CN103869351B - 适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法，该方法包括：实时对当前机车的全球定位系统GPS定位数据进行校正，获得校正后的GPS定位数据；根据所述校正后的GPS定位数据及当前车站的车站地图数据对所述当前机车进行初始定位，确定所述当前机车所在的轨道或轨道范围；基于所述校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息对所述当前机车进行综合定位，若所述综合定位结果仅包含一条轨道、当前机车的位移信息与校正后的GPS定位数据变化方向一致且该轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则将所述综合定位结果作为当前机车所在位置。通过采用本发明公开的方法，简化了设备构成，降低了设备成本。

Description

适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法。

背景技术

无线调车机车信号和监控系统（简称STP系统）是计算机集成控制系统，系统采用无线数字传输技术、机车智能跟踪技术、无源应答器定位技术及机车安全防护控制技术，对车站内调车机车进行的调车作业进行全面的安全防护，有效防止调车机车闯蓝灯、挤道岔、超限速等常见事故的发生。其次，该系统可实现调车信号、调车进路、调车前方防护距离、站场图形等信息在机车上的实时显示，使司机对站场实时作业信息有全面准确地把握。此外，系统还可对调车机车的作业过程进行记录，便于进行相关数据分析。

随着LKJ2000型监控记录装置在全路的广泛推广使用，铁路区间行车事故率明显下降，因而铁路站场调车机车作业安全已成为影响铁路运输安全和效率的瓶颈问题，由于技术问题无法在站场内使用类似区间使用的通过轨道电路电码化发送，机车接收信息的方式实现全场机车信号的显示。因此，寻找一种设备简单又安全可靠的站内机车定位技术已成为站场调车机车安全防护系统的核心和关键技术之一。

现阶段机车定位主要采用以下两种方法：

1）利用GPS（全球定位系统）技术进行机车定位。近年来，GPS技术已在定位、导航、授时等领域大量使用，具有较为成熟的理论和实践基础，同时具备安装使用方便，选型面宽、通用性强等特点。但在一定的时间段内若搜索到的可用卫星数量减少或在极端天气条件下时，基于GPS的差分定位技术仍会存在米级的误差。而根据铁路相关规定，铁路线路的线间距为5m，因而米级的误差就有可能导致机车位置的错误判断，这与铁路安全防护系统所要求的高安全性是相违背的，故单独使用GPS技术进行机车的定位和跟踪的技术路线在现阶段是不可行的。

2）利用应答器进行机车定位。现阶段，各厂商所生产的STP系统设备大多采用无源应答器来进行机车定位。如图1所示，该种方式要求在铁路车站的各出入口、尽头线等处的轨枕上铺设无源应答器设备，同时在机车上加装应答器读取设备和信息处理设备。利用应答器定位是一种绝对位置定位方式，只有在保证应答器位置信息和安装位置正确时，应答器定位方式才可保证准确定位。

但是，利用应答器进行机车定位时，存在如下缺陷：使用该定位方式的设备复杂，组成单元较多，施工维护量大，投资成本高。每一路线有较大的应答器需求量，一般规模的站场需安装十几至二十几个应答器，大型的编组场常需安装上百个应答器，同时还须安装成套的机车信息接收和处理设备。应答器及相关设备费用总计约占设备总费用的30%左右，投资费用较大；由于应答器安装在室外的线路上，看护和维修都较为不便，丢失和损坏现象时有发生，同时该种技术方案对应答器的依存度很高，当应答器丢失或损坏时都将使机车进入站场时无法定位；应答器中所包含的位置信息根据各站的不同情况都不尽相同，一般由技术人员在现场安装时进行写入，同时必须将不同信息的应答器对应安装到不同的地点。由于站场的应答器安装量大，过程中难免会出现信息写入错误或安装位置错误现象的发生，若不能及时发现，将造成机车进入站场无法定位，更严重可能造成机车定位错误现象的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法，提高了机车定位的准确性，并降低了成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法，该方法包括：

