CN105555637B - 车载定位系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种车载定位系统(VBPS)，用于一个车辆通过一个轨道，VBPS包括一个在车上的惯性导航系统(INS),其中INS用于在车辆通过轨道时，检测车辆的一个或多个惯性参数，检测的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航。VBPS包括一个轨道数据库，其中轨道数据库用于沿着轨道的多个位置存储轨道的惯性参数，存储的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航。VBPS还包括一个重要的车载控制器(VOBC)，VOBC用于基于检测的惯性参数和存储的惯性参数的比较，判定车辆的位置。VOBC基于车辆最近通过的检查点，限定惯性参数和存储的惯性参数间的比较。

Description

车载定位系统及其使用方法

背景技术

在一个轨道网络中判断每个车辆的位置基本上用于维持车辆在轨道网络中的精确控制和协调的移动。在一些方案中，车辆定位信息只是在轨道的在轨设备上使用，例如计轴器或轨道电路，它们产生一个位置信号，以响应轨道上在在轨设备所在位置上车辆的出现。如果在轨设备被损坏，因此产生了错误的正向或错误的负向位置信号，人们被派遣到在轨设备的所在位置进行修理。

在一些方案中，车辆定位信息用于位于轨道旁的路边设备，例如转发器和光学设备，它们产生了位置信号，以响应车辆从路边设备的通过。如果路边设备被损坏，因此产生了错误的正向或错误的负向位置信号，人们被派遣到路边设备的所在位置进行修理。在每个上述的方案中，位置信息被传输到一个分离的控制系统，它提供轨道网络中车辆的运行授权，以维持车辆间的恰当距离，并控制乘客或货物从一个位置向另一个的转移。位置信息也被传输到车辆移动控制系统，以使车辆被控制停止。

附图说明

一个或多个实施例只是用于说明，而非限定，在其附图中，具有相同参考号的元素代表所有类似的元素。需要强调的是，根据工业可变特征中的标准实践，可能没有按比例绘出，并且只是用于说明的目的。事实上，图中可变特征的大小，为了讨论的需要，可能被随意的增加或减少。

根据一个或多个实施例，图1是一个惯性导航系统(INS)的框图；

根据一个或多个实施例，图2是车载的定位系统(VBPS)的框图，包括一个INS；

根据一个或多个实施例，图3是一个普通目的的计算机设备的框图，用于实施一个VBPS；

根据一个或多个实施例，图4是一个车辆C穿越一个轨道的示意图，包括一个VBPS；

根据一个或多个实施例，图5是一个运行VBPS的方法的流程图；以及

根据一个或多个实施例，图6A-6F是一个沿着一段轨道运行的VBPS的示意图。

具体实施方式

以下的内容提供了许多不同的实施例，或例子，用于实施本发明的不同特征。以下组件的特点例子和分布用于简化本发明。这些只是例子，而并非用于限定。

在一个轨道网络中的车辆的位置判定是车辆在整个轨道网络中能有效的和协调的移动。并非在车辆上面的位置判定设备，例如在轨道上的或沿着轨道的旁边，是属于被环境和其它外部条件高风险损坏和干涉的设备。例如，在一个光学发送机和一个光学接收机之间的灰尘和碎片产生了错误的正向和反向结果，在一些情况下。并且，对于暴露在环境中的位置判定设备，设备的氧化和其它的退化是一种更普遍的情况。通过在车辆上的位置判定设备上添加完全覆盖的外壳，花费在修理和清洁位置设备上的时间和成本被极大的减少了。通过减少或消除对车辆的轴/轮的连接，运行车辆的可靠性被增加了。

在一些不包括车载的定位系统的方案中，由轨道安装设备提供的所谓“过程定位”，由转速计或车轮上安装的传感器增强了，用于更精细的分辨率，以提供精确的定位。

一个车载的定位系统(VBPS)包括一个位于车辆上的惯性导航系统(INS)。图1是根据一个或多个实施例，INS100的一个框图。INS100包括一个处理器102，用于从多个传感器接收信息，并通过一个收发器104从一个外部控制系统(未显示)接收信息。多个传感器包括一个加速计106，用于测量车辆的加速度，方向，倾斜度和振动。多个传感器还包括一个惯性测量单元(IMU)108，用于测量惯性的改变，例如，车辆的俯仰，摇晃和偏航。在一些实施例中，多个传感器包括附加的传感器，例如一个全球定位系统(GPS)110，一个磁力计112，一个高度计116或一个温度传感器118。

