, que comprende: al menos un receptor (16) de GNSS colocado en una o más localizaciones estratégicas a la vista de los satélites (18) de navegación; transmisores (22) de GNSS para retransmitir señales de GNSS recibidas a lo largo de una porción oculta de la vía de circulación; y un receptor (14) de GNSS en el vehículo para captar señales de GNSS directamente de los satélites de navegación o retransmitidas desde los transmisores de GNSS cuando se encuentra en una porción oculta de la vía de circulación; y caracterizado por: dianas (26) codificadas colocadas en localizaciones conocidas a lo largo de la vía de circulación; un sensor de proximidad en el vehículo para la detección de las dianas codificadas; y un ordenador de a bordo para la sincronización de la localización obtenida a partir de las señales de GNSS con la localización obtenida a partir del sensor de proximidad.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de localizacion de vetuculos Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de los vetnculos que circulan por una via de circulacion, tales como trenes, y en particular a un sistema de localizacion de vetnculos que utiliza senales de GNSS.
Antecedentes de la invencion
Los sistemas mundiales de navegacion por satelite (GNSS), tales como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) proporcionan informacion sobre la posicion exacta cuando un numero suficiente de satelites se encuentran la vista. De aqu en adelante, por conveniencia se describira la invencion en el contexto de GPS, pero se apreciara que otros sistemas GNSS, tales como el sistema ruso GONAD, o el sistema europeo Galileo se pueden emplear.
El uso de los sistemas de GPS en relacion con vehfculos que circulan por una via de circulacion plantea dos problemas. En primer lugar, la exactitud de la localizacion/posicion de las senales de GPS disponibles no militares no es lo suficientemente exacta para asegurar paradas de estacion precisas, la localizacion de los interruptores en la via de circulacion, localizando el extremo de la via de circulacion etc. En segundo lugar, las senales de GPS no estan disponibles en tuneles. Esto resulta de la naturaleza de los sistemas de GPS, que se basan en la visualizacion directa de los satelites en el cielo. Estos problemas impiden el uso de la solucion de posicionamiento basado en GPS facilmente disponible para determinar exclusivamente la posicion de trenes en aplicaciones Ferroviarias/Transito.
Las soluciones actuales hacen uso de transpondedores de RFID (Identificacion por Radiofrecuencia) para proporcionar informacion de localizacion absoluta a los trenes en el sistema incluso en un tunel. Esta solucion requiere la instalacion de transpondedores de RFID a lo largo de la via de circulacion y de un lector en el tren para proporcionar la informacion de posicion. La posicion del tren entre transpondedores de RFID se determina por navegacion por estima.
Otros sistemas utilizan la comunicacion bucle inductiva junto con transposiciones cableadas de bucle inductivas (cable cruzado) para proporcionar informacion de posicionamiento relativo. Equipos de deteccion de cables cruzados de a bordo evaluan y cuentan el numero de transposiciones (cables cruzados) desde el punto de partida de la bobina de induccion. Esto proporciona informacion relativa al posicionamiento/localizacion al sistema de a bordo. La posicion del tren entre las transposiciones (cables cruzados) se proporciona por navegacion por estima.
Estas soluciones son costosas tanto en terminos de hardware como de software y no pueden justificarse en ciertas aplicaciones. La limitacion de la solucion GPS actual limita la opcion de proporcionar soluciones "estandar" de bajo coste, basadas en dispositivos GPS disponibles.
El documento "Case Study: GPS Signal Re-Radiating IN tunnel Networks", Satmagazine, Satnews, vol. 6 n.° 5 1 Septiembre 2008, pag. 70-76, describe un sistema que implica la retransmision de una senal de satelite desde una antena dentro de un tunel.
Sumario de la invencion
Las realizaciones de la presente invencion superan las deficiencias anteriores a traves del uso de un sistema de posicionamiento secundario que sincroniza la informacion de GPS en el ordenador de a bordo, lo que permite el uso de senales de GPS para aplicaciones Ferroviarias/Transito y otras aplicaciones vehiculares guiadas.
