CN112429037B - 一种基于卫星定位的电子地图处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于卫星定位的电子地图处理方法及装置,方法包括当列车车载设备与地面设备TSRS建立连接时,TSRS向车载设备发送其管辖范围内所有车站电子地图数据,所述车载设备对电子地图数据执行检索开启;车载设备接收卫星数据并与电子地图进行匹配运算,确定列车所在TSRS和车站;在列车从第一TSRS管辖范围内到第二TSRS管辖范围内的车站后,对所述第一TSRS管辖范围的电子地图数据执行检索退出。本发明基于电子地图划分原则,利用卫星定位技术,实现了对电子地图检索的开启和退出,确保了电子地图的连续性和安全性,降低了列车对轨旁设备的依赖由此降低成本。
Description
技术领域
本发明属于列车控制领域,特别涉及一种基于卫星定位的电子地图处理方法及装置。
背景技术
列车实现卫星定位,需要车载电子地图作为其数据基础。目前电子地图以车站为基础单元进行划分,地面设备TSRS按其管辖范围的存放其所有车站电子地图文件,并通过无线通信技术向车载设备进行发送。图1示出了现有技术的电子地图划分方法。
以青藏铁路使用的ITCS系统为例,车载电子地图上车采取一次性处理方式,列车运行后,无法在线更新地图。为提高效率,下一代列控系统采取列车在线实时更新电子地图方案,因此需要车载处理电子地图检索启动和退出管理,以保证列车能够实时使用列车所在TSRS管辖范围内的最新版本的电子地图,并防止列车使用旧版本的电子地图,或者过早对列车已过TSRS管辖范围内电子地图检索退出。避免由于电子地图的原因,影响列车安全和运行效率。
然而基于实体应答器的电子地图检索启用和退出方法,优点是定位准确,但存在对实体设备的依赖,增加了系统对轨旁设备的需求,违背了青藏线下一代列控系统关于降低线路轨旁设备以及维护成本的设计需求。
发明内容
本发明在第一方面提供了一种基于卫星定位的电子地图处理方法,基于车载电子地图的车站线路划分原则,利用卫星定位实现列车所在地面设备TSRS和车站判定。
所述电子地图处理方法包括:当列车车载设备与地面设备TSRS建立连接时,TSRS向车载设备发送其管辖范围内所有车站电子地图数据,所述车载设备对电子地图数据执行检索开启;车载设备接收卫星数据并与电子地图进行匹配运算,确定列车所在TSRS和车站;在列车从第一TSRS管辖范围内到第二TSRS管辖范围内的车站后,对所述第一TSRS管辖范围的电子地图数据执行检索退出。
优选地,所述车载设备对电子地图数据执行检索开启之前,进一步包括:
对电子地图数据进行CRC校验和合法性校验,在校验成功后执行电子地图检索开启。
优选地,所述确定列车所在TSRS和车站,进一步包括:
a)根据卫星定位结果确定所述车载设备所在位置信息,位置信息包含所述车载设备所在TSRS、车站和轨道,以及轨道距离;
b)如果n个卫星接收机,每个卫星接收机m次卫星定位结果其所在TSRS和车站、轨道一致,且同一接收机相邻两次卫星定位轨道距离间隔不超过预设最大阈值K1限制,不同接收机同周期定位结果轨道距离最大差值不超过预设最大阈值K2限制,则判断定位成功。其中,n是依据系统需求而预先配置的数值,m是依据n的大小而预先设置的数值,用于确保定位结果满足列车安全完成等级需求。
按照由n到1个卫星接收机的顺序依次进行卫星定位结果判定,若存在TSRS和车站判定成功,则过程结束。
优选地,确定列车从第一TSRS管辖范围内到第二TSRS管辖范围内的车站的过程包括:
车载设备根据电子地图连接信息,获取下一个连接车站编号及其所属TSRS编号;
在进行卫星定位数据与电子地图参考卫星数据进行匹配过程中,若存在当前车站匹配失败,车载设备根据当前站电子地图数据中的车站连接信息,查找下一站电子地图的数据,进行匹配运算;
判断下一连接TSRS编号是否为列车当前所在的TSRS编号:若是,则直接使用当前TSRS的车站的电子地图;否则,搜索当前TSRS内的所有车站,判断当前TSRS管辖范围内是否存在下一连接车站:若存在,则使用当前TSRS管辖范围内的车站电子地图;若不存在,则使用下一连接TSRS管辖范围内的车站电子地图。