处理器102用于接收来自多个传感器的信息，并且基于接收的信息，产生一个方向信号，方向信号指出了车辆的一个精确的方向状态，包括车辆的前进方向，俯仰，摇晃和偏航。在一些实施例中，处理器102产生的方向信号包括附加的信息，例如速度，高度，从一个最近检查点运动的距离，或者是车辆的磁坐标。处理器102发送方向信号至收发器104。处理器102也用于从收发器104接收信息，包括一个激活信号，在一些实施例中INS100是一个第二位置判定系统。处理器102也用于根据多个传感器测量的门限值接收信息。在一些实施例中，门限值用于判定特定传感器的错误工差。在一些实施例中，门限值用于判定对车辆的冲击或车辆从轨道上的偏移，例如出轨。

收发器104用于接收从处理器102接收的方向信号，并传输方向信号至外部组件或网络。收发器104也用于从外部组件或网络接收信息，并传输接收的信息至处理器104。

加速计106用于沿着轨道测量车辆的加速度。在一些实施例中，处理器102使用测量的加速度判定车辆的速度或方向。加速计106也用于测量车辆的俯仰或摆动。在一些实施例中，处理器102使用测量的倾斜判定车辆是否被另一个物体撞击，例如，被另一个车辆侧击。例如，在一个检测的倾斜上速率的改变超过了一个门限值意味着车辆遭受了撞击。在一些实施例中，处理器102使用了测量的倾斜，以判定车辆是否偏离了轨道。例如，如果测量的倾斜超过了一个门限值，方向信号指出车辆不再沿着轨道行驶。在一些实施例中，处理器102使用测量的摆动，以判定轨道的状况。例如，如果测量的摆动超过了一个门限值，处理器102判定轨道需要维修。在一些实施例中，处理器102产生了一个维修信号，指出了轨道需要维修。在一些实施例中，加速计包含一个压电加速度计，一个激光加速度计，或一个摇摆的综合陀螺加速度计(PIGA)至少其中之一。

IMU108用于测量车辆的一个摇晃，俯仰或偏航。在一些实施例中，IMU108包含多个陀螺仪和/或加速计。在一些实施例中，IMU108和加速计106被整合成一单个的传感器布置。在一些实施例中，IMU108判定车辆相对于重力方向的摇晃，俯仰或偏航。在一些实施例中，IMU108判定车辆的一个方位，方向和高度。在一些实施例中，IMU108还包括一个重力传感器，以减少车辆的摇晃，俯仰或偏航中的错误。在一些实施例中，IMU108中包含一个温度感应元件。温度感应元件通过计算为IMU108提供校准，用于在判定值内温度导致的变化。

GPS110用于测量车辆的经度和维度。在一些实施例中，GPS110用于提供车辆位置的粗略估计。在一些实施例中，GPS110通过提高INS100一个参考点，减少了IMU108的测量中的错误，因此位置判断中的微小错误不会在INS中累积。

在一些实施例中，磁力计112用于测量重力的方向，以帮助校准IMU108的测量。在一些实施例中，磁力计112基于地球的磁场，判定车辆的粗略的经度和维度。在一些实施例中，磁力计112包含一个矢量磁力仪，例如一个旋转线圈磁力仪，一个霍尔效应磁力仪，一个磁阻设备或另一个合适的测力仪。

转速计114用于测量车辆的一个轮子的一些旋转。在一些实施例中，轮子的转速用于估计从最近的检查点移动的距离。在一些实施例中，轮子的转速用于判定车辆的速度。在一些实施例中，转速计114包含一个光隔离器开槽圆盘传感器，一个霍尔效应传感器，或另一个合适的转速计。

高度计116用于测量车辆相对于特定点的高度，例如海平面。在一些实施例中，高度计116用于校准IMU108的测量。在一些实施例中，高度计116包含一个气压高度计，一个全球定位系统，或另一个合适的高度计。

温度传感器118用于测量轨道周围外部环境的温度。在一些例子中，轨道的温度影响了轨道的完整性。例如，当轨道的温度增加时，轨道在车辆通过时更易变形。在一些实施例中，温度用于判定车辆的最大允许速度。在一些实施例中，温度传感器118包含一个恒温器，一个热敏电阻，一个热电偶，或其它合适的温度感应元件。

