CN108454652B - 一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统 - Google Patents

一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108454652B
CN108454652B CN201710096583.6A CN201710096583A CN108454652B CN 108454652 B CN108454652 B CN 108454652B CN 201710096583 A CN201710096583 A CN 201710096583A CN 108454652 B CN108454652 B CN 108454652B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
satellite
speed
signal source
amendment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710096583.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108454652A (zh
Inventor
陈高华
冯江华
成庶
丁荣军
向超群
许义景
韩亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Original Assignee
CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd filed Critical CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority to CN201710096583.6A priority Critical patent/CN108454652B/zh
Priority to PCT/CN2017/076926 priority patent/WO2018152899A1/zh
Priority to RU2019129510A priority patent/RU2730442C1/ru
Priority to US16/488,162 priority patent/US11654945B2/en
Publication of CN108454652A publication Critical patent/CN108454652A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108454652B publication Critical patent/CN108454652B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or vehicle trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or vehicle trains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or vehicle trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or vehicle trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00—Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/04—Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/06—Means to sense or control vehicle position or attitude with respect to railway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or vehicle trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or vehicle trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or vehicle trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or vehicle trains
    • B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
    • G01C21/188—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for accumulated errors, e.g. by coupling inertial systems with absolute positioning systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P7/00—Measuring speed by integrating acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
    • B61L2205/04—Satellite based navigation systems, e.g. GPS

Abstract

本发明公开了一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统，包括检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据；检测修正信号源提供的修正数据，修正信号源包括设置于列车上的卫星信号源，修正数据包括卫星数据；若修正数据丢失，利用惯导数据确定列车的当前速度及位置，否则，使用修正数据修正惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定列车的当前速度及位置。可见，本发明同时考虑惯导数据及修正数据，当修正数据未丢失时，能够通过修正数据和惯导数据共同实现安全可靠的实时测速和连续定位；即使修正数据丢失也可以通过惯导数据来实现安全可靠的实时测速和连续定位，稳定性、安全性和精度高。

Description

一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统。
背景技术
随着轨道交通技术的快速发展，高速列车在人们日常生活中得到了广泛的应用。现有的高铁、动车等轨道列车的运行时速已达到300+km/h，但受轮轨黏着等因素的制约，速度很难再提升，业内普遍认识是400km/h以上的超高速列车将依赖磁悬浮技术。
现有的磁悬浮列车通常采用感应定子磁极进行测速，采用感应编码器进行定位。其中，采用感应电子磁极测速的具体实现方式是：在轨道沿线每间隔一定距离安装一个定子磁极，利用感应到的定子磁极信号源来测速，速度低时通过信号上升沿和下降沿测算速度，速度高时通过计数接收脉冲测算速度；定位具体实现方式是：在轨道沿线每间隔一定距离安装一个感应编码器信号源，实现对列车的绝对定位，在两个感应编码器区间则依靠累积感应长定子磁极测速的积分来实现相对定位。
发明人经过研究后认为，采用上述方式得到的速度和位置信息都存在间隔，做不到实时测速和连续定位，不能满足超高速磁悬浮列车的实时测速和连续定位要求。并且，一旦定子磁极出现故障，测速的工作将无法进行，同理，一旦感应编码器出现故障，则无法实现定位的目的。
因此，如何提供一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法，当修正数据未丢失时，能够通过修正数据和惯导数据共同实现安全可靠的实时测速和连续定位；即使修正数据丢失也可以通过惯导数据来实现安全可靠的实时测速和连续定位，稳定性、安全性和精度高；本发明的另一目的是提供一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置及包括上述装置的安全可靠的实时测速和连续定位的系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法，包括：
检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据，以及，检测修正信号源提供的修正数据，所述修正信号源包括设置于所述列车上的卫星信号源，所述修正数据包括卫星数据；
若所述修正数据丢失，利用所述惯导数据确定所述列车的当前速度及位置，否则，使用所述修正数据修正所述惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定所述列车的当前速度及位置。
优选地，还包括：
发送所述当前速度及位置。
优选地，所述修正数据还包括设置于所述列车的行驶轨道上的定子磁极信号源提供的速度数据，和/或，设置于所述列车的行驶轨道上的感应编码器提供的位置数据；
