CN109229156A - 一种铁路车辆三维定位*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铁路车辆三维定位***，***应用于车站，***包括：车号识别子***，用于将每一铁路车辆的车辆信息发送给监控子***；三维测距仪，用于获得停靠于每一股道线路上的待定位物体的距离信息，将距离信息发送给监控子***；监控子***，用于针对每一股道线路，利用该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，基于标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，其中，该股道线路对应的待监控信息由车辆信息中检测时间相同且具有该股道线路的编号的各车辆信息整合所得。应用本发明实施例，提高了对待定位物体的定位精度。

Description

一种铁路车辆三维定位***
技术领域
本发明涉及无源车辆定位技术领域，尤其涉及一种铁路车辆三维定位***。
背景技术
铁路运输是使用铁路列车运送货物的一种运输方式，其特点是运送量大，速度快，成本较低。铁路运输种类可以分为整车运输、零担运输和集装箱运输三种。其中，采用集装箱运输方式，可以减少货物的损耗和损失，保证运输质量，是货物运输发展的重要方向。
在集装箱运输过程中，需要对集装箱进行装卸作业，为了实现装卸作业的自动化，需要对装载集装箱的铁路车辆进行精确定位。由于装载集装箱的铁路车辆是一个无源的、且能够移动的物体，故需要采用铁路车辆定位***对其进行定位。
目前，铁路车辆定位***大多采用轨道电路定位方法，但是这种方法只能定位出铁路车辆所在轨道区间，所以无法定位出铁路车辆在这段轨道区间上的具***置，故误差范围较大，定位精度较低。因此有必要设计一种新的铁路车辆定位***，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种铁路车辆三维定位***，以实现提高定位精度。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种铁路车辆三维定位***，所述***应用于车站，***包括监控子***、车号识别子***和三维测距仪，其中，所述车号识别子***包括车号地面识别设备，所述车站设有多条股道线路，每一股道线路的两端均设有车号地面识别设备，所述车站上方设有三维测距仪；
所述车号识别子***，用于获得经过车号地面识别设备的每一铁路车辆的车辆信息，将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给监控子***；所述车辆信息包括检测时间和所处股道线路的编号；
所述三维测距仪，用于针对所述车站内每一股道线路，获得停靠于该股道线路上的待定位物体的距离信息，将该距离信息发送给监控子***；
所述监控子***，用于针对所述车站内每一股道线路，利用所获得的该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，其中，该股道线路对应的待监控信息由车辆信息中检测时间相同且具有该股道线路的编号的各车辆信息整合所得。
可选的，所述***还包括车站现车子***，所述车号识别子***将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给监控子***，具体为：
将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给车站现车子***，以使所述车站现车子***将所获得的车辆信息中检测时间相同且所处股道线路的编号相同的各车辆信息进行整合，得到各股道线路对应的待监控信息，并将各股道线路对应的待监控信息发送给监控子***。
可选的，所述三维测距仪获得停靠于该股道线路上的待定位物体的距离信息，具体为：
检测停靠于该股道线路上的待定位物体靠近该三维测距仪的一端与该三维测距仪之间的横向距离；判断待定位物体是否被分离成多个车组；
若被分离成多个车组，则检测各车组之间的分隔距离和各车组的实际长度，将各车组之间的分隔距离、各车组的实际长度以及所检测的横向距离作为停靠于该股道线路上待定位物体的距离信息；
若未被分离成多个车组，则检测所述待定位物体的实际长度，将所述实际长度以及所检测的横向距离作为停靠于该股道线路上待定位物体的距离信息。
可选的，所述监控子***针对所述车站内每一股道线路，利用所获得的该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，具体为：
针对所述车站内每一股道线路，当该股道线路对应的待监控信息仅包括一个车号时，将具有该待监控信息中车号的单个铁路车辆的标准长度确定为停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度；当该股道线路对应的待监控信息包括多个车号时，获得具有该待监控信息中车号的多个铁路车辆的标准长度，计算各标准长度的总和，作为停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度。
可选的，股道线路两端设有参考点，所述三维测距仪设置于参考点外侧，所述外侧为远离车站的一侧，当停靠于股道线路上的待定位物体被分离成多个车组时，待定位物体为铁路列车，所述监控子***基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，具体为：
获得处于该股道线路两端的两个参考点的铁路里程坐标；
计算所述各车组的实际长度之和，得到该股道线路上铁路列车的实际长度；
利用所述实际长度和所述标准长度，计算停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆的修正长度；