INS100用于检测车辆沿着轨道任意点的惯性参数。使用来自INS100的信息，VBPS可以通过比较INS中获取的检测的车辆的惯性数据与存储在轨道数据库中的数据，判定沿着轨道车辆的位置。在一些实施例中，轨道数据库包括一个轨道的三维地图，地图包括存储的轨道的惯性参数。在车辆的检测的惯性参数和存储的轨道的惯性参数间的比较，提供了沿着轨道的车辆的位置。

在一些实施例中，轨道数据库通过沿着轨道通过一个测试车辆产生，车辆包括一个INS，例如为INS100。一个附加的位置判定系统用于沿着轨道关联检测的惯性参数与一个位置，惯性参数由测试车辆的INS检测。此信息被交叉引用并存储在轨道数据库内。在一些实施例中，测试车辆沿着轨道穿越超过一次，以便增加轨道数据库内存储的惯性参数的精度。

根据一个或多个实施例，图2是VBPS200的框图，包括一个INS202。在一些实施例中，INS202同INS100(图1)相同。VBPS200还包括一个轨道数据库204。轨道数据库204包括沿着轨道的存储的惯性参数以及交叉引用的位置。VBPS200还包括一个重要的车载控制器(VOBC)206。VOBC206用于比较来自INS202的检测的惯性数据与来自轨道数据库204的轨道的存储的惯性参数。VOBC206也用于产生信号，用于控制一个自动速度和制动控制系统208。VOBC206也用于传输判定的位置信息至一个集中的或分散的控制系统210，控制系统210位于车辆的外部。

在一些实施例中，VOBC206通过在每个重要的机器上运行一个背景处理来实施，其中重要的机器在系统中具有安全完整性水平4(SIL4)，用于侦听通信流量，并收集被VOBC的配置参数识别的关键数据。在一些实施例中，SIL4基于国际电工技术委员会(IEC)标准61508。SIL层级4意味着每小时故障的可能性为10^-8至10^-9。

在一些实施例中，VOBC206使用检测的惯性参数及判定的位置改善轨道数据库204的存储的惯性参数。例如，在一些例子中，由于轨道的磨损导致的超时的轨道队列的改变。当检测的惯性参数在存储的惯性参数的错误工差内，用于当前车辆的通过时，后续车辆的通过(或不同的车辆)将会在某些例子中超出错误工差。如果检测的惯性参数不匹配在错误工差内的任何存储的惯性参数，在一些例子中，VOBC206将不会判定车辆的位置。在一些实施例中，如果VOBC206无法判定车辆的位置，VOBC产生了一个信号，以使车辆刹车，使其停止。在实施例中，在判定车辆的位置后VOBC206更新轨道数据204后，不能判定车辆位置的风险被减少了。

在一些实施例中，VOBC206基于最近的检查点限定了一些存储的惯性参数用于比较。在一些实施例中，最近的检查点包括一个车站，一个开关，一个地标，一个天线或其它轨道的可区别特征。通过基于最近的检查点限定了一些存储的惯性参数用于比较，VOBC206减少了用于判定车辆位置的计算时间。通过限定比较至轨道的一个更小部分，VOBC206也可以减少在轨道数据库204内识别多个匹配的风险。

自动速度和制动控制系统208用于控制车辆沿着轨道的移动。在一些实施例中，在VOBC206不能判定车辆的位置时，VOBC发送一个信号至自动速度和制动控制系统208，以使车辆刹车，使其停止，直到位置被确定。在一些实施例总，在VOBC206不能判定车辆的位置时，VOBC发送一个信号至自动速度和制动控制系统208，以使车辆减速，并在下一个检查点停车。

基于轨道的机械属性，轨道的片段具有一个最大允许速度。例如，在一些例子中，在具有铁轨的轨道中，最大允许速度基于一个最大施加的力以改变铁轨间的距离而判定。VBPS200提供了一个比其它的位置检测系统更好的系统，其优点在于轨道数据库204包括轨道的存储的惯性参数，例如运行时的轨道的倾斜角度。倾斜角度产生了一部分的施加的用于改变轨道间距离的力，变为施加在轨道上的压缩力。此结果导致车辆的速度可以增加，因为基于轨道数据库204的存储的惯性参数，倾斜的角度是已知的。

在一些实施例中，VOBC206使用了轨道数据库204以判定车辆的部分轨道方向的存储的惯性参数，并发送一个信号至自动速度和制动控制系统208，以使车辆在比一个预设的最大允许速度更高的速度运行。此增加的速度增加了运输效率，并减少了乘客的旅行时间。