De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, se proporciona un sistema de localizacion para un vetuculo que discurre sobre una via de circulacion que incluye porciones ocultas a la vista del satelite, que comprende al menos un receptor de GNSS colocado en una o mas localizaciones estrategicas en vista de los satelites de navegacion; transmisores GNSS para retransmitir las senales de GNSS recibidas a lo largo de una porcion oculta de la via de circulacion; dianas codificadas colocadas en localizaciones conocidos a lo largo de la via de circulacion; un receptor de GNSS en el vetuculo para captar senales de GNSS directamente de los satelites de navegacion o retransmitirse desde los transmisores GNSS cuando se encuentra en una porcion oculta de la grna; un sensor de proximidad en el vetuculo para la deteccion de las dianas codificadas; y un ordenador de a bordo para la sincronizacion de la localizacion obtenida a partir de las senales de GNSS con la localizacion obtenida a partir del sensor de proximidad.
El sistema secundario permite la sincronizacion de las senales de GNSS, en lo sucesivo denominadas senales de GPS, recibidas por los ordenadores de a bordo con una base de datos de a bordo y marcadores de localizacion fijos conocidos a traves de la utilizacion de los sensores de proximidad montados en el tren y dianas codificadas colocadas en la via de circulacion entre los carriles de circulacion.
El uso del sistema de deteccion secundario permite tambien que las senales de GPS se utilicen en tuneles mediante la sincronizacion de la senal de GPS re-irradiada desde fuera del tunel, junto con la informacion de localizacion de la
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posicion fija conocida basada en sensores de proximidad que detectan dianas codificadas dentro del tunel y una base de datos de a bordo. La combinacion de la senal de GPS re-irradiada y la posicion fija conocida de las dianas contenidas dentro de una base de datos de a bordo proporciona con exactitud la posicion absoluta del tren en el tunel. La posicion del tren entre los puntos de sincronizacion se proporciona por navegacion por estima.
Como un beneficio adicional, al proporcionar la senal de GPS re-irradiada en el tunel se puede asegurar que el sistema GPS permanezca activo y de puede readquirir sin demora la senal satelital GPS a la salida del tren del tunel.
Otros aspectos y caractensticas preferidas se exponen en la reivindicacion 2 y siguientes.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se describira ahora con mas detalle, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una ilustracion esquematica de una via de circulacion con un sistema de localizacion de acuerdo con una realizacion de la invencion;
la Figura 2 es un diagrama que muestra la configuracion de una diana codificada;
la Figura 3 es un diagrama que muestra la disposicion de dianas codificadas en una pista de doble sentido; y la figura 4 es un diagrama de bloques de alto nivel de un sistema de ordenador de a bordo.
Descripcion detallada de la invencion
La invencion se describira en el contexto de trenes que circulan por pistas, pero se entendera que es igualmente aplicable a otras tecnologfas de transporte de vehfculos guiados.
La informacion de la localizacion del tren fuera de los tuneles se proporciona por informacion de localizacion de las senales de GPS, una base de datos de a bordo y navegacion por estima siempre que la senal de GPS no este disponible o entre lecturas de la senal de GPS. Sin embargo, la informacion de localizacion por GPS no esta disponible en los tuneles. Por lo tanto la localizacion absoluta necesaria para un tren dentro de un tunel se pierde cuando el tren entra en el tunel.
Con el fin de paliar la falta de disponibilidad de las senales de GPS y proporcionar informacion exacta de posicionamiento en localizaciones espedficas y dentro de tuneles, antenas/receptores de GPS fijos se situan en localizaciones cnticas fuera del tunel y a la vista de los satelites de navegacion. Estas senales se vuelven a transmitir a traves de fibra de transmisores de senales de GPS en la localizacion especificada.
Estas senales se pueden leer por los receptores de GPS a bordo del tren para proporcionar informacion de localizacion.
Sin embargo, debido a la naturaleza de las senales de GPS la exactitud de la posicion absoluta en el punto de sincronizacion no se puede garantizar debido a la naturaleza de la propagacion de la radiosenal y la exactitud de la senal de GPS en sf. Sensores de proximidad y dianas codificadas pasivas mejoran la exactitud de la informacion de localizacion.
El tren esta equipado tanto con el receptor de GPS como con sensores de proximidad que pueden detectar dianas codificadas colocadas en localizaciones predeterminadas exactas. Esto permite que el ordenador a bordo del tren sincronice la localizacion obtenida a partir de la senal de GPS con el sensor de proximidad para detectar la diana codificada colocada entre los carriles en la via de circulacion.
El ordenador de a bordo sincroniza la localizacion obtenida por la senal de GPS recibida y la deteccion de las dianas codificadas por los sensores de proximidad de acuerdo con una base de datos de localizacion almacenada en su memoria y coloca el tren en la posicion absoluta exacta. La informacion de posicion entre los puntos de deteccion o lecturas de la senal de GPS se puede proporcionar por navegacion por estima.