本发明的第二方面提供了一种基于卫星定位的电子地图处理装置,包括:
发送单元,用于当列车车载设备与地面设备TSRS建立连接时,向车载设备发送TSRS管辖范围内所有车站电子地图数据,
开启单元,用于对电子地图数据执行检索开启;
确定单元,用于车载设备接收卫星数据并与电子地图进行匹配运算,确定列车所在TSRS和车站;
退出单元,用于在列车从第一TSRS管辖范围内到第二TSRS管辖范围内的车站后,对所述第一TSRS管辖范围的电子地图数据执行检索退出。
优选地,所述开启单元还用于在对电子地图数据执行检索开启之前,对电子地图数据进行CRC校验和合法性校验,在校验成功后执行电子地图检索开启。
优选地,所述确定单元还用于:
a)根据卫星定位结果确定所述车载设备所在位置信息,所述位置信息包含所述车载设备所在TSRS、车站和轨道,以及轨道距离;
b)如果n个卫星接收机,每个卫星接收机m次卫星定位结果其所在TSRS和车站、轨道一致,且同一接收机相邻两次卫星定位轨道距离间隔不超过预设最大阈值K1限制,不同接收机同周期定位结果轨道距离最大差值不超过预设最大阈值K2限制,则判断定位成功。其中,n是依据系统需求而预先配置的数值,m是依据n的大小而预先设置的数值,用于确保定位结果满足列车安全完成等级需求。
按照由n到1个卫星接收机的顺序依次进行卫星定位结果判定,若存在TSRS和车站判定成功,则过程结束。
优选地,所述退出单元具体用于:
根据电子地图连接信息,获取下一个连接车站编号及其所属TSRS编号;
在进行卫星定位数据与电子地图参考卫星数据进行匹配过程中,若存在当前车站匹配失败,根据当前站电子地图数据中的车站连接信息,查找下一站电子地图的数据,进行匹配运算;
判断下一连接TSRS编号是否为列车当前所在的TSRS编号:若是,则直接使用当前TSRS的车站的电子地图;否则,搜索当前TSRS内的所有车站,判断当前TSRS管辖范围内是否存在下一连接车站:若存在,则使用当前TSRS管辖范围内的车站电子地图;若不存在,则使用下一连接TSRS管辖范围内的车站电子地图。
相对于现有技术,采用本发明所提供的基于卫星定位的电子地图检索的开启和退出方法,基于电子地图划分原则,利用卫星定位技术,实现了对电子地图检索的开启和退出,确保了电子地图的连续性和安全性,为列车安全运行提供了数据基础。除此之外,还可以降低列车对轨旁设备的依赖,降低设备成本,以及人员、设备的维护成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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简单介绍,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示出了根据现有技术的电子地图划分方法示意图;
图2示出了根据本发明实施例的过车站电子地图使用方法示意图;
图3示出了根据本发明实施例的多卫星定位确定列车所在TSRS和车站的方法。
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、完整地说明,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做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。
传统方案依据实体应答器(有车站编号等内容)确定列车所在车站,对电子地图检索进行开启和退出管理,依赖于实体应答器等实体设备。而本发明基于车载电子地图的车站线路划分原则,利用卫星定位实现列车所在地面设备TSRS和车站判定。
在列车经过移交站过程中,卫星定位优先使用列车所在原TSRS管辖范围内的电子地图。在此期间,列车连接到下一个TSRS,并进行电子地图交互操作,完成该TSRS管辖范围内的电子地图检索开启。待卫星定位确定到连接的下一个TSRS绝对管辖范围内(非移交站),设置已过TSRS管辖范围内所有电子地图检索退出。