针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，用所述两个参考点的铁路里程坐标、该股道线路上铁路列车的横向距离、该股道线路上铁路列车各车组之间的分隔距离以及该铁路车辆的修正长度，计算该铁路车辆的铁路里程坐标；在计算出铁路列车中各铁路车辆的铁路里程坐标后，完成对该股道线路上铁路列车的定位。
可选的，股道线路对应的待监控信息还包括停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆的排列顺序，所述监控子***利用以下公式计算铁路列车中每一铁路车辆的修正长度：
li′＝li+Δε；
其中，li′表征处于铁路列车的车头后方第i位的铁路车辆的修正长度，li表征处于铁路列车的车头后方第i位的铁路车辆的标准长度，Δε表征修正量，L1表征铁路列车的实际长度，L2表征铁路列车的标准长度，lt表征车头的标准长度，n表征铁路列车中除车头以外的铁路车辆的总数。
可选的，两个参考点中的铁路里程坐标较大者和铁路里程坐标较小者分别为第一参考点和第二参考点，当停靠于股道线路上的铁路列车中的车头靠近三维测距仪时，所述监控子***针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，用所述两个参考点的铁路里程坐标、该股道线路上铁路列车的横向距离、该股道线路上铁路列车各车组之间的分隔距离以及该铁路车辆的修正长度，计算该铁路车辆的铁路里程坐标，具体为：
针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，基于该铁路车辆的修正长度以及该铁路车辆所处的位置，计算该铁路车辆与车头之间的距离，作为该铁路车辆的车间距；当三维测距仪靠近第一参考点时，获得所述第一参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d1＝LT-r1，x＝M1-d1-D；当三维测距仪靠近第二参考点时，获得所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d2＝LT-r2，x＝M2+d2+D；
其中，d1和d2分别表征车头与第一参考点之间的距离以及车头与第二参考点之间的距离，LT表征该股道线路上铁路列车的横向距离，r1和r2分别表征所述第一参考点与三维测距仪之间的距离以及所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，D表征该铁路车辆的车间距，M1和M2分别表征第一参考点和第二参考点的铁路里程坐标，x表征该铁路车辆的铁路里程坐标。
可选的，当所述监控子***利用以下公式计算车间距：
其中，Dij表征处于车头后方第i位且在第j车组的铁路车辆的车间距，lt表征车头的标准长度，lr′表征处于车头后方第r位的铁路车辆的修正长度，li′表征处于车头后方第i位的铁路车辆的修正长度，kj表征第j-1车组与第j车组之间的分隔距离。
可选的，每一股道线路的两端均设有参考点，所述三维测距仪设置于参考点的外侧，外侧为远离车站的一侧；当停靠于股道线路上的待定位物体为单个铁路车辆时，所述监控子***基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，具体为：
获得处于该股道线路两端的两个参考点的铁路里程坐标；
当三维测距仪靠近第一参考点时，获得所述第一参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该单个铁路车辆的铁路里程坐标：d1＝LT-r1，x＝M1-d1-(w1+w2)/2；当三维测距仪靠近第二参考点时，获得所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该单个铁路车辆的铁路里程坐标：d2＝LT-r2，x＝M2+d2+(w1+w2)/2；
其中，第一参考点和第二参考点分别为两个参考点中的铁路里程坐标较大者和铁路里程坐标较小者，d1和d2分别表征单个铁路车辆与第一参考点之间的距离以及单个铁路车辆与第二参考点之间的距离，LT表征该股道线路上单个铁路车辆的横向距离，r1和r2分别表征所述第一参考点与三维测距仪之间的距离以及所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，M1和M2分别表征第一参考点和第二参考点的铁路里程坐标，w1和w2分别表示单个铁路车辆的实际长度和标准长度，x表征该铁路车辆的铁路里程坐标。
可选的，所述监控子***还用于：
在计算待定位物体的铁路里程坐标后，将待定位物体的铁路里程坐标转换为地理坐标。
本发明具有以下有益效果：应用本发明实施例提供的技术方案，可以获得经过车号地面识别设备的每一铁路车辆的车辆信息，并将所获得的车辆信息中检测时间相同且所处股道线路的编号相同的各车辆信息进行整合，得到各股道线路对应的待监控信息，进而针对所述车站内每一股道线路，利用该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，基于标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算停靠于该股道线路上的待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位。由于标准长度和距离信息包含与待定位物***置相关的具体值，故，计算出的待定位物体的铁路里程坐标也是具体值，从而提高了对待定位物体的定位精度，并且一个设有多条股道线路的车站只需要设置一个三维测距仪，就可以完成对所有股道线路上待定位物体的定位，故节约了成本，简化了***复杂度，并且在铁路列车被分离成多个车组的情况下，仍可以检测对各车组中每一铁路车辆的定位，进一步提高了定位精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种铁路车辆三维定位***的结构示意图；
