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Pseudolite-gestuetztes Ortungssystem fuer Eisenbahnen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000183309D
Published in the IP.com Journal: Volume 9 Issue 6A (2009-06-10)
Included in the Prior Art Database: 2009-Jun-10
Document File: 2 page(s) / 74K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Ortungssysteme im Eisenbahnbereich sind komplex und kostenintensiv, da eine hohe Genauigkeit gefordert wird, die oft die Fusion einer hohen Anzahl von Sensoren benoetigt, z.B. Balisen, Wegimpulsgeber, Radar, GPS (Global Positioning System), Inertialsensorik, Wirbelstromsensor usw. Da jeder Sensor eine unterschiedliche Genauigkeit und verschiedene Fehlermodi besitzt, resultiert ein komplexes und kostenintensives Systemdesign. Bisher gibt es keinen Sensor, der das Ortungsproblem eigenstaendig loest. Zukuenftig wird es mit „Galileo“ ein satellitenbasiertes Ortungssystem geben, das zumindest bei Empfang von Satellitensignalen im zertifizierten Dienst eine fuer die Ortung in Fahrtrichtung mehr als ausreichende Genauigkeit besitzt (+/- 4m). Problematisch sind also nur noch Regionen mit ungenuegendem Signalempfang. In Galileo selbst gibt es zur Loesung dieses Problems das Konzept der Local Elements (LE), die in solchen Bereichen zur Sicherstellung bzw. Erhoehung der Genauigkeit eingesetzt werden koennen, allerdings ohne Details festzulegen. Bei Galileo werden dabei Pseudoliten eingesetzt. Dies ist in Eisenbahnanwendungen aber nicht immer notwendig bzw. sinnvoll.

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Pseudolite-gestuetztes Ortungssystem fuer Eisenbahnen

Idee: Prof. Dr. Jens Braband, DE-Braunschweig; Bernhard Evers, DE-Braunschweig

Ortungssysteme im Eisenbahnbereich sind komplex und kostenintensiv, da eine hohe Genauigkeit gefordert wird, die oft die Fusion einer hohen Anzahl von Sensoren benoetigt, z.B. Balisen, Wegimpulsgeber, Radar, GPS (Global Positioning System), Inertialsensorik, Wirbelstromsensor usw. Da jeder Sensor eine unterschiedliche Genauigkeit und verschiedene Fehlermodi besitzt, resultiert ein komplexes und kostenintensives Systemdesign. Bisher gibt es keinen Sensor, der das Ortungsproblem eigenstaendig loest. Zukuenftig wird es mit "Galileo" ein satellitenbasiertes Ortungssystem geben, das zumindest bei Empfang von Satellitensignalen im zertifizierten Dienst eine fuer die Ortung in Fahrtrichtung mehr als ausreichende Genauigkeit besitzt (+/- 4m). Problematisch sind also nur noch Regionen mit ungenuegendem Signalempfang. In Galileo selbst gibt es zur Loesung dieses Problems das Konzept der Local Elements (LE), die in solchen Bereichen zur Sicherstellung bzw. Erhoehung der Genauigkeit eingesetzt werden koennen, allerdings ohne Details festzulegen. Bei Galileo werden dabei Pseudoliten eingesetzt. Dies ist in Eisenbahnanwendungen aber nicht immer notwendig bzw. sinnvoll.

Die Idee besteht nun darin, zusaetzlich zu den Satellitenortungsinformationen eisenbahnspezifische Informationen in den Streckenatlas aufzunehmen und zur Auswertung heranzuziehen und dabei mit einer geringen Anzahl moeglichst standardisierter kommerzieller Sensoren bei einer hinreichenden Genauigkeit auszukommen.

Die Erfahrung zeigt, dass schon heute bei GPS der Empfang von Satellitensignalen hoch verfuegbar ist und dass es im Wesentlichen Regionen gibt, aus denen aus systematischen Gruenden ein Signalempfang schwer moeglich ist, z.B. Tunnel, Gelaendeeinschnitte usw. Solche Bereiche koennen durch einfache Messfahrten lokalisiert werden und in einem Streckenatlas verzeichnet werden (siehe Abbildung 1). Im Streckenatlas koennen zu den Ausnahmebereichen noch Zusatzinformation abgelegt werden, z.B. wie diese Bereiche ueberbrueckt werden koennen. Eine derartige Ueberbrueckung erfolgt mit so genannten Railway Local Elements (RLE), fuer die es verschiedene Auspraegungen geben kann. Allen ist gemein, dass in einem solchen Bereich zusaetzliche Transmitter angebracht werden, welche die Ortung durch Galileo ergaenzen bzw. vollstaendig ersetzen. Ausserdem erleichtert ein Streckenatlas erheblich die Auswertung der Ortungsinformationen (Position und Geschwindigkeit), da er im Wesentlichen eine Dimensionsreduktion um zwei Dimensionen mit sich bringt, d.h. es sind lediglich noch Informationen vom maximal zwei Transmittern notwendig (anstatt vier bei Satellitennavigationssystemen), um die Position des Z...