CN110850447A - 对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法。该方法包括：选取SPAN‑FSAS组合导航系统为实时参考系统，计算出同一历元列车定位单元与所述实时参考系统之间的瞬时定位误差，评估列车定位单元的实时定位精度；选取GNSS/INS紧耦合和RTKLIB动态模式解算的定位结果作为后处理定位精度评估参考，基于后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，评估列车定位单元的后处理定位精度。本发明实通过选取不同的高精度参考系统，分别作为列车定位单元实时和后处理的定位精度评估参考，对应地计算出列车定位精度评估指标，综合、定量地评估列车定位单元的定位性能，具有建设与维护成本低、可获得绝对定位精度的特点。

Description

对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法

技术领域

本发明涉及列车定位技术领域，尤其涉及一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法。

背景技术

为了更好地适应铁路发展需求，满足我国铁路更高运行速度、更高行车密度及降低铁路建设和运营维护成本的要求，我国下一代列控系统改变传统的基于轨旁设备的定位方式，采用基于全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的列车定位方式，不仅可以减少轨道电路和应答器等轨旁设备，降低建设和运营维护成本，同时还能够提高列车定位精度，实现高更新率的实时连续定位。为满足铁路系统安全应用可靠性、可用性、可维护性和安全性RAMS(reliability,availability,maintainability andsafety)的需求，需要对列车的定位精度进行准确评估。

一般来说，列车的定位精度是指观测值与标准值的偏差。按照标准值的不同定义，定位系统的定位精度评估方法主要分为两种：

第一种定位精度评估方法是将定位系统的测量值与真实值进行对比，以评估定位系统的性能。

第二种定位精度评估方法是在系统的使用过程中进行，由于无法获取真实值，只能将定位系统的测量值与估计值进行对比，评估定位系统的定位精度以及定位结果是否满足其他系统的需求。这两种定位精度评估类型的区别在于标准值的选取。因此，需要选取高精度的定位参考系统，评估定位系统的定位精度，提高评估结果的可信性。

目前，国内外学者主要针对第一种定位精度评估方法进行了大量研究，以高精度数字轨道地图、应答器和载波相位差分定位系统作为参考，评估列车定位系统的定位精度。

由于列车沿轨道运行具有一维特性，高精度数字轨道地图可以为列车的定位精度评估提供参考。数字轨道地图是存储轨道地理信息与拓扑信息的电子地图，是一种低成本、高稳定性的连续导航信息源。借助数字轨道地图存储的高精度轨道地理信息，包括信号机、道岔、绝缘节和应答器等关键信息点，可以评估列车定位系统的定位精度。但是，数字轨道地图测量过程复杂，操作不易，且地图制作过程有人为不确定因素的影响，导致最终地图数据库存在误差，影响列车定位系统定位精度评估。

目前，中国和欧洲的列车运行控制系统中，列车定位功能均以轨道上应答器组的位置作为绝对参考点，评估列车的定位精度。中国列车运行控制系统的相关标准规范要求，列车定位单元测距误差达到2％以内，欧洲列车运行控制系统的相关标准规范要求，测距误差达到±5m+5％。由此可以看出，列车测距误差与走行距离有关，定位精度会随着列车运行距离的累积而降低。一方面，这种定位精度评估方法解算的列车定位精度是相对定位精度，无法得到列车安全运行需要的实时绝对定位精度。另一方面，随着下一代列控系统的发展，应答器、轨道电路等轨旁设备会大量减少甚至全部消除，以应答器作为参考系统评估定位精度，这种方法具有局限性。

基于卫星导航的定位技术起源于测绘领域，目前广泛采用载波相位差分固定解的方式，定位精度可达到厘米级的高精度位置结果为参考，来评估定位系统的定位精度。但是在这种定位精度评估方法中，要得到厘米级的高精度位置解，载波相位模糊度必须固定。但是在实际应用中，载波相位模糊度很难固定，大部分情况解算得到的都是浮点解，影响定位精度评估结果。

综合国内外相关研究发现，目前关于列车定位精度评估的研究主要集中于第一种定位精度评估方法，这种精度评估类型无法实时获得列车的绝对定位精度。其次，基于第二种定位精度评估方法或者综合考虑两者的研究相对较少。

发明内容

本发明的实施例提供了一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法，以克服现有技术的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法，包括：

