CN110244337A - 一种隧道内目标对象的定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种隧道内目标对象的定位方法及装置。所述方法包括：若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。本发明实施例在卫星信号导航失效后，以此时记录的最后位置信息作为后续导航计算的起点，根据目标对象的运行距离，与已经采集的线路基础数据库进行比对和运算，得出目标对象的位置经纬度定位信息，从而实现对目标对象的定位。
Description
技术领域
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种隧道内目标对象的定位方法及装置。
背景技术
铁路现有机车设备普遍采用GPS或北斗模块实现定位。在开放空间，GPS或北斗模块正常接收卫星信号，将经纬度信息输出给机车设备。当机车进入隧道后，GPS或北斗模块在遮蔽空间内不能接收卫星信号，此时机车经纬度定位信息无效，有机车采用GPS或北斗模块在在隧道内无法实现定位。
而通过其他的隧道覆盖增强系统则需要在隧道内加装设备，敷设线缆。安装隧道内需具备电源供电条件，需要较大的成本投入。
发明内容
本发明实施例提供一种隧道内目标对象的定位方法及装置，用于解决现有技术中有机车采用GPS或北斗模块在在隧道内无法实现定位的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种隧道内目标对象的定位方法，包括：
若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；
基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；
其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
进一步，所述线路基础数据库通过如下方法获取：
沿所述线路每隔预定时间间隔采集1条信息帧，根据所有信息帧获得所述线路上的地理位置信息，所述地理位置信息包括：当前时间、当前位置经度、当前位置纬度、当前方向角度、当前速度和当前公里标中的多种；
根据所述地理位置信息生成线路基础数据库。
进一步，所述根据所述地理位置信息生成线路基础数据库，之前还包括：
对于所述地理位置信息中，当前位置经度和/或当前位置纬度无效的采集点，根据当前速度和当前方向角度，通过运行轨迹拟合计算经纬度，获得所述采集点的当前位置经度和/或当前位置纬度。
具体的，所述当前时间的字节长度为6，所述当前位置经度的字节长度为5，所述当前位置纬度的字节长度为4，所述当前方向角度的字节长度为4，所述当前速度的字节长度4，所述当前公里标的字节长度为4。
进一步，所述基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息，具体包括：
搜索卫星导航信息失败后，根据所述目标对象的运行速度和运行时间，获取所述目标对象的运行距离；
根据所述第一位置信息和所述运行距离，获取当前位置信息；
将所述当前位置信息与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息，从而获得所述目标对象的当前定位信息。
进一步，所述将所述当前位置信息与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息，具体包括：
以所述当前位置信息的已知公里标作为参照，从所述线路基础数据库中查找与所述已知公里标距离不超过预设距离的目标数据帧，获得1个或多个目标数据帧；
基于所述第一位置信息对应的经纬度以及所述1个或多个目标数据帧对应的经纬度，进行距离计算，分别获得所述1个或多个目标数据帧对应的位置与第一位置之间的参考距离；
获取所述参考距离中，与所述运行距离最接近的目标参考距离；
将所述目标参考距离所对应的目标数据帧的经纬度，作为当前位置的经纬度，从而获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息。
第二方面，本发明实施例提供一种隧道内目标对象的定位装置，包括：位置模块和定位模块；
所述位置模块，用于若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；
所述定位模块，用于基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；
其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明实施例第一方面所述隧道内目标对象的定位方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面所述隧道内目标对象的定位方法的步骤。
本发明实施例提供的隧道内目标对象的定位方法及装置，在卫星信号导航失效后，以此时记录的最后位置信息作为后续导航计算的起点，根据目标对象的运行距离，与已经采集的线路基础数据库进行比对和运算，得出目标对象的位置经纬度定位信息，从而实现对目标对象的定位，并且成本较低。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例一种隧道内目标对象的定位方法流程示意图；
图2为线路基础数据采集系统示意图；
图3为本发明实施例一种隧道内目标对象的定位装置示意图；
图4为本发明实施例一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