图2为应用本发明实施例提供的铁路车辆三维定位***的一种应用场景示意图；
图3为应用本发明实施例提供的铁路车辆三维定位***的一种应用场景示意图；
图4为应用本发明实施例提供的三维测距仪测量的距离信息的一种示意图；
图5为应用本发明实施例提供的三维测距仪测量的距离信息的另一种示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种铁路车辆三维定位***。下面对本发明所提供的一种铁路车辆三维定位***进行说明。
参见图1，图1为本发明实施例提供的一种铁路车辆三维定位***，所述***应用于车站，***包括监控子***、车号识别子***和三维测距仪，其中，所述车号识别子***包括车号地面识别设备，所述车站设有多条股道线路，每一股道线路的两端均设有车号地面识别设备，所述车站上方设有三维测距仪；
所述车号识别子***，用于获得经过车号地面识别设备的每一铁路车辆的车辆信息，将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给监控子***；所述车辆信息包括检测时间和所处股道线路的编号；
所述三维测距仪，用于针对所述车站内每一股道线路，获得停靠于该股道线路上的待定位物体的距离信息，将该距离信息发送给监控子***；
所述监控子***，用于针对所述车站内每一股道线路，利用所获得的该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，其中，该股道线路对应的待监控信息由车辆信息中检测时间相同且具有该股道线路的编号的各车辆信息整合所得。
可以在铁路车辆上安装电子标签，电子标签可以用于唯一标识铁路车辆，为了便于对铁路车辆的识别，铁路车辆的电子标签可以安装于在底部边缘。电子标签可以由微带天线、虚拟电源、反射调制器、编码器、微处理器和存储器组成，通过识别电子标签，可以得到铁路车辆的车辆型号和车号等信息。
车站可以包括区段站、编组站、大型货运站和分界站等，车站可以设有一条或多条股道线路，股道线路可以分为到发线、编组线、装卸线等。每一股道线路的两端均可以设置车号地面识别设备，车号地面识别设备可以设置于股道线路上，也可以设置于股道线路旁，还可以设置于车站的各入口端；为了避免对行驶车辆的影响，车号地面识别设备可以设置于股道线路旁。每一股道线路均对应有两个车号地面识别设备，一个股道线路对应的两个车号地面识别设备可以用于采集在该股道线路上行驶的铁路车辆的车辆信息，通过车号地面识别设备的编号可以确定该车号地面识别设备所采集的铁路车辆所处股道线路的编号，反之亦然。铁路车辆可以是以单车形式存在，也可以是铁路列车中某个铁路车辆。铁路列车也可以称之为铁路车列。
车号地面识别设备可以由安装在股道线路间的地面天线、车轮传感器及安装在探测机房的RF(Radio Frequency，射频)微波射频装置、读出计算机(工控机)等组成，车号地面识别设备可以对经过它的铁路车辆所安装的电子标签进行准确地识别、并可以采集该铁路车辆的车型、车号和运行方向，并记录检测时间，可以通过运行方向，确定进站的铁路车辆、出站的铁路车辆以及各铁路车辆的排列顺序，用采集该铁路车辆的车号地面识别设备的编号确定铁路车辆所处股道线的编号，从而车号识别子***可以得到单个铁路车辆/铁路列车中各铁路车辆的车辆信息，实现了***为后续的定位铁路车辆的过程提供准确的、实时的基础信息。
***还可以包括视频采集子***，视频采集***可以由光纤通道、塔架、图像采集设备、车号地面识别设备、智能灯控等设备组成。采用图像采集设备可以实现全天实时监控、昼夜均能清晰采集各监控点的车辆运行情况，并可以通过光纤通道将采集的图像/视频数据传送给监控子***，可以采用高清图像采集设备来提供视频图像的清晰度，从而通过监控子***可以清晰观测到车厢门窗的完好程度，并能容易的识别篷布、顶盖及绳索的完整和捆绑状态。并可以合理部署监控点，以保证监控区域全覆盖、无盲区。
监控子***可以对所获得的车辆信息中检测时间相同且具有该股道线路的编号的各车辆信息进行整合，从而得到待监控信息；或者，一种实现方式中，***还包括车站现车子***，车号识别子***可以设置于车站入口端，车号识别子***将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给监控子***，具体为：
将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给车站现车子***，以使所述车站现车子***将所获得的车辆信息中检测时间相同且所处股道线路的编号相同的各车辆信息进行整合，得到各股道线路对应的待监控信息，并将各股道线路对应的待监控信息发送给监控子***。从而，监控子***可以获得车站现车子***发送的待监控信息。
三维测距仪可以向下扫描，用于连续不间断测量车站线路上各股道线路上所停靠的待定位物体的距离信息。三维测距仪可以为：三维激光测距仪或三维雷达测距仪等。
为了减少三维测距仪和车号地面识别设备对铁路列车/单个铁路车辆的运行干扰，如图2所示，车号地面识别设备设置于所述股道线路两端的参考点(起始点)外侧，参考点可以为：信号机、警冲标、绝缘节等中的一种，所述三维测距仪设置于车号地面识别设备外侧，且处于在车站周边上方足够高的位置，外侧为远离车站的一侧。图2中，101表示三维测距仪，102表示车号地面识别设备，103表示股道线路，104表示道岔转线，105表示信号机，106表示车头，107表示铁路车辆，108表示龙门吊，1081表示龙门吊走行线，109表示三维测距仪的检测范围，检测范围内可以覆盖整个车站。另外，当车站较大时，也可以设置多个三维测距仪以使检测范围可以覆盖整个车站，具体场景如图3所示。当设置多个三维测距仪时，对于重复覆盖区域，可以计算各三维测距仪所测距离的平均值，来作为距离信息。
