CN113815683A - 列车定位方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种列车定位方法、装置、电子设备及存储介质，其中方法包括：获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。本发明通过将地面单元获取的目标列车的当前位置和/或地面定位设备获取的目标列车的当前车道发送给列车自动防护系统，由列车自动防护系统确定目标列车的完整精确定位信息，地面单元既承载通信功能，也承载定位功能，减少了地面定位设备的部署数量，降低了维修难度，实现了通信和定位设备的统一。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种列车定位方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着通信技术尤其是无线电技术的迅速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制(Communication Based Train Control，CBTC)系统。
CBTC系统中列车的定位方式主要有：地面应答器、计轴、轨道电路、车载雷达测速测距等。列车上车载自动列车防护装置(Autom atic Train Protection，ATP)与地面单元之间通过无线保真(Wireles s Fidelity，WiFi)、地铁长期演进系统(Long TermEvolution-Metro，LTE-M)来实现通信。
然而，现有技术中对列车进行定位的地面定位设备和车地通信设备需要各自单独设置，设备数量多且故障维修难度高，并且这些设备多为轨道交通行业专用设备，无法适应城市轨道交通和国家铁路逐渐融合的发展趋势。
发明内容
本发明提供一种列车定位方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中地面定位设备和车地通信设备需要各自单独设置，设备数量多且故障维修难度高的缺陷，实现通信设备和定位设备的统一。
本发明提供一种列车定位方法，包括：
获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
根据本发明提供的一种列车定位方法，所述发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息之后，还包括：
发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元。
根据本发明提供的一种列车定位方法，所述发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元之后，还包括：
接收所述地面单元发送的所述其它列车的定位信息；
根据所述目标列车的定位信息和所述其它列车的定位信息对所述目标列车进行控制。
根据本发明提供的一种列车定位方法，所述目标列车的当前位置是所述地面单元基于波束赋形确定的。
本发明还提供一种列车定位装置，包括：
获取模块，用于获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
第一发送模块，用于发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
根据本发明提供的一种列车定位装置，所述装置还包括：
第二发送模块，用于发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元。
根据本发明提供的一种列车定位装置，所述装置还包括：
接收模块，用于接收所述地面单元发送的所述其它列车的定位信息；
控制模块，用于根据所述目标列车的定位信息和所述其它列车的定位信息对所述目标列车进行控制。
根据本发明提供的一种列车定位装置，所述目标列车的当前位置是所述地面单元基于波束赋形确定的。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述列车定位方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述列车定位方法的步骤。
本发明提供的列车定位方法、装置、电子设备及存储介质，通过将地面单元获取的目标列车的当前位置和/或地面定位设备获取的目标列车的当前车道发送给列车自动防护系统，由列车自动防护系统确定目标列车的完整精确定位信息，地面单元既承载通信功能，也承载定位功能，减少了地面定位设备的部署数量，降低了维修难度，实现了通信和定位设备的统一。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，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是本发明实施例提供的列车定位方法的流程示意图之一；