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作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为本发明实施例一种隧道内目标对象的定位方法流程示意图。如图1所示的一种隧道内目标对象的定位方法，包括：
100，若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；
具体的，本发明实施例的执行主体为搭载在目标对象上的智能设备，目标对象可以是列车机车。通过智能设备上的GPS或北斗定位模块搜索卫星导航信号，当目标对象进入隧道后，可能搜索不到卫星导航信号，从而获取卫星导航信息失败，则将卫星导航信息失败前的最后的位置信息即第一位置信息作为后续导航计算的起点。
101，基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；
其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
具体的，起点加运行距离，可以得到目标对象的当前位置，再通过线路基础数据库进行比对计算，即可获得所述目标对象的当前定位信息。
本发明实施例提供的隧道内目标对象的定位方法，在卫星信号导航失效后，以此时记录的最后位置信息作为后续导航计算的起点，根据目标对象的运行距离，与已经采集的线路基础数据库进行比对和运算，得出目标对象的位置经纬度定位信息，从而实现对目标对象的定位，并且成本较低。
基于上述实施例，所述线路基础数据库通过如下方法获取：
沿所述线路每隔预定时间间隔采集1条信息帧，根据所有信息帧获得所述线路上的地理位置信息，所述地理位置信息包括：当前时间、当前位置经度、当前位置纬度、当前方向角度、当前速度和当前公里标中的多种；
根据所述地理位置信息生成线路基础数据库。
图2为线路基础数据采集系统示意图，请参考图2，在一个可选的实施例中，可以在试验机车上加装线路数据采集设备，包括计算机、数据采集器、方向角度采集仪器、北斗接收机等。试验机车搭载线路数据采集设备沿线路运行，采集沿线经纬度、速度、方向角度信息，每200毫秒存储1条采集信息帧。具体采集的地理包括当前时间、当前位置经度、当前位置纬度、当前方向角度、当前速度和当前公里标中的多种。
按照以下格式生成采集信息帧：
基于上述任一实施例，所述根据所述地理位置信息生成线路基础数据库，之前还包括：
对于所述地理位置信息中，当前位置经度和/或当前位置纬度无效的采集点，根据当前速度和当前方向角度，通过运行轨迹拟合计算经纬度，获得所述采集点的当前位置经度和/或当前位置纬度。
本发明实施例对采集信息帧存储生成线路原始基础数据库。对隧道内经纬度无效采集点，根据速度、运行方向用软件算法进行轨迹拟合生成该点的计算经纬度，建立线路基础数据库。
基于上述任一实施例，步骤101，所述基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息，具体包括：
搜索卫星导航信息失败后，根据所述目标对象的运行速度和运行时间，获取所述目标对象的运行距离；
根据所述第一位置信息和所述运行距离，获取当前位置信息；
将所述当前位置信息与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息，从而获得所述目标对象的当前定位信息。
本发明实施例通过获取到的目标对象的运行速度、时间等信息，可以精确计算出目标对象在卫星导航失效后在线路上的运行距离；再与已经采集录入的线路基础数据库进行比对和运算，得出目标对象的位置经纬度定位信息。线路基础数据库的生成算法中运用角度信息，通过运行线路角度信息的参与运算，在目标对象运行速度和运行时间精确的条件下，可以使得列车在隧道内的导航定位精度达到10米以内。
目标对象可以是列车。本发明实施例根据铁路列车运行的特点,列车运行轨迹被轨道约束在固定线路上,列车运行过程中,机车设备可通过机车TAX监控装置获取速度、时间、公里标等信息，在通过软件算法实现隧道内列车精准定位。
基于上述任一实施例，所述将所述当前位置信息与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息，具体包括：
以所述当前位置信息的已知公里标作为参照，从所述线路基础数据库中查找与所述已知公里标距离不超过预设距离的目标数据帧，获得1个或多个目标数据帧；
基于所述第一位置信息对应的经纬度以及所述1个或多个目标数据帧对应的经纬度，进行距离计算，分别获得所述1个或多个目标数据帧对应的位置与第一位置之间的参考距离；
获取所述参考距离中，与所述运行距离最接近的目标参考距离；
将所述目标参考距离所对应的目标数据帧的经纬度，作为当前位置的经纬度，从而获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息。
具体的，所述预设距离可以是200米。本发明实施例首先将当前位置信息已知的公里标作为参照，从线路基础数据库查找与当前位置信息已知公里标距离不超过200米的数据帧。从线路基础数据库中可查到1个或多个与当前位置公里标距离不超过200米的数据帧，可以将查到的多个数据帧存入缓冲区。
假设获取卫星导航信号失败前的第一位置的经纬度为(E1、N1)，列车运行速度为V1；获取卫星导航信号失败后列车的运行时间为T1，则计算当前位置与第一位置的运行距离为V1*T1。逐一计算缓冲区里数据帧的经纬度与第一位置经纬度(E1、N1)之间的距离，获得1个或多个参考距离L1、L2...；在1个或多个参考距离中找出计算距离与V1*T1最接近的一个参考距离，即为目标参考距离，则目标参考距离所对应的数据帧中的经纬度信息即为当前位置经纬度信息。
综上所述，本发明实施例在采集铁路线路信息数据库时，增加铁路线路的运行方向角度信息；在隧道内，采用列车运行速度、运行时间、运行方向角度数据进行运算，计算出列车在隧道内的运行距离和经纬度，建立线路基础数据库。在卫星导航单元搜索不到卫星定位失效后，通过软件算法，根据速度、时间信息计算出当前运行位置经纬度，解决隧道内GPS、北斗终端无法定位的问题。
