CN105372442A - 一种列车测速方法、处理器及列车测速*** - Google Patents

Abstract

本发明属于轨道交通技术领域，提供了一种列车测速方法、处理器及列车测速***，该方法包括：基于列车上周期的总体测速值和列车上周期的加速度，计算列车当前周期的测速估计值；列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；基于列车当前周期的测速估计值，计算当前周期各个雷达的测速值的误差估计值和当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值；根据各个雷达的测速值及测速值的误差估计值以及测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。提高了列车测速的可靠性和测速的精确度。

Description

一种列车测速方法、处理器及列车测速***

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种列车测速方法、处理器及列车测速***。

背景技术

为了缓解高峰时期客流量的拥堵，准时和缩短行车间隔成为了发展目标，而随着城市轨道交通的迅速发展，地铁线路的轨面情况越来越复杂，在缩短行车间隔的同时，会面临列车的安全运行问题。为了保证列车的安全运行，就需要信号***具有高度的自动化和智能化。

在轨道交通中，信号***通过其核心设备即车载自动防护(AutomaticTrainOperation，ATP)***来保证轨道交通的安全运行，而车载ATP***所有的防护功能的实现必须依靠可靠的速度测量，目前，国内的地铁***中采用在列车的车头或车尾分别安装一个雷达和两个轮形光栅速度传感器，通过雷达与轮形光栅速度传感器的组合进行测速。具体工作原理是：采用轮形光栅速度传感器和雷达来实时测量列车的运行速度，并将轮形光栅速度传感器和雷达测量的列车运行速度进行融合，得到列车的运行速度。

其中，轮形光栅速度传感器安装在列车的车轮上，轮形光栅速度传感器测速的原理是：通过检测车轮的转动圈数来精确的计算出列车的运行速度。雷达一般安装在列车车头底部，雷达测速的原理是：根据轨面反射的反射信号频率的差计算出雷达与目标的相对速度，因为当目标向雷达天线靠近时，反射信号频谱将高于发射机频率，当目标原理雷达天线时，反射信号频率将低于发射机频率，由此，可以计算出反射信号频率差。在使用轮形光栅速度传感器的过程中，如果将轮形光栅速度传感器安装在动力轮上，在大功率动力输出阶段，动力轮很容易发生空转，如果将轮形光栅速度传感器安装在从动轮上，在较大制动力输出阶段，从动轮很容易发生滑行，而且，在低速时存在移动机率的车轮抱死，把这种空转和打滑现象称之为空滑现象。而在暴雨、大雪等恶劣天气造成的路轨积水、结冰，会导致列车车轮的空滑情况变得更加严重。雷达的优势是不依赖于车轮的转速，因此，可以通过雷达监督轮形光栅速度传感器的空滑，可以减少速度传感器受到车轮空滑的不良影响，提高***测速的准确性。

但是，雷达是通过轨面反射的微波进行列车速度测量，雷达测速对轨面反射率的依赖会导致雷达的单点故障变得突出。因为随着地铁线路轨面情况越来越复杂，包括地面线路、地下线路、高架线路、碴轨道和无碴轨道等，会导致轨面反射情况也变得复杂，从而影响雷达测速的准确性。而且，由于积水、积雪、光源以及其它原因导致的轨面反射条件变差，会导致出现短时间内雷达测速不可用的情况。另外，雷达由于自身的测速原理的影响，其随时测速误差较大，正常情况下，雷达测速值总是在实际速度值上下波动的，从而会影响列车的行车速度的测量。

因此，轨道交通***中偶发的、无规律的雷达短时测速故障以及车轮空滑都会导致的测速失效，而且，由于地铁线路运营时间长，运营间隔短，在隧道和高架上，排查雷达测速偶发的不可用性在时间和空间上受到了极大的限制，因此，需要在保证列车运行安全的前提下，提高***测速的可靠性、准确性以及可用性，以解决轨道交通***中偶发的、无规律的雷达短时测速故障以及车轮空滑都会导致的测速失效问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种列车测速方法、处理器及列车测速***，以解决现有轨道交通***中偶发的、无规律的雷达短时测速故障以及车轮空滑都会导致的测速失效问题。

为此目的，第一方面，本发明提供一种列车测速方法，所述方法包括：

基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度，计算列车当前周期的测速估计值；所述列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；

获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；

基于所述列车当前周期的测速估计值，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差估计值和所述当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值；

根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

其中，所述根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值，包括：

根据所述各个雷达的测速值的误差估计值，基于预设的各个雷达的测速值的误差均值和误差方差，得到当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度；