按照以下步骤使用所述修正数据修正所述惯导数据：
若所述卫星数据丢失，则利用所述定子磁极信号源提供的速度数据修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，利用所述感应编码器提供的位置数据修正所述惯导数据中的位置数据；否则，
使用所述卫星数据和所述定子磁极信号源提供的速度数据，修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，使用所述卫星数据和所述感应编码器提供的位置数据，修正所述惯导数据中的位置数据。
优选地，使用所述卫星数据和所述定子磁极信号源提供的速度数据，修正所述惯导数据中的速度数据，包括：
每隔预设修正时间间隔，利用依据当前时刻的卫星信号速度值和磁极信号速度值得到的修正速度值，作为所述惯导速度数据解算过程的速度新起点来进行修正计算。
优选地，使用所述卫星数据和所述感应编码器提供的位置数据，修正所述惯导数据中的位置数据，包括：
每隔所述预设修正时间间隔，利用依据当前时刻的卫星信号位置点和感应编码器位置点得到的修正位置值，作为所述位置数据解算过程的位置新起点来进行修正计算。
优选地，所述定子磁极信号源的个数为多个，多个所述定子磁极信号源呈二乘二取二安全结构；和/或，
所述感应编码器的个数为多个，多个所述感应编码器呈所述二乘二取二安全结构。
优选地，所述惯导信号源的个数为多个，多个所述惯导信号源呈三取二安全结构；
所述卫星信号源的个数为多个，多个所述卫星信号源呈所述三取二安全结构。
优选地，所述三取二安全结构中采用的安全算法为基于卡尔曼滤波的测速与定位多源数据融合安全算法，或者基于迭代修正率的测速与定位多源数据融合安全算法。
优选地，所述惯导信号源的个数为4个，所述卫星信号源的个数为4个。
优选地，4路所述卫星信号源分别为北斗卫星芯片组、GPS卫星芯片组、格洛纳斯卫星芯片组以及伽利略卫星芯片组。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置，包括：
惯导信号处理器，用于检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据；
修正信号处理器，用于检测修正信号源提供的修正数据，所述修正信号源包括设置于所述列车上的卫星信号源，所述修正数据包括卫星数据，所述修正信号处理器包括卫星信号处理器；
融合处理器，用于在所述修正数据丢失时，利用所述惯导数据确定所述列车的当前速度及位置，以及在所述修正数据未丢失时，使用所述修正数据修正所述惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定所述列车的当前速度及位置。
优选地，所述修正信号处理器还包括：外接信号处理器；
相应地，所述融合处理器按照以下步骤使用所述修正数据修正所述惯导数据：
若卫星数据丢失，则利用所述定子磁极信号源提供的速度数据修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，利用所述感应编码器提供的位置数据修正所述惯导数据中的位置数据；否则，
使用所述卫星数据和所述定子磁极信号源提供的速度数据，修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，使用所述卫星数据和所述感应编码器提供的位置数据，修正所述惯导数据中的位置数据。
优选地，还包括：
通信处理器，用于发送所述当前速度及位置。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的系统，包括惯导信号源和修正信号源，还包括如上述所述的安全可靠的实时测速和连续定位的装置。
优选地，所述惯导信号源的个数为多个，多个所述惯导信号源呈三取二安全结构；
所述卫星信号源的个数为多个，多个所述卫星信号源呈所述三取二安全结构。
优选地，所述惯导信号源的个数为4个，所述卫星信号源的个数为4个。
优选地，4路所述卫星信号源分别为北斗卫星芯片组、GPS卫星芯片组、格洛纳斯卫星芯片组以及伽利略卫星芯片组。
本发明提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统，包括检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据，以及，检测修正信号源提供的修正数据，修正信号源包括设置于列车上的卫星信号源，修正数据包括卫星数据；若修正数据丢失，利用惯导数据确定列车的当前速度及位置，否则，使用修正数据修正惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定列车的当前速度及位置。
可见，本发明同时考虑惯导数据及修正数据，以惯导数据为基准，再结合修正数据是否丢失这两种不同情况来确定如何得到列车的当前速度及位置，当修正数据未丢失时，能够通过修正数据和惯导数据共同实现安全可靠的实时测速和连续定位；即使修正数据丢失也可以通过惯导数据来实现安全可靠的实时测速和连续定位，稳定性、安全性和精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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他的附图。
图1为本发明提供的一种实时测速的定义原理图；
图2为本发明提供的一种连续定位的定义原理图；
图3为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法的过程的流程图；
图4为本发明提供的一种基于卡尔曼滤波的测速与定位多源数据融合安全算法的原理图；
图5为本发明提供的一种基于迭代修正率的测速与定位多源数据融合安全算法的原理图；
图6为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的原理框图；
图7为本发明提供的一种基于位置、速度、加速度信息的多源二乘二取二安全结构的原理示意图；
图8为本发明提供的一种基于位置、速度及加速度信息的多源三取二安全结构示意图；
图9为本发明提供的一种基于位置、速度及加速度信息的多源多取二安全结构示意图；
图10为本发明提供的一种基于位置、速度及加速度信息的多源多取多安全结构示意图；
图11为本发明提供的一种支持快速扩展的数据融合与处理单元的结构示意图；
图12为本发明提供的一种基于惯导信号源的紧耦合多源信息集成模式原理图；
图13为本发明提供的一种安全算法框架的原理图；
图14为本发明提供的一种基于快速迭代收敛最小二乘的整周模糊度算法的原理图；
图15为本发明提供的一种基于机器学习的整周模糊度算法的原理图；
图16为本发明提供的一种基于自适应模糊度的整周模糊度算法的原理图；
图17为本发明提供的一种基于改进小环境遗传算法的参数估计的原理图；
图18为本发明提供的一种基于改进混合量子遗传算法的参数估计的原理图；
图19为本发明提供的一种双树复合小波变换的参数估计方法的原理图；
图20为本发明提供的一种基于模糊算法的数据监测与误差分析算法的原理图；
图21为本发明提供的一种基于神经网络模型的实时预测算法的原理图；
图22为本发明提供的一种基于改进型卡尔曼滤波的实时位置信息融合算法的原理图；
图23为本发明提供的一种基于粒子滤波算法的融合算法的原理图；
图24为本发明提供的一种基于德里格斯参数法的融合四元数定位解算方法的原理图；
图25为本发明提供的一种改进型的速度信息处理安全结构的原理图；
图26为本发明提供的另一种改进型的速度信息处理安全结构的原理图；
图27为本发明提供的一种改进型的位置信息处理安全结构的原理图；
图28为本发明提供的另一种改进型的位置信息处理安全结构的原理图；
图29为本发明提供的一种改进型的速度、加速度信息处理结构的原理图；
图30为本发明提供的一种基于安全算法的改进型位置信息获取安全结构的原理图；
图31为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置的结构示意图；
图32为本发明提供一种基于12路信号源的安全可靠的实时测速和连续定位的原理图；
图33为本发明提供的一种多组卫星信号源构成的三取二安全结构示意图；
图34为本发明提供的一种多组惯导信号源构成的三取二安全结构示意图；
图35为本发明提供的一种多组外接信号源构成的二乘二取二安全结构示意图；
图36为本发明提供的一种多组卫星信号源和多组外接信号源构成的三取二安全结构示意图；
图37为本发明提供的一种多组惯导信号源和多组外接信号源构成的三取二安全结构示意图；
图38为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的系统的结构示意图；
图39为本发明提供的一种基准航向迭代修正融合算法的原理图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法，当修正数据未丢失时，能够通过修正数据和惯导数据共同实现安全可靠的实时测速和连续定位；即使修正数据丢失也可以通过惯导数据来实现安全可靠的实时测速和连续定位，稳定性、安全性和精度高；本发明的另一核心是提供一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置及包括上述装置的安全可靠的实时测速和连续定位的系统。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