待定位物体为铁路列车时，铁路列车可以是分离状态，即可以被分离成多个车组，每个车组可以包括一个或多个铁路车辆，需要说明的是，铁路列车是以整列车的形式进入车站，在进入车站后，可以被分离成各个车组，但铁路列车中各铁路车辆的排列顺序并不改变。
一种实现方式中，三维测距仪获得停靠于该股道线路上的待定位物体的距离信息，具体为：
检测停靠于该股道线路上的待定位物体靠近该三维测距仪的一端与该三维测距仪之间的横向距离；判断待定位物体是否被分离成多个车组；
若被分离成多个车组，则检测各车组之间的分隔距离和各车组的实际长度，将各车组之间的分隔距离、各车组的实际长度以及所检测的横向距离作为停靠于该股道线路上待定位物体的距离信息；
若未被分离成多个车组，则检测所述待定位物体的实际长度，将所述实际长度以及所检测的横向距离作为停靠于该股道线路上待定位物体的距离信息。
三维测距仪可以检测停靠于股道线路上的待定位物体靠近该三维测距仪的一端与该三维测距仪之间的横向距离，具体检测方法可以为：
三维测距仪发出激光脉冲，激光脉冲依次扫过各股道线路，根据反射强度，确定激光脉冲扫描到是否为铁路车辆，若为铁路车辆，则用该激光脉冲的发出时间点与返回时间点的差值，来计算三维测距仪与被测铁路车辆之间的距离，同时三维测距仪内置精密时钟控制器，可以同步测量激光脉冲的横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值，根据距离和两个角度观测值，可以计算出被测铁路车辆的扫描点与该三维测距仪之间的横向距离，并可以确定铁路车辆所处的股道线路。
待定位物体靠近该三维测距仪的一端与该三维测距仪之间的横向距离可以为：待定位物体最靠近三维测距仪的点与三维测距仪之间的横向距离。横向距离是指两者沿着股道线路方向的距离。
三维测距仪可以利用图像识别技术，判断待定位物体是否被分离成多个车组；或者，也可以根据反射强度，确定待定位物体是否被分离成多个车组。三维测距仪检测各车组之间的分隔距离，可以为：利用图像测距技术，测量各车组之间的分隔距离，以及被测车组所处的股道线路；或者，若当前激光脉冲扫描到的不为铁路车辆，则记录当前激光脉冲的发出时间点，在下次检测到铁路车辆时，记录下个激光脉冲的发出时间点，用两个发出时间点的差值，来计算两个车组之间的距离。
三维测距仪检测各车组的实际长度的方式可以为：对于每次连续扫描到铁路车辆的情况，用该次连续扫描所发出的各激光脉冲中的最小横向扫描角度观测值与最大横向扫描角度观测值的角度差、具有最小横向扫描角度观测值的激光脉冲所测得的距离以及具有最大横向扫描角度观测值的激光脉冲所测得的距离，计算出各车组的实际长度。
另外，三维测距仪也可以用图像测距技术，检测各车组的实际长度，待定位物体的实际长度等。
三维测距仪的测量数据可以是一个三维图像，该三维图像可以包括检测范围内车站所有股道线路上待定位物体的停车位置和各参考点的位置。参考点可以包括信号机、绝缘节、警冲标等。三维测距仪可以以测距***的形式存在，该测距***可以包括数字图像采集器(包括同步控制器、模数转换器及帧存储器)、图像处理计算机和图像显示终端，通过图像处理软件来处理测距任务，测距***可以由许多单处理器组成阵列式处理机，从而实现并行操作，以提高处理速度，提高检测的实时性。
三维测距仪可以实时检测停靠于股道线路上的待定位物体的距离信息，当待定位物体进入三维测距仪的检测区域时，若待定位物体仍在运行，则三维测距仪测得的距离信息处于变化状态；若待定位物体停靠于股道线路的直线区段/曲线区段，则三维测距仪测得的距离信息在一段时间内处于稳定状态，三维测距仪可以将处于稳定状态的距离信息发送给监控子***。
示例性的，如图4所示，三维测距仪101测量的距离信息可以包括：LT、T1、T2、k1，其中，T1表征第一车组的实际长度，LT表示股道线路上铁路列车的横向距离，T2第二车组的实际长度，k1表示第一车组和第二车组之间的分隔距离。
或者，在一种实现方式中，待定位物体在停稳后，可以向车站现车子***发送停车信号，停车信号可以包括该待定位物体所停靠股道线路的编号，从而车站现车子***可以向三维测距仪发送启动信号，进而，三维测距仪在接收到启动信号后，开始在该股道线路所对应扇形扫描区域内扫描，从而检测出该股道线路上的待定位物体的距离信息。
集装箱装卸车作业需要将目的地为本车站的集装箱卸车，目的地非到达本站集装箱保留在铁路车辆上，铁路车辆作为一个承载体，可以装载集装箱在股道线路上运行，每一铁路车辆事先均用车号进行标识，故，集装箱的箱号与装载该集装箱的铁路车辆的车号可以事先进行关联，也就是，在集装箱装卸车作业的过程中，可以通过集装箱的箱号得到装载该集装箱的铁路车辆的车号，由于铁路车辆在非列车的状态下是无源物体，自身没有定位和信息交换能力，也就是，现有的集装箱装卸车作业无法获得铁路车辆的定位信息，故可以通过本发明提供的铁路车辆定位***对该铁路车辆的定位，从而可以得到该铁路车辆的停留位置，实现了对铁路车辆的集装箱自动化装卸作业，节约了集装箱自动化装卸作业时间。
车辆信息可以包括铁路车辆的运行方向、检测时间，铁路车辆所处股道线路的编号、车辆型号、车号、编组排列顺序等。运行方向可以分为进站方向和出站方向，铁路车辆的检测时间为车号地面识别设备检测到该铁路车辆的时间，由于铁路列车中的所有铁路车辆是连续紧密连接，各铁路车辆的检测时间相差很小，可以忽略不计，故可以认为铁路列车中的所有铁路车辆的检测时间相同。编组排列顺序可以为铁路列车中各铁路车辆的排列顺序。