根据所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，基于预设的轮形光栅速度传感器测速值的误差均值和误差方差，得到前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差概率密度；

根据所述当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度，基于预设的雷达的测速值的可信度系数，计算当前周期各个雷达的测速值权重；

根据前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差概率密度，基于预设的测速值的可信度系数，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重；

根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

其中，所述列车当前周期的列车总体测速值的计算公式如下：

$v_{measurement}=\frac{w_{rm1}\×v_{rm1}+w_{rm2}\×v_{rm2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{rmN}}_1}\×v_{{\mathrm{rmN}}_1}+w_{om1}\×v_{om1}+w_{om2}\×v_{om2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{omN}}_2}\×v_{{\mathrm{omN}}_2}}{w_{rm1}+v_{rm2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{rmN}}_1}+w_{om1}+w_{om2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{omN}}_2}},$

其中，v_measurement为列车总体测速值，w_rm1、w_rm2···w_rmN1为当前周期各个雷达的测速值权重，w_om1、w_om2···w_omN2为当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重，v_rm1、v_rm2···v_rmN1为当前周期各个雷达的测速值，v_om1、v_om2···v_omN2为当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值。

其中，在根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值之前，所述方法还包括：

判断所述各个雷达、所述各个加速度传感器或所述各个轮形光栅速度传感器是否发生故障；

若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和所述各个轮形光栅速度传感器均未发生故障，则执行所述根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值；

若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和/或所述各个轮形光栅速度传感器中的至少一个发生故障，则进行雷达、加速度传感器和/或轮形光栅速度传感器故障报警。

其中，所述判断所述各个雷达是否发生故障，包括：

根据所述预设的雷达的测速值的误差均值、预设的第一误差参考值以及预设的第一显著性水平，进行双边假设检验；

在雷达的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a1个周期是否发生事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，a1为预设常数，E_rm为所述预设的雷达测速误差均值的无偏估计，为预设的第一误差参考值，k₁为第一拒绝域的分界点。

其中，所述判断所述各个轮形光栅速度传感器是否发生故障，包括：

根据所述预设的轮形光栅速度传感器的测速值的误差均值、预设的第二误差参考值以及预设的第二显著性水平，进行双边假设检验；

在轮形光栅速度传感器的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a2个周期是否发生事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，a2为预设常数，E_om为所述预设的轮形光栅速度传感器测速误差均值的无偏估计，为预设的第二误差参考值，k₂为第二拒绝域的分界点。

其中，所述判断所述各个加速度传感器是否发生故障，包括：

根据所述当前周期加速度传感器测量的加速度和当前周期列车的加速度计算值，根据预设的第三显著性水平，进行双边假设检验；

在加速度传感器测量的加速度正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a3个周期是否发生多个加速度传感器故障事件，若是，则判定加速度传感器发生故障，其中a3为预设常数；

其中，所述当前周期列车的加速度计算值为:

第二方面，本发明提供一种处理器，包括：

第一计算模块，用于基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度，计算列车当前周期的测速估计值；所述列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；

第二计算模块，用于获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；

第三计算模块，用于基于所述列车当前周期的测速估计值，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差估计值和所述当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值；

第四计算模块，用于根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

第三方面，本发明提供一种列车测速***，包括：

如权利要求8所述的处理器、安装在列车上的加速度传感器组、安装在列车上的雷达组以及安装在列车上的轮形光栅速度传感器组；其中，所述处理器连接所述加速度传感器组、雷达组以及所述轮形光栅速度传感器组。

其中，所述加速度传感器组、所述雷达组以及所述轮形光栅速度传感器组安装在列车的车头或车尾。

本发明提供一种列车测速方法、处理器及列车测速***，基于列车配置雷达组、轮形光栅速度传感器组以及加速度传感器组的测速***，通过将加速度作为计算测速误差的依据，提高了基于雷达和轮形光栅速度传感器的多传感器测速***的可靠性及测速精确度。在保证列车运行安全的前提下，较好的改善了轨道交通中偶发的、无规律的雷达短时测速故障以及车轮空滑现象导致的测速***失效的问题，提高了***测速的可用性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种列车测速方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的一种处理器的结构示意图；

图3为本发明一实施例中提供的一种列车测速***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本发明各公开实施例中提及的雷达的测速值误差以及轮形光栅速度传感器的测速值误差均服从正态分布。

如图1所示，本公开一实施例提供了一种列车测速方法，该方法包括如下步骤S1至S4：

S1、基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度，计算列车当前周期的测速估计值；所述列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；

