CN106627673A - 一种多传感器融合的列车定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多传感器融合的列车定位方法及系统，所述方法包括：采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息；根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息；输出所述融合后的速度信息及距离信息作为测速测距结果；其中，所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。本发明方案灵活，可针对不同项目进行测距设备改动，测速定位结果稳定可靠，极大地降低了开发成本，节约了大量时间及物力成本。

Description

一种多传感器融合的列车定位方法及系统

技术领域

本发明涉及列车定位技术领域，尤其涉及一种多传感器融合的列车定位方法及系统。

背景技术

目前，测速设备种类繁多，如光栅速度传感器、多普勒雷达、加速度传感器等。由于受各种限制条件（安装位置、运行环境等），这些测速设备各有各自的缺陷，安装和应用环境不同。具体项目有不同要求，各个厂商应用的设备不同，项目不同，一般采取的方案就不同。为了弥补单个设备的不足，一般方案会选择多个设备，依据一定的算法融合出速度信息。测速测距方案确定后，在工程中一般不会发生变化。

测速测距方案受到方案制定者的考虑、业主要求等条件限制，由于项目不同，测速测距方案也可能不同，开发人员应对不同的方案需开发出不同版本的软件，重复劳作，工作量大，效率低下。另外，由于不同项目测速测距方式固定，对某一设备依赖较大，在使用中一个设备故障或异常常常会降低测速测距的准确性。如光栅速度传感器在制动过程中有出现滑行的现象，牵引之时容易出现空转现象，这些因素都影响了光栅速度传感器的使用，进而影响了列车速度的检测；多普勒雷达受雨雪天气、结冰、洪涝、上下坡等天气、自然环境影响较大，低速等影响较大，又在一定程度上降低了测速定位的可用性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种多传感器融合的列车定位方法及系统，能够解决现有技术中测速测距方案无法根据实际情况变动，且不同项目测速测距方式固定而对某一设备依赖较大，导致在使用中一个设备故障或异常常常会降低测速测距的准确性的问题。

第一方面，本发明提供了一种多传感器融合的列车定位方法，所述方法包括：

采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息；所述速度信息包括速度的大小和方向、以及状态信息；根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息；

输出所述融合后的速度信息及距离信息作为测速测距结果；

其中，所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。

可选地，所述将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息，包括：

为所述轴段测速设备和非轴段类测速设备分别定义一种标准接口，所述标准接口至少以下包含以下信息：速度大小、方向，并为所述轴段测速设备和非轴段类测速设备分别定义表示其状态信息的标准状态机；所述状态信息包括正常状态、异常状态及故障状态。

可选地，所述轴段测速设备包括：光栅速度传感器及加速度传感器；

所述非轴段测速设备包括：多普勒雷达和GPS定位模块。

可选地，所述至少两个测速设备包括：两个轴段测速设备或者两个非轴段测速设备；

相应地，所述根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，包括：

对两个测速设备对应的速度信息进行比较；

若两个测速设备对应的速度信息一致，则将所述两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果；

若两个测速设备对应的速度信息不一致，则判定所述两个测速设备对应的速度信息异常，去除该异常速度信息，并重新获取所述两个测速设备对应的速度信息。

可选地，所述至少两个测速设备包括：一个轴段测速设备及一个非轴段测速设备；

相应地，所述根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，包括：

若所述轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生空转现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述轴段测速设备对应的速度信息或者两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果。

可选地，所述至少两个测速设备包括：第一轴段测速设备、第二轴段测速设备及非轴段测速设备；

相应地，所述根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，包括：

若所述第一轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第一轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第一轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第二轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第二轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度信息均异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常或者所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息或者未出现异常的轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备未发生空转或打滑现象且所述第二轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度大小的均值及任一轴段测速设备对应的速度方向作为融合结果。

可选地，所述获得的距离信息为：

将所述融合后的速度大小乘以周期，获得所述距离信息。

第二方面，本发明提供了一种多传感器融合的列车定位系统，所述系统包括：至少两个测速设备及处理器；

所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备；

所述处理器，用于采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息；所述速度信息包括速度的大小和方向、以及状态信息；根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息；输出所述融合后的速度信息及距离信息作为测速测距结果。