在一些实施例中，集中的或分散的控制系统210沿着轨道从多个车辆中收到了位置信息，并基于收到的位置信息提供每个车辆以运行的授权。在一些实施例中，集中的或分散的控制系统210提供了最大允许速度信息至车辆。在一些实施例中，VOBC206允许基于轨道数据库204的存储的惯性参数，覆盖从集中的或分散的控制系统210收到的最大允许信息速度。

根据一个或多个实施例，图3是一个普通目的的计算设备的框图，用于实施一个VBPS300。在一些实施例中，VBPS300类似于VBPS200(如图2所示)。VBPS300包括一个硬件处理器302，和一个非暂时的，计算机可读存储介质304，介质具有例如存储了计算机程序代码306，代码具有例如一组可执行指令。计算机可读存储介质304也具有指令307，用于操作VBPS300的元件。处理器302也通过总线308电子连接至一I/O接口310。一网络接口312也通过总线308电子连接至处理器302。网络接口312连接至一网络314，以至于处理器302和计算机可读存储304可以通过网络314连接并通信至外部元件，例如，自动速度和制动控制系统208，或集中的或分散的控制系统210(图2)。在一些实施例中，网络接口312被一个不同的通信路径所替代，例如光纤通信，微波通信，感应线圈通信，或其它合适的通信路径。一个轨道数据库316，也通过总线308电子的连接至处理器302。轨道数据库316存储了轨道的惯性参数。一个INS318，也通过总线308电子连接至处理器302。INS318用于检测车辆的惯性参数。处理器302用于执行计算机程序代码306，代码存储于计算机可读存储介质304，以便使VBPS304用于执行关于INS100(图1)，VBPS200(图2)或一种方法500(图5)所述的部分或全部的操作。

在一些实施例中，处理器302是一个中央处理器(CPU)，一多处理器，一分布式处理系统，一特定用途集成电路(ASIC)，和/或一合适的处理单元。在一些实施例中，处理器302用于产生位置信息信号，用于通过网络接口312传输至外部电路。在一些实施例中，处理器302用于产生速度或制动信号，用于通过网络接口312传输至外部电路。

在一些实施例中，计算机可读存储介质304是一个电子的，磁的，光学的，电磁的，红外的，和/或一半导体系统(或装置或设备)。例如，计算机可读存储介质304包括一个半导体或固态存储器，一磁带，一可移动的计算机磁盘，一随机访问存储器(RAM)，一只读存储器(ROM)，一刚性磁盘，和/或一光盘。在一些使用光盘的实施例中，计算机可读存储介质304包括一只读光盘驱动器(CD-ROM)，一读写光盘驱动器(CD-R/W)，和/或一数字视频光盘(DVD)。

在一些实施例中，存储介质304存储了计算机程序代码306，代码用于使VBPS300执行关于INS100(图1)，VBPS200(图2)或一种方法500(图5)所述的操作。在一些实施例中，存储介质304也存储了执行关于INS100，VBPS200或一种方法500所需的信息，例如一方向参数320，一距离参数322，一摇晃参数324，一俯仰参数326，一偏航参数328，一磁坐标330，一最近的检查点参数332和一速度参数334，和/或一组可执行指令，以执行关于INS100，VBPS200或一种方法500所述的操作。

在一些实施例中，存储介质304存储了指令307，用于与外部组件联系。指令307使处理器302产生可以被外部组件读取的操作指令，以有效的执行关于INS100，VBPS200或方法500所述的操作。

VBPS300包括I/O接口310。I/O接口310连接至外部电路。在一些实施例中，I/O接口310包括一个键盘，小键盘，鼠标，追踪球，触控板，和/或光标方向键，用于传递信息和命令至处理器302。

VBPS300也包括网络接口312，网络接口连接至处理器302。网络接口312允许了VBPS300与网络314通信，其中一个或多个其它的计算机系统连接至网络314。网络接口312包括无线网络接口，例如蓝牙，WFIF,WIMAX,GPRS,或WCDMA，或有线的网络接口，例如以太网，USB,或IEEE-1394。在一些实施例中，如INS100，VBPS200或方法500所述的操作在两个或更多VBPS300中执行，并且信息，例如方向，距离，摇晃，俯仰，偏航，磁坐标，最近的检查点和速度，通过网络314在不同的VBPS300间交换。