需要说明的是，按照时间长度T将列车运行周期划分多个周期。

具体地，列车当前周期的校准速度的计算公式为：

其中，为列车当前周期的测速估计值，V_{last_period}为列车上一周期测速值，a_{last_period}为列车上一周期的加速度，T为列车周期。

具体地，列车每周期的列车总体测速值为实时计算并存储的。

具体地，列车的加速度由加速度传感器组实时采集并进行存储，该处的列车的加速度为加速度传感器组采集的列车上周期的加速度的平均值。

需要说明的是，列车的加速度可以由加速度传感器获得，也可以由车辆运输管理(TransportationManagementSystem，TMS)***的牵引制动反馈获得，但是，加速度传感器获得的加速度最为可靠和准确。

S2、获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；

需要说明的是，雷达测量的是列车的速度值，轮形光栅速度传感器测量的是轮轴的转速。

需要说明的是，雷达有多个测速帧，在一个周期内，根据雷达的多个测速帧的测速值求平均，得到雷达的测速值。

优选地，该处的雷达测速帧为20个，则在一个周期内，雷达的测速值由20个测速值求平均得到。

需要说明的是，本实施例中的雷达的测速帧的数量仅为距离说明，本实施例不限定雷达的测速帧的数量，本领域技术人员可根据实际情况需要的样本数量，选择雷达的测速帧的数量。

S3、基于所述列车当前周期的测速估计值，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差估计值和所述当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值；

具体地，每个雷达当前周期测速值的误差的计算公式为：

其中，E_rm为雷达的测速值的误差，v_rm为雷达的测速值，为列车当前周期的测速估计值。

具体地，每个轮形光栅速度传感器的测速值的误差的计算公式为：

其中，E_om为轮形光栅速度传感器的测速值的误差，v_om为轮形光栅速度传感器测量的测速值，为列车当前周期的测速估计值。

需要说明的是，雷达的测速值，实际上是由雷达的实际速度和雷达的实际误差计算的到；速度传感器的测速值，实际上是由轮形光栅速度传感器的实际速度和轮形光栅速度传感器的实际误差计算得到，计算公式如下：

v_rm＝v_rreal+ε_rm，

v_om＝v_oreal+ε_om，

其中，v_rm、v_om分别是雷达的测速值和轮形光栅速度传感器的测速值，v_rreal、v_oreal分别是雷达的实际速度和轮形光栅速度传感器的实际速度，ε_rm、ε_om分别是雷达的实际误差和轮形光栅速度传感器的实际误差；

该处将列车当前周期的测速估计值近似等于雷达的实际速度和轮形光栅速度传感器的实际速度，通过公式计算雷达的测速值的近似误差，通过公式计算轮形光栅速度传感器的近似误差。

S4、根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

需要说明的是，本实施例不限定的轮形光栅速度传感器、雷达以及加速度传感器的数量，本领域技术人员可根据实际情况安装不同数量的轮形光栅速度传感器、雷达以及加速度传感器。

在本实施例中，通过根据加速度计算雷达测速值得误差和轮形光栅速度传感器的测速值的误差，最终计算列车当前周期的运行速度值，提高了测速***的可靠性和测速精确度。对于轨道交通***中偶发的、无规律的雷达短时测速故障及车轮空滑导致***测速失效有较好的改善。由于该测速方法中始终有占多数的正常工作的传感器，可以在保证列车运行安全的情况下，提高测速方法的可用性。

本实施例中的步骤S4：“根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。”，具体包括图中未示出的如下步骤S41至S45：

S41、根据所述各个雷达的测速值的误差估计值，基于预设的各个雷达的测速值的误差均值和误差方差，得到当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度；

需要说明的是，该处的预设的雷达的测速值的误差均值和误差方差，是通过多次实验计算得到的具体值，但本实施例不限定预设的雷达测速值的误差均值和误差方差的具体值，本领域技术人员可以根据实际情况，确定雷达测速值的误差均值和误差方差的具体值。

需要说明的是，为了计算简便，可以仅预设一组雷达测速值的误差均值和误差方差的具体值，各个雷达的测速值的误差概率密度均基于这一组雷达测速值的误差均值和误差方差得到，但为了计算结果的精确，本领域技术人员也可以根据实际情况的需要，为不同速度段的雷达预设不同的测速值的误差均值和误差方差。

S42、根据所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，基于预设的轮形光栅速度传感器测速值的误差均值和误差方差，得到前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差概率密度；

