CN110441804A - 一种机车智能驾驶精准定位的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机车智能驾驶精准定位的方法及系统，实现机车连续、实时的精准定位。其技术方案为：测速定位单元，配置为通过持续测量列车的实时运行速度并基于实时运行速获得机车位置信息；应答器定位单元，配置为利用电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息，从而间断获得机车位置信息；卫星差分定位单元，配置为通过车载无线通信实现与地面差分服务器交互通信，从差分服务器获取差分修正值消除定位结果中的固有误差，获得机车位置信息；处理单元，测速定位单元、应答器定位单元和卫星差分定位单元获得的三种机车位置信息均传输至处理单元，处理单元配置为对三种定位方式的机车位置信息进行处理以得到最终的精确位置信息。

Description

一种机车智能驾驶精准定位的方法及系统

技术领域

本发明涉及铁路行业列车运行定位控制技术，具体涉及一种机车智能驾驶精准定位的方法及系统。

背景技术

目前在铁路行业信息化快速发展的大背景下，机车在开车对标、识别过分项起止点、识别区间信号机等场景下需要精准定位信息以便机车智能控制驾驶，因此解决机车智能驾驶精准定位问题非常迫切。

传统的定位方法有采用GPS定位技术和LKJ运行信息相结合的综合定位，但是机车一旦进入调车模式就无法获取LKJ运行信息(公里标、线路号等)，此时则无法进行综合定位。而且现有的GPS定位技术只是单点定位，GPS单点定位精度较差。

目前还没有一种让人满意的定位方法可以对机车进行精准定位，从而可以实现在特殊场景下机车的智能驾驶。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种机车智能驾驶精准定位的方法及系统，实现机车连续、实时的精准定位。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种机车智能驾驶精准定位的系统，包括：

测速定位单元，配置为通过持续测量列车的实时运行速度并基于实时运行速获得机车位置信息；

应答器定位单元，配置为利用电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息，从而间断获得机车位置信息；

卫星差分定位单元，配置为通过车载无线通信实现与地面差分服务器交互通信，从差分服务器获取差分修正值消除定位结果中的固有误差，获得机车位置信息；

处理单元，测速定位单元、应答器定位单元和卫星差分定位单元获得的三种机车位置信息均传输至处理单元，处理单元配置为对三种定位方式的机车位置信息进行处理以得到最终的精确位置信息。