实时对当前机车的全球定位系统GPS定位数据进行校正，获得校正后的GPS定位数据；

根据所述校正后的GPS定位数据及当前车站的车站地图数据对所述当前机车进行初始定位，确定所述当前机车所在的轨道或轨道范围；

基于所述校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息对所述当前机车进行综合定位，若所述综合定位结果仅包含一条轨道、当前机车的位移信息与校正后的GPS定位数据变化方向一致且该轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则将所述综合定位结果作为当前机车所在位置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，使用基于校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息的综合定位方法，可有效的简化设备结构，降低设备生产成本以及施工过程中的投资费用、便于日后的维护工作，以及减少由于应答器数据写入错误或安装位置错误而造成的设备误判错判或功能故障现象的发生；并且可以有效地解决单纯利用GPS技术定位可能造成的位置信息误差较大、机车定位错误现象的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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他附图。

图1为本发明背景技术提供的现有技术中STP系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的一种新增了GPS定位装置的STP系统的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种车载卫星定位装置的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的一种铁路线车站和区间关系的示意图；

图6为本发明实施例二提供的一种利用校正后的GPS定位信息与车站数据表中的车站区域数据确定当前机车所在车站的示意图；

图7为本发明实施例二提供的一种利用校正后的GPS定位信息与车站地图数据进行初始定位的示意图。

具体实施方式

下面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，都属于本发明的保护范围。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法的流程图。如图2所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤21、实时对当前机车的全球定位系统GPS定位数据进行校正，获得校正后的GPS定位数据。

本发明实施例利用滤波器（α-β滤波器）对计算出的与可见卫星的距离，以及含有误差的测量值之间的差值进行滤波并求出偏差，获得差分数据；再利用所述差分数据对所述机车的GPS定位数据进行校正；获得校正后的GPS定位数据（例如，经纬度）。

步骤22、根据所述校正后的GPS定位数据及当前车站的车站地图数据对所述当前机车进行初始定位，确定所述当前机车所在的轨道或轨道范围。

在此之前，还需利用所述校正后的GPS定位数据及预先存储的车站区域数据表，确定所述当前机车所在车站的车站号，并根据所述车站号调用对应的车站地图数据。

所述车站区域数据表包括：各个车站所在区域的地理位置数据（例如，经纬度）及对应的车站号；其中，每一车站的所在区域通过一矩形表示，且矩形四个顶点的地理位置与对应车站的车站号相关联。

根据当前机车的校正后的GPS定位数据及车站区域数据表确定当前机车所处的矩形区域，并获得与所述矩形区域相关联的车站号；再根据所述车站号调用对应的车站地图数据来进行进一步的定位。

所述车站地图数据利用区段与节点描述；具体的：将轨道一条直轨作为一个区段，该区段的两段各有一个节点；所述节点包括：信号机、道岔或绝缘节；并按照上、下行方向将节点分为头节点和尾节点；每个节点连接1—3个区段，每个区段连接两个节点；每个节点连接1—3个区段，每个区段连接两个节点；将车站的入口线路、咽喉区、股道作为定位控制区段，将所有定位控制区段的节点的地理位置信息及其属性存储（入口线路、咽喉区及股道属性），从而形成该车站的地图数据。

由于基于GPS定位的误差永远存在，因此定位得到的机车位置不可能永远正好落在轨道上，还需要结合车站地图数据并利用线段匹配算法，计算所述当前机车所在轨道或轨道范围；具体的：

利用直线方程表示与校正后的GPS定位数据的临近区段：

$\left\{\begin{array}{ccc}\mathrm{ax}+\mathrm{by}+c=0& & \\ k=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}& & \\ a=1& b=-1/k& c=-x_1+(1/k)\·y_1\end{array}\right.;$

其中，x₁,y₁与x₂,y₂分别表示所述临近区段头节点和尾节点的地理坐标；a，b和c均为常量参数；k为直线方程斜率；x和y坐标均为当前机车校正后的当前GPS定位数据转换后的高斯投影坐标；

计算所述校正后的GPS定位数据到所述临近区段的直线距离hi，并计算在所述临近区段的匹配点p₀(x₀,y₀)：

$h_i=\frac{|\mathrm{ax}+\mathrm{by}+c|}{\sqrt{a^2+b^2}};$

$\begin{array}{c}{x}_0=\frac{\mathrm{bx}+\mathrm{kby}+\mathrm{kc}}{b-\mathrm{ka}}\\ y_0=(-1/k)(x_3-x)+y\end{array};$

若与校正后的GPS定位数据的临近区段有多条，则根据校正后的GPS定位数据到所述临近区段的直线距离h_i，计算机车实际走行的轨迹与每一临近区段的相似度：

$R=\frac{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i}{d_{\mathrm{error}}};$

其中，N表示定位次数；表示校正后的GPS定位数据到匹配轨道的平均垂直投影距离；d_error定位可以容忍的误差距离；

将相似度R大于阈值的临近区段对应的轨道作为所述当前机车所在的轨道范围。

步骤23、基于所述校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息对所述当前机车进行综合定位，若所述综合定位结果仅包含一条轨道、当前机车的位移信息与校正后的GPS定位数据变化方向一致且该轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则将所述综合定位结果作为当前机车所在位置。

为了减少传统定位方法中由于应答器数据写入错误或安装位置错误而造成的设备误判错判或功能故障现象的发生，以及单纯利用GPS技术定位可能造成的位置信息误差较大、机车定位错误现象的发生。本发明实施例通过结合步骤22与步骤23获得的定位结果来综合判断当前机车所在的轨道。通常情况下，主要在步骤21所述的定位控制区段（入口线路、咽喉区、股道）进行机车定位，具体的：

当机车驶入车站时，通过线路数据和机车经走的前一车站推算出机车在当前车站的入口范围，根据校正后的GPS定位数据冗余确认入口区段，再根据车站的站场联锁数据判断周围一定距离内轨道电路是否有机车占用；若仅有一条处于占用状态，且当前机车的位移信息与校正后的GPS定位数据变化方向一致，并该处于占用状态的轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则确定当前机车处于被占用的轨道中；否则，在当前机车通过咽喉区域进入股道过程中再次定位；

在当前机车通过咽喉区域进入股道过程时，根据校正后的GPS定位数据定位，当判断周围一定距离内轨道电路仅有一条处于占用状态，且当前机车的位移信息与所述校正后的GPS定位数据变化方向一致，并该处于占用状态的轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则确定当前机车处于被占用的轨道中；否则，在当前机车进入股道后再次定位；

在当前机车进入股道后，根据站场联锁信息判断所述当前机车所在的轨道范围中是否仅有一条处于被占用状态；若是，则确定当前机车处于被占用的轨道中。

本发明实施例将基于校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息的综合定位方法与初始定位方法相结合，可有效的简化设备结构，降低设备生产成本以及施工过程中的投资费用、便于日后的维护工作，以及减少由于应答器数据写入错误或安装位置错误而造成的设备误判错判或功能故障现象的发生；并且可以有效地解决单纯利用GPS技术定位可能造成的位置信息误差较大、机车定位错误现象的发生。

实施例二

为了便于理解本发明，下面结合附图3-7对本发明做进一步的介绍。

本发明实施例的方案可适用于STP系统，如图3所示，地面设备新增了定位差分装置，车载设备新增了卫星定位装置。

其中，车载设备中用于接收GPS信号的车载卫星定位装置，其组成如图4所示，机车上的车载卫星定位装置由GPS板卡和嵌入式处理器组成，其中GPS板卡可采用高精度的OEM板卡，单点定位精度可达1.8m，伪距差分定位精度可达到0.45m。当车载主机收到地面设备广播的差分数据时，将差分数据送至车载卫星定位装置中的嵌入式处理器，然后转发至GPS板卡，GPS板卡根据自身收到的GPS星历信息和差分数据进行校正运算，输出校正后的高定位精度GPS定位数据。

地面设备中的卫星定位差分装置可以采用支持伪距差分功能的接收机，它利用一个α-β滤波器对计算出的与可见卫星的距离与含有误差的测量值之间的差值进行滤波，并求出偏差，由此推导出卫星的测距误差即差分数据，然后将差分数据通过地面电台广播发送至站场内车载主机。

当获得当前机车校正后的GPS定位数据后，则可结合地图数据进行准确定位。本发明所述的地图数据存储于地图数据库中，包括车站区域数据表与地图数据文件等。

其中，车站区域表中包含多条铁路线；一条铁路线由一系列的车站和区间组成，对于一个车站，其所在区域可以用一个矩形表示，一个矩形可以用A、B、C、D这四个顶点确定，如图5所示。将车站矩形的四个顶点的地理位置（例如，经纬度）与车站号相关联形成一个车站的车站区域数据，将机车在一条线路上经走的各个车站的区域数据整合，形成一条线路机车作业车站的区域数据表，并存储于地图数据库中。

当机车到达某一个车站时，将其校正后的GPS定位信息与车站数据表中的车站区域数据进行比较，获得当前车站的车站号。

示例性的，可以采用下述方法计算：设该机车校正后的GPS定位位置为点P（x,y），如图6所示，当寻找到满足条件x_3p<x<x_1p且y_2p<y<y_4p时，则判定P点在由A、B、C、D这四点组成的区域内，由此可得到当前车站的车站号。再根据车站号将车站地图数据文件切换到本站的数据，用于后续的定位。

所述车站地图数据通常采用区段与节点描述；将轨道一条直轨作为一个区段，该区段的两段各有一个节点；弯轨采用若干个足够短的直轨描述；节点可以是信号机、道岔或绝缘节，并按照上、下行方向将节点分为头节点和尾节点；每个节点可以连接1—3个区段，每个区段连接2个节点。根据控制需要，选择车站的入口线路、咽喉区、股道等主要轨道作为定位控制区段；将所有定位控制区段的节点的经纬度位置信息及其属性（入口线路、咽喉区及股道属性）存储，从而形成该车站的地图数据文件。如图7所示，S₁-S₄均为区段，N₁-N₄均为节点。

进一步的，可以将每个车站的地图数据文件以独立的二进制形式存储于地图数据库中，因此当线路上有新的车站纳入到STP系统的控制范围中时，只需增加该站的地图数据文件即可，而无需修改应用程序，从而保证了应用程序的通用性和可移植性。

另外，对当前机车GPS定位数据进行了校正，但由于基于GPS定位的误差永远存在，因此定位得到的机车位置不可能永远正好落在轨道上，还需要结合车站地图数据并利用线段匹配算法对当前机车进行初始定位。

示例性的，该机车校正后的GPS定位位置为图7中的P(x,y)点，采用线段匹配算法与地图数据库中的区段数据相比较，可以计算出当前机车所在的区段可能为S₁或S₄。计算方法如下：

利用直线方程表示与校正后的GPS定位数据的临近区段（此处以S₁区段为例，S₄区段的直线方程将头节点和尾节点的地理坐标做相应修改即可）：

$\left\{\begin{array}{ccc}\mathrm{ax}+\mathrm{by}+c=0& & \\ k=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}& & \\ a=1& b=-1/k& c=-x_1+(1/k)\&CenterDot;y_1\end{array}\right.;$

其中，x₁,y₁与x₂,y₂分别表示所述临近区段头节点和尾节点的地理坐标；a，b和c均为常量参数；k为直线方程斜率；x和y坐标均为当前机车校正后的当前GPS定位数据转换后的高斯投影坐标；

计算所述校正后的GPS定位数据到S1区段的直线距离h₁，并计算在所述临近区段的匹配点p₀(x₀,y₀)；

$h_i=\frac{|\mathrm{ax}+\mathrm{by}+c|}{\sqrt{a^2+b^2}};$

$\begin{array}{c}{x}_0=\frac{\mathrm{bx}+\mathrm{kby}+\mathrm{kc}}{b-\mathrm{ka}}\\ y_0=(-1/k)(x_3-x)+y\end{array}.$

