CN112550375A - 一种基于卫星定位的列车车长识别方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于卫星定位的列车车长识别方法及***,该方法包括:1)车载主机获取列首精确位置;2)记录列首在电子地图中对应的行驶轨迹;3)获取列尾卫星定位经纬度信息及定位速度信息;4)确定出当前列尾的唯一位置,计算出列尾当前所在车站、轨道号及相对于轨道起点的偏移量测量值;5)车载主机得到修正后的列尾偏移量;6)车载主机根据列首和列尾的位置,判断列首和列尾是否在同一轨道上,如果是,执行7),否则执行8);7)计算得出此时列车车长;8)通过进路搜索模块得出两个轨道起点的距离差,计算得出此时列车车长。与现有技术相比,本发明具有精确度高,实时性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及列车完整性监测技术,尤其是涉及一种基于卫星定位的列车车长识别方法及***。
背景技术
列车完整性监测对于保证列车行驶安全有着重要意义,随着列车的提速要求和卫星定位功能在铁路行业的应用,基于卫星定位的列车车长实时计算被作为列车完整性判断的重要依据,以保证列车运行过程中完整性监测的高效性和准确性。
目前,基于卫星定位的列车车长识别方法主要有以下两种方式:
1、通过列首及列尾分别接收到的卫星导航位置坐标,按照勾股定理对卫星导航坐标的X,Y轴数据进行直接计算,从而得到二维平面上车头及车尾的直线距离差,以此作为列车估算车长。但是这种方式有两个缺点,首先是缺少对定位数据的误差消除,当卫星导航信号受到影响时,用来计算的卫星导航位置坐标误差较大。其次,由于是估算列首和列尾的直线距离,没有考虑到列车实际运行线路,当列车处于弯道或坡度路段时,估算出的列首列尾直线距离差会与实际车长相差较大。
2、通过结合电子地图,将列首及列尾的定位信息在电子地图正线进行投影,得出公里标,并依据公里标之差作为列车估算车长。但是这种方式缺少对列尾卫星定位信息的误差处理,在电子地图中的投影会有一定偏差;其次,这种方式在列车侧线进出站场景中,由于存在多条距离相近的轨道线路,只使用卫星导航投影来定位,会出现投影股道错误的情况,无法准确计算出列车车长。尤其是对于多股道车站,列首和列尾进出站分别处于不同轨道时,实际计算误差较大。
经过检索中国专利公开号CN104477214A公开了一种基于智能电子终端的列车长度和车辆信息自动识别方法,包括安装在机车上的信息读写装置、车厢智能终端、车辆数据信息记录与显示装置、天线等。机车信息读写装置与车辆信息显示装置连接,安装在机车驾驶室内,当机车与车厢连挂时,机车信息读写装置可自动读取到每节车厢的智能终端数据信息,并可就地存储或通过串口通信传输到显示装置或其它设备。在机车前后两端和车厢前后两端分别安装智能终端,前车厢后端的智能终端与后车厢前端的智能终端以固定通信频率实现短距离通信,确认两车厢之间的连挂关系,自动记录相邻车厢的连挂信息,机车数据读写器自动读取车厢连挂信息,并根据车厢号所对应的属性,自动计算出列车的总长度。但是这种计算方式需要在车上安装多套设备,从而大大提高了成本,同时这种方式还存在数据准确性不高等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精确度高、实时性强的基于卫星定位的列车车长识别方法及***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
根据本发明的一个方面,提供了一种基于卫星定位的列车车长识别方法,包括以下步骤:
步骤1)车载设备上电启机后,车载主机获取列首精确位置;
步骤2)车载主机通过列车进路搜索模块,记录列首在电子地图中对应的行驶轨迹;
步骤3)列尾设备通过测速定位单元,获取列尾卫星定位经纬度信息及定位速度信息,并发送给列首设备;
步骤4)车载主机接收到列尾卫星定位信息后,在步骤2)中记录的列首行驶轨迹上进行投影,确定出当前列尾的唯一位置,计算出列尾当前所在车站、轨道号及相对于轨道起点的偏移量测量值;
步骤5)车载主机通过卡尔曼滤波模型,将计算出的列尾偏移量测量值及列尾定位速度的测量值作为模型的输入量,得到修正后的列尾偏移量LEOT;
步骤6)车载主机根据列首和列尾的位置,判断列首和列尾是否在同一轨道上,如果是,执行步骤7),否则执行步骤8);
步骤7)计算得出此时列车车长;
步骤8)通过进路搜索模块得出两个轨道起点的距离差Ldiff,计算得出此时列车车长。
作为优选的技术方案,所述的步骤1)中的列首精确位置包括列首所在车站、轨道号及相对于轨道起点的偏移量LHOT。
作为优选的技术方案,所述的步骤2)中的行驶轨迹为列车行驶过程中的唯一轨道。
作为优选的技术方案,所述的步骤7)中列车车长的计算如下:
LTrain=LHOT-LEOT。
作为优选的技术方案,所述的步骤8)中列车车长的计算如下:
LTrain=Ldiff-LEOT+LHOT。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于所述的基于卫星定位的列车车长识别方法的***,包括设备列尾通信模块、列尾测速定位模块、列首定位模块、列首通信模块、进路搜索模块和列尾定位信息处理模块;
所述的设备列尾通信模块与列首通信模块通信连接,用于将列尾的经纬度信息及定位速度发送给列首的车载主机;
所述的列尾测速定位模块与设备列尾通信模块连接,用于接收卫星发送的定位数据和计算定位速度,并将信息通过列尾测速定位模块发送;
所述的列首定位模块,用于接收卫星定位数据;
所述的进路搜索模块,用于判断出分配给车载的资源信息,并记录车载行驶轨迹;
所述的列尾定位信息处理模块,用于处理列首通信模块接收到的列尾定位信息,对列尾卫星定位数据进行投影,融合列尾偏移量及定位速度进行卡尔曼滤波处理.
作为优选的技术方案,所述的设备列尾通信模块通过Subset-037安全协议与列首通信模块进行无线通信连接。
作为优选的技术方案,所述的列首定位模块接收卫星定位数据,并结合其他车辆接口数据计算出列车精确定位。
作为优选的技术方案,所述的***还包括与列尾测速定位模块连接的列尾卫星天线,用于接收卫星导航发送的列尾定位信息。
作为优选的技术方案,所述的***还包括与列首定位模块连接的列首卫星天线,用于接收卫星导航发送的列首定位信息。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明通过列车进路搜索功能记录列车运行轨迹,可以实现在多股道复杂车站的运行场景中,为列尾设备向电子地图投影提供单一轨道,提高列尾定位运算效率,确保了列尾投影位置的唯一性;
2、本发明通过采集列尾偏移量及定位速度作为输入量,输入卡尔曼滤波模型,对列尾偏移量进行误差消除处理,因此提高了数据准确性;
3、本发明根据列首及列尾偏移量计算列车长度,计算数据与列车实际运行轨道保持一致,因此避免了复杂线路对于列车车长计算的影响,提高车长计算的精确度。
附图说明
图1为本发明方法的流程图;
图2为本发明***的结构示意图;
图3为本发明列首和列尾在同一轨道上的车长识别示意图;
图4为本发明列首和列尾不在同一轨道上的车长识别示意图。
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,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
如图1所示,一基于卫星定位的列车车长识别方法,该方法包括以下步骤:
步骤1,车载设备上电启机后,通过列首定位单元获取列车精确位置,即列首所在车站、轨道号及相对于轨道起点的偏移量LHOT;
步骤2,列车行驶过程中,车载主机通过进路搜索模块记录下列车行驶的历史轨迹,即列车所经过的所有轨道段;
步骤3,列尾设备通过测速定位单元,获取列尾卫星定位经纬度信息及定位速度信息,并发送给列首设备;
步骤4,车载主机接收到列尾卫星定位信息后,在2)中记录的列首行驶轨迹上进行投影,确定出当前列尾的唯一位置,计算出列尾当前所在车站、轨道号及相对于轨道起点的偏移量测量值;
步骤5,车载主机通过卡尔曼滤波模型,将计算出的列尾偏移量测量值及列尾定位速度的测量值作为模型的输入量,得到修正后的列尾偏移量LEOT;
步骤6,车载主机根据列首和列尾的位置,判断列首和列尾是否在同一轨道上,如果是,执行步骤7),否则执行步骤8);
步骤7,如图3所示,可以计算得出此时列车车长LTrain=LHOT-LEOT。
步骤8,如图4所示,通过进路搜索模块得出两个轨道起点的距离差Ldiff,可以计算得出此时列车车长LTrain=Ldiff-LEOT+LHOT。
如图2所示,一基于卫星定位的列车车长识别***,该***包括设备列尾通信模块a、列尾测速定位模块b、列首定位模块c、列首通信模块d,进路搜索模块e、列尾定位信息处理模块f、列尾卫星天线g、列首卫星天线h。
对各模块进行阐述:
1、列尾通信模块a:
该模块用来与列首通信模块d进行无线通信,通过Subset-037安全协议将列尾的经纬度信息及定位速度发送给列首的车载主机。
2、列尾测速定位模块b:
通过列尾卫星天线g接收卫星发送的定位数据,并计算定位速度。
3、列首定位模块c:
通过列首卫星天线h接收卫星定位数据,结合其他车辆接口数据计算出列车精确定位。
4、列首通信模块d:
该模块用来与列尾通信模块a进行无线通信,接收来自列尾的定位信息。
5、进路搜索模块e:
车载主机通过进路搜索模块判断出分配给车载的资源信息,记录车载行驶轨迹。
6、列尾定位信息处理模块f:
处理列首通信模块d接收到的列尾定位信息,对列尾卫星定位数据进行投影,融合列尾偏移量及定位速度进行卡尔曼滤波处理。
7、列尾卫星天线g:
接收卫星导航发送的列尾定位信息,并传送给列尾测速定位模块b。
8、列首卫星天线h:
接收卫星导航发送的列首定位信息,并传送给列首定位模块c。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于卫星定位的列车车长识别方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)车载设备上电启机后,车载主机获取列首精确位置;
步骤2)车载主机通过列车进路搜索模块,记录列首在电子地图中对应的行驶轨迹;
步骤3)列尾设备通过测速定位单元,获取列尾卫星定位经纬度信息及定位速度信息,并发送给列首设备;
步骤4)车载主机接收到列尾卫星定位信息后,在步骤2)中记录的列首行驶轨迹上进行投影,确定出当前列尾的唯一位置,计算出列尾当前所在车站、轨道号及相对于轨道起点的偏移量测量值;
步骤5)车载主机通过卡尔曼滤波模型,将计算出的列尾偏移量测量值及列尾定位速度的测量值作为模型的输入量,得到修正后的列尾偏移量LEOT;
步骤6)车载主机根据列首和列尾的位置,判断列首和列尾是否在同一轨道上,如果是,执行步骤7),否则执行步骤8);
步骤7)计算得出此时列车车长;
步骤8)通过进路搜索模块得出两个轨道起点的距离差Ldiff,计算得出此时列车车长。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位的列车车长识别方法,其特征在于,所述的步骤1)中的列首精确位置包括列首所在车站、轨道号及相对于轨道起点的偏移量LHOT。
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位的列车车长识别方法,其特征在于,所述的步骤2)中的行驶轨迹为列车行驶过程中的唯一轨道。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位的列车车长识别方法,其特征在于,所述的步骤7)中列车车长的计算如下:
LTrain=LHOT-LEOT。
5.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位的列车车长识别方法,其特征在于,所述的步骤8)中列车车长的计算如下:
LTrain=Ldiff-LEOT+LHOT。
6.一种用于权利要求1所述的基于卫星定位的列车车长识别方法的***,其特征在于,包括设备列尾通信模块(a)、列尾测速定位模块(b)、列首定位模块(c)、列首通信模块(d)、进路搜索模块(e)和列尾定位信息处理模块(f);
所述的设备列尾通信模块(a)与列首通信模块(d)通信连接,用于将列尾的经纬度信息及定位速度发送给列首的车载主机;
所述的列尾测速定位模块(b)与设备列尾通信模块(a)连接,用于接收卫星发送的定位数据和计算定位速度,并将信息通过列尾测速定位模块(b)发送;
所述的列首定位模块(c),用于接收卫星定位数据;
所述的进路搜索模块(e),用于判断出分配给车载的资源信息,并记录车载行驶轨迹;
所述的列尾定位信息处理模块(f),用于处理列首通信模块(d)接收到的列尾定位信息,对列尾卫星定位数据进行投影,融合列尾偏移量及定位速度进行卡尔曼滤波处理。
7.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述的设备列尾通信模块(a)通过Subset-037安全协议与列首通信模块(d)进行无线通信连接。
8.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述的列首定位模块(c)接收卫星定位数据,并结合其他车辆接口数据计算出列车精确定位。
9.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述的***还包括与列尾测速定位模块(b)连接的列尾卫星天线(g),用于接收卫星导航发送的列尾定位信息。
10.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述的***还包括与列首定位模块(c)连接的列首卫星天线(h),用于接收卫星导航发送的列首定位信息。
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