Una realizacion espedfica se describe con referencia a la Figura 1, que muestra una pista 10 con el tren 12 moviendose a lo largo de la misma. El tren incluye un sistema 14 de localizacion a bordo. Un receptor 16 de GPS fijo, que en este ejemplo se encuentra al lado de la pista 10, recibe las senales de GPS de los satelites 18 de navegacion a la vista. Estas senales se retransmiten a traves de fibra 20 optica a los re-transmisores 22 colocados en puntos dentro del tunel 24, donde los satelites 18 estan ocultos a la vista. Las senales de los retransmisores 22 se captan por un receptor a bordo del tren 12.
Ademas, las dianas 26 codificadas se colocan en posiciones conocidas dentro del tunel 24. Las dianas codificadas pueden ser placas metalicas de localizacion pasiva con crestas y valles que proporcionan la senal de deteccion al sensor de proximidad. En una realizacion, cada placa proporciona tres crestas y dos valles para la deteccion, con el
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centro de la cresta intermedia proporcionando la localizacion exacta del punto de sincronizacion detectado por el GPS, como se muestra en la Figura 2. La dimension de cada una de las crestas y valles son variables y se utilizan para codificar la localizacion para diferentes configuraciones de la via de circulacion. El momento de la deteccion de las crestas y valles por el ordenador de a bordo sirve como la identificacion del punto de referencia para la diana codificada.
Un ejemplo de una configuracion de dos vfas con una via de circulacion de entrada y salida se muestra en la Figura 3. En este caso, el tamano de las crestas y valles T1 o T2 es de dos centfmetros en la pista de entrada y tres centimetros en la pista de salida.
El momento de la deteccion en el tiempo entre la diana de tres centfmetros y la diana de dos centimetros se utiliza para determinar la localizacion de referencia de la pista de entrada frente a la de salida.
La Figura 4 es un diagrama de bloques del sistema de ordenador de a bordo. Este comprende un ordenador 30 de a bordo conectado al receptor 32 de GPS, sensor 34 de proximidad, y base 36 de datos. Cuando el tren entra en el tunel 24, los satelites 18 ya no estan a la vista. El receptor 32 de GPS recoge las senales de los retransmisores 22 y calcula la posicion. Sin embargo, hay una cierta incertidumbre en cuanto a la importancia de las senales debido al hecho de que se vuelven a transmitir a traves de fibras 20 opticas. Cuando el sensor de proximidad 34 pasa una diana 26 codificada particular, el ordenador decodifica la senal y determina la localizacion del tren buscando el codigo en la base 38 de datos. Mediante la sincronizacion de la localizacion del tren como se determina a partir de las dianas 26 codificadas, el ordenador es capaz de tener en cuenta el hecho de que las senales de GPS se retransmiten a traves de las fibras opticas.
Una vez que esto se ha realizado, el ordenador 30 puede entonces calcular una posicion exacta basandose en las senales de GPS entre las dianas codificadas. Entre lecturas de las senales de gPs, el ordenador puede estimar la posicion del tren por navegacion por estima.
Otra ventaja de esta disposicion es que cuando el tren sale del tunel, el receptor de GPS esta todavfa sincronizado con las senales de GPS, por lo que no hay ningun retraso de resincronizacion en la continuacion para obtener informacion sobre la posicion de las senales de GPS.
La realizacion descrita preve la utilizacion de sistema de posicionamiento/localizacion de bajo coste para localizar con exactitud trenes en el sistema que incluye tuneles con el uso de senales de GPS de bajo coste y una serie de dianas codificadas para establecer la posicion del tren exacta en localizaciones cnticas y en tuneles en todo el sistema. Esta solucion reemplaza el uso mas costoso de transmisores/recuperadores y transpondedores auxiliares de RFID a bordo del tren de utilizados para el posicionamiento/localizacion.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de localizacion para un vetnculo (12) que circula por una via de circulacion (10) que incluye porciones (24) ocultas a la vista de un satelite, que comprende:
    al menos un receptor (16) de GNSS colocado en una o mas localizaciones estrategicas a la vista de los satelites (18) de navegacion;
    transmisores (22) de GNSS para retransmits senales de GNSS recibidas a lo largo de una porcion oculta de la via de circulacion; y
    un receptor (14) de GNSS en el vetnculo para captar senales de GNSS directamente de los satelites de navegacion o retransmitidas desde los transmisores de GNSS cuando se encuentra en una porcion oculta de la via de circulacion; y caracterizado por:
    dianas (26) codificadas colocadas en localizaciones conocidas a lo largo de la via de circulacion; un sensor de proximidad en el vetnculo para la deteccion de las dianas codificadas; y
    un ordenador de a bordo para la sincronizacion de la localizacion obtenida a partir de las senales de GNSS con la localizacion obtenida a partir del sensor de proximidad.