VBPS300也包括轨道数据库316，数据库连接至处理器302。轨道数据库316存储了轨道的惯性参数，惯性参数与轨道的位置相关。轨道数据库316允许了VBPS300基于存储的惯性参数判断车辆的位置。在一些实施例中，轨道数据库316同轨道数据库204(图2)相同。

VBPS300也包括INS318，INS318连接至处理器302。INS318检测沿着轨道运行的车辆的惯性参数。通过比较INS318的检测的惯性参数与轨道数据库316的存储的惯性参数，INS318允许VBPS300判定轨道上的车辆位置。在一些实施例中，INS318同INS100(图1)相同。在一些实施例中，INS318同INS202(图2)相同。

VBPS300用于接收来自INS318的方向的信息。此信息通过总线308传递至处理器302，以判定沿着轨道运行的车辆的方向。方向随后被存储在计算机可读介质304中，作为方向参数320。VBPS300用于接收从最近的检查点通过I/O接口310或网络接口312运行的距离信息。信息通过总线308传输至处理器302，以判定从最近的检查点运行的距离。运行的距离随后被存储在计算机可读介质304中，作为距离参数322。VBPS300用于接收来自INS318的摇晃的信息。此信息被存储在计算机可读介质304中，作为摇晃参数320。VBPS300用于接收来自INS318的倾斜的信息。此信息被存储在计算机可读介质304中，作为倾斜参数326。VBPS300用于接收来自INS318的偏航的信息。此信息被存储在计算机可读介质304中，作为偏航参数328。VBPS300用于接收通过INS318的车辆的磁坐标的信息。此信息被存储在计算机可读介质304中，作为磁坐标参数330。VBPS300用于接收通过I/O接口310或网络接口312的车辆通过最近的检查点的信息。此信息被存储在计算机可读介质304中，作为最近的检查点参数332。VBPS300用于接收通过INS318的车辆的速度信息。此信息被存储在计算机可读介质304中，作为速度参数334。

在运行中，处理器302执行一组指令，以基于存储在计算机可读介质304中的参数和存储在轨道数据库316中的惯性参数的比较，判定沿着轨道的车辆的位置。在一些实施例中，处理器302使用最近的检查点参数332，以限定存储在计算机可读介质304中的参数和存储在轨道数据库316中的惯性参数比较范围。

在一些实施例中，处理器302执行一组指令，以判定是否基于存储在计算机可读介质304中的参数和存储在轨道数据库316中的惯性参数调整车辆速度。在一些实施例中，处理器302执行一组指令，以判定是否VBPS300正在经历与独立的位置检测系统的通信中断。

根据一个或多个实施例，图4是一个车辆410的示意图，包括一个VBPS穿过一个轨道420。车辆410装备有VBPS，例如VBPS200(图2)或VBPS300(图3)。在一些实施例中，VBPS用于作为一个主要的位置检测系统，并运行在车辆410启动时。在一些实施例中，VBPS是一个次要位置检测系统，并在与独立的位置检测系统的通信中断后被激活。在一些实施例中，VBPS是一个次要位置检测系统，并在车辆410的启动后被激活。

在图4的例子中，VBPS用于一个次要位置检测系统，它在与独立的位置检测系统的通信中断后被激活。在时间t0，车辆410丢失了与独立的位置检测系统的通信。在时间t0，信号例如，通过收发器104(图1)被传输至一个VBPS的INS，以开始检测惯性参数，例如车辆410的摇晃，俯仰，偏航和方向。在一些实施例中，VBPS连续的检测惯性参数，即使作为次要位置判定系统运行时。连续的检测惯性参数允许了在与独立的位置检测系统的通信中断后，一个更快速的车辆410的位置判断，但它增加了INS的功率消耗。

在时间t1，INS检测到了车辆410的惯性参数。INS例如，通过收发器104，传输检测的惯性参数至一个车载控制器，例如，VOBC206(图2)。VBPS比较INS中检测的惯性参数与轨道数据库中存储的惯性参数，例如轨道数据库204(图2)或轨道数据库316(图3)。一旦匹配被确定在一个预设的错误工差内，VBPS沿着轨道420积极的识别车辆410的位置作为位置P5。在一些实施例中，VBPS使用位置信息控制车辆410的速度，例如使用自动速度和制动控制系统208(图2)。在一些实施例中，VBPS传输识别的位置至一个外部控制系统，例如集中的或分散的控制系统210(图2)。