在得到本发明最终的方案之前，发明人还考虑了如下几种方案：
1、速度传感器。利用旋转轮对(或旋转电机)轴端的速度传感器计数脉冲获取列车行驶速度。但磁浮列车没有旋转轮对(或旋转电机)，也就没有安装速度传感器的可能。
2、查询/应答器定位方法。原理是首先在铁路干线的沿线上安装间隔一定距离的查询/应答器用来识别列车的绝对位置。列车每经过一个查询/应答器都会获得一个新的绝对位置；在两个查询/应答器之间，列车的具体位置通过里程计计算而得出，即得到列车对于绝对位置的相对距离。该需要在轨道每间隔1km处、每一个道岔及道口处安装查询/应答器；由于拥有大量的地面设备，所以不利于设备的维护和保养。另外，当前尚无满足400km/h以上定位的查询/应答器。
3、轨道电路定位方法。将铁路钢轨分割为不同的区段，在每个区段的两端加上电流的发送/接收器件，利用轨道构成一个信息传输回路。当列车驶入区段时，车轮将两根钢轨短路，信息不能到达接收端，从而达到列车检测、定位的目的。轨道电路法的缺点是：定位是以轨道电路长度作为最小计量单位，无法构成真正意义上的移动闭塞，并且无法检知速度。
4、光电式测速传感器。在轨道上放置发光器件，在列车上设置接收传感器，通过计数接收脉冲测算速度。该方法需要安装多余附件，且易受外界环境干扰，不适用于超高速测速定位系统。
5、感应定子磁极测速。利用感应到的定子磁极信号源，速度低时通过信号上升沿和下降沿测算速度，速度高时通过计数接收脉冲测算速度。
6、感应编码器绝对定位。在轨道沿线间隔一定距离安装一个感应编码器信号源，实现对列车的绝对定位，在两个感应编码器区间则依靠累积感应长定子磁极测速的积分来实现相对定位。
对于上述感应定子磁极测速和感应编码器绝对定位的介绍请参照上述背景技术，本发明在此不再赘述。
发明人虽然考虑到上述各种方案，但因为各个方案均存在各种各样的缺点，因此均没有采纳。基于此，发明人提出了一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统。
在对本发明提供的安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统进行介绍之前，首先对这里的实时测速和连续定位作介绍：
请参照图1，图1为本发明提供的一种实时测速的定义原理图。
实时测速是指，从速度信号源输入到速度量结果输出的时间周期△t,满足实时控制系统△t≤△tmax的时间要求，在该时间周期△t内速度的最大变化量△Vmax满足实时控制系统△Vt≤△Vmax的要求。
请参照图2，图2为本发明提供的一种连续定位的定义原理图。
任何两个时间先后相邻的定位位置，其距离差△S满足实时控制系统要求的(△S≤△Smax)，且每个位置的定位位置与实际位置的位置偏差△S,也满足实时控制系统要求的(△S,≤△S,max)。
请参照图3，图3为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法的过程的流程图，该方法包括：
S11：检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据，以及，检测修正信号源提供的修正数据，修正信号源包括设置于列车上的卫星信号源，修正数据包括卫星数据；
具体地，需要预先设置修正信号源及在列车上预先设置惯导信号源，其中，修正信号源包括卫星信号源，则相应地，修正数据包括卫星数据。
另外，从成本的角度考虑，这里的修正信号源和惯导信号源的个数可以分别为一个。从定位精度、安全性和可靠性角度考虑，这里的修正信号源和惯导信号源的个数可以分别为多个。本发明对于修正信号源和惯导信号源的个数不做特别的限定，根据实际情况来定。
在具体应用中，首先需要检测惯导信号源提供的惯导数据(包括加速度、角速度等信息)和修正信号源提供的修正数据。
S12：若修正数据丢失，利用惯导数据确定列车的当前速度及位置，否则，使用修正数据修正惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定列车的当前速度及位置。
修正信号源包括卫星信号源，修正数据包括卫星数据，因为卫星信号源对卫星的故障及外界环境十分敏感，一旦卫星失效或者列车处于特殊环境中，就有可能出现卫星信号源性能恶化的情况，例如当卫星信号源为GPS(Global Positioning System，全球定位系统)时，则当列车通过隧道群时，卫星信号丢失，GPS系统无法提供卫星数据，进而也就无法依据卫星数据进行测速和定位。
比起修正信号源，惯导信号源则非常稳定，且不受外界环境的影响，不存在因为列车所处环境的变化而使惯导数据丢失的情况。因此，如果修正数据丢失，则依据惯导数据便可确定列车的当前速度及位置。如果修正数据未丢失，则使用修正数据来修正惯导数据，进而得到安全可靠的列车的当前速度和位置。
本发明提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法，包括检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据，以及，检测修正信号源提供的修正数据，修正信号源包括设置于列车上的卫星信号源，修正数据包括卫星数据；若修正数据丢失，利用惯导数据确定列车的当前速度及位置，否则，使用修正数据修正惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定列车的当前速度及位置。
可见，本发明同时考虑惯导数据及修正数据，以惯导数据为基准，再结合修正数据是否丢失这两种不同情况来确定如何得到列车的当前速度及位置，当修正数据未丢失时，能够通过修正数据和惯导数据共同实现安全可靠的实时测速和连续定位；即使修正数据丢失也可以通过惯导数据来实现安全可靠的实时测速和连续定位，稳定性、安全性和精度高。
作为优选地，还包括：
发送当前速度及位置。
在得到列车的当前速度及位置后，可以根据外部设备的请求，将当前速度及位置进行编码，并发送至相应的通信接口电路，从而实现数据的共享。
另外，为了方便工作人员的观看，方便工作人员及时了解列车当前的速度和位置，在得到列车的当前速度和位置后，还将当前的速度和位置发送出去，以便在显示屏上显示或者语音播报。
作为优选地，修正数据还包括设置于列车的行驶轨道上的定子磁极信号源提供的速度数据，和/或，设置于列车的行驶轨道上的感应编码器提供的位置数据；
按照以下步骤使用修正数据修正惯导数据：
若卫星数据丢失，则利用定子磁极信号源提供的速度数据修正惯导数据中的速度数据，和/或，利用感应编码器提供的位置数据修正惯导数据中的位置数据；否则，
使用卫星数据和定子磁极信号源提供的速度数据，修正惯导数据中的速度数据，和/或，使用卫星数据和感应编码器提供的位置数据，修正惯导数据中的位置数据。
为了进一步提高列车的速度及位置的定位精度、可靠性及安全性，考虑到现有很多轨道上已经安装有定子磁极和/或感应编码器信号源，且相应地，列车上设置有定子磁极信号源和感应编码器，则可以充分利用这一便利，通过定子磁极信号源获取的速度数据和感应编码器获取的位置数据来对惯导数据进行修正。
具体地，考虑到卫星信号源对环境的敏感性，使用修正数据修正惯导数据时要考虑到卫星数据是否丢失的情况。在卫星数据未丢失时，则利用卫星数据中的速度数据和定子磁极信号源提供的速度数据共同修正惯导数据中的速度数据，和/或，利用卫星数据中的位置数据和感应编码器提供的位置数据共同修正惯导数据中的位置数据，可以进一步提高列车的速度及位置的定位精度、可靠性及安全性。
本发明对于如何利用卫星数据中的速度数据和定子磁极信号源提供的速度数据共同修正惯导数据中的速度数据，和/或，利用卫星数据中的位置数据和感应编码器提供的位置数据共同修正惯导数据中的位置数据不做特别的限定。
作为优选地，使用卫星数据和定子磁极信号源提供的速度数据，修正惯导数据中的速度数据，包括：
每隔预设修正时间间隔，利用依据当前时刻的卫星信号速度值和磁极信号速度值得到的修正速度值，作为惯导速度数据解算过程的速度新起点来进行修正计算。
具体地，在对列车的速度进行定位时，每隔预设修正时间间隔，就获取当前时刻的卫星信号速度值和磁极信号速度值，并依据卫星信号速度值和磁极信号速度值得到修正速度值，该修正速度值也为上述当前时刻的列车的速度值，在预设修正时间间隔中，以修正速度值为基准，再结合惯导数据提供的加速度和时间得到列车的速度。
需要说明的是，这里的依据卫星信号速度值和磁极信号速度值采用哪种方法得到修正速度值是不限定的，例如可以取卫星信号速度值和磁极信号速度值的算术平均值作为修正速度值，或者对卫星信号速度值和磁极信号速度值进行加权平均得到修正速度值，或者采用其他方法，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。
另外，这里的预设修正时间间隔是根据速度或者位置的精度和连续性要求综合确定的，同时还要考虑当时的卫星数量、列车状态等情况，因此，间隔时间应该是根据各种因素随时变化的，因为获取列车的速度和位置是存在一个刷新时间间隔的，预设修正时间间隔的设置要求满足在任意一个预设修正时间间隔中的某个时间点刷新时其获取的速度和位置值即为刷新时刻的速度和位置均在允许的误差范围内。