与采用隧道覆盖增强系统的方法相比，本发明实施例根据铁路线路具有约束性的特点，提出一种将铁路线路数据库、轨迹算法相结合的隧道内定位方法，将铁路运行线路的方向信息和线路数据库信息相结合，可以大大提高列车在隧道内卫星导航定位的精度，同时能够与现有的机车内通用导航定位单元兼容，隧道内不加装设备，机车也无需额外增加模块可实现隧道内精准定位。
图3为本发明实施例一种隧道内目标对象的定位装置示意图。如图2所示的隧道内目标对象的定位装置，包括：位置模块301和定位模块302；
所述位置模块301，用于若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；
所述定位模块302，用于基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；
其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
图4为本发明实施例一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)401、通信接口(Communications Interface)402、存储器(memory)403和通信总线404，其中，处理器401，通信接口402，存储器403通过通信总线404完成相互间的通信。处理器401可以调用存储器403中的逻辑指令，以执行如下方法：若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
此外，上述的存储器403中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：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 (9)
1.一种隧道内目标对象的定位方法，其特征在于，包括：
若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；
基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；
其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
2.根据权利要求1所述的隧道内目标对象的定位方法，其特征在于，所述线路基础数据库通过如下方法获取：
沿所述线路每隔预定时间间隔采集1条信息帧，根据所有信息帧获得所述线路上的地理位置信息，所述地理位置信息包括：当前时间、当前位置经度、当前位置纬度、当前方向角度、当前速度和当前公里标中的多种；
根据所述地理位置信息生成线路基础数据库。
3.根据权利要求2所述的隧道内目标对象的定位方法，其特征在于，所述根据所述地理位置信息生成线路基础数据库，之前还包括：
对于所述地理位置信息中，当前位置经度和/或当前位置纬度无效的采集点，根据当前速度和当前方向角度，通过运行轨迹拟合计算经纬度，获得所述采集点的当前位置经度和/或当前位置纬度。
4.根据权利要求2所述的隧道内目标对象的定位方法，其特征在于，
所述当前时间的字节长度为6，所述当前位置经度的字节长度为5，所述当前位置纬度的字节长度为4，所述当前方向角度的字节长度为4，所述当前速度的字节长度4，所述当前公里标的字节长度为4。
5.根据权利要求2所述的隧道内目标对象的定位方法，其特征在于，所述基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息，具体包括：
搜索卫星导航信息失败后，根据所述目标对象的运行速度和运行时间，获取所述目标对象的运行距离；
根据所述第一位置信息和所述运行距离，获取当前位置信息；
将所述当前位置信息与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息，从而获得所述目标对象的当前定位信息。
6.根据权利要求5所述的隧道内目标对象的定位方法，其特征在于，所述将所述当前位置信息与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息，具体包括：
以所述当前位置信息的已知公里标作为参照，从所述线路基础数据库中查找与所述已知公里标距离不超过预设距离的目标数据帧，获得1个或多个目标数据帧；
基于所述第一位置信息对应的经纬度以及所述1个或多个目标数据帧对应的经纬度，进行距离计算，分别获得所述1个或多个目标数据帧对应的位置与第一位置之间的参考距离；
获取所述参考距离中，与所述运行距离最接近的目标参考距离；
将所述目标参考距离所对应的目标数据帧的经纬度，作为当前位置的经纬度，从而获得所述目标对象的在当前位置的经纬度信息。
7.一种隧道内目标对象的定位装置，其特征在于，包括：位置模块和定位模块；
所述位置模块，用于若搜索卫星导航信息失败，则获取卫星导航信息失败前的第一位置信息；
所述定位模块，用于基于所述第一位置信息，将所述目标对象的运行距离与线路基础数据库信息进行比对和运算，获得所述目标对象的当前定位信息；
其中，所述运行距离，是指搜索卫星导航信息失败后，所述目标对象在线路上的运行距离；所述线路基础数据库用于存储所述线路的地理位置信息。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述隧道内目标对象的定位方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述隧道内目标对象的定位方法的步骤。
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