在一些实施例中，VBPS限制了在最近的检查点，站点A，和下一个检查点，站点B之间的部分轨道的比较，以减少计算时间，并减少识别与轨道的数据库的存储的惯性参数的多重匹配的风险。

在时间t2，INS检测了一个第二组惯性参数。VBPS比较了检测的第二组惯性参数与轨道数据库的存储的惯性参数，并判定车辆410位于位置P6。在一些实施例中，INS连续的检测惯性参数。在一些实施例中，INS周期性的检测惯性参数。在一些实施例中，周期性的检测是基于一个流逝的时间。在一些实施例中，周期性的检测是基于一个估计的通过距离。

根据一些实施例，图5是一个运行一个VBPS的方法500的流程图。在可选的操作502中，一个车载控制器，例如，VOBC206(图2)，判定是否同一个独立的位置判定系统的通信中断了。操作502包含在实施例中，其中VBPS作为次要位置检测系统使用。操作502未包含在实施例中，其中VBPS作为主要位置检测系统使用。如果与独立的位置判定系统的通信未中断，操作502再次执行。如果与独立的位置判定系统的通信中断，方法500继续执行操作504。

在操作504中，一个最近的检查点被判定了。在一些实施例中，检查点是沿着轨道的站点。在一些实施例中，检查点是一根天线，一个开关或其它合适的地标。在一些实施例中，最近的检查点基于VBPS从一个外部源接收的信息判断，外部源例如为集中的或分散的控制系统210(图2)。在一些实施例中，最近的检查点基于在轨道数据库中存储的惯性参数对应的检查点和INS检测的惯性参数间的比较而判定。在一些实施例中，VBPS使用最近的检查点限定存储在轨道数据库中的惯性参数的比较范围。限定比较范围减少了在比较期间的计算时间，以及识别多重比较的风险。

在操作506中，VBPS从INS中接收检测的惯性参数。检测的惯性参数包括轨道上车辆的方向，摇晃，俯仰以及偏航。在一些实施例中，检测的惯性参数也包括车辆的磁坐标，高度，从最近的检查点运行的距离，速度或其它合适的惯性参数。在一些实施例中，INS使用加速计检测方向。在一些实施例中，INS使用一个IMU检测方向，摇晃，俯仰以及偏航。在一些实施例中，IMU包括多个陀螺仪。在一些实施例中，INS使用用于检测摇晃，俯仰以及偏航的IMU检测方向。一旦INS检测到惯性参数，INS例如通过收发器104(图1)传输检测的惯性参数值VBPS。

在操作508中，VBPS比较来自INS的检测的惯性参数与来自轨道数据库的存储的惯性参数，例如轨道数据库204(图2)或轨道数据库316(图3)。在一些实施例中，VBPS在操作504中基于最近的检查点限定了存储的惯性参数的比较范围。在一些实施例中，VBPS初始比较小于所有的检查的惯性参数与存储的惯性参数。在一些实施例中，比较使用一个处理器，例如处理器420(图4)实施。

在操作510中，VBPS在操作508中基于比较识别至少一个位置匹配。在一些实施例中，如果检测的惯性参数在存储的惯性参数的预设的错误工差内，VBPS识别一个匹配。在一些实施例中，预设的错误工差小于1％的差异。在一些实施例中，预设的错误工差小于0.5％的差异。在一些实施例中，VBPS车载的方向，通过限定存储的惯性参数的比较范围，减少识别多于一个位置匹配的风险，其中存储的惯性参数位于最近的检查点和下一个检查点之间。

在操作512中，VBPS基于从操作510中至少一个识别的位置匹配中识别车辆的位置。VBPS识别此车辆位置作为识别的位置匹配，如果一单个的位置匹配在操作510中被识别。在一些实施例中，VBPS基于检测的惯性参数和存储的惯性参数间最少数量的差异，判定位置。在一些实施例中，VBPS使用附加的检测的惯性参数，例如高度，磁坐标，或从最近的检查点运行的距离，识别车辆位置，如果多于一个位置匹配在操作510中被识别的话。

在操作514中，VBPS报告车辆的位置至控制系统，例如集中的或分散的控制系统210。在一些实施例中，VBPS使用一个通信网络，例如，网络314(图3)报告车辆位置。在一些实施例中，VBPS使用无线通信，感应线圈通信或其它合适的通信方法，报告车辆位置。