为方便理解，下面列举一实例，例如本次预设修正时间间隔的起点为t1，本次预设修正时间间隔的终点也即下次预设修正时间间隔的起点为t2，则不难理解，当刷新时刻在t1点或者t2点时，此时的速度和位置最准，误差最小，当刷新时刻在t1点及t2点之间时，由于惯导系统的特性会使得得到的速度和位置存在一定误差，但要求这些误差在允许的范围内。且需要说明的是，预设修正时间间隔实际上是非常短的，几乎可以认为是实时的。
作为优选地，使用卫星数据和感应编码器提供的位置数据，修正惯导数据中的位置数据，包括：
每隔预设修正时间间隔，利用依据当前时刻的卫星信号位置点和感应编码器位置点得到的修正位置值，作为位置数据解算过程的位置新起点来进行修正计算。
与上述速度修正方法原理相同，在对列车的速度进行定位时，每隔预设修正时间间隔，就获取当前时刻的卫星信号位置点和感应编码器位置点，并依据卫星信号位置点和感应编码器位置点得到修正位置点，该修正位置点也为上述当前时刻的列车的位置点，在预设修正时间间隔中，以修正位置点为基准，再结合惯导数据提供的加速度和时间得到列车的位置。
需要说明的是，这里的依据卫星信号位置点和磁极信号位置点采用哪种方法得到修正位置点是不限定的，例如可以取卫星信号位置点和磁极信号位置点的平均值作为修正位置点，或者对卫星信号位置点和磁极信号位置点进行加权平均得到修正位置点，或者采用其他方法，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。
另外，还需要说明的是，上述列车的位置的预设修正时间间隔及速度的预设修正时间间隔可以一样，也可以不一样，根据实际情况来定。
作为优选地，定子磁极信号源的个数为多个，多个定子磁极信号源呈二乘二取二安全结构；和/或，
感应编码器的个数为多个，多个感应编码器呈二乘二取二安全结构。
上述提到，现有很多列车上已经设置了定子磁极信号源和感应编码器，为了提高列车的速度及位置的定位精度、安全性和可靠性，这里的定子磁极信号源的个数和感应编码器的个数均可以为多个，且多个定子磁极信号源用安全结构原理组态为二乘二取二安全结构，二乘二取二安全结构则会输出实时速度值的原始量和实时速度值的决策量，多个感应编码器也组态为二乘二取二安全结构，二乘二取二安全结构则会输出连续位置值的原始量和连续位置值的决策量。
因为定子磁极信号源的个数和感应编码器的个数均可以为多个，则即便其中一个或者某几个坏了，仍可以依据剩下的来对惯导数据进行修正。
当然，这里的定子磁极信号源和感应编码器还可以为组态为其他安全结构，例如多(三以上)取二安全结构，或多(三以上)取多(三或三以上)等安全结构，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。
作为优选地，惯导信号源的个数为多个，多个惯导信号源呈三取二安全结构；
卫星信号源的个数为多个，多个卫星信号源呈三取二安全结构。
为提高列车的速度及位置的定位精度、安全性和可靠性，这里的惯导信号源和卫星信号源的个数均可分别为多个，且多个惯导信号源用安全结构原理组态为三取二安全结构，三取二安全结构则会输出实时速度值的原始量和实时速度值的决策量，多个卫星信号源用安全结构原理组态为三取二安全结构，三取二安全结构则会输出连续位置值的原始量和连续位置值的决策量。
因为卫星信号源的个数和惯导信号源的个数均可以为多个，则即便其中一个或者某几个坏了，仍可以依据剩下的来得到列车的速度和位置。
当然，这里的卫星信号源和惯导信号源还可以为组态为其他安全结构，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。
作为优选地，三取二安全结构中采用的安全算法为基于卡尔曼滤波的测速与定位多源数据融合安全算法，或者基于迭代修正率的测速与定位多源数据融合安全算法。
具体地，请参照图4，图4为本发明提供的一种基于卡尔曼滤波的测速与定位多源数据融合安全算法的原理图。
图中，x(k/k)为速度或者位置，P(k/k)为可靠性，也即，信号源输出的数据通过该算法处理后，会输出与当前输入对应的输出及该输出的可靠性，可靠性高的输出对于最终的输出影响大。基于卡尔曼滤波的测速与定位多源数据融合安全算法具有可最优化估测数据准确性分布，降低系统噪声和外部干扰的影响等优点。
请参照图5，图5为本发明提供的一种基于迭代修正率的测速与定位多源数据融合安全算法的原理图。
图中，x(k/k)为速度或者位置，e(k/k)为观测误差，基于迭代修正率的测速与定位多源数据融合安全算法具有可不断修正系统估算误差，提高系统精度，消除共模干扰的优点。
当然，这里的安全算法还可以为其他类型的算法，能实现本发明的目的即可。
作为优选地，惯导信号源的个数为4个，卫星信号源的个数为4个。
当然，这里的惯导信号源的个数和卫星信号源的个数均还可以为其他数值，本发明在此不做特别的限定。且4个惯导信号源可以为不同类型的惯导信号源，也可以为相同类型的惯导信号源，同样地，4个卫星信号源可以为不同类型的卫星信号源，也可以为相同类型的信号源，本发明在此不做特别的限定。
作为优选地，4路卫星信号源分别为北斗卫星芯片组、GPS卫星芯片组、格洛纳斯卫星芯片组以及伽利略卫星芯片组。
当然，这里的4路卫星信号源还可以为两组北斗卫星芯片组、GPS卫星芯片组和格洛纳斯卫星芯片组，还可以为上述优选实施例中4路卫星信号源的排列组合，本发明在此不做特别的限定。
为方便对本发明提供的安全可靠的实时测速和连续定位的方法的介绍，请参照图6，图6为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的原理框图。
在实际应用中，为提高列车的速度和位置的定位精度，在获取到信号源提供的数据后，可以对该数据进行可靠性预判，从而选出可靠的信号源，然后再通过信号源选择策略确定信号源组合，并通过安全算法进行处理，各个安全算法得到的速度和位置经过竞争，得到最终的速度和位置信息。
另外，本申请中的安全可靠是指，在丢失部分信号源的情况下，实时测速和连续定位方法都能实现安全可靠的速度与位置信息输出，而且速度与位置信息只能被授权的设备所识别并利用；当丢失的信号源恢复时，能够无缝地恢复到正常测速与定位状态。理论上，只要有一路信号源有效，系统即可保持运行，此时的运行等级依据安全要求制定。
另外，关于上述提到的安全结构：
请参照图7，图7为本发明提供的一种基于位置、速度、加速度信息的多源二乘二取二安全结构的原理示意图。
利用位置、速度及加速度信息，形成多源二乘二取二安全结构，该结构可以实现在缺少部分信息源的情况下，仍满足安全可靠的实时测速与连续定位的要求。
需要说明的是，卫星系统和惯导系统均可得到位置和速度，加速度信息则是惯导系统所特有的。
请参照图8，图8为本发明提供的一种基于位置、速度及加速度信息的多源三取二安全结构示意图。
利用位置、速度及加速度信息，形成多源三取二安全结构，该结构可以实现在缺少任意两个信息源的情况下，仍满足安全可靠的实时测速与连续定位要求。
请参照图9，图9为本发明提供的一种基于位置、速度及加速度信息的多源多取二安全结构示意图。
利用位置、加速度及其他信息来源，形成多源多取二安全结构，该结构可以实现仅存一个信息源的情况下，仍满足安全可靠的实时测速与连续定位要求。
请参照图10，图10为本发明提供的一种基于位置、速度及加速度信息的多源多取多安全结构示意图。
利用位置、加速度及其他信息来源，形成多源多取多安全结构，该结构可以实现仅存一个定位或测速源的情况下，仍满足安全可靠的实时测速与连续定位要求。
请参照图11，图11为本发明提供的一种支持快速扩展的数据融合与处理单元的结构示意图。
多源数据通过通信接口进行电平、通信协议等转换，得到格式、标尺一致的异源同构数据，通过高速总线传输给融合处理器，进行多源数据的融合处理。这里的数据融合和处理单元可以通过在融合处理器内的一段代码实现。
请参照图12，图12为本发明提供的一种基于惯导信号源的紧耦合多源信息集成模式原理图。
请参照图13，图13为本发明提供的一种安全算法框架的原理图。
安全算法是指对来自安全结构的实时测速信号源和连续定位信号源的数据所进行的符合安全规则的甄选和综合计算，其数学方法包括但不限于卡尔曼滤波、迭代修正律、伪距、伪距率估计器。
另外，利用多源卫星和惯导系统的原始数据，通过先进算法进行整周模糊度的快速解算，并利用算法对病态方程进行修正，提高整周模糊度的精度，进一步提高方程解算速度，达到提高输出实时性的目的。
请参照图14，图14为本发明提供的一种基于快速迭代收敛最小二乘的整周模糊度算法的原理图。
需要说明的是，这里的D(t)为速度或者位置。
针对实时测速，本发明提出了一种快速解算整周模糊度算法其中包括一种快速迭代收敛最小二乘搜索法，利用快速迭代收敛最小二乘发的强循迹性快速完成解算过程。
请参照图15，图15为本发明提供的一种基于机器学习的整周模糊度算法的原理图。
需要说明的是，这里的D(t)为速度或者位置。
针对实时测速，提出了一种快速解算整周模糊度算法，其中包括一种基于机器学习寻优模糊解法。利用机器学习的强自适应能力，消除未知干扰对快速解算的影响。
请参照图16，图16为本发明提供的一种基于自适应模糊度的整周模糊度算法的原理图。