可选地，所述轴段测速设备包括：光栅速度传感器及加速度传感器；

所述非轴段测速设备包括：多普勒雷达和GPS定位模块。

可选地，所述至少两个测速设备包括：两个轴段测速设备或者两个非轴段测速设备；

相应地，所述处理器，具体用于：

对两个测速设备对应的速度信息进行比较；

若两个测速设备对应的速度信息一致，则将所述两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果；

若两个测速设备对应的速度信息不一致，则判定所述两个测速设备对应的速度信息异常，去除该异常速度信息，并重新获取所述两个测速设备对应的速度信息。

可选地，所述至少两个测速设备包括：一个轴段测速设备及一个非轴段测速设备；

相应地，所述处理器，具体用于：

若所述轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生空转现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述轴段测速设备对应的速度信息或者两个测速设备对应的速度大小的均值作为融合结果。

可选地，所述至少两个测速设备包括：第一轴段测速设备、第二轴段测速设备及非轴段测速设备；

相应地，所述处理器，具体用于：

若所述第一轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第一轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第一轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第二轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第二轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度信息均异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常或者所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息或者未出现异常的轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备未发生空转或打滑现象且所述第二轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度大小的均值及任一轴段测速设备对应的速度方向作为融合结果。

由上述技术方案可知，本发明提供一种多传感器融合的列车定位方法及系统，通过采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息；根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息，其中，所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。如此，本发明可根据实际情况或具体项目情况配置相应的测速设备进行采集，进一步根据与所配置的测速设备的个数和种类相对应的融合算法进行计算，以获得测速测距结果，方案灵活，可针对不同项目进行测距设备改动，测速定位结果稳定可靠，极大地降低了开发成本，节约了大量时间及物力成本。

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，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种多传感器融合的列车定位方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种多传感器融合的列车定位系统的结构示意图；

图3是本发明另一实施例提供的一种多传感器融合的列车定位系统的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的一种多传感器融合的列车定位系统的结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的一种多传感器融合的列车定位系统的结构示意图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一实施例中的一种多传感器融合的列车定位方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括如下步骤：

S101：采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息。

其中，所述速度信息包括速度的大小和方向、以及状态信息。状态信息包括正常状态、异常状态及故障状态等。

正常状态是指所述测速设备处于正常状态且其测出的速度信息是可靠的。故障状态是指所述测速设备处于故障状态，因此，其测出的速度信息是完全不可靠的，所以，在进行信息融合之前，必须先排除掉故障状态的速度信息。异常状态是指测速设备处于异常状态，因此，其测出的速度信息不完全可靠，也不完全不可靠，处于中间状态，是否采用该速度信息需要由技术人员进行人工判断。

其中，所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。例如所述轴段测速设备包括：光栅速度传感器及加速度传感器等；所述非轴段测速设备包括：多普勒雷达和GPS定位模块。则本实施例中根据安装位置将测速设备分为两类，一类为安装于轴段（如安装于列车的从动轮的轴上）的轴段测速设备，另一类为非安装于轴段的非轴段测速设备。

具体来说，本实施例可根据实际情况或具体项目情况相应的测速设备进行采集，在选择至少两个测速设备时，每类测速设备可选一个或多个，也可只选择一类测速设备。如此，本实施例不再依赖于某一特定的测度设备，而是按类(即轴段和非轴段)选取设备，各类、各个设备之间相互独立，可以提供更加灵活的配置方案，对于后期更改方案、测试新的设备也是极大的便利。

进一步地，将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息可为：为所述轴段测速设备和非轴段类测速设备分别定义一种标准接口，所述标准接口至少以下包含以下信息：速度大小、方向，并为所述轴段测速设备和非轴段类测速设备分别定义表示其状态信息的标准状态机；所述状态信息包括正常状态、异常状态及故障状态等状态。则对采集的数据进行处理以将数据转换转准接口数据，即转换为速度信息。例如，光栅速度传感器采集到的是脉冲数据，在一定时间T内对速度脉冲pn进行计数，周期T时间内的走行距离是pn的函数F(pn)，因此速度V=F(pn)/T。使用QD算法计算光栅速度传感器的速度，采用1个传感器的2路脉冲，相位差为90度，可以测出速度大小、方向。如此，就将光栅速度传感器采集到的脉冲数据转换成了标准接口中规定的数据。同样，也能够将多普勒雷达、GPS等采集到的数据转换成标准接口中规定的数据。