图2是本发明实施例提供的列车定位方法的流程示意图之二；
图3是本发明实施例提供的列车运行控制系统的架构示意图；
图4是本发明实施例提供的列车定位装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作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。
在城市轨道交通行业得到广泛应用的CBTC系统由CBTC地面子系统和CBTC车载子系统组成，该制式的列车运行控制系统多应用于地铁、轻轨等城市轨道交通领域。其中，地面子系统由应答器、轨道电路、无线通信网络、列车控制中心/无线闭塞中心组成。地面子系统与车载子系统通过无线通信网络连接。
CBTC系统的定位方式主要有：地面应答器、计轴、轨道电路、车载雷达测速测距等。列车上车载ATP与地面列控的通信方式有WiFi、LTE-M等方式。
地面应答器向车载设备发送线路速度、坡度、轨道电路参数、信号点类型、特殊定位等信息，特殊定位例如升降弓、进出隧道、鸣笛等，用于在特定地点实现地面与列车之间的通信。
计轴多安装在轨道区段的开始端和接收端，来判别计轴轨道区段是否有列车占用。
轨道电路由钢轨线路和钢轨绝缘构成，用于自动、连续监测这段线路区段是否被列车占用。
车载雷达测速测距的基本原理是利用电磁波探测目标的位置，测量其距离、速度、位置等，测量目标反射率、散射截面等。
在国家铁路行业目前最常见的列车运行控制系统为中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System，CTCS)系列各级别列车运行控制系统，这类系统主要通过地面应答器、轨道电路、车载雷达测速测距等方式进行列车的定位。该制式的列车运行控制系统多应用于高铁、城际铁路等国家铁路领域。
然而，现有的地面定位设备和车地通信设备多为轨道交通行业定制设备，且对定位设备和车地通信设备单独设置，设备设置数量多，维修成本和维护难度高，复用性差。并且每种类型的地面定位设备和车地通信设备的适用范围较窄，无法适应城市轨道交通和国家铁路日渐融合的发展趋势。
对于现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种列车定位方法、装置、电子设备及存储介质。
图1是本发明实施例提供的列车定位方法的流程示意图之一，如图1所示，本发明实施例提供一种列车定位方法，其执行主体为车载单元，该方法包括：
步骤101、获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道。
具体来说，在列车和地面之间没有5G通信时，通过传统的地面定位设备，例如计轴、轨道电路等，来获取目标列车的当前车道。例如，通过计轴判断目标列车所在轨道计轴区段，通过轨道电路判断目标列车所在线路区段。
在列车和地面之间建立5G通信时，地面的5G通信单元基于波束赋形技术可以获取目标列车的当前位置，这种定位方式可以将目标列车的位置精确到米级或亚米级。
波束赋形是一种基于天线阵列的信号预处理技术，通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而获得明显的阵列增益。基于波束赋形的定位技术可以使得角度估计更加准确，以实现更精确的位置估计。同时通过波束发送的信号，信号的传播方向更加集中，在传播过程中的衰减一定的情况下，信号的信噪比更高。
地面单元确定的目标列车的当前位置可以精确到米级或亚米级，但目标列车在线路密集的情况下，地面单元无法判断目标列车的车道信息。地面定位设备虽然无法获得米级或亚米级的列车位置信息，例如计轴只能确定列车所在的轨道计轴区段，轨道电路只能确定列车所在的轨道电路线路区段。但地面定位设备可以准确无误的判断出列车的具体车道。
步骤102、发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
具体来说，车载单元将获得的地面单元确定的目标列车的当前位置和地面定位设备确定的目标列车的当前车道发送给ATP，由ATP解算出目标列车的精确的定位信息。
ATP将目标列车的当前位置和当前车道进行融合，解算出目标列车具体在哪一个车道且在车道的米级或亚米级精确位置上，即目标列车的精确的定位信息。
ATP将目标列车的定位信息通过车载单元转发至地面单元，地面单元将目标列车的定位信息广播至一定距离范围内的其他列车的5G车载单元。其他列车的5G车载单元可以据此结合列车的速度追踪算法来实现前后车之间的安全追踪。