车站现车子***将所获得的车辆信息中运行方向为进站方向、检测时间相同且所处股道线路的编号相同的各车辆信息进行整合，得到各股道线路对应的待监控信息。待监控信息可以仅包括单个铁路车辆/铁路列车中各铁路车辆所处的股道线路、排列顺序及车号，或者，待监控信息也可以为单个铁路车辆/铁路列车中所有铁路车辆的车辆信息；待定位物体既可以为单个铁路车辆，也可以为铁路列车，当待定位物体为铁路列车时，需要对铁路列车中的每一铁路车辆进行定位。
对于任一股道线路而言，当该股道线路对应的待监控信息仅包括一个车号时，停靠于该股道线路上的待定位物体为具有待监控信息中车号的单个铁路车辆，当该股道线路对应的待监控信息包括多个车号时，停靠于该股道线路上的待定位物体为由具有待监控信息中车号的多个铁路车辆共同形成的铁路列车。
当铁路车辆单独行驶时，可以称其为调车或机车，当多个铁路车辆以铁路列车的形式行驶时，处于铁路列车中车头位置的铁路车辆不用于装载集装箱，而用于牵引其他装载集装箱的铁路车辆行驶，可以称其为牵引机车或车头，车尾为铁路列车中处于最后位置的铁路车辆。
一种实现方式中，所述监控子***针对所述车站内每一股道线路，利用所获得的该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，具体为：
针对所述车站内每一股道线路，当该股道线路对应的待监控信息仅包括一个车号时，将具有待监控信息中车号的单个铁路车辆的标准长度确定为停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度；当该股道线路对应的待监控信息包括多个车号时，获得具有待监控信息中车号的多个铁路车辆的标准长度，计算各标准长度的总和，作为停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度。
不同型号、不同车号的铁路车辆的标准长度可以相同，也可以不同，监控子***可以预先存储所有型号的铁路车辆的标准长度以及其对应的车号，从而可以利用待监控信息，确定待定位物体的车号，获得该车号对应的铁路车辆的标准长度。若待监控信息中只有一个车号，将具有待监控信息中车号的单个铁路车辆的标准长度确定为待定位物体的标准长度；若待监控信息中有多个车号，则计算各车号对应的各铁路车辆的标准长度之和，作为待定位物体的标准长度。
具体的，股道线路两端设有参考点，三维测距仪可以设置于参考点外侧，所述外侧为远离车站的一侧，当停靠于股道线路上的待定位物体被分离成多个车组时，待定位物体为铁路列车，所述监控子***基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，具体为：
获得处于该股道线路两端的两个参考点的铁路里程坐标；
计算各车组的实际长度之和，得到该股道线路上铁路列车的实际长度；
利用所述实际长度和所述标准长度，计算停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆的修正长度；
针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，用所述两个参考点的铁路里程坐标、该股道线路上铁路列车的横向距离、该股道线路上铁路列车各车组之间的分隔距离以及该铁路车辆的修正长度，计算该铁路车辆的铁路里程坐标；在计算出铁路列车中各铁路车辆的铁路里程坐标后，完成对该股道线路上铁路列车的定位。
监控子***可以预先存储车站的站场电子地图，站场电子地图包含了车站的各种地物图形数据(如通道、涵洞、桥梁、天桥等)、各处于股道线路路上的设备的铁路里程坐标(误差为厘米级、米级等)、附属设施以及股道线路、道岔转线、信号机、绝缘节、警冲标、车挡和站台其它相关属性数据、车号地面识别设备所处的测量点、三维测距仪等的位置，并且可以预先设置参考点，参考点可以为信号机、绝缘节、警冲标等处于股道线路上的设备中的一种，从而，监控子***可以获得预先存储的参考点的铁路里程坐标。
对于任一股道线路而言，股道线路对应的待监控信息还可以包括停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆的排列顺序，所述监控子***利用以下公式计算铁路列车中每一铁路车辆的修正长度：
li′＝li+Δε；
其中，li′表征处于铁路列车的车头后方第i位的铁路车辆的修正长度，li表征处于铁路列车的车头后方第i位的铁路车辆的标准长度，Δε表征修正量，L1表征铁路列车的实际长度，L2表征铁路列车的标准长度，lt表征车头的标准长度，n表征铁路列车中除车头以外的铁路车辆的总数。当铁路列车被分离成多个车组时，铁路列车的实际长度为各车组的实际长度之和；当铁路列车未被分离成多个车组时，铁路列车的实际长度为整列列车的实际长度。
铁路列车中各铁路车辆通过车钩连接，车钩有缓冲和伸缩功能，铁路列车在挤压状态和拉伸状态时，车钩内侧的测量长度较标准长度有所变化，这个变化在一个已知的限制范围。具体的，可以认为，当L1>L2时，铁路列车处于拉伸状态；当测量长度L1<计算长度L2，铁路列车处于压缩状态；当测量长度L1＝计算长度L2(或者差值在允许误差范围内)，铁路列车处于正常状态。
监控子***根据待监控信息提供的被测股道线路上的铁路列车中所有铁路车辆型号、车号和排列顺序，查询车头的标准长度lt和车头后方第i位的铁路车辆的标准长度li(i＝1,2,3…n)，从而计算出被测股道线路上停留的铁路列车的标准长度
为了提高定位精度，可以计算出实际长度和标准长度的差值，得到长度误差，并将长度误差平均分摊至测量范围内的所有铁路车辆，得到每一铁路车辆的分摊误差，从而修正了定位精度。
监控子***基于两个参考点的铁路里程坐标以及铁路车辆的修正长度，可以计算出铁路车辆的铁路里程坐标，
