CN111791921B

CN111791921B - 获取列车的位置信息的方法和装置

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Publication number: CN111791921B
Application number: CN202010617863.9A
Authority: CN
Inventors: 张春雨; 余浩旸
Original assignee: Traffic Control Technology TCT Co Ltd
Current assignee: Traffic Control Technology TCT Co Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: CN111791921A

Abstract

本公开的实施例提供了获取列车的位置信息的方法、装置、设备和计算机可读存储介质。所述方法包括5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号；列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号；所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号；所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息。以此方式，能够准确定位列车的位置。

Description

获取列车的位置信息的方法和装置

技术领域

本公开的实施例一般涉及轨道交通技术领域，并且更具体地，涉及获取列车的位置信息的方法和装置。

背景技术

在轨道交通技术领域中列车的定位技术显得尤为重要。

现有的定位技术包含：(1)超宽带(Ultra-Wide Band，简称“UWB”)定位技术：通过发射、接收大带宽脉冲实现位置的估计，与传统窄带技术相比，UWB定位技术拥有传输速率高、抗多径的效果好等优点。(2)基于雷达(例如：毫米波雷达)的测速定位技术：雷达测速的原理为利用发射的电磁波与接收的电磁波的频移来计算列车的运行速度，同时对速度进行积分，计算出列车的位置以及运行的里程。(3)基于应答器的列车定位方式：基于应答器的定位方式属于定点定位，地面部分存在应答器以及轨旁的电子单元，车载设备包含查询器、主机与天线，当查询器和应答器处于对准状态时，应答器将会把储存的信息传回给查询器，从而在列车上进行数据处理，得到列车位置与速度信息。

上述现有的定位技术具有如下缺陷：基于UWB定位技术的传输距离较短，同时传输的带宽较低，难以携带大量信息，多以定点定位的方式存在。基于雷达的测速定位技术容易受到外界的影响，由于列车晃动抖动、传感器固有时延、轨道并非完全平行等特点，基于雷达的测速定位在长距离情况下的定位性能难以得到保障，从而出现定位偏差；基于应答器的列车定位方式需要对地面部分的应答器进行密集部署，并且定位精度与地面应答器部署的密集程度有关，从而导致基于应答器的列车定位方式的维护成本高昂。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种获取列车的位置信息的方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。

在本公开的第一方面，提供了一种获取列车的位置信息的方法。该方法包括：5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号；

列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通信信号；

所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号；

所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，

列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号，包括：

所述列车终端对所述通讯信号进行调制，并复原为在所述5G基站发送所述融合信号时的通讯信号；

从所述融合信号分离复原后的通讯信号，获取所述定位信号。

所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息，包括：

确定至少两次获取到的所述定位信号的时间差；

根据所述时间差，获取所述位置信息。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述列车终端根据所述定位信息，获取列车的位置信息之后，所述方法还包括：

广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端，包括：

采用CDMA的方式或者Wi-Fi的方式广播所述位置信息至所述乘客终端。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述通讯信号携带在OFDM信号中，相应的，所述列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号，包括：

所述列车终端对所述融合信号进行OFDM解调，获取所述通讯信号；

所述列车终端对所述通讯信号进行调制，包括：

所述列车终端对所述通讯信号进行OFDM调制。

在本公开的第二方面，提供了一种获取列车的位置信息的装置。该装置包括：发送单元，用于控制5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号；

第一获取单元，用于控制列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号；

第二获取单元，用于控制所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号；

第三获取单元，用于控制所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息。

所述装置还用于：

广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端。

在本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如以上所述的方法。

在本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如根据本公开的第一方面的方法。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的获取列车的位置信息的方法的流程图；

图2示出了根据本公开的实施例进行模块化设计的方框图；

图3示出了根据本公开的另一实施例进行模块化设计的方框图；

图4示出了根据本公开的另一实施例进行模块化设计的方框图；

图5示出了根据本公开的实施例的获取列车的位置信息的装置的方框图；

图6示出了能够实施本公开的实施例的示例性电子设备的方框图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本公开中，通过将定位信号和通讯信号融合，既能够保证正常的移动通信，并进行数据交互，同时还能够提供一种精准定位的功能；同时，基于5G移动通信的大带宽、低延时、广连接特性，定位信号到达列车终端的时延将会大幅缩短，从而提升定位信号的响应速度；此外，由于正常通信需求以及车地通信需求，轨道空间内将会存在5G基站的铺设以及5G网络的覆盖，因此，通过将定位信号和通讯信号融合，能够最大限度的利用现有设备，节约建设成本。

另一方面，由于定位信号和通讯信号融合，进而伴随5G通信信号进行传输，因此，在长距离情形下，本方法的定位性能对比现有技术将会得到提升，并且不容易受到轨道空间环境拓扑结构的影响，从而获取高质量的定位性能，为后续列车控制系统或用户提供安全可靠的使用；乘客终端也能够获取乘客自身所处列车的位置信息。