S102：根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息。

具体来说，根据实际情况配置的测速设备的个数及种类的不同，可采取不同的融合算法。比如选择两个轴段测速设备，对应一种融合算法；或者选择一个轴段测速设备及一个非轴段测速设备，对应一种融合算法；或者选择两个轴段测速设备及一个非轴段测速设备，对应一种融合算法。

其中，融合后的速度信息包括：融合后的速度大小及方法；距离信息为周期运行距离。

S103：输出所述融合后的速度信息及距离信息作为测速测距结果。

具体来说，输出所述融合后的速度信息及距离信息作为车载系统的测速测距结果。

由此可见，本实施例通过采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息；根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息，其中，所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。如此，本实施例可根据实际情况或具体项目情况配置相应的测速设备进行采集，进一步根据与所配置的测速设备的个数和种类相对应的融合算法进行计算，以获得测速测距结果，方案灵活，可针对不同项目进行改动，测速定位结果稳定可靠，极大地降低了开发成本，节约了大量时间及物力成本。

具体地，所述步骤S102可具体包括：

根据所述至少两个测速设备对应的速度信息，去除所述速度信息中的异常数据；采取预设的融合算法对去除异常数据后的速度信息处理，获得融合后的速度信息及距离信息。

在本发明的一个可选实施例中，所述至少两个测速设备包括：两个轴段测速设备或者两个非轴段测速设备。

相应地，步骤S102中根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，具体包括如下步骤：

S1021：对两个测速设备对应的速度信息进行比较。

S1022：若两个测速设备对应的速度信息一致，则将所述两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果。

具体来说，两个测速设备对应的速度信息一致指的是：两者速度信息中速度方向相同，且两者速度大小的差值小于预设阈值，如此可表明两者速度信息一致。

进一步地，求得两者速度大小的均值作为融合后的速度大小，两者中任一的速度方向（两者速度方向相同）作为融合后的速度方向。

S1023：若两个测速设备对应的速度信息不一致，则判定所述两个测速设备对应的速度信息异常，去除该异常速度信息，并重新获取所述两个测速设备对应的速度信息。

具体来说，若两个测速设备对应的速度信息不一致指的是：两者速度信息中速度方向不同，或者两者速度大小的差值大于预设阈值。则两者的速度信息均为异常数据，应去除后重新采集两个测速设备的数据。

由此可见，本实施例只选取一类测速设备（轴段测速设备或者非轴段测速设备），并选取两个测速设备，可以对两者数据进行比较，比较结果一致则输出二者的平均值作为融合结果，比较结果不一致则输出速度无效信息。如此，将同类的两个测速设备的速度信息进行比较，可去除异常数据，保证了最终输出的测速测距结果的准确可靠。

在本发明的一个可选实施例中，所述至少两个测速设备包括：一个轴段测速设备及一个非轴段测速设备。

相应地，步骤S102中根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，具体包括如下步骤：

S1021’：若所述轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生空转现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果。

S1022’：若所述轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果。

S1023’：若所述轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述轴段测速设备对应的速度信息，或者两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果。

本实施例中，选取两类的测速设备（轴段测速设备以及非轴段测速设备），且每一种类选取一个测速设备。具体融合算法如下：如果轴段测速设备发生空转现象，轴段测速设备采集的速度大小会远大于非轴段测速设备采集的速度大小；如果轴段测速设备发生打滑现象，轴段测速设备采集的速度大小会远小于非轴段测速设备采集的速度大小，因此，此时轴段测速设备的数据异常，选择非轴段测速设备的数据作为结果输出；如果判定轴段测速设备没有发生空转、打滑现象，输出轴段测速设备的结果或者两类测速设备速度大小的平均值。如此，可利用其中的一个非轴段测速设备来检测另一个轴段测速设备是否发生空转、打滑现象，从而排除异常数据，保证了输出结果的准确可靠。