根据本发明的机车智能驾驶精准定位的系统的一实施例，测速定位单元获得位置的方式包括但不限于对列车的实时速度进行积分或求和运算的方法实时获得机车的位置信息。

根据本发明的机车智能驾驶精准定位的系统的一实施例，应答器定位单元包括但不限于应答器传输模块定位单元。

根据本发明的机车智能驾驶精准定位的系统的一实施例，卫星差分定位单元包括但不限于北斗卫星导航系统/GPS单元。

根据本发明的机车智能驾驶精准定位的系统的一实施例，卫星差分定位单元还配置为在没有卫星信号时通过惯导功能实时计算列车的当前位置。

根据本发明的机车智能驾驶精准定位的系统的一实施例，处理单元输入三种机车位置信息并输出最终的精准位置信息的处理过程为：

通过GPS定位测量设备获取包括车站定点发车、精准停车、区间过分相、坡道、弯道在内的特殊场景的位置信息；

将测量到的位置信息预先配置到处理单元；

处理单元实时将卫星差分定位单元、测速定位单元以及应答器定位单元三者输入的位置信息分别与预先配置的位置信息进行比较；

处理单元将输入位置与预先配置的位置比较后误差最小且误差值在允许范围内的输入位置信息作为最终的精准位置信息提供给机车进行智能驾驶。

本发明还揭示了一种机车智能驾驶精准定位的方法，包括：

通过持续测量列车的实时运行速度并基于实时运行速获得机车位置信息；

利用应答器的电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息，从而间断获得机车位置信息；

通过车载无线通信实现与地面卫星差分服务器交互通信，从卫星差分服务器获取差分修正值消除定位结果中的固有误差，获得机车位置信息；

对上述获得的三种机车位置信息进行处理，得到最终的精确位置信息。

根据本发明的机车智能驾驶精准定位的方法的一实施例，在没有卫星信号时，通过惯导功能实时计算机车当前位置。

根据本发明的机车智能驾驶精准定位的方法的一实施例，处理得到最终的精确位置信息的过程为：

通过GPS定位测量设备获取包括车站定点发车、精准停车、区间过分相、坡道、弯道在内的特殊场景的位置信息；

将测量到的位置信息预先配置到处理单元；

处理单元实时将卫星差分定位单元、测速定位单元以及应答器定位单元三者输入的位置信息分别与预先配置的位置信息进行比较；

处理单元将输入位置与预先配置的位置比较后误差最小且误差值在允许范围内的输入位置信息作为最终的精准位置信息提供给机车进行智能驾驶。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明采用应答器定位、测速定位、卫星差分定位三种定位方式进行融合互补，对机车进行精确定位。此外，本发明利用卫星差分定位以及惯导功能，为机车提供高精度定位信息，差分RTK固定解时精度水平为2cm。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的机车智能驾驶精准定位的系统的一实施例的系统架构示意图。

图2示出了本发明的机车智能驾驶精准定位的方法的一实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图1示出了本发明的机车智能驾驶精准定位的系统的一实施例的系统架构。请参见图1，本实施例的系统包括：测速定位单元、应答器定位单元(例如为BTM(BaliseTransmission Module，应答器传输模块)定位单元)、卫星差分定位单元(例如为BDS(BeiDou(compass)Navigation Satellite System北斗卫星导航系统)/GPS(GlobalPosition System，全球定位系统)单元)、处理单元。

测速定位单元、应答器定位单元和卫星差分定位单元的输出端连接处理单元。

测速定位单元配置为通过持续测量列车的实时运行速度并基于实时运行速获得机车的实时位置信息，其中获得位置的方式包括但不限于对列车的实时速度进行积分或求和运算的方法实时获得机车的位置信息。

应答器定位单元配置为利用电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息，从而间断获得机车位置信息。

卫星差分定位单元配置为通过车载无线通信实现与地面差分服务器交互通信，从差分服务器获取差分修正值消除定位结果中的固有误差，获得机车高精度定位。

当有卫星信号时，BDS/GPS单元将卫星信息通过无线网络发至地面服务器；地面服务器将获取的差分基站卫星信息与车载移动端卫星信息进行处理获得修正值，然后通过无线网络将该修正值发给BDS/GPS单元进行修正处理，获得高精度位置信息。当没有卫星信号时，BDS/GPS单元配置为通过惯导功能实时计算当前位置并作为输出。

测速定位单元、应答器定位单元和卫星差分定位单元的位置信息均传输至处理单元。

处理单元配置为对三种定位方式的位置信息进行处理，以获取最终的精准位置信息，提供给机车智能驾驶使用。其中具体的从三种定位方式的位置信息处理得到最终的精准位置信息的处理过程如下：

步骤1：通过GPS定位测量设备获取车站定点发车、精准停车、区间过分相、坡道、弯道等特殊场景的精准位置信息；

步骤2：将测量位置信息配置到处理单元；

步骤3：处理单元实时将BDS/GPS单元、测速定位单元以及BTM定位单元三者输入的位置信息分别与预先配置位置信息进行比较；

步骤4：处理单元将输入位置与预先配置位置比较后误差最小且误差值在允许范围内的输入位置信息提供给机车进行智能驾驶。

图2示出了本发明的机车智能驾驶精准定位的方法的一实施例的流程。请参见图2，下面是对本实施例的方法的实施步骤的详细描述。

步骤S1：测速定位单元通过持续测量列车的实时运行速度并基于实时运行速获得机车的实时位置信息，其中获得位置的方式包括但不限于对列车的实时速度进行积分或求和运算的方法实时获得机车的位置信息。

步骤S2：应答器定位单元利用电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息，从而间断获得机车位置信息。

步骤S3：卫星差分定位单元通过车载无线通信实现与地面差分服务器交互通信，从差分服务器获取差分修正值消除定位结果中的固有误差，获得机车高精度的位置信息。

具体为：当有卫星信号时，卫星差分定位单元将卫星信息通过无线网络发至地面服务器；地面服务器将获取的差分基站卫星信息与车载移动端卫星信息进行处理获得修正值，然后通过无线网络将该修正值发给卫星差分定位单元进行修正处理；卫星差分定位单元将修正后获得的高精度位置信息发给处理单元。当没有卫星信号时，卫星差分定位单元通过惯导功能实时计算当前位置并提供给处理单元。