针对实时测速，提出了一种快速解算整周模糊度算法，其中包括一种自适应模糊度最小二乘降方法。
请参照图17，图17为本发明提供的一种基于改进小环境遗传算法的参数估计的原理图。
针对实时测速，提出了一种快速解算整周模糊度算法，其中包括一种基于改进小环境遗传算法的快速定位病态方程的参数估计。利用改进型遗传算法的全局搜索能力，对定位病态方程的参数实现可靠估计。
请参照图18，图18为本发明提供的一种基于改进混合量子遗传算法的参数估计的原理图。
提出了一种基于改进混合量子遗传算法的快速定位病态方程的参数估计。利用量子遗传算法在搜索范围、种群数量上的优势，提供可靠的参数估计。
请参照图19，图19为本发明提供的一种双树复合小波变换的参数估计方法的原理图。
提出了一种基于双树复合小波变换的定位病态方程的参数估计方法。
请参照图20，图20为本发明提供的一种基于模糊算法的数据监测与误差分析算法的原理图。
针对连续定位，提出了一种基于神经网络模型的两次定位点间列车位置的实时预测算法。
请参照图21，图21为本发明提供的一种基于神经网络模型的实时预测算法的原理图。
针对连续定位，提出了一种基于改进型卡尔曼滤波的实时位置信息融合算法。
请参照图22，图22为本发明提供的一种基于改进型卡尔曼滤波的实时位置信息融合算法的原理图。
针对连续定位，提出了一种基于粒子滤波算法的实时位置信息据融合算法。
请参照图23，图23为本发明提供的一种基于粒子滤波算法的融合算法的原理图。
针对连续定位，提出了一种基于罗德里格斯参数法的融合四元数定位解算方法。
请参照图24，图24为本发明提供的一种基于德里格斯参数法的融合四元数定位解算方法的原理图。
针对实时测速，提出了一种改进型的速度信息处理安全结构。
请参照图25，图25为本发明提供的一种改进型的速度信息处理安全结构的原理图。
该结构由双处理单元构成，信号协处理单元主要用于射频放大和基带处理，安全算法处理单元主要用于测速解算。
针对实时测速，提出了一种改进型速度信息处理云安全结构，请参照图26，图26为本发明提供的另一种改进型的速度信息处理安全结构的原理图。
该结构由专用前端信号处理模块和实时通信模块构成，实时通信模块主要用于将原始位置信息发送至云端超算中心，并接收云端计算结果。
针对连续定位，提出了一种改进型的位置信息处理安全结构，请参照图27，图27为本发明提供的一种改进型的位置信息处理安全结构的原理图。
该结构由冗余数据融合处理单元、多源数据融合单元及配套软硬件组成，冗余数据融合处理单元用于处理冗余位置信息，从冗余数据中获取高刷新率的位置信息；多源数据融合处理单元用于融合其他来源数据对所获取的位置信息进行修正。
针对连续定位，提出了一种改进型的位置信息云获取安全结构，请参照图28，图28为本发明提供的另一种改进型的位置信息处理安全结构的原理图。
该结构由安全算法模块、数据融合单元与网络存储组成，网络存储保存路网及调度信息，安全算法模块负责位置信息解算，数据融合单元负责利用其他可用信息源对位置信息进行校验和修正。
针对连续定位，提出了一种改进型的角速度、加速度信息处理结构。请参照图29，图29为本发明提供的一种改进型的速度、加速度信息处理结构的原理图。
该结构综合考虑加速度、角速度、电磁力、气压等信息。传感器用于数据测量，接口模块用于数据读取，信号处理模块用于数据处理与位置结算。
针对连续定位，提出了一种改进型位置信息获取安全结构。请参照图30，图30为本发明提供的一种基于安全算法的改进型位置信息获取安全结构的原理图。
该模块由测量传感器、协处理单元、存储单元和位置信息安全算法单元组成。协处理单元负责获取多源信息并实时写入存储单元中。位置信息安全算法单元实时并行地读取数据，并进行位置计算。
与上述方法实施例相对应的，本发明提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置，请参照图31，图31为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置的结构示意图，该装置包括：
惯导信号处理器1，用于检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据；
可以理解的是，首先需要预先搭建多路用于实时测速和连续定位的独立的信号源，分别由专用芯片处理。
惯导信号处理器1稳定安装于高速列车上，安装需要严格按照规定轴向放置。需注意防潮防尘，惯导信号处理器1接收来自于惯导信号源的惯导数据，这里的惯导数据包括加速度、角速度等信息。惯导信号处理器1在接收到惯导数据后，可以基于修正信号处理器2获取的修正数据进行第一级的可靠性判断和安全融合算法，得到若干速度和位置的默认输出值和决策值，并送往融合处理器3。
修正信号处理器2，用于检测修正信号源提供的修正数据，修正信号源包括设置于列车上的卫星信号源，修正数据包括卫星数据，修正信号处理器2包括卫星信号处理器；
修正信号处理器2放置于高速列车上，同时列车装设天线，用于接收卫星信号，同时将接收到的位置信息、速度信息与时间信息进行第一级的可靠性判断和安全融合算法，得出若干速度与位置的默认输出值和决策值，并送往融合处理器3。
融合处理器3，用于在修正数据丢失时，利用惯导数据确定列车的当前速度及位置，以及在修正数据未丢失时，使用修正数据修正惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定列车的当前速度及位置。
融合处理器3安装于高速列车上，它实时接收来自修正信号处理器2和惯导信号处理器1的数据，并通过融合算法对修正数据及惯导数据进行处理，来形成最终精确实时的测速与定位结果。本发明提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置，包括惯导信号处理器1，用于检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据，以及，修正信号处理器2，用于检测修正信号源提供的修正数据，修正信号源包括设置于列车上的卫星信号源，修正数据包括卫星数据，修正信号处理器2包括卫星信号处理器；
融合处理器3，用于在修正数据丢失时，利用惯导数据确定列车的当前速度及位置，以及在修正数据未丢失时，使用修正数据修正惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定列车的当前速度及位置。
可见，本发明同时考虑惯导数据及修正数据，以惯导数据为基准，再结合修正数据是否丢失这两种不同情况来确定如何得到列车的当前速度及位置，当修正数据未丢失时，能够通过修正数据和惯导数据共同实现安全可靠的实时测速和连续定位；即使修正数据丢失也可以通过惯导数据来实现安全可靠的实时测速和连续定位，稳定性、安全性和精度高。
作为优选地，修正信号处理器2还包括：外接信号处理器；
相应地，融合处理器3按照以下步骤使用修正数据修正惯导数据：
若卫星数据丢失，则利用定子磁极信号源提供的速度数据修正惯导数据中的速度数据，和/或，利用感应编码器提供的位置数据修正惯导数据中的位置数据；否则，
使用卫星数据和定子磁极信号源提供的速度数据，修正惯导数据中的速度数据，和/或，使用卫星数据和感应编码器提供的位置数据，修正惯导数据中的位置数据。
外接信号处理器通过连接器组与列车已有的各种速度与位置信号源进行连接，接收并对传入的速度与位置信息进行可靠性分析和融合处理，得出若干速度与位置的默认输出值和决策值，送往融合处理器3。其中，这里的速度信号源可以为定子磁极信号源，位置信号源可以为感应编码器。
另外，还可将这里的定子磁极信号源和感应编码器称为外接信号源。
作为优选地，还包括：
通信处理器，用于发送当前速度及位置。
通信处理器接收来自融合处理器3发送的安全型实时速度与连续速度信息，并根据外部智能设备的请求，将其编码，发送至相应的通信接口电路，从而实现数据的共享。
下面结合一具体实例来对本发明提供的安全可靠的实时测速和连续定位的装置作介绍：
1、首先构建多达12路用于实时测速和连续定位的独立的信号源。请参照图32，图32为本发明提供一种基于12路信号源的安全可靠的实时测速和连续定位的原理图。
信号源X1：北斗卫星导航系统，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X2：GPS卫星导航系统，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X3：格洛纳斯卫星导航系统，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X4：伽利略卫星导航系统，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X5：惯性导航系统A，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X6：惯性导航系统B，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X7：惯性导航系统C，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X8：惯性导航系统D，同时用于实时测速和连续定位；
信号源X9：定子磁极信号源A，仅用于实时测速；