选取SPAN-FSAS组合导航系统为实时参考系统，计算出同一历元列车定位单元与所述实时参考系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度；

选取GNSS/INS紧耦合和RTKLIB动态模式解算的定位结果作为后处理定位精度评估参考，基于所述后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

优选地，所述的选取SPAN-FSAS组合导航系统为实时参考系统，计算出同一历元列车定位单元与所述实时参考系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度，包括：

将SPAN-FSAS组合导航系统作为实时参考系统，将列车定位单元作为待评估系统，搭建列车的实时定位精度评估平台，该实时定位精度评估平台包括所述实时参考系统和所述待评估系统，所述待评估系统实时获取列车的位置信息，所述实时参考系统同步实时地得到列车位置信息，采用功分器将GNSS天线接收的GNSS卫星信号分为两路，分别输入给参考系统和待评估系统，已实现所述参考系统与所述待评估系统在同一历元解算同一位置信息；

在同一历元，将所述参考系统与所述待评估系统输出的位置作比较，计算出所述参考系统与所述待评估系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度。

优选地，所述的选取GNSS/INS紧耦合解算的定位结果作为后处理定位精度评估参考，基于所述后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度，包括：

步骤1：将GNSS基站接收机采集的原始伪距/伪距率和卫星星历信息的.gps文件转换为.BIN格式文件；

步骤2：保证在GNSS接收机跟踪到卫星少于4颗的情况下仍能正常工作，将预处理后的GNSS原始信息进行GNSS解算，得到GNSS卫星的位置信息和误差修正后的伪距/伪距率，结合INS采集的加速度和角速度信息，完成GNSS/INS紧耦合，得到GNSS/INS紧耦合解算的定位结果，使用RTS Smoother对所述GNSS/INS紧耦合解算的定位结果进行平滑处理，得到GNSS/INS紧耦合解算的最终列车定位结果；

步骤3：将所述GNSS/INS紧耦合解算的最终列车定位结果与列车定位单元输出的列车定位结果在时间同步后，比较两者的列车定位结果，计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

优选地，所述的选取RTKLIB动态模式解算的定位结果作为后处理定位精度评估参考，基于所述后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度，包括：

步骤1：将采集的基准站和移动站的原始.gps文件转换为RINEX格式的观测.O文件和导航电文.N文件；

步骤2：在进行实测实验时，基准站静止，移动站随着实验机车的移动进行移动，选择动态定位模式，选用L1、L2和L5三频信息进行位置解算，对对流层和电离层进行误差建模，选择广播电离层模型和Saastamoinen对流层模型，同时采用广播星历进行解算，模糊度固定方式选择瞬时模糊度固定方式；

步骤3：将RTKLIB后处理输出的定位结果作为参考位置，将所述RTKLIB后处理输出的列车定位结果与列车定位单元输出的列车定位结果在时间同步后，比较两者的列车定位结果，计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

优选地，所述的后处理定位精度评估指标包括：均值MEAN、标准差SD、均方根误差RMSE、距离均方差误差DRMS和圆概率误差CEP：

均值MEAN是每个历元列车定位单元的测量值与对应历元参考位置的偏差和与总历元数目的比值；

均值MEAN的计算公式为：

式中：d表示方向，d包含北向和东向两个方向，x_od,i表示在d方向第i个历元的测量值，x_td,i表示在d方向第i个历元的参考值，x_od,i-x_td,i表示d方向每个历元的测量偏差，且x_od,i和x_td,i均为标量，n表示一次实验中的所有历元数目；

标准差SD是每个历元的测量偏差与误差均值差值的平方和与总历元数目比值的平方根：

SD计算公式为：

式中：d表示方向，d包含北向和东向两个方向，x_od,i表示在d方向第i个历元的测量值，x_td,i表示在d方向第i个历元的参考值，n表示一次实验中的所有历元数目；MEAN_d表示一次实验中的定位误差均值；

均方根误差是是每个历元测量偏差的平方和与总历元数目比值的平方；

RMSE计算公式为：

式中：d表示方向，d包含北向和东向两个方向，x_od,i表示在d方向第i个历元的测量值，x_td,i表示在d方向第i个历元的参考值，n表示一次实验中的所有历元数目；