同理，通过上述方法计算校正后的GPS定位数据到S4区段的直线距离h₂；此时，与校正后的GPS定位数据的临近区段有两条（S1与S4），则根据直线距离h₁与h₂，计算机车实际走行的轨迹与每一临近区段的相似度：

$R=\frac{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_i}{d_{\mathrm{error}}};$

其中，N表示定位次数；表示校正后的GPS定位数据到匹配轨道的平均垂直投影距离；d_error定位可以容忍的误差距离。

并比较S₁与S₄区段计算到的相似度与阈值的大小，若均大于阈值则可将S₁与S₄区段作为当前机车所在的轨道范围（初始定位结果）。

为了减少传统定位方法中由于应答器数据写入错误或安装位置错误而造成的设备误判错判或功能故障现象的发生，以及单纯利用GPS技术定位可能造成的位置信息误差较大、机车定位错误现象的发生。本发明实施例将基于校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息的综合定位方法与初始定位方法相结合，来综合判断当前机车所在的轨道。通常情况下，主要在定位控制区段（入口线路、咽喉区、股道）进行机车定位，具体的：

当机车驶入车站时，通过线路数据和机车经走的前一车站推算出机车在当前车站的入口范围，根据校正后的GPS定位数据冗余确认入口区段，再根据车站的站场联锁数据判断周围一定距离内轨道电路是否有机车占用；若仅有一条处于占用状态，且当前机车的位移信息与校正后的GPS定位数据变化方向一致，并该处于占用状态的轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则确定当前机车处于被占用的轨道中；否则，在当前机车通过咽喉区域进入股道过程中再次定位；

在当前机车通过咽喉区域进入股道过程时，根据校正后的GPS定位数据定位，当判断周围一定距离内轨道电路仅有一条处于占用状态，且当前机车的位移信息与所述校正后的GPS定位数据变化方向一致，并该处于占用状态的轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则确定当前机车处于被占用的轨道中；否则，在当前机车进入股道后再次定位；

在当前机车进入股道后，根据站场联锁信息判断所述当前机车所在的轨道范围中是否仅有一条处于被占用状态；若是，则确定当前机车处于被占用的轨道中。

进一步的，本发明实施例所述的定位方法已经于2012-2013年在陇海线上近20个安装了计算机联锁系统的车站中进行了为期半年的试验。在半年试验期间，机车既在卧龙寺、蔡家坡、兴平等沿途小站进行简单的甩、挂作业，又在新丰镇等大型编组站进行转场调车等作业。对近千次试验数据的统计分析，机车自动定位率达到99%以上，人工参与定位率小于1%,定位正确率100%，充分说明了该种机车定位方式的可行性和有效性。

本发明实施例将基于校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息的综合定位方法与初始定位方法相结合，可有效的简化设备结构，降低设备生产成本以及施工过程中的投资费用、便于日后的维护工作，以及减少由于应答器数据写入错误或安装位置错误而造成的设备误判错判或功能故障现象的发生；并且可以有效地解决单纯利用GPS技术定位可能造成的位置信息误差较大、机车定位错误现象的发生。

需要强调的是，本发明上述实施例以STP系统为例介绍了机车定位的方法，但是，上述机车定位方法同样也可使用在轨道交通行业其它具有机车定位功能要求的设备和系统中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种适用于无线调车机车信号和监控系统的机车定位方法，其特征在于，该方法包括：

实时对当前机车的全球定位系统GPS定位数据进行校正，获得校正后的GPS定位数据；

根据所述校正后的GPS定位数据及当前车站的车站地图数据对所述当前机车进行初始定位，确定所述当前机车所在的轨道或轨道范围；

基于所述校正后的GPS定位数据、站场联锁数据和机车位移信息对所述当前机车进行综合定位，若所述综合定位结果仅包含一条轨道、当前机车的位移信息与校正后的GPS定位数据变化方向一致且该轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则将所述综合定位结果作为当前机车所在位置；其包括：

当机车驶入车站时，通过线路数据和机车经走的前一车站推算出机车在当前车站的入口范围，根据校正后的GPS定位数据冗余确认入口区段，再根据车站的站场联锁数据判断周围一定距离内轨道电路是否有机车占用；若仅有一条处于占用状态，且当前机车的位移信息与校正后的GPS定位数据变化方向一致，并该处于占用状态的轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则确定当前机车处于被占用的轨道中；否则，在当前机车通过咽喉区域进入股道过程中再次定位；

在当前机车通过咽喉区域进入股道过程时，根据校正后的GPS定位数据定位，当判断周围一定距离内轨道电路仅有一条处于占用状态，且当前机车的位移信息与所述校正后的GPS定位数据变化方向一致，并该处于占用状态的轨道为初始定位获得的当前机车所在轨道，或轨道范围中的一条轨道，则确定当前机车处于被占用的轨道中；否则，在当前机车进入股道后再次定位；

在当前机车进入股道后，根据站场联锁信息判断所述当前机车所在的轨道范围中是否仅有一条处于被占用状态；若是，则确定当前机车处于被占用的轨道中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车站地图数据利用区段与节点描述；具体的：将轨道一条直轨作为一个区段，该区段的两段各有一个节点；所述节点包括：信号机、道岔或绝缘节；并按照上、下行方向将节点分为头节点和尾节点；每个节点连接1—3个区段，每个区段连接两个节点；

将车站的入口线路、咽喉区、股道作为定位控制区段，将所有定位控制区段的节点的地理位置信息及其属性存储，从而形成该车站的地图数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述校正后的GPS定位数据及当前车站的车站地图数据对所述当前机车进行初始定位，确定所述当前机车所在的轨道或轨道范围包括：

根据所述校正后的GPS定位数据及当前车站的车站地图数据并基于线段匹配算法，计算所述当前机车所在轨道或轨道范围；具体的：

利用直线方程表示与校正后的GPS定位数据的临近区段：

$\left\{\begin{array}{c}ax+by+c=0\\ k=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\\ \begin{array}{ccc}a=1& b=-1/k& c=-x_1+(1/k){\mathrm{gy}}_1\end{array}\end{array}\right.;$

其中，x₁,y₁与x₂,y₂分别表示所述临近区段头节点和尾节点的地理坐标；a，b和c均为常量参数；k为直线方程斜率；x和y坐标均为当前机车校正后的当前GPS定位数据转换后的高斯投影坐标；

计算所述校正后的GPS定位数据到所述临近区段的直线距离h_i，并计算在所述临近区段的匹配点p₀(x₀,y₀)：

$h_i=\frac{|ax+by+c|}{\sqrt{a^2+b^2}};$

$\begin{array}{c}{x}_0=\frac{bx+kby+kc}{b-ka}\\ y_0=(-1/k)(x_3-x)+y\end{array};$

若与校正后的GPS定位数据的临近区段有多条，则根据校正后的GPS定位数据到所述临近区段的直线距离h_i，计算机车实际走行的轨迹与每一临近区段的相似度：

$R=\frac{\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{h}_i}{d_{error}};$

其中，N表示定位次数；表示校正后的GPS定位数据到匹配轨道的平均垂直投影距离；d_error定位可以容忍的误差距离；

将相似度R大于阈值的临近区段对应的轨道作为所述当前机车所在的轨道范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对当前机车的GPS定位数据进行校正包括：

利用滤波器对计算出的与可见卫星的距离，以及含有误差的测量值之间的差值进行滤波并求出偏差，获得差分数据；

利用所述差分数据对所述当前机车的GPS定位数据进行校正。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述校正后的GPS定位数据及当前车站的车站地图数据对所述当前机车进行初始定位之前包括：

利用所述校正后的GPS定位数据及预先存储的车站区域数据表，确定所述当前机车所在车站的车站号，并根据所述车站号调用对应的车站地图数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述车站区域数据表包括：各个车站所在区域的地理位置数据及对应的车站号；其中，每一车站的所在区域通过一矩形表示，且矩形四个顶点的地理位置与对应车站的车站号相关联；

根据当前机车的校正后的GPS定位数据及车站区域数据表确定当前机车所处的矩形区域，并获得与所述矩形区域相关联的车站号。