在操作516中，VBPS基于识别的车辆位置调整车辆的速度。在一些实施例中，如果VBPS不能识别车辆的位置，VBPS产生一个信号，以制动车辆，使其停止，例如使用自动速度和制动控制系统208(图2)。在一些实施例中，VBPS使用识别的车辆位置，以判定车辆的轨道方向的配置。VBPS车载的轨道方向的配置判定一个最大允许速度。在一些实施例中，VBPS判定的最大允许速度覆盖了由外部控制系统提供的最大允许速度。在一些实施例中，VBPS减缓了车辆的速度，直到与独立的位置判定系统的通信被重新建立。在一些实施例中，VBPS控制车辆的速度，并在下一个检测点停车。

在可选的操作518中，VBPS基于操作512中识别的位置更新了轨道。在一些实施例中，如果检测的惯性参数和存储的惯性参数间的差异低于一个更新的门限值，操作518被实施。在一些实施例中，更新的门限值小于0.5％的差异。在一些实施例中，更新的门限值小于0.25％的差异。在一些实施例中，VBPS在操作514中更新轨道数据库至控制系统，伴随着报告车辆位置至控制系统。

本领域的技术人员将会把方法500的操作视为例子，并且额外的操作也是可包括的，描述的操作是可移除的，并且操作的顺序是可调整的，在不背离方法500的范围的情况下。

根据至少一个实施例，车载的位置系统对车辆是有用的，它具有通过刹车和推进自主控制移动的能力，并且车辆的移动被轨道，铁轨或轨道(所有上述被称为轨道的东西)所限制。系统在所有时间内，帮助维护车辆的足够的分离。系统也提供车辆在特定的位置的精确停车，例如车站，停车泊位等。精确停车可以通过系统改变。在一些实施例中，精确停车近似+/-15cm。

图6A是沿着一部分轨道的存储的旋转矩阵605的曲线图。图6A是一个三维轨道数据库的存储的惯性参数的非限制的例子，三维轨道数据库包括三维轨道数据库204(图2)或三维轨道数据库316(图3)。

图6B是基于从最近的检测点至要给第一位置P1的检测的惯性参数产生的检测的旋转矩阵610的曲线图。VBPS从一个IMU，例如IMU100(图1)接收检测的旋转矩阵610，并比较检测的旋转矩阵610与存储的旋转矩阵605。基于比较，VBPS判定车辆沿着轨道位于第一位置P1。

图6C是基于从最近的检测点，例如第一位置P1，至第二位置P2的检测的惯性参数产生的检测的旋转矩阵615的曲线图。VBPS从一个IMU，例如IMU100接收检测的旋转矩阵615，并比较检测的旋转矩阵615与存储的旋转矩阵605。基于比较，VBPS判定车辆沿着轨道位于第二位置P2。

图6D是基于从最近的检测点，例如第二位置P2，至第三位置P3的检测的惯性参数产生的检测的旋转矩阵620的曲线图。VBPS从一个IMU，例如IMU100接收检测的旋转矩阵620，并比较检测的旋转矩阵620与存储的旋转矩阵605。基于比较，VBPS判定车辆沿着轨道位于第三位置P3。

图6E是基于从最近的检测点，例如第三位置P3，至第四位置P4的检测的惯性参数产生的检测的旋转矩阵625的曲线图。VBPS从一个IMU，例如IMU100接收检测的旋转矩阵625，并比较检测的旋转矩阵625与存储的旋转矩阵605。基于比较，VBPS判定车辆沿着轨道位于第四位置P4。

图6F是基于从最近的检测点，例如第四位置P4，至第五位置P5的检测的惯性参数产生的检测的旋转矩阵630的曲线图。VBPS从一个IMU，例如IMU100接收检测的旋转矩阵630，并比较检测的旋转矩阵630与存储的旋转矩阵605。基于比较，VBPS判定车辆沿着轨道位于第五位置P5。

本发明的一方面涉及一个车载定位系统(VBPS)，用于一个车辆通过一个轨道。VBPS包括一个在车上的惯性导航系统(INS),其中INS用于在车辆通过轨道时，检测车辆的惯性参数，检测的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航。VBPS还包括一个轨道数据库，其中轨道数据库用于沿着轨道的多个位置存储轨道的惯性参数，存储的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航。VBPS还包括一个重要的车载控制器(VOBC)，VOBC用于基于检测的惯性参数和存储的惯性参数的比较，判定车辆的位置。VOBC基于车载最近通过的检查点，限定惯性参数和存储的惯性参数间的比较。