距离均方根误差是二维标准差平方和的平方根；

DRMS计算公式为：

式中：SD_N和SD_E分别表示二维位置北向和东向的标准差，下角标_N表示北向，_E表示东向；

圆概率误差为以天线真实位置为圆心的圆内，偏离圆心概率为50％的二维点位离散分布度量：

CEP计算公式为：

CEP＝0.59(SD_N+SD_E)

式中：SD_N和SD_E分别表示二维位置北向和东向的标准差，下角标_N表示北向，_E表示东向。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法通过选取不同的高精度参考系统，分别作为列车定位单元实时和后处理的定位精度评估参考，对应地计算瞬时定位精度和均值MEAN、标准差SD、均方根误差RMSE、距离均方差误差DRMS和圆概率误差CEP五个列车定位精度评估指标，综合、定量地评估列车定位单元的定位性能，具有建设与维护成本低、可获得绝对定位精度的特点。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的基于SPAN-FSAS组合定位系统的列车定位单元实时定位精度评估平台的组成示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于IE紧耦合解算结果的列车定位单元后处理定位精度评估方法的处理流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于RTKLIB动态模式解算结果的列车定位单元后处理定位精度评估方法的处理流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法，该方法通过选取不同的高精度参考系统，分别作为列车定位单元实时和后处理的定位精度评估参考，对应地计算瞬时定位精度和均值MEAN、SD(Standard Deviatio，标准差)、RMSE(MeanSquared Error，均方根误差)、DRMS(DistanceRoot Mean Square，距离均方差误差)和CEP(circular error probable，圆概率误差)五个列车定位精度评估指标，综合、定量地评估列车定位单元的定位性能，具有建设与维护成本低、可获得绝对定位精度的特点。

本发明实例的方法首先采用高精度SPAN-FSAS组合导航系统为实时参考系统，计算列车定位单元与参考系统同一历元的位置差值，得到瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度。选取IE(Inertial Explorer)紧耦合和RTKLIB动态模式解算的高精度定位结果为参考，然后计算采用均值MEAN、标准差SD、均方根误差RMSE、距离均方差误差DRMS和圆概率误差CEP五个统计参数作为列车定位单元的后处理定位精度评估指标，评估列车定位单元的后处理定位精度。综合瞬时定位误差和定位精度评估指标，可以综合、定量地评估列车定位单元的绝对定位精度，便于对通用列车定位单元定位性能进行全面整体的分析。

本发明实施例提供的一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：

步骤1：选取SPAN-FSAS组合导航系统为实时参考系统，计算出同一历元列车定位单元与所述实时参考系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度。

选取NovAtel(诺瓦泰)的高精度SPAN-FSAS组合导航定位系统为实时定位参考系统。SPAN-FSAS组合导航定位系统由三频GNSS接收机和德国iMAR公司的高精度FSAS型号战术级惯性导航单元组成。惯性导航单元由闭环光纤陀螺和伺服加速度计组成，定位精度较高。

SPAN-FSAS组合导航定位系统采用GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)/INS(Inertial Navigation System，惯性导航系统)紧耦合定位方式，可以实时将GNSS原始的伪距/伪距率量测与INS解算的等效的伪距/伪距率的差值作为系统量测输入，采用卡尔曼滤波对系统状态进行最优估计，提供连续的位置、速度、姿态信息。在差分基站的辅助下，该系统定位精度可达到厘米级。此外，SPAN-FSAS组合导航定位系统动态特性好，误差不累积，更新率高，且携带与操作方便。因此，SPAN-FSAS组合导航定位系统适合作为实时定位精度评估参考系统。

图2为本发明实施例提供的一种列车定位单元的实时定位精度评估平台，主要由参考系统和待评估系统两部分组成。将SPAN-FSAS组合导航系统作为实时参考系统，将列车定位单元作为待评估系统，搭建列车的实时定位精度评估平台，该实时定位精度评估平台包括所述实时参考系统和所述待评估系统，所述待评估系统实时获取列车的位置信息，所述实时参考系统同步实时地得到列车位置信息。为了保证参考系统与待评估系统同一时刻解算同一位置信息，采用功分器将GNSS天线接收的GNSS卫星信号分为两路，分别输入给参考系统和待评估系统。PCI和PC2分别用于参考系统与待评估系统的初始配置。