需要说明的是，本实施例中需保证非轴段测速设备采集数据的准确性，因此需根据实际情况选择非轴段测速设备，如雨雪天气、结冰、洪涝、上下坡等天气时不选择多普勒雷达。

在本发明的一个可选实施例中，所述至少两个测速设备包括：第一轴段测速设备、第二轴段测速设备及非轴段测速设备。

相应地，步骤S102根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，具体包括如下步骤：

S1021”：若所述第一轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第一轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常。

S1022”：若所述第一轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第一轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常。

S1023”：若所述第二轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第二轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常。

S1024”：若所述第二轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第二轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常。

S1025”：若所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度信息均异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果。

S1026”：若所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常或者所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息或者未出现异常的轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

S1027”：若所述第一轴段测速设备未发生空转或打滑现象且所述第二轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度大小的均值及任一轴段测速设备对应的速度方向作为融合结果。

本实施例中，选取两类的测速设备（轴段测速设备以及非轴段测速设备），其中一种种类选两个设备（轴段），另一种类选择一个设备（非轴段），利用其中的非轴段设备来检测另一轴段设备是否发生空转、打滑现象，如果发生类似情况，则选择非轴段设备的结果输出，如果没有发生空转、打滑现象输出轴段设备的平均值。如此，根据非轴段测速设备分别来检测另两个轴段测速设备是否发生空转、打滑现象，从而排除异常数据，保证了输出结果的准确可靠。

需要说明的是，还可采用其他的融合算法对速度信息进行融合，以获得融合的速度信息及距离信息，上述实施例对此不加以限制。

进一步地，步骤S103中获得的距离信息具体为：

将所述融合后的速度大小乘以周期，获得所述距离信息。

图2是本发明一实施例中的一种多传感器融合的列车定位系统的结构示意图，如图2所示，所述系统包括：至少两个测速设备201及处理器202。其中：

所述测速设备201包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。例如，所述轴段测速设备包括：光栅速度传感器及加速度传感器等；所述非轴段测速设备包括：多普勒雷达和GPS定位模块等。

所述处理器202，用于采集至少两个测速设备201的数据，并分别将所述至少两个测速设备201的数据转换为速度信息；所述速度信息包括速度的大小和方向、以及状态信息；根据所述至少两个测速设备201的个数及种类，将所述至少两个测速设备201对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息；输出所述融合后的速度信息及距离信息作为测速测距结果。

由此可见，本实施例通过采集至少两个测速设备201的数据，并分别将所述至少两个测速设备201的数据转换为速度信息；根据所述至少两个测速设备201的个数及种类，将所述至少两个测速设备201对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息，其中，所述测速设备201包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。如此，本实施例可根据实际情况或具体项目情况配置相应的测速设备进行采集，进一步根据与所配置的测速设备的个数和种类相对应的融合算法进行计算，以获得测速测距结果，方案灵活，可针对不同项目进行改动，测速定位结果稳定可靠，极大地降低了开发成本，节约了大量时间及物力成本。

在本发明的一个可选实施例中，所述至少两个测速设备201包括：两个轴段测速设备或者两个非轴段测速设备。如图3所示，测速设备包括：轴段测速设备（或者非轴段测速设备）2011、轴段测速设备（或者非轴段测速设备）2022。

相应地，所述处理器202，具体用于：

对两个测速设备对应的速度信息进行比较；

若两个测速设备对应的速度信息一致，则将所述两个测速设备对应的速度大小的均值作为及任一测速设备对应的速度方向融合结果；

若两个测速设备对应的速度信息不一致，则判定所述两个测速设备对应的速度信息异常，去除该异常速度信息，并重新获取所述两个测速设备对应的速度信息。

由此可见，本实施例只选取一类测速设备（轴段测速设备或者非轴段测速设备），并选取两个测速设备，可以对两者数据进行比较，比较结果一致则输出二者的平均值作为融合结果，比较结果不一致则输出速度无效信息。如此，将同类的两个测速设备的速度信息进行比较，可去除异常数据，保证了最终输出的测速测距结果的准确可靠。

在本发明的一个可选实施例中，如图4所示，所述至少两个测速设备201包括：一个轴段测速设备2011’及一个非轴段测速设备2012’。

相应地，所述处理器202，具体用于：

若所述轴段测速设备2011’对应的速度大于所述非轴段测速设备2012’对应的速度且所述轴段测速设备2011’对应的速度与所述非轴段测速设备2012’对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述轴段测速设备2011’发生空转现象，并判定所述轴段测速设备2011’对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备2012’对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备2011’对应的速度小于所述非轴段测速设备2012’对应的速度且所述非轴段测速设备2012’对应的速度与所述轴段测速设备2011’对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述轴段测速设备2011’发生打滑现象，并判定所述轴段测速设备2011’对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备2012’对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备2011’未发生空转或打滑现象，则输出所述轴段测速设备2011’对应的速度信息或者两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果。

本实施例中，选取两类的测速设备（轴段测速设备以及非轴段测速设备），且每一种类选取一个测速设备。具体融合算法如下：如果轴段测速设备发生空转现象，轴段测速设备采集的速度大小会远大于非轴段测速设备采集的速度大小；如果轴段测速设备发生打滑现象，轴段测速设备采集的速度大小会远小于非轴段测速设备采集的速度大小，因此，此时轴段测速设备的数据异常，选择非轴段测速设备的数据作为结果输出；如果判定轴段测速设备没有发生空转、打滑现象，输出轴段测速设备的结果或者两类测速设备速度大小的平均值。如此，可利用其中的一个非轴段测速设备来检测另一个轴段测速设备是否发生空转、打滑现象，从而排除异常数据，保证了输出结果的准确可靠。

需要说明的是，本实施例中需保证非轴段测速设备采集数据的准确性，因此需根据实际情况选择非轴段测速设备，如雨雪天气、结冰、洪涝、上下坡等天气时不选择多普勒雷达。

在本发明的一个可选实施例中，如图5所示，所述至少两个测速设备201包括：第一轴段测速设备2011”、第二轴段测速设备2012”及非轴段测速设备2013”。

相应地，所述处理器202，具体用于：

若所述第一轴段测速设备2011”对应的速度大于所述非轴段测速设备2013”对应的速度且所述第一轴段测速设备2011”对应的速度与所述非轴段测速设备2013”对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备2011”发生空转现象，并判定所述第一轴段测速设备2011”对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备2011”对应的速度小于所述非轴段测速设备2013”对应的速度且所述非轴段测速设备2013”对应的速度与所述第一轴段测速设备2011”对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备2011”发生打滑现象，并判定所述第一轴段测速设备2011”对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备2012”对应的速度大于所述非轴段测速设备2013”对应的速度且所述第二轴段测速设备2012”对应的速度与所述非轴段测速设备2013”对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备2012”发生空转现象，并判定所述第二轴段测速设备2012”对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备2012”对应的速度小于所述非轴段测速设备2013”对应的速度且所述非轴段测速设备2013”对应的速度与所述第二轴段测速设备2012”对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备2012”发生打滑现象，并判定所述第二轴段测速设备2012”对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备2011”及所述第二轴段测速设备2012”对应的速度信息均异常，则输出所述非轴段测速设备2013”对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备2011”对应的速度信息异常或者所述第二轴段测速设备2012”对应的速度信息异常，则输出所述非轴段测速设备2013”对应的速度信息或者未出现异常的轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备2011”未发生空转或打滑现象且所述第二轴段测速设备2012”未发生空转或打滑现象，则输出所述第一轴段测速设备2011”及所述第二轴段测速设备2012”对应的速度大小的均值及任一轴段测速设备对应的速度方向作为融合结果。

本实施例中，选取两类的测速设备（轴段测速设备以及非轴段测速设备），其中一种种类选两个设备（轴段），另一种类选择一个设备（非轴段），利用其中的非轴段设备来检测另一轴段设备是否发生空转、打滑现象，如果发生类似情况，则选择非轴段设备的结果输出，如果没有发生空转、打滑现象输出轴段设备的平均值。如此，根据非轴段测速设备分别来检测另两个轴段测速设备是否发生空转、打滑现象，从而排除异常数据，保证了输出结果的准确可靠。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多传感器融合的列车定位方法，其特征在于，所述方法包括：