需要说明的是，该处的预设的轮形光栅速度传感器的测速值的误差均值和误差方差可以为一组或多组，与上述的雷达的测速值的误差均值和误差方差的预设原理相同，此处不再赘述。

S43、根据所述当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度，基于预设的雷达的测速值的可信度系数，计算当前周期各个雷达的测速值权重；

具体地，雷达的测速值权重的计算公式为：

w_rm＝a_rm·f_rm，

其中，w_rm为雷达的测速值权重，f_rm为雷达测速值的误差概率密度，a_rm雷达的测速值的可信度系数。

S44、根据前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差概率密度，基于预设的测速值的可信度系数，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重；

具体地，轮形光栅速度传感器的测速值权重的计算公式如下：

w_om＝a_om·f_om，

其中，w_om为轮形光栅速度传感器的测速值权重，f_om为轮形光栅速度传感器测速值的误差概率密度，a_om轮形光栅速度传感器的测速值的可信度系数。

需要说明的是，本实施例不限定测速值可信度系数a_rm、a_om的具体值，本领域技术人员可以根据实际情况，确定a_rm、a_om的取值。

S45、根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

在本实施例中，根据实际误差统计分析的结果，计算前周期测速值均值的概率密度、所述当前周期测速值的期望误差、所述当前周期所述测速值均值的概率密度以及所述当前周期所述测速值的期望误差，提高了测速方法的准确性，同时，不使用加速度计算测速值，防止长时间使用加速度传感器测算而导致的累计误差。

在本实施例中，列车当前周期的列车总体测速值的计算公式如下：

$v_{measurement}=\frac{w_{rm1}\×v_{rm1}+w_{rm2}\×v_{rm2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{rmN}}_1}\×v_{{\mathrm{rmN}}_1}+w_{om1}\×v_{om1}+w_{om2}\×v_{om2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{omN}}_2}\×v_{{\mathrm{omN}}_2}}{w_{rm1}+v_{rm2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{rmN}}_1}+w_{om1}+w_{om2}+\mathrm{...}+w_{{\mathrm{omN}}_2}},$

其中，v_measurement为列车总体测速值，w_rm1、w_rm2···w_rmN1为当前周期各个雷达的测速值权重，w_om1、w_om2···w_omN2为当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重，v_rm1、v_rm2···v_rmN1为当前周期各个雷达的测速值，v_om1、v_om2···v_omN2为当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值。

在本实施例中的步骤S45：“在根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值。”之前，该列车测速方法还包括图中未示出的如下步骤S045至S245：

S045、判断所述各个雷达、所述各个加速度传感器或所述各个轮形光栅速度传感器是否发生故障；

S145、若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和所述各个轮形光栅速度传感器均未发生故障，则执行步骤S45；

S245、若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和/或所述各个轮形光栅速度传感器中的至少一个发生故障，则进行雷达、加速度传感器和/或轮形光栅速度传感器故障报警。

在本实施例中通过将实际误差统计分析的结果作为判断雷达、速度传感器以及加速度传感器故障的依据，提高了雷达或速度传感器故障判断的准确性，减少了误判的可能性，同时，可以有效的判断加速度传感器是否故障。

具体地，判断所述各个雷达是否发生故障，包括图中未示出的如下步骤A1至A2：

A1、根据所述预设的雷达的测速值的误差均值、预设的第一误差参考值以及预设的第一显著性水平，进行双边假设检验；

A2、在雷达的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a1个周期是否发生事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，a1为预设常数，E_rm为雷达测速误差均值的无偏估计，为预设的第一误差参考值，k₁为第一拒绝域的分界点。

需要说明的是，k₁是以为参数的正态分布，由既定的显著性水平决定的拒绝域的分界点，其中，分别为预设的雷达的测速误差均值和测速误差方差。

具体地，第一拒绝域为n₁为雷达测速误差的样本数量，α₁为预设的额第一显著性水平。

需要说明的是，本实施例中的a1的值仅为举例说明，本实施例不限定a1的具体值，本领域技术人员可根据实际情况通过多次实验验证得到a1的具体值。

具体地，本实施例中判断雷达故障的机制是基于正态总体均值的双边假设检验，显著性水平α₁一般取0.05或0.01。

本实施例假设显著性水平α₁取0.05，雷达的测速帧为20个，在当前速度下预设的测速正常的误差均值为当前测速误差均值为当前一周期的20个测速误差的均值E_rm为的无偏估计。