具体的，铁路车辆的铁路里程坐标可以为铁路车辆的几何中心点的铁路里程坐标。在一种实现方式中，假设两个参考点中的铁路里程坐标较大者和铁路里程坐标较小者分别为第一参考点和第二参考点，当停靠于股道线路上的铁路列车中的车头靠近三维测距仪时，所述监控子***针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，用设置于该股道线路的两个参考点的铁路里程坐标、该股道线路上铁路列车的横向距离、该股道线路上铁路列车各车组之间的分隔距离以及该铁路车辆的修正长度，计算该铁路车辆的铁路里程坐标，具体为：
针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，基于该铁路车辆的修正长度以及该铁路车辆所处的位置，计算该铁路车辆与车头之间的距离，作为该铁路车辆的车间距；当三维测距仪靠近第一参考点时，获得所述第一参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d1＝LT-r1，x＝M1-d1-D；当三维测距仪靠近第二参考点时，获得所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d2＝LT-r2，x＝M2+d2+D；
其中，d1和d2分别表征车头与第一参考点之间的距离以及车头与第二参考点之间的距离，LT表征该股道线路上铁路列车的横向距离，r1和r2分别表征所述第一参考点与三维测距仪之间的距离以及所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，D表征该铁路车辆的车间距，M1和M2分别表征第一参考点和第二参考点的铁路里程坐标，x表征该铁路车辆的铁路里程坐标。
第一参考点与三维测距仪之间的距离以及第二参考点与三维测距仪之间的距离也均为横向距离，监控子***获得第一参考点与三维测距仪之间的距离以及第二参考点与三维测距仪之间的距离的方式可以为：直接获得自身存储的第一参考点与三维测距仪之间的距离以及第二参考点与三维测距仪之间的距离；或者，也可以为：三维测距仪将实时测量所得的第一参考点与三维测距仪之间的距离发送给监控子***，将实时测量所得的第二参考点与三维测距仪之间的距离发送给监控子***，从而监控子***接收得到第一参考点与三维测距仪之间的距离以及第二参考点与三维测距仪之间的距离。
具体的，如图4和图5所示，图4中，三维测距仪靠近第一参考点1051，故自第一参考点1051至第二参考点1052方向的铁路里程坐标递减，故x＝M1-d1-D；图5中，三维测距仪靠近第二参考点1052，故自第二参考点1052至第一参考点1051方向的铁路里程坐标递增，故x＝M2+d2+D。
铁路车辆的铁路里程坐标也可以为铁路车辆的几何中心点的铁路里程坐标，车间距可以为铁路车辆的几何中心点到车头最外侧边缘点的距离，外侧为远离车站的一侧，具体的，所述监控子***利用以下公式计算车间距：
其中，Dij表征处于车头后方第i位且在第j车组的铁路车辆的车间距，lt表征车头的标准长度，lr′表征处于车头后方第r位的铁路车辆的修正长度，li′表征处于车头后方第i位的铁路车辆的修正长度，kj表征第j-1车组与第j车组之间的分隔距离。
在另一种实现方式中，当停靠于股道线路上的铁路列车中的车尾靠近三维测距仪时，所述监控子***针对停靠于股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，用两个参考点的铁路里程坐标、该股道线路上铁路列车的横向距离、该股道线路上铁路列车各车组之间的分隔距离以及该铁路车辆的修正长度，计算该铁路车辆的铁路里程坐标，具体为：
针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，基于该铁路车辆的修正长度以及该铁路车辆所处的位置，计算该铁路车辆与车头之间的距离，作为该铁路车辆的车间距；当三维测距仪靠近第一参考点时，获得所述第一参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d1＝LT-r1，x＝M1-d1-(LZ-D)；当三维测距仪靠近第二参考点时，获得所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d2＝LT-r2，x＝M2+d2+(LZ-D)；
其中，d1和d2分别表征车头与第一参考点之间的距离以及车头与第二参考点之间的距离，LT表征该股道线路上铁路列车的横向距离，r1和r2分别表征所述第一参考点与三维测距仪之间的距离以及所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，LZ表征铁路列车所占的总长度(为各车组之间的分隔距离和各车组的实际长度之和)，D表征该铁路车辆的车间距，M1和M2分别表征第一参考点和第二参考点的铁路里程坐标，x表征该铁路车辆的铁路里程坐标。
在又一种实现方式中，当停靠于股道线路上的待定位物体为单个铁路车辆时，所述监控子***基于所述标准长度、该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，具体为：
获得处于该股道线路两端的两个参考点的铁路里程坐标；
当三维测距仪靠近第一参考点时，获得所述第一参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该单个铁路车辆的铁路里程坐标：d1＝LT-r1，x＝M1-d1-(w1+w2)/2；当三维测距仪靠近第二参考点时，获得所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该单个铁路车辆的铁路里程坐标：d2＝LT-r2，x＝M2+d2+(w1+w2)/2；