采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息；所述速度信息包括速度的大小和方向、以及状态信息；

根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息；

输出所述融合后的速度信息及距离信息作为测速测距结果；

其中，所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备。

2.根据权利要求1所述的列车定位方法，其特征在于，所述将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息，包括：

为所述轴段测速设备和非轴段类测速设备分别定义一种标准接口，所述标准接口至少以下包含以下信息：速度大小、方向，并为所述轴段测速设备和非轴段类测速设备分别定义表示其状态信息的标准状态机；所述状态信息包括正常状态、异常状态及故障状态。

3.根据权利要求1所述的列车定位方法，其特征在于，所述轴段测速设备包括：光栅速度传感器及加速度传感器；

所述非轴段测速设备包括：多普勒雷达和GPS定位模块。

4.根据权利要求1所述的列车定位方法，其特征在于，所述至少两个测速设备包括：两个轴段测速设备或者两个非轴段测速设备；

相应地，所述根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，包括：

对两个测速设备对应的速度信息进行比较；

若两个测速设备对应的速度信息一致，则将所述两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果；

若两个测速设备对应的速度信息不一致，则判定所述两个测速设备对应的速度信息异常，去除该异常速度信息，并重新获取所述两个测速设备对应的速度信息。

5.根据权利要求1所述的列车定位方法，其特征在于，所述至少两个测速设备包括：一个轴段测速设备及一个非轴段测速设备；

相应地，所述根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，包括：

若所述轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生空转现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述轴段测速设备对应的速度信息异常，并输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述轴段测速设备对应的速度信息或者两个测速设备对应的速度大小的均值及任一测速设备对应的速度方向作为融合结果。

6.根据权利要求1所述的列车定位方法，其特征在于，所述至少两个测速设备包括：第一轴段测速设备、第二轴段测速设备及非轴段测速设备；

相应地，所述根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，包括：

若所述第一轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第一轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第一轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第二轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第二轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度信息均异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常或者所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息或者未出现异常的轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备未发生空转或打滑现象且所述第二轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度大小的均值及任一轴段测速设备对应的速度方向作为融合结果。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的列车定位方法，其特征在于，所述获得的距离信息为：

将所述融合后的速度大小乘以周期，获得所述距离信息。

8.一种多传感器融合的列车定位系统，其特征在于，所述系统包括：至少两个测速设备及处理器；

所述测速设备包括：安装于轴段的至少一个轴段测速设备，和/或至少一个非轴段测速设备；

所述处理器，用于采集至少两个测速设备的数据，并分别将所述至少两个测速设备的数据转换为速度信息；所述速度信息包括速度的大小和方向、以及状态信息；根据所述至少两个测速设备的个数及种类，将所述至少两个测速设备对应的速度信息采取预设的融合算法进行融合，获得融合后的速度信息及距离信息；输出所述融合后的速度信息及距离信息作为测速测距结果。

9.根据权利要求8所述的列车定位系统，其特征在于，所述轴段测速设备包括：光栅速度传感器及加速度传感器；

所述非轴段测速设备包括：多普勒雷达和GPS定位模块。

10.根据权利要求8所述的列车定位系统，其特征在于，所述至少两个测速设备包括：第一轴段测速设备、第二轴段测速设备及非轴段测速设备；

相应地，所述处理器，具体用于：

若所述第一轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第一轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第一轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第一轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度大于所述非轴段测速设备对应的速度且所述第二轴段测速设备对应的速度与所述非轴段测速设备对应的速度的差值大于第一预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生空转现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第二轴段测速设备对应的速度小于所述非轴段测速设备对应的速度且所述非轴段测速设备对应的速度与所述第二轴段测速设备对应的速度的差值大于第二预设阈值，则确定所述第二轴段测速设备发生打滑现象，并判定所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常；

若所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度信息均异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备对应的速度信息异常或者所述第二轴段测速设备对应的速度信息异常，则输出所述非轴段测速设备对应的速度信息或者未出现异常的轴段测速设备对应的速度信息作为融合结果；

若所述第一轴段测速设备未发生空转或打滑现象且所述第二轴段测速设备未发生空转或打滑现象，则输出所述第一轴段测速设备及所述第二轴段测速设备对应的速度大小的均值及任一轴段测速设备对应的速度方向作为融合结果。