需检验假设：

H₀:即设雷达测速误差正常；

H₁:即设雷达测速误差不正常。

在H₀为真的前提下，单个周期发生事件的概率小于2.5％；如果连续5个周期发生该事件，则概率小于0.0000009765625％，因而可以怀疑H₀的正确性从而拒绝H₀，认定雷达故障。

具体地，判断所述各个轮形光栅速度传感器是否发生故障，包括图中未示出的如下步骤B1至B2：

B1根据所述预设的轮形光栅速度传感器测速值的误差均值、预设的第二误差参考值以及预设的第二显著性水平，进行双边假设检验；

B2、在轮形光栅速度传感器的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a2个周期是否发生事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，a2为预设常数，E_om为轮形光栅速度传感器测速误差均值的无偏估计，为预设的第二误差参考值，k₂为第二拒绝域的分界点。

需要说明的是，k₂是以为参数的正态分布，由既定的显著性水平决定的拒绝域的分界点，其中，分别为预设的轮形光栅速度传感器的测速误差均值和测速误差方差。

具体地，第二拒绝域为其中，n₂为轮形光栅速度传感器的测速值的样本数量，α₂为预设的第二显著性水平。

具体地，轮形光栅速度传感器的故障判断故障与雷达故障判断的过程相同，此处不再赘述。

本实施例中，根据实际误差统计分析的结果，作为计算雷达或轮形光栅速度传感器的测速值的权重，判断雷达或轮形光栅速度传感器的测速值的可信度，若权重越大，该测速值的可信度越高，据此进行故障判断，提高了雷达及轮形光栅速度传感器的故障判断的准确性，减少了将雷达或轮形光栅速度传感器误判为故障或误判为正常的可能性。

具体地，判断所述各个加速度传感器是否发生故障，包括图中未示出的如下步骤C1至C2：

C1、根据所述当前周期加速度传感器测量的加速度和当前周期列车的加速度计算值，根据预设的第三显著性水平，进行双边假设检验；

C2、在加速度传感器测量的加速度正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a3个周期是否发生多个加速度传感器故障事件，若是，则判定加速度传感器发生故障，其中a3为预设常数；

其中，所述当前周期列车的加速度计算值为:

举例说明，显著性水平α₃取0.05，a3的值为5，则单个周期发生单一加速度传感器故障事件的概率为2.5％，那么单个周期发生n个加速度传感器故障事件的概率为(25/100)ⁿ％，连续5个周期发生该故障事件的概率应小于(25/100)⁵ⁿ％，因此，如果连续5个周期发生该故障事件，可认定加速度传感器发生故障。

需要说明的是，本实施例中的a3的值仅为举例说明，本实施例不限定a3的具体值，本领域技术人员可根据实际情况通过多次实验验证得到a3的具体值。

本实施例中的加速度传感器的故障判断机制，可有效的判断加速度传感器是否故障。

如图2所示，本发明公开的另一实施例提供一种处理器，包括：第一计算模块21、第二计算模块22、第三计算模块23以及第四计算模块24；

第一计算模块21,用于基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度，计算列车当前周期的测速估计值；所述列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；

第二计算模块22，用于获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；

第三计算模块23，用于基于所述列车当前周期的测速估计值，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差估计值和所述当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值；

第四计算模块24，用于根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

本实施例提供的一种处理器，通过获取加速度传感器实时采集的列车运行的加速度，并根据加速度计算测速误差，提高了处理器测速的可靠性和测速的精确度。

如图3所示，本发明另一实施例公开了一种列车测速***，包括：

上述实施例公开的处理器31、安装在列车上的加速度传感器组32、安装在列车上的雷达组33以及安装在列车上的轮形光栅速度传感器组34；

其中，处理器31连接加速度传感器组32、雷达组33以及轮形光栅速度传感器组34。

本实施例中的加速度传感器组32、雷达组33以及轮形光栅速度传感器组34安装在列车的车头或车尾。

具体地，雷达组安装在列车的车头或车尾的底部，轮形光栅速度传感器组安装在列车的车头或车尾的车轮上。

本实施例中提供的一种列车测速***，处理器连接加速度传感器、雷达以及所述至少一个轮形光栅速度传感器，通过获取加速度传感器实时采集的列车运行的加速度，并根据加速度计算测速误差，提高了处理器测速的可靠性和测速的精确度。

需要说明的是，本文中“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅仅用来区分名称相同的实体或操作，并不暗示这些实体或操作之间顺序或关系。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种列车测速方法，其特征在于，所述方法包括：

基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度，计算列车当前周期的测速估计值；所述列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；

获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；

基于所述列车当前周期的测速估计值，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差估计值和所述当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值；

根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值，包括：

根据所述各个雷达的测速值的误差估计值，基于预设的各个雷达的测速值的误差均值和误差方差，得到当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度；

根据所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，基于预设的轮形光栅速度传感器测速值的误差均值和误差方差，得到前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差概率密度；

根据所述当前周期各个雷达的测速值的误差概率密度，基于预设的雷达的测速值的可信度系数，计算当前周期各个雷达的测速值权重；

根据前周期内各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差概率密度，基于预设的测速值的可信度系数，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重；

根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述列车当前周期的列车总体测速值的计算公式如下：

$v_{measurement}=\frac{w_{rm1}\×v_{rm1}+w_{rm2}\×v_{rm2}+...+w_{{\mathrm{rmN}}_1}\×v_{{\mathrm{rmN}}_1}+w_{om1}\×v_{om1}+w_{om2}\×v_{om2}+...+w_{{\mathrm{omN}}_2}\×v_{{\mathrm{omN}}_2}}{w_{rm1}+w_{rm2}+...+w_{{\mathrm{rmN}}_1}+w_{om1}+w_{om2}+...+w_{{\mathrm{omN}}_2}}$

其中，v_measurement为列车总体测速值，为当前周期各个雷达的测速值权重，为当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重，为当前周期各个雷达的测速值，为当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值之前，所述方法还包括：

判断所述各个雷达、所述各个加速度传感器或所述各个轮形光栅速度传感器是否发生故障；

若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和所述各个轮形光栅速度传感器均未发生故障，则执行所述根据所述当前周期各个雷达的测速值权重、所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值权重、所述当前周期各个雷达的测速值以及所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值，计算列车当前周期的列车总体测速值；

若所述各个雷达、所述各个加速度传感器和/或所述各个轮形光栅速度传感器中的至少一个发生故障，则进行雷达、加速度传感器和/或轮形光栅速度传感器故障报警。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述各个雷达是否发生故障，包括：

根据所述预设的雷达的测速值的误差均值、预设的第一误差参考值以及预设的第一显著性水平，进行双边假设检验；

在雷达的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a1个周期是否发生事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，a1为预设常数，E_rm为雷达测速误差均值的无偏估计，为预设的第一误差参考值，k₁为第一拒绝域的分界点。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述各个轮形光栅速度传感器是否发生故障，包括：

根据所述预设的轮形光栅速度传感器测速值的误差均值、预设的第二误差参考值以及预设的第二显著性水平，进行双边假设检验；

在轮形光栅速度传感器的测速误差正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a2个周期是否发生事件，若是，则判定雷达发生故障，其中，a2为预设常数，E_om为轮形光栅速度传感器测速误差均值的无偏估计，为预设的第二误差参考值，k₂为第二拒绝域的分界点。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述各个加速度传感器是否发生故障，包括：

根据所述当前周期加速度传感器测量的加速度和当前周期列车的加速度计算值，根据预设的第三显著性水平，进行双边假设检验；

在加速度传感器测量的加速度正常的命题为真时，判断当前周期之前的连续a3个周期是否发生多个加速度传感器故障事件，若是，则判定加速度传感器发生故障，其中a3为预设常数；

其中，所述当前周期列车的加速度计算值为:

8.一种处理器，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于基于列车上一周期的总体测速值和列车上一周期的加速度，计算列车当前周期的测速估计值；所述列车加速度由安装在列车上的加速度传感器组采集；

第二计算模块，用于获取安装在列车上的雷达组当前周期各个雷达的测速值和安装在列车上的轮形光栅速度传感器组当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值；

第三计算模块，用于基于所述列车当前周期的测速估计值，计算所述当前周期各个轮形光栅速度传感器的测速值的误差估计值和所述当前周期各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值；

第四计算模块，用于根据所述各个雷达的测速值、所述各个轮形光栅速度传感器测速值、所述各个雷达的测速值的误差估计值以及所述各个轮形光栅速度传感器测速值的误差估计值，计算列车当前周期的列车总体测速值。

9.一种列车测速***，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的处理器、安装在列车上的加速度传感器组、安装在列车上的雷达组以及安装在列车上的轮形光栅速度传感器组；

其中，所述处理器连接所述加速度传感器组、雷达组以及所述轮形光栅速度传感器组。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述加速度传感器组、所述雷达组以及所述轮形光栅速度传感器组安装在列车的车头或车尾。