在同一历元，将所述参考系统与所述待评估系统输出的位置作比较，计算出所述参考系统与所述待评估系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度。

步骤2选取IE(Inertial Explorer)紧耦合和RTKLIB动态模式解算的高精度定位结果为后处理定位精度评估参考，基于所述后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，该后处理定位精度评估指标包括均值MEAN、标准差SD、均方根误差RMSE、距离均方差误差DRMS和圆概率误差CEP，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

IE是Novatel公司的一种事后定位处理软件，利用GNSS接收机和原始量测信息和捷联式INS单元的加速度和角速度信息，组合产生高速率、高精度的位置、速度和姿态信息。

IE可以提供基于GNSS/INS松耦合与紧耦合两种位置解算方式。本发明选取GNSS/INS紧耦合位置解算结果作为参考，保证了在GNSS接收机跟踪到卫星少于4颗的情况下仍能正常工作。IE在完成紧耦合解算的基础上，使用RTS Smoother对紧耦合结果进行平滑处理。当GNSS定位结果出现断点时，使用平滑处理，不仅可以减少GNSS信号失锁期间造成的位置、速度和姿态误差，而且可以平滑轨迹。此外，由于INS输出频率高达200Hz，GNSS/INS紧耦合可以输出高更新率的位置信息。IE紧耦合可以提供连续、高精度、高更新率且平滑的定位结果，所以适合作为后处理定位精度评估参考。

图3为本发明实施例提供的一种基于IE紧耦合后处理定位精度评估的流程图，主要包括：

步骤1数据预处理。IE后处理软件需要输入.BIN格式的文件。本发明列车定位单元的中的GNSS接收机基站接收机采集的原始伪距/伪距率和卫星星历信息均保存为.gps文件，为进行IE后处理，需要转换为.BIN格式文件。

步骤2GNSS/INS紧耦合参考位置解算。IE采用预处理后的GNSS原始信息进行GNSS解算，得到GNSS卫星的位置信息和误差修正后的伪距/伪距率。结合INS采集的加速度和角速度信息，完成GNSS/INS紧耦合，得到GNSS/INS紧耦合解算的定位结果，使用RTS Smoother对所述GNSS/INS紧耦合解算的定位结果进行平滑处理，得到GNSS/INS紧耦合解算的最终列车定位结果；

步骤3：将所述GNSS/INS紧耦合解算的最终列车定位结果与列车定位单元输出的列车定位结果在时间同步后，比较两者的列车定位结果，计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

RTKLIB是由日本东京海洋大学高须知二开发的开源程序包，支持多个GNSS系统的实时和定位后处理算法。

一方面，RTKLIB软件源代码公开，便于算法开发和实验测试。另一反面，RTKLIB支持多种GNSS后处理定位模式，包括单点定位、伪距差分定位、静/动态定位、精密单点静态和精密单点动态定位，定位模式丰富，用户可以根据自己的需求，选择不同的后处理定位模式。此外，RTKLIB支持多种GNSS标准格式和协议、GNSS接收机专有数据协议格式，应用范围较广。

RTKLIB中后处理模式中的动态定位模式，即后处理差分定位模式，移动站接收机在进行GNSS观测的同时，接收到基准站发送的改正数据，定位精度可达到厘米级。因此，本发明采用基于RTKLIB后处理模式中的动态定位模式的定位结果，作为评估本发明待评估系统定位精度的参考系统。

图4为本发明实施例提供的一种基于RTKLIB动态定位模式的后处理定位精度评估流程图，主要包括：

步骤1数据预处理。RTKLIB后处理需要标准的RINEX格式的观测和导航电文文件，将采集的基准站和移动站的原始.gps文件转换为RINEX格式的.O文件和.N文件。

步骤2误差建模。本发明在进行实测实验时，基准站静止，移动站随着实验机车的移动进行移动，所以选择动态定位模式。选用L1、L2和L5三频信息进行位置解算。动态定位中由于对流层和电离层会对定位结果造成误差，所以为提高定位精度，需要对对流层和电离层进行误差建模。选择广播电离层模型和Saastamoinen对流层模型，同时采用广播星历进行解算。模糊度固定方式选择瞬时模糊度固定方式，此种方式模糊度会每个历元都进行计算，位置解算精度较高。

步骤3后处理定位精度评估参数计算。将RTKLIB后处理输出的高精度定位结果作为参考位置，将所述RTKLIB后处理输出的列车定位结果与列车定位单元输出的列车定位结果在时间同步后，比较两者的列车定位结果，计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

为准确、直观、定量地评估列车定位精度，本发明引入导航定位领域常用的五个定位精度评估指标，具体计算如下：

均值(MEAN)是每个历元列车定位单元的测量值与对应历元的参考位置的偏差和与总历元数目的比值，反映了定位单元在一段时间内的平均定位精度。

均值MEAN的计算公式为：

式中：d表示方向，本发明研究列车的水平定位精度，因此d包含北向和东向两个方向，x_od,i表示在d方向第i个历元的测量值，x_td,i表示在d方向第i个历元的参考值，x_od,i-x_td,i表示d方向每个历元的测量偏差，且x_od,i和x_td,i均为标量，n表示一次实验中的所有历元数目。

标准差SD是每个历元测量偏差与误差均值差值的平方和与总历元数目比值的平方根，反映了一段时间内整体定位误差与平均定位误差的离散程度。

SD计算公式为：

均方根误差RMSE是是每个历元测量偏差的平方和与总历元数目比值的平方根，反映了待评估系统的一维定位精度。

RMSE计算公式为：

距离均方根误差DRMS是二维标准差平方和的平方根，反映了二维的定位精度。

DRMS计算公式为：

式中：SD_N和SD_E分别表示二维位置北向和东向的标准差。

圆概率误差CEP在描述定位精度时，一般定义为以天线真实位置为圆心的圆内，偏离圆心概率为50％的二维点位离散分布度量。

CEP计算公式为：

CEP＝0.59(SD_N+SD_E)

根据上述各模型并通过本发明方法可以得出以下实验结果：

单一的定位精度评估策略难以满足所有场景下定位精度评估需求，因此本实施例综合实时和后处理定位精度评估方法，可以根据实际运行需求选择合适的定位精度评估策略。发明了一种基于高精度参考系统的列车定位单元定位精度评估方法。采用SPAN-FSAS组合定位系统、IE紧耦合和RTKLIB动态模式三种不同的高精度参考系统，定量地计算了列车定位单元的瞬时定位误差和后处理定位精度评估参数。本发明实施例的基于高精度参考系统的列车定位单元的定位精度评估方法，建设与维护成本低，且评估的列车定位精度为绝对精度，可以直观、定量地观测到列车的瞬时定位误差和后处理定位精度，便于对通用列车定位系统定位性能进行全面整体的分析。

本发明研究的定位精度评估方法可以定量地评估出待评估系统的定位精度，为用户的实际应用提供一定的参考。

本发明方法适用于铁路系统中的列车定位系统，可以进行列车定位系统定位精度的实时和后处理定位精度评估。

综上所述，本发明实施例首先在列车实时运行过程中，由列车定位单元和SPAN-FSAS组合定位系统同时获取列车的实时位置信息，通过计算两者同一历元的位置差值，得到瞬时定位误差，反映列车定位单元的实时定位精度。其次，采用IE紧耦合和RTKLIB动态解算结果作为后处理定位精度评估参考值，通过计算均值MEAN、标准差SD、均方根误差RMSE、距离均方差误差DRMS和圆概率误差CEP五个统计参数，评估列车定位单元的后处理定位精度。综合瞬时定位误差和后处理定位精度指标，直观、定量地评估列车定位单元的定位性能。这种定位精度评估方法可以为列车提供绝对的定位精度。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统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劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种对列车定位单元的定位精度进行综合评估的方法，其特征在于，包括：

选取SPAN-FSAS组合导航系统为实时参考系统，计算出同一历元列车定位单元与所述实时参考系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度；

选取GNSS/INS紧耦合和RTKLIB动态模式解算的定位结果作为后处理定位精度评估参考，基于所述后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的选取SPAN-FSAS组合导航系统为实时参考系统，计算出同一历元列车定位单元与所述实时参考系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度，包括：

将SPAN-FSAS组合导航系统作为实时参考系统，将列车定位单元作为待评估系统，搭建列车的实时定位精度评估平台，该实时定位精度评估平台包括所述实时参考系统和所述待评估系统，所述待评估系统实时获取列车的位置信息，所述实时参考系统同步实时地得到列车位置信息，采用功分器将GNSS天线接收的GNSS卫星信号分为两路，分别输入给参考系统和待评估系统，已实现所述参考系统与所述待评估系统在同一历元解算同一位置信息；

在同一历元，将所述参考系统与所述待评估系统输出的位置作比较，计算出所述参考系统与所述待评估系统之间的瞬时定位误差，根据所述瞬时定位误差评估列车定位单元的实时定位精度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，所述的选取GNSS/INS紧耦合解算的定位结果作为后处理定位精度评估参考，基于所述后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度，包括：

步骤1：将GNSS基站接收机采集的原始伪距/伪距率和卫星星历信息的.gps文件转换为.BIN格式文件；

步骤2：保证在GNSS接收机跟踪到卫星少于4颗的情况下仍能正常工作，将预处理后的GNSS原始信息进行GNSS解算，得到GNSS卫星的位置信息和误差修正后的伪距/伪距率，结合INS采集的加速度和角速度信息，完成GNSS/INS紧耦合，得到GNSS/INS紧耦合解算的定位结果，使用RTS Smoother对所述GNSS/INS紧耦合解算的定位结果进行平滑处理，得到GNSS/INS紧耦合解算的最终列车定位结果；

步骤3：将所述GNSS/INS紧耦合解算的最终列车定位结果与列车定位单元输出的列车定位结果在时间同步后，比较两者的列车定位结果，计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，所述的选取RTKLIB动态模式解算的定位结果作为后处理定位精度评估参考，基于所述后处理定位精度评估参考计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度，包括：

步骤1：将采集的基准站和移动站的原始.gps文件转换为RINEX格式的观测.O文件和导航电文.N文件；

步骤2：在进行实测实验时，基准站静止，移动站随着实验机车的移动进行移动，选择动态定位模式，选用L1、L2和L5三频信息进行位置解算，对对流层和电离层进行误差建模，选择广播电离层模型和Saastamoinen对流层模型，同时采用广播星历进行解算，模糊度固定方式选择瞬时模糊度固定方式；

步骤3：将RTKLIB后处理输出的定位结果作为参考位置，将所述RTKLIB后处理输出的列车定位结果与列车定位单元输出的列车定位结果在时间同步后，比较两者的列车定位结果，计算出列车的后处理定位精度评估指标，根据所述后处理定位精度评估指标评估列车定位单元的后处理定位精度。

5.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征还在于，所述的后处理定位精度评估指标包括：均值MEAN、标准差SD、均方根误差RMSE、距离均方差误差DRMS和圆概率误差CEP：

均值MEAN是每个历元列车定位单元的测量值与对应历元参考位置的偏差和与总历元数目的比值；

均值MEAN的计算公式为：

式中：d表示方向，d包含北向和东向两个方向，x_od,i表示在d方向第i个历元的测量值，x_td,i表示在d方向第i个历元的参考值，x_od,i-x_td,i表示d方向每个历元的测量偏差，且x_od,i和x_td,i均为标量，n表示一次实验中的所有历元数目；

标准差SD是每个历元的测量偏差与误差均值差值的平方和与总历元数目比值的平方根：

SD计算公式为：

式中：d表示方向，d包含北向和东向两个方向，x_od,i表示在d方向第i个历元的测量值，x_td,i表示在d方向第i个历元的参考值，n表示一次实验中的所有历元数目；MEAN_d表示一次实验中的定位误差均值；

均方根误差是是每个历元测量偏差的平方和与总历元数目比值的平方；

RMSE计算公式为：

式中：d表示方向，d包含北向和东向两个方向，x_od,i表示在d方向第i个历元的测量值，x_td,i表示在d方向第i个历元的参考值，n表示一次实验中的所有历元数目；

距离均方根误差是二维标准差平方和的平方根；

DRMS计算公式为：

式中：SD_N和SD_E分别表示二维位置北向和东向的标准差，下角标_N表示北向，_E表示东向；

圆概率误差为以天线真实位置为圆心的圆内，偏离圆心概率为50％的二维点位离散分布度量：

CEP计算公式为：

CEP＝0.59(SD_N+SD_E)

式中：SD_N和SD_E分别表示二维位置北向和东向的标准差，下角标_N表示北向，_E表示东向。

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