  2. 2. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el ordenador de a bordo esta configurado para obtener la localizacion del sensor de proximidad buscando el codigo diana en una base de datos que el vetnculo lleva a bordo.
  3. 3. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que el ordenador de a bordo esta configurado para determinar la localizacion del vetnculo entre dianas en la porcion oculta de la via de circulacion a partir de las senales de GNSS retransmitidas.
  4. 4. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que la localizacion de los vetnculos entre las lecturas de GNNS y entre las dianas codificadas se determina por navegacion por estima.
  5. 5. Un sistema de localizacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las dianas (26) codificadas comprenden placas de localizacion con crestas y valles.
  6. 6. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que la via de circulacion (10) es de dos vfas, y la separacion de las crestas y valles es diferente en las dos direcciones.
  7. 7. Un sistema de localizacion para una via de circulacion (10) de un vetnculo que incluye porciones (24) ocultas a la vista del satelite, que comprende:
    al menos un receptor (16) de GNSS colocado en una o mas localizaciones estrategicas a la vista de los satelites de navegacion; y
    transmisores (22) de GNSS para retransmitir las senales de GNSS recibidas a lo largo de una porcion oculta de la via de circulacion;
    y caracterizado por dianas (26) codificadas colocadas en localizaciones conocidas a lo largo de la via de circulacion para su deteccion por un sensor de proximidad en el vetnculo;
    de modo que un ordenador de a bordo en el vetnculo (12) sincroniza la localizacion obtenida a partir de las senales de GNSS con la localizacion obtenida a partir del sensor de proximidad.
  8. 8. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que las dianas (26) codificadas comprenden placas de localizacion con crestas y valles.
  9. 9. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la via de circulacion (10) es de dos vfas, y la separacion de las crestas y valles es diferente en las dos direcciones.
  10. 10. Un sistema de localizacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que las senales de GNSS se transmiten del al menos un receptor (16) de GNSS a los transmisores (22) de GNSS por fibra optica.
  11. 11. Un sistema de localizacion de vetnculos para su montaje en un vetnculo (12) que circula por una via de circulacion (10) que incluyen porciones (24) ocultas a la vista del satelite, que comprende:
    un receptor (16) de GNSS en el vetnculo para captar senales de GNSS directamente de los satelites de navegacion o cuando se encuentra en una porcion oculta de la via de circulacion de la GNSS retransmitida desde los transmisores de GNSS colocados en localizaciones estrategicas a lo largo de la via de circulacion; y caracterizado por un sensor de proximidad para la deteccion de dianas (26) codificadas colocadas en localizaciones conocidas a lo largo de la via de circulacion; y
    un ordenador de a bordo para la sincronizacion de la localizacion obtenida a partir de las senales de GNSS con la localizacion obtenida a partir del sensor de proximidad.
  12. 12. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que el ordenador de a bordo esta configurado para obtener la localizacion del sensor de proximidad buscando el codigo diana en una base de datos que el vehnculo lleva a bordo.
  13. 13. Un sistema de localizacion de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que el ordenador de a bordo determina la 5 localizacion del vehnculo (12) entre dianas (26) en la porcion oculta de la via de circulacion a partir de las senales de
    GNSS retransmitidas.
  14. 14. Un sistema de localizacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el ordenador de a bordo esta configurado para determinar la localizacion del vehfculo entre lecturas de GNNS y entre dianas (26) codificadas por navegacion por estima.
    10 15. Un sistema de localizacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el sensor de
    proximidad es sensible a las dianas (26) codificadas que comprenden placas de localizacion con crestas y valles.
  15. 16. Un sistema de localizacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el que el sensor de proximidad es sensible a las dianas (26) codificadas que tienen una separacion diferente de la crestas y valles en diferentes direcciones de movimiento a lo largo de la via de circulacion.
    15
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