信号源X10：定子磁极信号源B，仅用于实时测速；
信号源X11：感应编码器信号源A，仅用于连续定位校正；
信号源X12：感应编码器信号源B，仅用于连续定位校正。
2、将12路用于实时测速和连续定位的独立的信号源，用安全结构原理组态为多组三取二安全结构、多组二乘二取二安全结构，经过自适应的多源安全结构策略组合，得到可靠信源，经过多源安全算法，得到16路列车的实时速度值和连续位置值的原始量，16路实时速度值和连续位置值的决策量。
具体地，请参照图33，图33为本发明提供的一种多组卫星信号源构成的三取二安全结构示意图。
X1&X2&X3、X2&X3&X4、X3&X4&X1、X4&X1&X2分别组成4组三取二安全结构；
请参照图34，图34为本发明提供的一种多组惯导信号源构成的三取二安全结构示意图。
X5&X6&X7、X6&X7&X8、X7&X8&X5、X8&X5&X6分别组成4组三取二安全结构；
请参照图35，图35为本发明提供的一种多组外接信号源构成的二乘二取二安全结构示意图。
X9&X11+X10&X12分别组成1组二乘二取二安全结构；
请参照图36，图36为本发明提供的一种多组卫星信号源和多组外接信号源构成的三取二安全结构示意图。
X1&X2&(X9&X11)、X2&X3&(X9&X11)、X3&X4&(X9&X11)、X4&X1&(X9&X11)分别组成4组三取二安全结构；
请参照图37，图37为本发明提供的一种多组惯导信号源和多组外接信号源构成的三取二安全结构示意图。
X1&X2&(X10&X12)、X2&X3&(X10&X12)、X3&X4&(X10&X12)、X4&X1&(X10&X12)分别组成4组三取二安全结构。
3、在上述1和2的基础上，将所得到16路默认输出量和16路决策输出量，结合外接信号的默认输出量及决策输出量，经二次决策与融合算法得到最终输出一路具有安全特征的列车的实时速度值和连续位置值。
对于本发明提供的安全可靠的实时测速和连续定位的装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
与上述方法及装置相对应地，本发明还提供了一种安全可靠的实时测速和连续定位的系统，该系统包括惯导信号源和修正信号源，还包括如上所述的安全可靠的实时测速和连续定位的装置。
作为优选地，惯导信号源的个数为多个，多个惯导信号源呈三取二安全结构；
卫星信号源的个数为多个，多个卫星信号源呈三取二安全结构。
作为优选地，惯导信号源的个数为4个，卫星信号源的个数为4个。
作为优选地，4路卫星信号源分别为北斗卫星芯片组、GPS卫星芯片组、格洛纳斯卫星芯片组以及伽利略卫星芯片组。
请参照图38，图38为本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的系统的结构示意图。
本发明提供的一种安全可靠的实时测速和连续定位的系统安装于高速列车上，当高速列车位于整备状态时，系统启动，完成系统初始化。此时如果卫星信号良好，卫星信号处理器开始搜星，根据信号强弱程度选择卫星，数据经第一级的解析和处理后通过接口传递至融合处理器。惯导信号处理器测量列车位置和加速度等姿态信息，并将第一级处理和解算后的信息通过接口传递至融合处理器。外接信号处理器将对接入的速度与位置信息进行校验和分析，并将判别为可靠的数据传输融合处理器。处理器同时接受卫星信号处理器、惯导信号处理器和外接信号处理器的数据，采用基准航向智能迭代修正算法进行算法决策和融合计算，以惯性数据为基准，利用卫星数据进行修正。
由于超高速列车线路的特殊性，隧道数量较多，在隧道中，系统无法接收卫星信号，只能依靠惯导信号处理器进行定位和测速，在没有卫星数据进行及时修正的情况下，惯导信号处理器会因为误差累积导致测量不准确，因此必须利用已有的条件对测量误差进行及时修正。
这里举例说明本发明所采用的一种新型的基于混合耦合方式的基准航向迭代修正融合算法，请参照图39，图39为本发明提供的一种基准航向迭代修正融合算法的原理图。
混合耦合方式结合了松耦合方式的计算量小，结构简单的特点，也继承了紧耦合在卫星信号较差的情况下能维持导航精度的优点。正常情况下，惯导信号正常解算，直接输出位置和速度信息，利用卫星信号修正惯导解算误差。当列车进入山区或卫星信号较差区域，利用星历参数以及惯导参数计算列车相对于卫星的伪距与伪距率，并通过卡尔曼滤波计算速度及位置信息。进入隧道时，卫星信号丢失，将此刻列车航向作为基准航向保存，以一定频率采集惯导航向，并将航向与基准航向比较，通过迭代规律对两者之间的误差进行修正，不断修正消除积累误差。
对于本发明提供的安全可靠的实时测速和连续定位的系统的介绍请参照上述方法及装置实施例，本发明在此不再赘述。
需要说明的是，在本说明书中，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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法，其特征在于，应用于高速磁悬浮列车，所述方法包括：
检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据，以及，检测修正信号源提供的修正数据，所述修正信号源包括设置于所述列车上的卫星信号源，所述修正数据包括卫星数据；
若所述修正数据丢失，利用所述惯导数据确定所述列车的当前速度及位置，否则，使用所述修正数据修正所述惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定所述列车的当前速度及位置；
所述修正数据还包括设置于所述列车的行驶轨道上的定子磁极信号源提供的速度数据，和/或，设置于所述列车的行驶轨道上的感应编码器提供的位置数据；
按照以下步骤使用所述修正数据修正所述惯导数据：
若所述卫星数据丢失，则利用所述定子磁极信号源提供的速度数据修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，利用所述感应编码器提供的位置数据修正所述惯导数据中的位置数据；否则，
使用所述卫星数据和所述定子磁极信号源提供的速度数据，修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，使用所述卫星数据和所述感应编码器提供的位置数据，修正所述惯导数据中的位置数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
发送所述当前速度及位置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述卫星数据和所述定子磁极信号源提供的速度数据，修正所述惯导数据中的速度数据，包括：
每隔预设修正时间间隔，利用依据当前时刻的卫星信号速度值和磁极信号速度值得到的修正速度值，作为所述惯导速度数据解算过程的速度新起点来进行修正计算。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述卫星数据和所述感应编码器提供的位置数据，修正所述惯导数据中的位置数据，包括：
每隔预设修正时间间隔，利用依据当前时刻的卫星信号位置点和感应编码器位置点得到的修正位置值，作为所述位置数据解算过程的位置新起点来进行修正计算。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述定子磁极信号源的个数为多个，多个所述定子磁极信号源呈二乘二取二安全结构；和/或，
所述感应编码器的个数为多个，多个所述感应编码器呈所述二乘二取二安全结构。
6.如权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于：
所述惯导信号源的个数为多个，多个所述惯导信号源呈三取二安全结构；
所述卫星信号源的个数为多个，多个所述卫星信号源呈所述三取二安全结构。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三取二安全结构中采用的安全算法为基于卡尔曼滤波的测速与定位多源数据融合安全算法，或者基于迭代修正率的测速与定位多源数据融合安全算法。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述惯导信号源的个数为4个，所述卫星信号源的个数为4个。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，4路所述卫星信号源分别为北斗卫星芯片组、GPS卫星芯片组、格洛纳斯卫星芯片组以及伽利略卫星芯片组。
10.一种安全可靠的实时测速和连续定位的装置，其特征在于，应用于高速磁悬浮列车，所述装置包括：
惯导信号处理器，用于检测设置于列车上的惯导信号源提供的惯导数据；
修正信号处理器，用于检测修正信号源提供的修正数据，所述修正信号源包括设置于所述列车上的卫星信号源，所述修正数据包括卫星数据，所述修正信号处理器包括卫星信号处理器；
融合处理器，用于在所述修正数据丢失时，利用所述惯导数据确定所述列车的当前速度及位置，以及在所述修正数据未丢失时，使用所述修正数据修正所述惯导数据，并依据修正后的惯导数据确定所述列车的当前速度及位置；
所述修正信号处理器还包括：外接信号处理器；
相应地，所述融合处理器按照以下步骤使用所述修正数据修正所述惯导数据：