1.电子地图检索开启管理
车载设备(ATP)与地面设备TSRS建立连接后,TSRS主动向车载设备发送其管辖范围内所有车站电子地图文件,车载设备进行CRC校验和合法性校验成功后,该TSRS管辖范围内车站电子地图文件检索开启。
2.列车卫星定位过车站场景,电子地图的使用方法
图2示出了列车卫星定位过车站电子地图处理流程。
1)车载设备通过卫星接收机接收卫星数据与电子地图进行匹配运算,根据电子地图连接信息,获取下一个连接车站编号及其所属TSRS编号;
在进行卫星定位数据与电子地图参考卫星数据进行匹配过程中,若存在当前车站匹配失败,车载设备需要根据当前站电子地图数据中车站连接信息,查找下一站电子地图的数据,进行匹配运算。
2)判断下一连接TSRS编号是否为列车当前所在的TSRS编号:若是,则直接使用当前TSRS的车站的电子地图,结束;否则进行步骤3;
3)搜索当前TSRS内的所有车站,判断当前TSRS管辖范围内是否存在下一连接车站:若存在,则使用当前TSRS管辖范围内的车站电子地图;若不存在,则根据下一个连接车站编号及其所属TSRS编号,使用下一连接的TSRS和车站的电子地图。
3.通过多卫星定位确定列车所在TSRS和车站
卫星接收机给出的0183协议的bdgst数据帧中,计算得出lat_std(纬度标准差),lon_std(经度标准差),采取1-sigma,列车有效定位概率为68%,误差为32%。
若存在n个卫星接收机,则要求每个卫星接收机至少有m次成功定位,确保其定位结果满足列车安全完成等级需求,要求其至少满足sil4级要求。其中,n是依据系统需求而预先配置的数值,m是依据n的大小而预先设置的数值,用于确保定位结果满足列车安全完成等级需求。
图3示出了多卫星定位确定列车所在TSRS和车站方法,按照由n到1个卫星接收机的顺序依次进行卫星定位结果判定,若存在TSRS和车站判定成功,则提前结束。其中:
a)根据卫星定位结果确定其所在位置信息,位置信息包含其所在TSRS、车站和轨道,以及轨道距离。
具体地,利用卫星接收机接收的卫星数据,与已检索开启的车站电子地图参考卫星数据进行匹配运算,将卫星数据投影到电子地图中某个绝对位置,并记录其所在位置信息,所述位置信息包含TSRS、车站、轨道以及轨道距离。
b)判断定位是否成功的条件为:存在n个卫星接收机,每个卫星接收机有m次卫星定位结果其所在TSRS和车站、轨道一致,且同一接收机相邻两次卫星定位轨道距离间隔不超过预设最大阈值K1限制,不同接收机同周期定位结果轨道距离最大差值不超过预设最大阈值K2限制,则判断定位成功。
优选地,K1可表示为列车运行最大速度Vmax*卫星定位前后时间间隔T1;K2可表示为列车运行最大速度Vmax*车载设备运行周期T2。
4.电子地图检索退出管理
列车从一个TSRS管辖范围内到另一个TSRS绝对管辖范围内的车站(非移交站)后,已过TSRS电子地图检索退出。
根据电子地图划分原则,使用该方法进行电子地图使用管理,在确定列车所在下一连接TSRS管辖范围内,设置上一个TSRS管辖范围内的全部车站电子地图检索退出时,列车至少跨越了全部的移交站,在上一个TSRS管辖范围内的移交站电子地图检索退出前,下一连接TSRS管辖范围内也存储了的移交站电子地图检索已开启,这样既保证了相邻TSRS移交过程中移交站电子地图检索启用的持续状态,又做到了上一个TSRS电子地图检索及时退出,避免了列车再次进入到上一个TSRS管辖范围内,使用旧版本的电子地图数据。
可以看出,本发明的方案在列车过移交站的过程中,确保了电子地图的连续性和安全性,为列车安全运行提供了数据基础。与此同时,利用卫星定位技术,降低了系统的线路轨旁设备(实体应答器)的需求,节省了设备成本和人员维护成本。
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 (6)
1.一种基于卫星定位的电子地图处理方法,其特征在于,包括:
当列车车载设备与地面设备TSRS建立连接时,TSRS向车载设备发送其管辖范围内所有车站电子地图数据,所述车载设备对电子地图数据执行检索开启;