其中，d1和d2分别表征单个铁路车辆与第一参考点之间的距离以及单个铁路车辆与第二参考点之间的距离，LT表征该股道线路上单个铁路车辆的横向距离，r1和r2分别表征所述第一参考点与三维测距仪之间的距离以及所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，M1和M2分别表征第一参考点和第二参考点的铁路里程坐标，w1和w2分别表示单个铁路车辆的实际长度和标准长度，x表征该铁路车辆的铁路里程坐标。
可以理解的是，当待定位物体为单个铁路车辆时，可以不对待定位物体的标准长度进行修正，铁路车辆的铁路里程坐标也可以为铁路车辆的几何中心点的铁路里程坐标。
可见，应用本发明实施例提供的技术方案，可以获得经过车号地面识别设备的每一铁路车辆的车辆信息，并将所获得的车辆信息中检测时间相同且所处股道线路的编号相同的各车辆信息进行整合，得到各股道线路对应的待监控信息，进而针对所述车站内每一股道线路，利用该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，基于标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位。由于标准长度和距离信息包含与待定位物***置相关的具体值，故，计算出的待定位物体的铁路里程坐标也是具体值，从而提高了对待定位物体的定位精度，并且一个设有多条股道线路的车站只需要设置一个三维测距仪，就可以完成对所有股道线路上待定位物体的定位，故节约了成本，简化了***复杂度，并且在铁路列车被分离成多个车组的情况下，仍可以检测对各车组中每一铁路车辆的定位，进一步提高了定位精度。
一种实现方式中，监控子***还用于在计算待定位物体的铁路里程坐标后，通过监测子***内部的电子地图或其他坐标换算算法，将待定位物体的铁路里程坐标转换为地理坐标，地理坐标包括GPS(Global Positioning System，全球定位***)、北斗坐标等，从而得到被测股道线路上各铁路车辆的车号、排列顺序、精确位置等信息。
进一步的，监控子***在得到每个车号所对应的铁路车辆的精确位置坐标后，将一列铁路列车中所有铁路车辆的精确位置坐标形成一组数据信息，并上传至铁路车站自动化装卸***，以便铁路车站自动化装卸***对铁路车辆的集装箱自动化装卸作业，节约了集装箱自动化装卸作业时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路车辆三维定位***，其特征在于，所述***应用于车站，***包括监控子***、车号识别子***和三维测距仪，其中，所述车号识别子***包括车号地面识别设备，所述车站设有多条股道线路，每一股道线路的两端均设有车号地面识别设备，所述车站上方设有三维测距仪；
所述车号识别子***，用于获得经过车号地面识别设备的每一铁路车辆的车辆信息，将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给监控子***；所述车辆信息包括检测时间和所处股道线路的编号；
所述三维测距仪，用于针对所述车站内每一股道线路，获得停靠于该股道线路上的待定位物体的距离信息，将该距离信息发送给监控子***；
所述监控子***，用于针对所述车站内每一股道线路，利用所获得的该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，其中，该股道线路对应的待监控信息由车辆信息中检测时间相同且具有该股道线路的编号的各车辆信息整合所得。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括车站现车子***，所述车号识别子***将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给监控子***，具体为：
将所获得的每一铁路车辆的车辆信息发送给车站现车子***，以使所述车站现车子***将所获得的车辆信息中检测时间相同且所处股道线路的编号相同的各车辆信息进行整合，得到各股道线路对应的待监控信息，并将各股道线路对应的待监控信息发送给监控子***。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述三维测距仪获得停靠于该股道线路上的待定位物体的距离信息，具体为：
检测停靠于该股道线路上的待定位物体靠近该三维测距仪的一端与该三维测距仪之间的横向距离；判断待定位物体是否被分离成多个车组；
若被分离成多个车组，则检测各车组之间的分隔距离和各车组的实际长度，将各车组之间的分隔距离、各车组的实际长度以及所检测的横向距离作为停靠于该股道线路上待定位物体的距离信息；
若未被分离成多个车组，则检测所述待定位物体的实际长度，将所述实际长度以及所检测的横向距离作为停靠于该股道线路上待定位物体的距离信息。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述监控子***针对所述车站内每一股道线路，利用所获得的该股道线路对应的待监控信息，确定停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度，具体为：
针对所述车站内每一股道线路，当该股道线路对应的待监控信息仅包括一个车号时，将具有该待监控信息中车号的单个铁路车辆的标准长度确定为停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度；当该股道线路对应的待监控信息包括多个车号时，获得具有该待监控信息中车号的多个铁路车辆的标准长度，计算各标准长度的总和，作为停靠于该股道线路上的待定位物体的标准长度。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，股道线路两端设有参考点，所述三维测距仪设置于参考点外侧，所述外侧为远离车站的一侧，当停靠于股道线路上的待定位物体被分离成多个车组时，待定位物体为铁路列车，所述监控子***基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，具体为：