若卫星数据丢失，则利用定子磁极信号源提供的速度数据修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，利用感应编码器提供的位置数据修正所述惯导数据中的位置数据；否则，
使用所述卫星数据和所述定子磁极信号源提供的速度数据，修正所述惯导数据中的速度数据，和/或，使用所述卫星数据和所述感应编码器提供的位置数据，修正所述惯导数据中的位置数据。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
通信处理器，用于发送所述当前速度及位置。
12.一种安全可靠的实时测速和连续定位的系统，其特征在于，包括惯导信号源和修正信号源，还包括如权利要求10-11任一项所述的安全可靠的实时测速和连续定位的装置。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于：
所述惯导信号源的个数为多个，多个所述惯导信号源呈三取二安全结构；
所述卫星信号源的个数为多个，多个所述卫星信号源呈所述三取二安全结构。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述惯导信号源的个数为4个，所述卫星信号源的个数为4个。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，4路所述卫星信号源分别为北斗卫星芯片组、GPS卫星芯片组、格洛纳斯卫星芯片组以及伽利略卫星芯片组。
CN201710096583.6A 2017-02-22 2017-02-22 一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统 Active CN108454652B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710096583.6A CN108454652B (zh) 2017-02-22 2017-02-22 一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统
PCT/CN2017/076926 WO2018152899A1 (zh) 2017-02-22 2017-03-16 一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统
RU2019129510A RU2730442C1 (ru) 2017-02-22 2017-03-16 Надежный и достоверный способ, устройство и система для измерения скорости в реальном времени и непрерывного определения положения
US16/488,162 US11654945B2 (en) 2017-02-22 2017-03-16 Safe and reliable method, device, and system for real-time speed measurement and continuous positioning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710096583.6A CN108454652B (zh) 2017-02-22 2017-02-22 一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108454652A CN108454652A (zh) 2018-08-28
CN108454652B true CN108454652B (zh) 2019-11-19

Family

ID=63220844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710096583.6A Active CN108454652B (zh) 2017-02-22 2017-02-22 一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11654945B2 (zh)
CN (1) CN108454652B (zh)
RU (1) RU2730442C1 (zh)
WO (1) WO2018152899A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109490931A (zh) * 2018-09-03 2019-03-19 天津远度科技有限公司 飞行定位方法、装置及无人机
CN109522591A (zh) * 2018-10-10 2019-03-26 中南大学 一种应用于中高速磁浮列车的数据融合方法
CN109212575A (zh) * 2018-10-10 2019-01-15 中南大学 一种基于北斗及惯性导航的组合测速定位技术
CN109471144B (zh) * 2018-12-13 2023-04-28 北京交通大学 基于伪距/伪距率的多传感器紧组合列车组合定位方法
CN110435721A (zh) * 2019-09-04 2019-11-12 大连科技学院 一种基于5g通信的铁路列车区间闭塞检测系统及方法
CN110758472A (zh) * 2019-10-08 2020-02-07 北京市地铁运营有限公司地铁运营技术研发中心 一种列车的定位方法、装置、系统和存储介质
CN111220176B (zh) * 2019-11-28 2022-04-19 中国铁道科学研究院集团有限公司 一种基于安全数据的铁路司机导航方法
JP7328905B2 (ja) * 2020-01-17 2023-08-17 株式会社日立製作所 センシングシステム及びセンシング制御方法
CN113525098B (zh) * 2020-04-20 2023-02-03 株洲中车时代电气股份有限公司 一种磁浮车辆的悬浮控制方法及其装置
CN111736194A (zh) * 2020-07-06 2020-10-02 广州导远电子科技有限公司 组合惯性导航系统及导航数据处理方法
CN112083465A (zh) * 2020-09-18 2020-12-15 德明通讯（上海）有限责任公司 位置信息获取系统及方法
CN112249089A (zh) * 2020-09-27 2021-01-22 卡斯柯信号有限公司 一种轨道交通应急定位系统及方法
CN112550377A (zh) * 2020-12-18 2021-03-26 卡斯柯信号有限公司 基于视频识别和imu设备的轨道交通应急定位方法和系统
CN113325447B (zh) * 2021-06-04 2023-07-28 华北电力大学 通过北斗gps信号测算时标的时间同一准对方法和装置
CN113740889A (zh) * 2021-08-30 2021-12-03 杭州海康汽车软件有限公司 定位方法及装置、设备、存储介质、定位系统
CN114407981A (zh) * 2022-01-13 2022-04-29 浙江众合科技股份有限公司 一种自适应调整的列车辅助定位方法及系统
CN115339488B (zh) * 2022-08-19 2023-08-22 中国人民解放军国防科技大学 基于ldv、uwb、mems组合的列车定位终端

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103487822A (zh) * 2013-09-27 2014-01-01 南京理工大学 北斗/多普勒雷达/惯性自主式组合导航系统及其方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2242392C2 (ru) * 2002-10-03 2004-12-20 Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Способ коррекции погрешностей определения местоположения рельсового транспортного средства и устройство для его реализации
RU2288856C2 (ru) * 2004-11-10 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "АВП-Технология" (ООО "АВП-Технология") Система предотвращения столкновения подвижного состава или локомотива с прибывающим или отправляющимся со станции поездом
RU2280579C1 (ru) * 2005-02-21 2006-07-27 Дмитрий Владимирович Белотелов Навигационная система железнодорожных транспортных средств