步骤S4：处理单元分别从步骤S1至S3中获得不同方法得到的机车位置信息后，对这三个位置信息进行处理，得到最终的精准位置信息。

处理的具体过程为：

通过GPS定位测量设备获取包括车站定点发车、精准停车、区间过分相、坡道、弯道在内的特殊场景的位置信息；

将测量到的位置信息预先配置到处理单元；

处理单元实时将卫星差分定位单元、测速定位单元以及应答器定位单元三者输入的位置信息分别与预先配置的位置信息进行比较；

处理单元将输入位置与预先配置的位置比较后误差最小且误差值在允许范围内的输入位置信息作为最终的精准位置信息提供给机车进行智能驾驶。

最终的精准位置信息可以被用来实现车站定点发车、精准停车、区间过分相、特殊环境(坡道、弯道)行车等自动控制功能。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (9)

1.一种机车智能驾驶精准定位的系统，其特征在于，包括：

测速定位单元，配置为通过持续测量列车的实时运行速度并基于实时运行速获得机车位置信息；

应答器定位单元，配置为利用电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息，从而间断获得机车位置信息；

卫星差分定位单元，配置为通过车载无线通信实现与地面差分服务器交互通信，从差分服务器获取差分修正值消除定位结果中的固有误差，获得机车位置信息；

处理单元，测速定位单元、应答器定位单元和卫星差分定位单元获得的三种机车位置信息均传输至处理单元，处理单元配置为对三种定位方式的机车位置信息进行处理以得到最终的精确位置信息。

2.根据权利要求1所述的机车智能驾驶精准定位的系统，其特征在于，测速定位单元获得位置的方式包括但不限于对列车的实时速度进行积分或求和运算的方法实时获得机车的位置信息。

3.根据权利要求1所述的机车智能驾驶精准定位的系统，其特征在于，应答器定位单元包括但不限于应答器传输模块定位单元。

4.根据权利要求1所述的机车智能驾驶精准定位的系统，其特征在于，卫星差分定位单元包括但不限于北斗卫星导航系统/GPS单元。

5.根据权利要求1所述的机车智能驾驶精准定位的系统，其特征在于，卫星差分定位单元还配置为在没有卫星信号时通过惯导功能实时计算列车的当前位置。

6.根据权利要求1所述的机车智能驾驶精准定位的系统，其特征在于，处理单元输入三种机车位置信息并输出最终的精准位置信息的处理过程为：

通过GPS定位测量设备获取包括车站定点发车、精准停车、区间过分相、坡道、弯道在内的特殊场景的位置信息；

将测量到的位置信息预先配置到处理单元；

处理单元实时将卫星差分定位单元、测速定位单元以及应答器定位单元三者输入的位置信息分别与预先配置的位置信息进行比较；

处理单元将输入位置与预先配置的位置比较后误差最小且误差值在允许范围内的输入位置信息作为最终的精准位置信息提供给机车进行智能驾驶。

7.一种机车智能驾驶精准定位的方法，其特征在于，包括：

通过持续测量列车的实时运行速度并基于实时运行速获得机车位置信息；

利用应答器的电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息，从而间断获得机车位置信息；

通过车载无线通信实现与地面卫星差分服务器交互通信，从卫星差分服务器获取差分修正值消除定位结果中的固有误差，获得机车位置信息；

对上述获得的三种机车位置信息进行处理，得到最终的精确位置信息。

8.根据权利要求7所述的机车智能驾驶精准定位的方法，其特征在于，在没有卫星信号时，通过惯导功能实时计算机车当前位置。

9.根据权利要求7所述的机车智能驾驶精准定位的方法，其特征在于，处理得到最终的精确位置信息的过程为：

通过GPS定位测量设备获取包括车站定点发车、精准停车、区间过分相、坡道、弯道在内的特殊场景的位置信息；

将测量到的位置信息预先配置到处理单元；

处理单元实时将卫星差分定位单元、测速定位单元以及应答器定位单元三者输入的位置信息分别与预先配置的位置信息进行比较；

处理单元将输入位置与预先配置的位置比较后误差最小且误差值在允许范围内的输入位置信息作为最终的精准位置信息提供给机车进行智能驾驶。