SELF-LOCALISATION OF A RAIL VEHICLE

• Main Authors: MARTENS, Wolfram, SEGUNDO, Fernando, FUCHS, Stefan, MÜLLER, Paul, RUDOLPH, Peter
• Format: Patent
• Language: English; French; German
• Published: 04.04.2024
• Subjects: ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES; CALCULATING; COMPUTER SYSTEMS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS; COMPUTING; COUNTING; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC; GUIDING RAILWAY TRAFFIC; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION ORRERADIATION OF RADIO WAVES; MEASURING; PERFORMING OPERATIONS; PHYSICS; RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; RAILWAYS; TESTING; TRANSPORTING

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsverteilung (p(P)) einer Pose (P) eines Schienenfahrzeugs (1) beschrieben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine formale Struktur eines Systemzustands (x), welcher eine Pose (P) des Schienenfahrzeugs (1) repräsentiert, und ein Bewegungsmodells (BM) des Schienenfahrzeugs (1), welches eine Wahrscheinlichkeitsverteilung einer Posenänderung (DP) in Abhängigkeit von der Zeit repräsentiert, definiert, wobei eine mögliche Pose (P) des Schienenfahrzeugs (1) auf Basis des Verlaufs von Schienenstrecken in Gleiskartendaten (GKD) ein- geschränkt wird, aber eine teilweise Kompensation der Restriktion auf Basis einer modellbasiert definierten möglichen Abweichung der Pose (P) des Schienenfahrzeugs (1) von der eingeschränkten möglichen Pose (P) erfolgt. Zudem werden Sensormodelle (SM) zur Charakterisierung des Messverhaltens von Sensoren des Schienenfahrzeugs (1), welche für die Ermittlung der Wahrscheinlichkeitsverteilung (p(P)) der Pose (P) des Schienenfahrzeugs (1) auf Basis von Sensordaten (SD) verwendet werden, definiert. Weiterhin wird ein Bayes-Filter (BF) auf Basis des Systemzustands (x), des Bewegungsmodells (BM) und der Sensormodelle (SM) ermittelt. Außerdem wird eine Wahrscheinlichkeitsverteilung (p(x0)) eines initialen Zustands (x0) des Schienenfahrzeugs (1) konfiguriert. Während einer Fahrt des Schienenfahrzeugs werden Sensordaten (SD) durch die Sensoren zur Ermittlung der Pose (P) des Schienenfahrzeugs (1) erfasst und es wird die Wahrscheinlichkeitsverteilung (p(P)) der Pose (P) des Schienenfahrzeugs (1) durch Anwendung des Bayes-Filters (BF) auf die erfassten Sensordaten (SD) und auf die Wahrscheinlichkeitsverteilung (p(x0)) des initialen Systemzustands (x0) des Schienenfahrzeugs (1) als Eingangsgrößen ermittelt. Es wird auch eine Selbstlokalisierungseinrichtung (30) beschrieben. Ferner wird ein Schienenfahrzeug (1) beschrieben. The invention relates to a method for determining the probability distribution (p(P)) of a pose (P) of a rail vehicle (1). In the method according to the invention, a formal structure of a system state (x), which represents a pose (P) of the rail vehicle (1), and a motion model (BM) of the rail vehicle (1), which represents a probability distribution of a pose change (DP) as a function of time, are defined, wherein a possible pose (P) of the rail vehicle (1) is restricted on the basis of the course of railway lines in track map data (GKD), but partial compensation of the restriction takes place on the basis of a model-based defined possible deviation of the pose (P) of the rail vehicle (1) from the restricted possible pose (P). In addition, sensor models (SM) are defined to characterise the measurement behaviour of sensors of the rail vehicle (1), which are used to determine the probability distribution (p(P)) of the pose (P) of the rail vehicle (1) on the basis of sensor data (SD). Furthermore, a Bayes filter (BF) is determined on the basis of the system state (x), the motion model (BM) and the sensor models (SM). In addition, a probability distribution (p(x0)) of an initial state (x0) of the rail vehicle (1) is configured. During a journey of the rail vehicle, sensor data (SD) is acquired by the sensors to determine the pose (P) of the rail vehicle (1) and the probability distribution (p(P)) of the pose (P) of the rail vehicle (1) is determined by applying the Bayes filter (BF) to the acquired sensor data (SD) and to the probability distribution (p(x0)) of the initial system state (x0) of the rail vehicle (1) as input variables. The invention also relates to a self-localisation device (30). Furthermore, a rail vehicle (1) is described. L'invention porte sur un procédé de détermination de la distribution de probabilité (p(P)) d'une position (P) d'un véhicule ferroviaire (1). Dans le procédé selon l'invention, une structure formelle d'un état de système (x), qui représente une position (P) du véhicule ferroviaire (1), et un modèle de mouvement (BM) du véhicule ferroviaire (1), qui représente une distribution de probabilité d'un changement de position (DP) en fonction du temps, sont définis, une position possible (P) du véhicule ferroviaire (1) étant limitée sur la base du parcours des voies ferrées dans des données de carte de voies (GKD), mais une compensation partielle de la restriction a lieu sur la base d'un écart possible défini basé sur un modèle de la position (P) du véhicule ferroviaire (1) à partir de la position possible restreinte (P). De plus, des modèles de capteurs (SM) sont définis pour caractériser le comportement de mesure de capteurs du véhicule ferroviaire (1), qui sont utilisés pour déterminer la distribution de probabilité (p(P)) de la position (P) du véhicule ferroviaire (1) sur la base de données de capteur (SD). En outre, un filtre bayésien (BF) est déterminé sur la base de l'état du système (x), du modèle de mouvement (BM) et des modèles de capteur (SM). De plus, une distribution de probabilité (p(x0)) d'un état initial (x0) du véhicule ferroviaire (1) est configurée. Pendant un trajet du véhicule ferroviaire, des données de capteur (SD) sont acquises par les capteurs pour déterminer la position (P) du véhicule ferroviaire (1) et la distribution de probabilité (p(P)) de la position (P) du véhicule ferroviaire (1) est déterminée par application du filtre bayésien (BF) aux données de capteur acquises (SD) et à la distribution de probabilité (p(x0)) de l'état de système initial (x0) du véhicule ferroviaire (1) en tant que variables d'entrée. L'invention porte également sur un dispositif d'autolocalisation (30). Un véhicule ferroviaire (1) est en outre décrit.