CN1312457C (zh) * 2005-07-06 2007-04-25 北京交通大学 轨道线路绝对位置标记方法
US9448072B2 (en) * 2007-05-31 2016-09-20 Trx Systems, Inc. System and method for locating, tracking, and/or monitoring the status of personnel and/or assets both indoors and outdoors
CN101159091B (zh) * 2007-10-15 2010-06-02 北京交通大学 一种列车卫星定位与信息传输系统
CN101476894B (zh) * 2009-02-01 2011-06-29 哈尔滨工业大学 车载sins/gps组合导航系统性能增强方法
RU2394716C1 (ru) * 2009-04-21 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") Навигационное контрольно-управляющее устройство для локомотивов-рельсосмазывателей
US8296065B2 (en) * 2009-06-08 2012-10-23 Ansaldo Sts Usa, Inc. System and method for vitally determining position and position uncertainty of a railroad vehicle employing diverse sensors including a global positioning system sensor
RU95850U1 (ru) * 2010-03-25 2010-07-10 Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") Система для определения ускорения и скорости движения, местоположения и пройденного пути подвижного состава
IL208684A (en) * 2010-10-13 2017-01-31 Elbit Systems Ltd Multi-source pedestrian navigation system
ITTO20110686A1 (it) * 2011-07-28 2013-01-29 Sisvel Technology Srl Metodo per garantire la continuità di servizio di un dispositivo di navigazione personale e relativo dispositivo
CN102445176A (zh) 2011-09-14 2012-05-09 中国科学院力学研究所 高速列车运行姿态参数测量系统
CN102607596B (zh) 2012-03-07 2014-04-30 北京航空航天大学 基于差分gps观测的捷联挠性陀螺动态随机漂移误差测试方法
WO2013188598A2 (en) * 2012-06-12 2013-12-19 Trx Systems, Inc. Fusion of sensor and map data using constraint based optimization
RU2503567C1 (ru) * 2012-07-12 2014-01-10 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Комплексная система позиционирования подвижных объектов на цифровой модели путевого развития станции
CN103017764A (zh) 2012-12-07 2013-04-03 河北汉光重工有限责任公司 高速列车自主导航及姿态测量装置
KR101629691B1 (ko) 2013-05-24 2016-06-13 회명정보통신(주) 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템
CN103754235B (zh) 2013-12-24 2016-04-13 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种高铁测量用惯性定位定向装置及方法
CN103770808B (zh) * 2014-01-26 2016-05-04 北京交通大学 基于北斗导航的辅助列车防护系统及方法
CN104063641B (zh) * 2014-06-23 2017-11-24 华为技术有限公司 硬盘安全访问控制方法和硬盘
US9434397B2 (en) * 2014-08-05 2016-09-06 Panasec Corporation Positive train control system and apparatus therefor
CN104527451B (zh) 2014-12-04 2015-10-28 中国人民解放军国防科学技术大学 用于中低速磁浮列车的悬浮控制器检测装置
CN104724145B (zh) * 2015-02-26 2017-01-04 中国铁路总公司 一种列车测速测距系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103487822A (zh) * 2013-09-27 2014-01-01 南京理工大学 北斗/多普勒雷达/惯性自主式组合导航系统及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11654945B2 (en) 2023-05-23
US20210129880A1 (en) 2021-05-06
CN108454652A (zh) 2018-08-28
RU2730442C1 (ru) 2020-08-21
WO2018152899A1 (zh) 2018-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108454652B (zh) 一种安全可靠的实时测速和连续定位的方法、装置及系统
CN107976697B (zh) 一种基于北斗/gps组合的列车安全定位方法及系统
CN109946730B (zh) 一种车路协同下基于超宽带的车辆高可靠融合定位方法
AU683240B2 (en) Position correction method for vehicle navigation system
JP6312304B2 (ja) 位置測定方法、自己位置測定装置及び車載器
CN103454660B (zh) 一种车辆定位方法及装置
JP3970473B2 (ja) 監視手段付きｇｐｓ装置
JP4090852B2 (ja) Ｇｐｓ測位による列車走行情報検出装置及びその列車走行情報検出方法
US20210312726A1 (en) Asset and Vehicle Coupling
CN104991266A (zh) 一种基于协同完好性监测的列车卫星定位方法及系统
JP4426874B2 (ja) 列車位置検出管理用の運行サーバ及び列車位置検出管理用の車載機器
CN101866017B (zh) 基于移位循环唯一码的交通车辆磁定位方法
CN110907976A (zh) 基于北斗卫星的高速铁路组合导航系统
CN108931260A (zh) Gps欺骗时无人驾驶车辆定位安全测试系统及方法
CN109781098A (zh) 一种列车定位的方法和系统
CN102980589A (zh) 一种通过gps速度自动计算车辆脉冲系数的方法及装置
JP2004271255A (ja) 列車自車位置検出方法、及び列車自車位置検出システム
CN111267912B (zh) 基于多源信息融合的列车定位方法和系统
JP2007284013A (ja) 車両位置測位装置及び車両位置測位方法
CN102980592A (zh) 一种通过gps经纬度自动计算车辆脉冲系数的方法及装置
US10783785B2 (en) Train presence detection apparatus
RU2272731C2 (ru) Система контроля местоположения подвижного железнодорожного состава
CN114074693A (zh) 多传感器融合的列车定位方法、装置、定位系统及列车
JP2000033875A (ja) 乗物位置検知装置
Kauffman et al. Navigation via H-field signature map correlation and INS integration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant