CN110972066A - 列车及其安全定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种列车及其安全定位系统，所述系统包括：设置在列车第一车厢的第一定位子系统，其中，第一定位子系统包括第一GNSS卫星导航接收机、第一无线载波标签节点、至少一个第一速度传感器、第一车载控制器和第一安全定位单元；设置在列车第二车厢的第二定位子系统，其中，第二定位子系统包括第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点、至少一个第二速度传感器、第二车载控制器和第二安全定位单元；通信网络，第一车载控制器、第一安全定位单元、第二车载控制器和第二安全定位单元通过通信网络通信连接。由此，提高了列车定位精度，降低了设备安装复杂度，同时降低了物料成本和维护成本。

Description

列车及其安全定位系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种列车安全定位系统、一种具有该安全定位系统的列车和一种列车安全定位方法。
背景技术
在轨道信号系统中，列车安全可靠地获取定位非常关键，通常采用应答器与速度传感器结合的方式进行列车定位。该定位方式广泛应用于高速铁路，城市轨道交通信号系统，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：1、为了克服轮胎磨损，胎压变化造成的测速累计误差，地面需间隔一定距离布置应答器，例如，在城市轨道交通中，通常间隔距离为200～300米，为了获取更高的站内车停车精度，需布置更多的应答器，带来了大量的设备成本；2、应答器和车载天线为了完成报文的感应和传输，有着严格的间距要求，给轨旁和车载设备提出了更大挑战，特别是对于跨座式单轨的高架轨道梁和紧凑型车身，设备安装更为不便；3、当应答器位置调整时，需要重新烧写报文，不利于运营部门的后期维护。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种列车安全定位系统，能够提高列车定位精度，降低设备安装复杂度，同时降低物料成本和维护成本。
本发明的第二个目的在于提出一种列车。
本发明的第三个目的在于提出一种列车安全定位方法。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的一种列车安全定位系统，包括：设置在列车第一车厢的第一定位子系统，其中，所述第一定位子系统包括第一GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球导航卫星系统)卫星导航接收机、第一无线载波标签节点、至少一个第一速度传感器、第一车载控制器和第一安全定位单元；设置在列车第二车厢的第二定位子系统，其中，所述第二定位子系统包括第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点、至少一个第二速度传感器、第二车载控制器和第二安全定位单元；通信网络，所述第一车载控制器、所述第一安全定位单元、所述第二车载控制器和所述第二安全定位单元通过所述通信网络通信连接。
根据本发明实施例的列车安全定位系统，设置在列车第一车厢的第一定位子系统，其中，第一定位子系统包括第一GNSS卫星导航接收机、第一无线载波标签节点、至少一个第一速度传感器、第一车载控制器和第一安全定位单元；设置在列车第二车厢的第二定位子系统，其中，第二定位子系统包括第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点、至少一个第二速度传感器、第二车载控制器和第二安全定位单元；第一车载控制器、第一安全定位单元、第二车载控制器和第二安全定位单元通过通信网络通信连接。由此，该系统能够提高列车定位精度，降低设备安装复杂度，同时降低物料成本和维护成本。
另外，根据本发明实施例的列车安全定位系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述第一车厢为所述列车的车头车厢，所述第二车厢为所述列车的车尾车厢。
根据本发明的一个实施例，所述通信网络包括：设置在所述列车第一车厢的第一交换机和第二交换机；设置在所述列车第二车厢的第三交换机和第四交换机；其中，所述第一交换机分别与所述第一车载控制器、所述第一安全定位单元和所述第三交换机通信连接，所述第二交换机分别与所述第一车载控制器、所述第一安全定位单元和所述第四交换机通信连接，所述第三交换机分别与所述第二车载控制器、所述第二安全定位单元和所述第一交换机通信连接，所述第四交换机分别与所述第二车载控制器、所述第二安全定位单元和所述第二交换机通信连接。
根据本发明的一个实施例，所述第一速度传感器和所述第二速度传感器为多个，用于检测所述列车的速度。
根据本发明的一个实施例，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息；和/或所述第二安全定位单元根据所述第二GNSS卫星导航接收机、所述第二无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第二速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第二安全位置信息。
根据本发明的一个实施例，所述第一车载控制器根据所述第一安全位置信息对所述列车进行控制；或者所述第二车载控制器根据所述第二安全位置信息对所述列车进行控制；或者所述第一车载控制器或者所述第二车载控制器根据所述第一安全位置信息和所述第二安全位置信息对所述列车进行控制。
根据本发明的一个实施例，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：所述第一安全定位单元对所述第一GNSS卫星导航接收机或第二GNSS卫星导航接收机接收的GNSS信号进行坐标系变换，以获得第一轨道偏移量；在第一预设时间后，所述第一GNSS卫星导航接收机接收GNSS信号，所述第一安全定位单元对所述第一GNSS卫星导航接收机接收的GNSS信号再次进行坐标系变换，以获得第二轨道偏移量；所述第一安全定位单元根据速度信号生成测距信号，并根据所述测距信号获取列车的累计行走距离；获取所述第一轨道偏移量和所述第二轨道偏移量之间的差值；在所述差值与所述累计行走距离之间的差值小于预设误差阈值时，得到GNSS位置坐标。
根据本发明的一个实施例，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：在得到所述GNSS位置坐标后，所述第一安全定位单元根据速度信号生成所述测距信号，并通过所述GNSS信号对测距信号进行校正。
根据本发明的一个实施例，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：在所述列车进入站台时，根据所述站台中的UWB标签的UWB信号对所述测距信号进行区间校正。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种列车，其包括上述的安全定位系统。
本发明实施例的列车，通过上述的安全定位系统，能够提高列车定位精度，降低了设备安装复杂度，同时降低了物料成本和维护成本。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种列车安全定位方法，包括以下步骤：获取所述列车的测距信号，以获得列车的累计行走距离；接收GNSS信号，并根据所述列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标；接收无线载波UWB信号；根据所述列车的累计行走距离、所述GNSS位置坐标以及所述无线载波UWB信号进行定位。
根据本发明实施例的列车安全定位方法，获取列车的测距信号，以获得列车的累计行走距离；接收GNSS信号，并根据列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标；接收无线载波UWB信号；根据列车的累计行走距离、GNSS位置坐标以及无线载波UWB信号进行定位。由此，该方法能够提高列车定位精度，降低设备安装复杂度，同时降低物料成本和维护成本。
另外，根据本发明实施例的列车安全定位方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，根据所述列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标，包括：接收所述GNSS信号，并对所述GNSS信号进行坐标系变换，以获得第一轨道偏移量；在第一预设时间后，再次接收所述GNSS信号，并对所述GNSS信号进行坐标系变换，以获得第二轨道偏移量；获取所述列车的测距信号，并根据所述测距信号获取所述列车的累计行走距离；获取所述第一轨道偏移量和所述第二轨道偏移量之间的差值；在所述差值与所述累计行走距离之间的差值小于预设误差阈值时，得到所述GNSS位置坐标。
根据本发明的一个实施例，在得到所述GNSS位置坐标后，根据速度信号生成所述测距信号，并通过所述GNSS信号对测距信号进行校正。
根据本发明的一个实施例，在所述列车进入站台时，根据所述UWB信号对所述测距信号进行区间校正。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分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
图1是根据本发明一个实施例的列车安全定位系统的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的融合计算的流程图；
图3是根据本发明一个实施例的列车安全定位系统的架构图；
图4是根据本发明一个实施例的列车的方框示意图；以及
图5是根据本发明实施例的列车安全定位方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的列车安全定位系统和具有该安全定位系统的列车。
图1是根据本发明一个实施例的列车安全定位系统的结构示意图。
如图1所示，本发明的列车安全定位系统可包括：设置在列车第一车厢的第一定位子系统100、设置在列车第二车厢的第二定位子系统200和通信网络300。
其中，第一定位子系统100可包括第一GNSS卫星导航接收机110、第一无线载波标签节点120、至少一个第一速度传感器130、第一车载控制器140和第一安全定位单元150。第二定位子系统200可包括第二GNSS卫星导航接收机210、第二无线载波标签节点220、至少一个第二速度传感器230、第二车载控制器240和第二安全定位单元250。第一车载控制器140、第一安全定位单元150、第二车载控制器240和第二安全定位单元250通过通信网络300相互通信。
在本发明的一个实施例中，第一车厢可以为列车的车头车厢，第二车厢可以为列车的车尾车厢。
在本发明的一个实施例中，第一速度传感器130和第二速度传感器230可以为多个，用于检测列车的速度。
根据本发明的一个实施例，第一安全定位单元150根据第一GNSS卫星导航接收机110、第一无线载波标签节点120接收的无线载波UWB信号和至少一个第一速度传感器130检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息；和/或第二安全定位单元250根据第二GNSS卫星导航接收机210、第二无线载波标签节点220接收的无线载波UWB信号和至少一个第二速度传感器230检测的速度信号进行定位，以得到第二安全位置信息。
根据本发明的一个实施例，第一车载控制器140根据第一安全位置信息对列车进行控制；或者第二车载控制器240根据第二安全位置信息对列车进行控制；或者第一车载控制器140或者第二车载控制器240根据第一安全位置信息和第二安全位置信息对列车进行控制。
在本发明的一个实施例中，第一安全定位单元150根据第一GNSS卫星导航接收机110、第一无线载波标签节点120接收的无线载波UWB信号和至少一个第一速度传感器130检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：第一安全定位单元150对第一GNSS卫星导航接收机110接收的GNSS信号进行坐标系变换，以获得第一轨道偏移量；在第一预设时间后，第一GNSS卫星导航接收机110接收GNSS信号，第一安全定位单元150对第一GNSS卫星导航接收机110接收的GNSS信号再次进行坐标系变换，以获得第二轨道偏移量；第一安全定位单元150根据速度信号生成测距信号，并根据测距信号获取列车的累计行走距离；获取第一轨道偏移量和第二轨道偏移量之间的差值；在差值与累计行走距离之间的差值小于预设误差阈值时，得到GNSS位置坐标。
在本发明的一个实施例中，第一安全定位单元150根据第一GNSS卫星导航接收机110、第一无线载波标签节点120接收的无线载波UWB信号和至少一个第一速度传感器130检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：在得到GNSS位置坐标后，第一安全定位单元150根据速度信号生成测距信号，并通过GNSS信号对测距信号进行校正。
在本发明的一个实施例中，第一安全定位单元150根据第一GNSS卫星导航接收机110、第一无线载波标签节点120接收的无线载波UWB信号和至少一个第一速度传感器130检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：在列车进入站台时，根据站台中的UWB标签的UWB信号对测距信号进行区间校正。
也就是说，第一车载控制器140可根据第一安全定位单元150获取的第一安全位置信息对列车进行控制，或者第二车载控制器240根据第二安全定位单元250获取的第二安全位置信息对列车进行控制，或者第一车载控制器140或第二车载控制器240根据第一安全位置信息和第二安全位置信息对列车进行控制。其中，第一安全位置信息的获取方式和第二安全定位信息的获取方式相同；第一车载控制器根据第一安全位置信息对列车进行控制和第二车载控制器根据第二安全位置信息对列车进行控制的方式相同。
为了便于描述，在下面实施例中，以安全定位单元根据GNSS卫星导航接收机、无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和至少一个速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到安全位置信息，车载控制器根据安全位置信息对列车进行控制为例，进行解释说明。
具体地，随着GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、GLONASS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航系统)、Galileo和我国自主的北斗卫星导航系统的逐步发展和完善，卫星导航定位技术的应用领域不断扩展，GNSS技术应用于轨道交通列车定位得到广泛关注，如何采用GNSS实现列车安全有效的定位，成为研究热点，为此，本发明提出一种安全定位系统，可以应用于城市轨道交通信号系统中，完成列车自主定位。该系统通过在车头车厢和车尾车厢设置两个安全定位单元构成热备冗余，每个安全定位单元连接GNSS卫星导航接收机、无线载波标签节点、速度传感器，将这三种传感器的位置信息进行融合，并通过通信网络发送给车载控制器，以提供安全的位置信息。
具体而言，通过多个第一速度传感器和多个第二速度传感器分别对车头车厢和车尾车厢的多个车轮进行速度检测，通过速度传感器获取里程累计脉冲计数，与车轮轮径值结合，可计算出列车的行走距离。例如，列车车轮转动一圈的脉冲数为n，车轮周长为L，列车累计走行脉冲数为m，那么，列车累计的行走距离s＝L/n*m。
车头车厢和车尾车厢设置有两个无线载波标签节点(UWB标签节点)，车头车厢设置的UWB标签节点与前车车尾车厢设置的UWB标签节点进行测距、通信，以提供与两车的相对距离、相对车速。同样地，车尾车厢设置的UWB标签节点与后车车头车厢设置的UWB标签节点进行测距、通信，以提供与两车的相对距离、相对车速。从而能够实现车车追踪、列车防撞功能。同时，还可以与轨旁设置的UWB参考点基站进行测距，提供与轨旁固定坐标点的相对距离，用于列车定位、站台精确停车。
GNSS卫星导航接收机用于接收列车实时位置的经纬度坐标，并与轨道的一维电子地图相结合，以计算出列车在轨道上的位置，即，预先对列车的经纬度坐标进行测量，并结合一维电子地图，形成一个映射表，在接收到经纬度坐标时，经过查询映射表，即可得到列车在一维电子地图上的位置点，也就是列车在轨道上的位置。GNSS卫星导航接收机与轨旁固定位置的地面增强差分站进行实时坐标校正，采用基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够实时地提供终端接收机在指定坐标系中的三维定位结果，从而提高列车定位精度。
安全定位单元对速度传感器累计里程、GNSS卫星导航接收机确定的位置坐标、UWB标签节点测距相对距离进行融合计算，得到列车第一安全定位信息，通过通信网络300发给车载控制器，用于列车ATP(Automatic Train Protection，列车自动防护系统)防护和ATO(Automatic Train Operation，列车自动驾驶子系统)自动驾驶。
下面结合图2对如何获取第一安全定位信息进行详细描述。
S101，列车上电启动。
S102，判断列车是否接收到GNSS定位信号。如果是，执行步骤S104；如果否，执行步骤S103。
S103，列车采用跳跃方式获取GNSS定位信号。
S104，经纬度坐标进行坐标系变换为一维轨道偏移量。
S105，一维轨道偏移量转换为初始定位1(轨道逻辑区段+偏移量)。
S106，列车采用跳跃模式(如间隔1s)获取GNSS定位信号2，并进行速度传感器累计测距，以获得列车累计里程。
S107，判断GNSS距离差与累计里程之间的差值是否小于误差阈值。如果是，执行步骤S108；如果否，返回步骤S106。
S108，系统模式升级为当前具有安全定位信息。
S109，间隔1s获取GNSS定位信号，对速度传感器获取的列车累计里程进行校正。
S110，与站台轨旁UWB定位基站进行通信。
S111，列车站台精准停车。
S112，列车进行站台时，对测距信号进行区间校正。
综上，本发明的列车安全定位系统，提高了列车定位精度，通过差分型GNSS和UWB精确定位技术的融合，动态定位精度可以到10厘米以内，而应答器的定位精度最小只能到50厘米。降低了设备安装复杂度，应答器、应答器天线体积较大，并需要满足周围一定范围内无金属要求，给跨座式单轨设备安装提出了挑战，同时，由于GNSS接收机无需布置轨旁设备，UWB轨旁基站体积较小，可以与其它轨旁设备共用天线杆，更便于设备安装。降低了物料成本和维护成本，GNSS卫星导航接收机和UWB标签成本低于应答器。
进一步地，根据本发明的一个实施例，通信网络300可包括：设置在第一定位子系统100之中的第一交换机310和第二交换机320、设置在第二定位子系统200之中的第三交换机330和第四交换机340。其中，第一交换机310分别与第一车载控制器140、第一安全定位单元150和第三交换机330通信连接，第二交换机320分别与第一车载控制器140、第一安全定位单元150和第四交换机340通信连接，第三交换机330分别与第二车载控制器240、第二安全定位单元250和第一交换机310通信连接，第四交换机340分别与第二车载控制器240、第二安全定位单元250和第二交换机320通信连接。
也就是说，车头车厢和车尾车厢分别设置两个交换机，以构成冗余双网，安全定位单元通过每个网冗余传输安全定位信息。
由于列车定位是列车控制的安全输入，要求高安全性和高可靠性，采用单一传感器技术如GNSS、UWB、速度传感器，有不同类型的失效模式：(1)GNSS在受到信号遮挡或天气大气层变化时，可能产生卫星信号失锁导致位置丢失或漂移的问题；(2)UWB采用1Ghz以上的频谱带宽进行短距通信，只能进行相对测距，同时需要在轨旁布置定位基站，定位基站的安装位置精度直接影响移动列车的定位精度，涉及到列车多股道场景中，存在无法区分上下行情况，需要与速度方向结合；(3)速度传感器安装在列车车轴上，存在空转打滑和脉冲受扰情况，累计行驶过程中，会不断产生累计测距误差。
因此，为了进一步提高定位信息的精度，如图3所示，安全定位单元采用轨道交通的二取二安全架构，即，每个安全定位单元均包括独立的双CPU，通过不同类型的通信接口连接GNSS卫星导航接收机、UWB标签节点，通过测速电路接收速度传感器脉冲，每个CPU接收到不同的传感器数据后，分别进行独立运算，计算后的结果在CPU1和CPU2之间进行交换，并进行比较，一致后发送给交换机，继而发送车载控制器。
车载控制器在接收到列车定位信息后，用于控车曲线计算，同时通过车地无线网络把列车位置信息传给地面控制中心，用于列车位置监控。由此，进一步提高了定位信息的精度，使得列车能够更加精确的定位停车。
需要说明的是，第一车厢和第二车厢也可以为列车的其他车厢，具体地获取列车安全的定位信息的方式和上述实施例中的相同，为避免冗长，这里不再详细介绍。
在本发明的一个实施例中，第二安全定位单元根据第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和至少一个第二速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第二安全位置信息，包括：第二安全定位单元对第二GNSS卫星导航接收机接收的GNSS信号进行坐标系变换，以获得第三轨道偏移量；在第二预设时间后，第二GNSS卫星导航接收机接收GNSS信号，第二安全定位单元对第二GNSS卫星导航接收机接收的GNSS信号再次进行坐标系变换，以获得第四轨道偏移量；第二安全定位单元根据速度信号生成测距信号，并根据测距信号获取列车的累计行走距离；获取第三轨道偏移量和第四轨道偏移量之间的差值；在差值与累计行走距离之间的差值小于预设误差阈值时，得到GNSS位置坐标。
在本发明的一个实施例中，第二安全定位单元根据第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和至少一个第二速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第二安全位置信息，包括：在得到GNSS位置坐标后，第二安全定位单元250根据速度信号生成测距信号，并通过GNSS信号对测距信号进行校正。
在本发明的一个实施例中，第二安全定位单元根据第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和至少一个第二速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第二安全位置信息，包括：在列车进入站台时，根据站台中的UWB标签的UWB信号对测距信号进行区间校正。
也就是说，上述实施例中的列车安全定位系统，可以是由列车第一车厢的第一定位子系统获得第一安全定位信息，也可以由列车第二车厢的第二定位子系统获得第二安全定位信息，也可以由第一定位子系统和第二定位子系统共同获得第一安全定位信息和第二安全定位信息，第一车载控制器或第二车载控制器根据第一安全定位信息和第二安全定位信息，并结合相应的算法获取列车的安全位置信息(例如，两个安全位置信息的中间位置)，以对列车进行控制。其中，第二安全位置信息的获取方式与第一安全位置信息的获取方式相同，为避免冗长，这里不再赘述。
综上所述，根据本发明实施例的列车安全定位系统，设置在列车第一车厢的第一定位子系统，其中，第一定位子系统包括第一GNSS卫星导航接收机、第一无线载波标签节点、至少一个第一速度传感器、第一车载控制器和第一安全定位单元；设置在列车第二车厢的第二定位子系统，其中，第二定位子系统包括第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点、至少一个第二速度传感器、第二车载控制器和第二安全定位单元；第一车载控制器、第一安全定位单元、第二车载控制器和第二安全定位单元通过通信网络通信连接。由此，该系统能够提高列车定位精度，降低设备安装复杂度，同时降低物料成本和维护成本。
图4是根据本发明实施例的列车的方框示意图。
如图4所示，本发明的列车1000可包括上述的列车安全定位系统1100。
本发明的列车，通过上述的列车安全定位系统，能够提高列车定位精度，降低了设备安装复杂度，同时降低了物料成本和维护成本。
图5是根据本发明实施例的列车安全定位方法的流程图。
如图5所示，本发明实施例的列车安全定位方法可包括以下步骤：
S1，获取列车的测距信号，以获得列车的累计行走距离。
S2，接收GNSS信号，并根据列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标。
S3，接收无线载波UWB信号。
S4，根据列车的累计行走距离、GNSS位置坐标以及无线载波UWB信号进行定位。
根据本发明的一个实施例，根据列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标，包括：接收GNSS信号，并对GNSS信号进行坐标系变换，以获得第一轨道偏移量；在第一预设时间后，再次接收GNSS信号，并对GNSS信号进行坐标系变换，以获得第二轨道偏移量；获取列车的测距信号，并根据测距信号获取列车的累计行走距离；获取第一轨道偏移量和第二轨道偏移量之间的差值；在差值与累计行走距离之间的差值小于预设误差阈值时，得到GNSS位置坐标。
根据本发明的一个实施例，在得到GNSS位置坐标后，根据速度信号生成测距信号，并通过GNSS信号对测距信号进行校正。
根据本发明的一个实施例，在列车进入站台时，根据UWB信号对测距信号进行区间校正。
需要说明的是，本发明实施例的列车安全定位方法中未披露的细节，请参照本发明实施例的列车安全定位系统中所披露的细节，具体这里不再赘述。
根据本发明实施例的列车安全定位方法，获取列车的测距信号，以获得列车的累计行走距离；接收GNSS信号，并根据列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标；接收无线载波UWB信号；根据列车的累计行走距离、GNSS位置坐标以及无线载波UWB信号进行定位。由此，该方法能够提高列车定位精度，降低设备安装复杂度，同时降低物料成本和维护成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种列车安全定位系统，其特征在于，包括：
设置在列车第一车厢的第一定位子系统，其中，所述第一定位子系统包括第一GNSS卫星导航接收机、第一无线载波标签节点、至少一个第一速度传感器、第一车载控制器和第一安全定位单元；
设置在列车第二车厢的第二定位子系统，其中，所述第二定位子系统包括第二GNSS卫星导航接收机、第二无线载波标签节点、至少一个第二速度传感器、第二车载控制器和第二安全定位单元；
通信网络，所述第一车载控制器、所述第一安全定位单元、所述第二车载控制器和所述第二安全定位单元通过所述通信网络通信连接。
2.如权利要求1所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述第一车厢为所述列车的车头车厢，所述第二车厢为所述列车的车尾车厢。
3.如权利要求1所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述通信网络包括：
设置在所述列车第一车厢的第一交换机和第二交换机；
设置在所述列车第二车厢的第三交换机和第四交换机；
其中，所述第一交换机分别与所述第一车载控制器、所述第一安全定位单元和所述第三交换机通信连接，所述第二交换机分别与所述第一车载控制器、所述第一安全定位单元和所述第四交换机通信连接，所述第三交换机分别与所述第二车载控制器、所述第二安全定位单元和所述第一交换机通信连接，所述第四交换机分别与所述第二车载控制器、所述第二安全定位单元和所述第二交换机通信连接。
4.如权利要求1所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述第一速度传感器和所述第二速度传感器为多个，用于检测所述列车的速度。
5.如权利要求1所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息；和/或
所述第二安全定位单元根据所述第二GNSS卫星导航接收机、所述第二无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第二速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第二安全位置信息。
6.如权利要求5所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述第一车载控制器根据所述第一安全位置信息对所述列车进行控制；或者
所述第二车载控制器根据所述第二安全位置信息对所述列车进行控制；或者
所述第一车载控制器或者所述第二车载控制器根据所述第一安全位置信息和所述第二安全位置信息对所述列车进行控制。
7.如权利要求6所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：
所述第一安全定位单元对所述第一GNSS卫星导航接收机或第二GNSS卫星导航接收机接收的GNSS信号进行坐标系变换，以获得第一轨道偏移量；
在第一预设时间后，所述第一GNSS卫星导航接收机接收GNSS信号，所述第一安全定位单元对所述第一GNSS卫星导航接收机接收的GNSS信号再次进行坐标系变换，以获得第二轨道偏移量；
所述第一安全定位单元根据速度信号生成测距信号，并根据所述测距信号获取列车的累计行走距离；
获取所述第一轨道偏移量和所述第二轨道偏移量之间的差值；
在所述差值与所述累计行走距离之间的差值小于预设误差阈值时，得到GNSS位置坐标。
8.如权利要求7所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：
在得到所述GNSS位置坐标后，所述第一安全定位单元根据速度信号生成所述测距信号，并通过所述GNSS信号对测距信号进行校正。
9.如权利要求8所述的列车安全定位系统，其特征在于，所述第一安全定位单元根据所述第一GNSS卫星导航接收机、所述第一无线载波标签节点接收的无线载波UWB信号和所述至少一个第一速度传感器检测的速度信号进行定位，以得到第一安全位置信息，包括：
在所述列车进入站台时，根据所述站台中的UWB标签的UWB信号对所述测距信号进行区间校正。
10.一种列车，其特征在于，包括如权利要求1-9所述的列车安全定位系统。
11.一种列车安全定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述列车的测距信号，以获得列车的累计行走距离；
接收GNSS信号，并根据所述列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标；
接收无线载波UWB信号；
根据所述列车的累计行走距离、所述GNSS位置坐标以及所述无线载波UWB信号进行定位。
12.如权利要求11所述的列车安全定位方法，其特征在于，根据所述列车的测距信号和GNSS信号获取GNSS位置坐标，包括：
接收所述GNSS信号，并对所述GNSS信号进行坐标系变换，以获得第一轨道偏移量；
在第一预设时间后，再次接收所述GNSS信号，并对所述GNSS信号进行坐标系变换，以获得第二轨道偏移量；
获取所述列车的测距信号，并根据所述测距信号获取所述列车的累计行走距离；
获取所述第一轨道偏移量和所述第二轨道偏移量之间的差值；
在所述差值与所述累计行走距离之间的差值小于预设误差阈值时，得到所述GNSS位置坐标。
13.如权利要求11所述的列车安全定位方法，其特征在于，在得到所述GNSS位置坐标后，根据速度信号生成所述测距信号，并通过所述GNSS信号对测距信号进行校正。
14.如权利要求11所述的列车安全定位方法，其特征在于，在所述列车进入站台时，根据所述UWB信号对所述测距信号进行区间校正。
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