车载设备接收卫星数据并与电子地图进行匹配运算,确定列车所在TSRS和车站;
在列车从第一TSRS管辖范围内到第二TSRS管辖范围内的车站后,对所述第一TSRS管辖范围的电子地图数据执行检索退出;
所述确定列车所在TSRS和车站,进一步包括:
a)根据卫星定位结果确定所述车载设备所在位置信息,位置信息包含所述车载设备所在TSRS、车站和轨道,以及轨道距离;
b)如果n个卫星接收机,每个卫星接收机m次卫星定位结果其所在TSRS和车站、轨道一致,且同一接收机相邻两次卫星定位轨道距离间隔不超过预设最大阈值K1限制,不同接收机同周期定位结果轨道距离最大差值不超过预设最大阈值K2限制,则判断定位成功;
其中,n是依据系统需求而预先配置的数值,m是依据n的大小而预先设置的数值,用于确保定位结果满足列车安全完成等级需求;
按照由n到1个卫星接收机的顺序依次进行卫星定位结果判定,若存在TSRS和车站判定成功,则过程结束。
2.根据权利要求1所述的基于卫星定位的电子地图处理方法,其特征在于,所述车载设备对电子地图数据执行检索开启之前,进一步包括:
对电子地图数据进行CRC校验和合法性校验,在校验成功后执行电子地图检索开启。
3.根据权利要求1所述的基于卫星定位的电子地图处理方法,其特征在于,确定列车从第一TSRS管辖范围内到第二TSRS管辖范围内的车站的过程具体包括:
车载设备根据电子地图连接信息,获取下一个连接车站编号及其所属TSRS编号;
在进行卫星定位数据与电子地图参考卫星数据进行匹配过程中,若存在当前车站匹配失败,车载设备根据当前站电子地图数据中的车站连接信息,查找下一站电子地图的数据,进行匹配运算;
判断下一连接TSRS编号是否为列车当前所在的TSRS编号:
若是,则直接使用当前TSRS的车站的电子地图;
否则,搜索当前TSRS内的所有车站,判断当前TSRS管辖范围内是否存在下一连接车站:
若存在,则使用当前TSRS管辖范围内的车站电子地图;
若不存在,则使用下一连接TSRS管辖范围内的车站电子地图。
4.一种基于卫星定位的电子地图处理装置,其特征在于,包括:
发送单元,用于当列车车载设备与地面设备TSRS建立连接时,向车载设备发送TSRS管辖范围内所有车站电子地图数据,开启单元,用于对电子地图数据执行检索开启;
确定单元,用于车载设备接收卫星数据并与电子地图进行匹配运算,确定列车所在TSRS和车站:
a)根据卫星定位结果确定所述车载设备所在位置信息,所述位置信息包含所述车载设备所在TSRS、车站和轨道,以及轨道距离;
b)如果n个卫星接收机,每个卫星接收机m次卫星定位结果其所在TSRS和车站、轨道一致,且同一接收机相邻两次卫星定位轨道距离间隔不超过预设最大阈值K1限制,不同接收机同周期定位结果轨道距离最大差值不超过预设最大阈值K2限制,则判断定位成功;
其中,n是依据系统需求而预先配置的数值,m是依据n的大小而预先设置的数值,用于确保定位结果满足列车安全完成等级需求;
按照由n到1个卫星接收机的顺序依次进行卫星定位结果判定,若存在TSRS和车站判定成功,则过程结束;
退出单元,用于在列车从第一TSRS管辖范围内到第二TSRS管辖范围内的车站后,对所述第一TSRS管辖范围的电子地图数据执行检索退出。
5.根据权利要求4所述的基于卫星定位的电子地图处理装置,其特征在于,所述开启单元还用于在对电子地图数据执行检索开启之前,对电子地图数据进行CRC校验和合法性校验,在校验成功后执行电子地图检索开启。
6.根据权利要求4所述的基于卫星定位的电子地图处理装置,其特征在于,所述退出单元具体用于:
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若是,则直接使用当前TSRS的车站的电子地图;
否则,搜索当前TSRS内的所有车站,判断当前TSRS管辖范围内是否存在下一连接车站:
若存在,则使用当前TSRS管辖范围内的车站电子地图;
若不存在,则使用下一连接TSRS管辖范围内的车站电子地图。
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