本发明的另一个范围涉及一个计算机可读介质。计算机可读介质包括一个处理器和一个包含指令的存储器。指令用于使用一个在车上的惯性导航系统(INS)，通过车辆通过一个轨道时的检测惯性参数的处理器，方便实施，其中检测的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航。指令还使用一个重要的车载控制器(VOBC)，比较检测的惯性参数和存储的惯性参数的实施，存储的惯性参数存储在一个轨道数据库中，存储的惯性参数包括轨道的摇晃，俯仰和偏航。指令还用于实施如下内容，车载通过的最近的检测点，限定比较的检测的惯性参数和存储的惯性参数，并识别基于比较的车辆位置。

本发明的另一个范围涉及一种方法，方法判定车辆通过一个轨道时的位置。方法包括使用在车上的惯性导航系统(INS)检测车辆通过一个轨道时检测惯性参数，其中检测的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航。方法还包括使用一个重要的车载控制器(VOBC)，比较检测的惯性参数和存储的惯性参数的实施，存储的惯性参数存储在一个轨道数据库中，存储的惯性参数包括轨道的摇晃，俯仰和偏航。方法还包括基于车量通过的最近的检测点，限定比较的检测的惯性参数和存储的惯性参数。方法还包括识别基于比较的车辆位置。

本领域的技术人员应当容易的看到，公开的实施例执行了上述的一个或多个优点。在阅读了之前的说明书后，一个普通的技术人员将会进行不同的改变，等同的替代，以及此中公开的不同的其它实施例。因而，保护的范围只限定在附属的权利要求及其等同物中。

Claims (13)

1.一种车载定位系统，用于一个车辆通过一个轨道，所述车载定位系统包括：

一个在车上的惯性导航系统，其中惯性导航系统用于在车辆通过轨道时，检测车辆的一个或多个惯性参数，检测的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航：

一个轨道数据库，其中轨道数据库用于沿着相应轨道的多个位置存储轨道的惯性参数，存储的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航；以及

一个车载控制器，车载控制器用于基于检测的惯性参数和存储的惯性参数的比较，判定车辆的位置，

其中车载控制器基于车辆最近通过的检查点，限定惯性参数和存储的惯性参数间的比较。

2.如权利要求1所述的车载定位系统，其特征在于，所述惯性导航系统包含至少一个加速计和多个陀螺仪。

3.如权利要求1所述的车载定位系统，还包含一个自动速度和制动控制系统，其中自动速度和制动控制系统用于调整车辆的速度，以根据通过的距离，时间和加速度，响应车载控制器产生的速度信号。

4.如权利要求3所述的车载定位系统，其特征在于，所述车载控制器用于从一个外部控制系统或从一个内部数据库判定一个最大允许速度，并且所述车载控制器基于存储的惯性参数，控制车辆的速度不超过最大允许速度。

5.如权利要求1所述的车载定位系统，其特征在于，所述惯性导航系统还用于判定车辆的方位，车辆的方向或车辆的高度中的至少其中之一。

6.如权利要求1所述的车载定位系统，其特征在于，所述车载定位系统用于传输车辆判定的位置至一个外部控制系统。

7.如权利要求1所述的车载定位系统，其特征在于，所述车载控制器基于判定的位置，更新轨道数据库。

8.一种判定车辆通过一个轨道的位置的方法，方法包括：

使用一个在车上的惯性导航系统，检测通过轨道的车辆的惯性参数，其中检测的惯性参数包括车辆的摇晃，俯仰和偏航；

使用一个车载控制器，比较检测的惯性参数和存储的惯性参数，存储的惯性参数存储在一个轨道数据库中，存储的惯性参数包括轨道的摇晃，俯仰和偏航；

基于车辆通过的最近的检测点，限定比较的检测的惯性参数和存储的惯性参数；以及

判定基于比较的车辆位置。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，检测车辆的惯性参数包括使用至少一个加速计和 多个陀螺仪。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使用一个自动速度和制动控制系统，控制车辆的速度，以响应车载控制器产生的速度信号。

11.如权利要求10所述的方法，还包括：

从一个外部控制系统接收一个最大允许速度；以及

基于存储的惯性参数，产生不超过最大允许速度的速度信号。

12.如权利要求8所述的方法，还包括传输车辆的判定位置至一个外部控制系统。

13.如权利要求8所述的方法，还包括基于判定的位置更新轨道数据库。