获得处于该股道线路两端的两个参考点的铁路里程坐标；
计算所述各车组的实际长度之和，得到该股道线路上铁路列车的实际长度；
利用所述实际长度和所述标准长度，计算停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆的修正长度；
针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，用所述两个参考点的铁路里程坐标、该股道线路上铁路列车的横向距离、该股道线路上铁路列车各车组之间的分隔距离以及该铁路车辆的修正长度，计算该铁路车辆的铁路里程坐标；在计算出铁路列车中各铁路车辆的铁路里程坐标后，完成对该股道线路上铁路列车的定位。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，股道线路对应的待监控信息还包括停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆的排列顺序，所述监控子***利用以下公式计算铁路列车中每一铁路车辆的修正长度：
li′＝li+Δε；
其中，li′表征处于铁路列车的车头后方第i位的铁路车辆的修正长度，li表征处于铁路列车的车头后方第i位的铁路车辆的标准长度，Δε表征修正量，L1表征铁路列车的实际长度，L2表征铁路列车的标准长度，lt表征车头的标准长度，n表征铁路列车中除车头以外的铁路车辆的总数。
7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，两个参考点中的铁路里程坐标较大者和铁路里程坐标较小者分别为第一参考点和第二参考点，当停靠于股道线路上的铁路列车中的车头靠近三维测距仪时，所述监控子***针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，用所述两个参考点的铁路里程坐标、该股道线路上铁路列车的横向距离、该股道线路上铁路列车各车组之间的分隔距离以及该铁路车辆的修正长度，计算该铁路车辆的铁路里程坐标，具体为：
针对停靠于该股道线路上的铁路列车中每一铁路车辆，基于该铁路车辆的修正长度以及该铁路车辆所处的位置，计算该铁路车辆与车头之间的距离，作为该铁路车辆的车间距；当三维测距仪靠近第一参考点时，获得所述第一参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d1＝LT-r1，x＝M1-d1-D；当三维测距仪靠近第二参考点时，获得所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该铁路车辆的铁路里程坐标：d2＝LT-r2，x＝M2+d2+D；
其中，d1和d2分别表征车头与第一参考点之间的距离以及车头与第二参考点之间的距离，LT表征该股道线路上铁路列车的横向距离，r1和r2分别表征所述第一参考点与三维测距仪之间的距离以及所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，D表征该铁路车辆的车间距，M1和M2分别表征第一参考点和第二参考点的铁路里程坐标，x表征该铁路车辆的铁路里程坐标。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，当所述监控子***利用以下公式计算车间距：
其中，Dij表征处于车头后方第i位且在第j车组的铁路车辆的车间距，lt表征车头的标准长度，lr′表征处于车头后方第r位的铁路车辆的修正长度，li′表征处于车头后方第i位的铁路车辆的修正长度，kj表征第j-1车组与第j车组之间的分隔距离。
9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，每一股道线路的两端均设有参考点，所述三维测距仪设置于参考点的外侧，外侧为远离车站的一侧；当停靠于股道线路上的待定位物体为单个铁路车辆时，所述监控子***基于所述标准长度和该股道线路上待定位物体的距离信息，计算该股道线路上待定位物体的铁路里程坐标，完成对该股道线路上待定位物体的定位，具体为：
获得处于该股道线路两端的两个参考点的铁路里程坐标；
当三维测距仪靠近第一参考点时，获得所述第一参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该单个铁路车辆的铁路里程坐标：d1＝LT-r1，x＝M1-d1-(w1+w2)/2；当三维测距仪靠近第二参考点时，获得所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，并采用以下公式，计算该单个铁路车辆的铁路里程坐标：d2＝LT-r2，x＝M2+d2+(w1+w2)/2；
其中，第一参考点和第二参考点分别为两个参考点中的铁路里程坐标较大者和铁路里程坐标较小者，d1和d2分别表征单个铁路车辆与第一参考点之间的距离以及单个铁路车辆与第二参考点之间的距离，LT表征该股道线路上单个铁路车辆的横向距离，r1和r2分别表征所述第一参考点与三维测距仪之间的距离以及所述第二参考点与三维测距仪之间的距离，M1和M2分别表征第一参考点和第二参考点的铁路里程坐标，w1和w2分别表示单个铁路车辆的实际长度和标准长度，x表征该铁路车辆的铁路里程坐标。
10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述监控子***还用于：
在计算待定位物体的铁路里程坐标后，将待定位物体的铁路里程坐标转换为地理坐标。
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