图1示出了根据本公开的实施例的获取列车的位置信息的方法的流程图，如图1所示，本发明实施例提供的一种获取列车的位置信息的方法，包括以下步骤：

S101：5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号。

具体的，5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号。定位信号可以具体为地理坐标和经纬度坐标等。通讯信号可以具体为语音通话信息和短信信息等。

S102：列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号。

具体的，列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号。所述通讯信号可以携带在正交频分复用技术(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，简称“OFDM”)信号中，进一步地，所述列车终端对所述融合信号进行OFDM解调，获取所述通讯信号。

可以通过去掉循环前缀(Cyclic Prefix,CP)、滤波器等操作对融合信号进行OFDM解调，通过星座图映射得到传输的OFDM信号中的通讯信号。循环前缀是将OFDM符号尾部的信号复制到头部构成的，在数字通信领域中，经常将数字信号在复平面上表示，以直观的表示信号以及信号之间的关系，这种图示就是星座图。

S103：所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号。

具体的，所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号。可以具体包括：所述列车终端对所述通讯信号进行调制，并复原为在所述5G基站发送所述融合信号时的通讯信号。进一步地，所述列车终端对所述通讯信号进行OFDM调制。

可以根据获得的时钟(用于确定融合信号的同步发送周期)和5G协议，对通讯信号进行OFDM调制并加入循环前缀，实现复原通讯信号。

从所述融合信号分离复原后的通讯信号，获取所述定位信号。进一步地，可以预先将定位信号搭载于CDMA信号上，可以将融合信号和复原后的通讯信号相减，得到搭载于CDMA信号上的定位信，可以使用CDMA解调对定位信进行解调，得到对应的5G基站位置。

S104：所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息。

具体的，所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息。可以具体包括：确定至少两次获取到的所述定位信号的时间差。可以是相邻同步发送周期的定位信号，也可以不是相邻同步发送周期的定位信号。

根据所述时间差，获取所述位置信息。进一步地，可以使用TDOA定位算法，实现根据所述时间差，获取所述位置信息，TDOA定位算法为通用算法，具体说明如下：

通过测量信号到达监测站的时间，可以确定信号源的距离。利用信号源到各个监测站的距离(以监测站为中心，距离为半径作圆)，就能确定信号的位置。但是绝对时间一般比较难测量，通过比较信号到达各个监测站的绝对时间差，就能做出以监测站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号的位置。

进一步地，所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息之后，所述方法还包括：广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端。

进一步地，可以采用CDMA的方式或者Wi-Fi的方式广播所述位置信息至所述乘客终端。可以在乘客终端，通过手机软件(可以为APP)进行访问，在手机软件内部通过坐标的方式将位置信息提供给乘客。

本发明实施例提供的获取列车的位置信息的方法，通过从融合信号中获取5G基站的定位信号，进而获取列车的位置信息，能够准确定位列车的位置。

在上述实施例的基础上，所述

所述列车终端对所述通讯信号进行调制，并复原为在所述5G基站发送所述融合信号时的通讯信号；可参照上述说明，不再赘述。

具体的，从所述融合信号分离复原后的通讯信号，获取所述定位信号。可参照上述说明，不再赘述。

本发明实施例提供的获取列车的位置信息的方法，进一步能够准确获取到5G基站的定位信号。

在上述实施例的基础上，

确定至少两次获取到的所述定位信号的时间差；可参照上述说明，不再赘述。

具体的，根据所述时间差，获取所述位置信息。可参照上述说明，不再赘述。

本发明实施例提供的获取列车的位置信息的方法，进一步能够准确获取到列车的位置信息。

在上述实施例的基础上，所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息之后，所述方法还包括：

广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端。可参照上述说明，不再赘述。

本发明实施例提供的获取列车的位置信息的方法，方便乘客获取自身所处列车的位置信息。

在上述实施例的基础上，所述广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端，包括：

具体的，采用CDMA的方式或者Wi-Fi的方式广播所述位置信息至所述乘客终端。可参照上述说明，不再赘述。

本发明实施例提供的获取列车的位置信息的方法，进一步方便乘客获取自身所处列车的位置信息。

在上述实施例的基础上，所述通讯信号携带在OFDM信号中，相应的，所述列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号，包括：

具体的，所述列车终端对所述融合信号进行OFDM解调，获取所述通讯信号；可参照上述说明，不再赘述。

所述列车终端对所述通讯信号进行调制，包括：

具体的，所述列车终端对所述通讯信号进行OFDM调制。可参照上述说明，不再赘述。

为了更好地实施本发明实施例，可以采用模块化设计的方式实现，图2示出了根据本公开的实施例进行模块化设计的方框图，如图2所示，在5G基站处安装定位信号调制发送模块201，用于进行时序同步，并基于CDMA信号加入5G基站的定位信号。由于时序同步，CDMA信号能够与OFDM信号共同发送。

OFDM信号解调模块202、通信信号复原模块203、定位信号解调模块204、定位算法模块205、定位信号广播模块206、接收天线和信号过滤模块位于列车终端，其中，OFDM信号解调模块202，用于通过去掉循环前缀、滤波器等操作对融合信号进行OFDM解调，通过星座图映射得到传输的OFDM信号的通讯信号。通讯信号复原模块203，用于根据获得的时钟和5G协议，对通讯信号进行OFDM调制并加入循环前缀，复原基站发出的OFDM的通讯信号。定位信号解调模块204，用于将接收到的融合信号和通讯信号复原模块203得到的复原后的通讯信号相减，得到搭载于CDMA信号上的定位信号，此时使用CDMA解调对定位信号进行解调，得到对应的5G基站的位置信息。定位算法模块205，用于使用TDOA定位算法，实现根据至少两次获取到的定位信号的时间差，获取列车的位置信息。定位信号广播模块206，以可选择的方式将位置信息向列车上的乘客进行广播。

图3示出了根据本公开的另一实施例进行模块化设计的方框图，如图3所示，CDMA信号调制发送模块301位于列车终端，用于使用CDMA调制方法，将位置信息进行编码、加扰、扩频，形成CDMA信号发送给乘客终端。第一软件计算模块302位于乘客终端，用于通过手机软件(可以为APP)进行访问，在手机软件内部通过坐标的方式将位置信息提供给乘客。

图4示出了根据本公开的另一实施例进行模块化设计的方框图，如图4所示，WiFi信号附加模块401位于列车终端，用于将列车获取到的位置信息以坐标的方式附加到Wi-Fi的AP上，并持续通过无线信号进行广播。第二软件计算模块402位于乘客终端，用于乘客通过手机软件(可以为APP)进行访问，在手机软件内部通过坐标的方式将位置信息提供给乘客。

最终列车的位置信息可以显示在列车自身的显示屏上，也可以传输给地面控制中心，用于日后数据分析使用。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。

以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本公开所述方案进行进一步说明。

图5示出了根据本公开的实施例的获取列车的位置信息的装置的方框图，如图5所示，装置500包括：发送单元510、第一获取单元520、第二获取单元530和第三获取单元540，其中：

发送单元510用于控制5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号；第一获取单元520用于控制列车终端对所述融合信号进行OFDM解调，获取所述通讯信号；第二获取单元530用于控制所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号；第三获取单元540用于控制所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息。

本发明实施例提供的获取列车的位置信息的装置，通过从融合信号中获取5G基站的定位信号，进而获取列车的位置信息，能够准确定位列车的位置。

在上述实施例的基础上，所述装置还用于：

广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端。

本发明实施例提供的获取列车的位置信息的装置，方便乘客获取自身所处列车的位置信息。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图6示出了能够实施本公开的实施例的示例性电子设备的方框图，如图6所示，设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序指令或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还可以存储设备600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元601执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法100。例如，在一些实施例中，方法100可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序加载到RAM 603并由CPU 601执行时，可以执行上文描述的方法100的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU 601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法100。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)等等。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims

1.一种获取列车的位置信息的方法，其特征在于，包括：

5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号；

列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号；

所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号；包括：所述列车终端对所述通讯信号进行调制，并复原为在所述5G基站发送所述融合信号时的通讯信号；

从所述融合信号分离复原后的通讯信号，获取所述定位信号；包括：预先将定位信号搭载于CDMA信号上，将融合信号和复原后的通讯信号相减，得到搭载于CDMA信号上的定位信号；

所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息，包括：

确定至少两次获取到的所述定位信号的时间差；

根据所述时间差，获取所述位置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述列车终端根据所述定位信号，获取列车的位置信息之后，所述方法还包括：

广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通讯信号携带在OFDM信号中，相应的，所述列车终端对所述融合信号进行解调，获取所述通讯信号，包括：

所述列车终端对所述通讯信号进行调制，包括：

所述列车终端对所述通讯信号进行OFDM调制。

6.一种获取列车的位置信息的装置，其特征在于，包括：

发送单元，用于控制5G基站同步发送包含定位信号和通讯信号的融合信号；

第二获取单元，用于控制所述列车终端根据所述通讯信号和所述融合信号，获取所述定位信号；包括：所述列车终端对所述通讯信号进行调制，并复原为在所述5G基站发送所述融合信号时的通讯信号；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还用于：

广播所述位置信息至在所述列车上的乘客终端。

8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～5中任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～5中任一项所述的方法。