本发明实施例提供的列车定位方法，通过将地面单元获取的目标列车的当前位置和/或地面定位设备获取的目标列车的当前车道发送给列车自动防护系统，由列车自动防护系统确定目标列车的完整精确定位信息，地面单元既承载通信功能，也承载定位功能，减少了地面定位设备的部署数量，降低了维修难度，实现了通信和定位设备的统一。
可选地，所述发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息之后，还包括：
发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元。
具体来说，ATP根据地面单元确定的目标列车的当前位置和地面定位设备确定的目标列车的当前车道解算出目标列车的精确的定位信息之后，将定位信息通过车载单元转发至地面单元，地面单元将目标列车的定位信息广播至预设距离内的其他列车的车载单元。
预设距离内的其他列车主要是指目标列车同一车道的前后车，以及相邻车道的列车。当前后车的车载单元获取到目标列车的精确的定位信息之后，根据列车的速度追踪算法实现前后车的安全追踪，降低列车之间发生碰撞的概率。
本发明实施例提供的列车定位方法，通过车载单元将ATP确定的目标列车的精确的定位信息转发至预设距离内的其它列车的车载单元，实现车车之间的定位信息的共享，车载单元根据获取的定位信息实现前后车之间的安全追踪，提高了行车的安全度。
可选地，所述发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元之后，还包括：
接收所述地面单元发送的所述其它列车的定位信息；
根据所述目标列车的定位信息和所述其它列车的定位信息对所述目标列车进行控制。
具体来说，目标列车的车载单元可以获取到地面单元发送的其它列车的定位信息，根据其它列车的定位信息和自身的定位信息对列车的行进速度和方向进行控制。
ATP根据地面单元获取的每一列车的当前位置和/或地面定位设备获取的每一列车的当前车道，解算出每一列车的精确的定位信息。
ATP通过某一列车的车载单元将该列车的定位信息转发至地面单元，地面单元将该列车的定位信息广播至一定距离内的列车的车载单元，实现一定范围内车车之间定位信息的共享。
每一列车的车载单元都可以根据自身的定位信息以及获取到的预设距离内的其它列车的定位信息，根据列车速度追踪算法对自身的行进速度和方向进行控制，以防止前后车以及邻近车道之间的列车发生碰撞，实现前后车的安全追踪。预设距离内的列车主要是指同一车道上的前后列车以及相邻车道的列车。
本发明实施例提供的列车定位方法，通过车车通信实现列车之间定位信息的共享，车载单元根据获取的定位信息实现前后车之间的安全追踪，提高了行车的安全度。
可选地，所述目标列车的当前位置是所述地面单元基于波束赋形确定的。
具体来说，目标列车的当前位置是5G地面单元基于相控阵天线阵列的波束赋形功能确定的。优选地，地面单元安装在铁路轨道的两侧沿线，可固定间距安装一套5G相控阵天线阵列。
5G波束赋形技术的常见定位精度在米级或亚米级，但目前还没有将波束赋形技术应用在列车的定位中。因此，优选地，还需要安装少量的传统地面定位设备，尤其是在道岔区域中，利用地面定位设备来精确判断列车在道岔的不同方向，比如定位或者反位。
少量的地面定位设备例如计轴或者轨道电路，在没有道岔的区域，这些地面定位设备可以间隔很远的距离才进行设置，考虑到5G通信失效时作为系统后备的定位方式。
本发明实施例提供的列车定位方法，地面单元基于波束赋形确定目标列车的当前位置，将目标列车的当前位置精确到米级或亚米级，从而减少了传统地面定位设备的设置，大大降低了地面定位设备设置的数量，从而节省了安装和维修的投入。
下面以一个具体的实施例对本发明提供的列车定位方法进行说明，图2是本发明实施例提供的列车定位方法的流程示意图之二，如图2所示，本发明提供一种列车定位方法，具体包括:
地面单元基于5G波束赋形技术，计算出目标列车的当前位置，通过该定位方式可以将目标列车的位置精确到米级或亚米级。
同时基于5G的低时延通信技术，地面单元实时将目标列车的当前位置发送至目标列车的车载单元，车载单元将目标列车的当前位置转发至ATP。
与此同时，由于米级或亚米级的精确位置信息无法判断列车在线路密集时所在的车道。因此地面单元同时也会将地面定位设备，例如计轴、轨道电路获取的目标列车的当前车道发送至目标列车的车载单元，车载单元将目标列车的当前车道转发至ATP。
ATP根据地面单元获取的目标列车的位置信息和地面定位设备获取的目标列车的当前车道解算出精确的目标列车的定位信息，即目标列车具体位于哪个车道上且在车道的米级或亚米级精确位置上。
ATP将目标列车的精确的定位信息通过车载单元转发至地面单元，由地面单元将目标列车的精确的定位信息广播至一定距离内的其它列车的车载单元，实现车车之间定位信息的共享。
其它列车的车载单元接收到目标列车的定位信息后，结合列车速度追踪算法实现前后车的安全追踪。
图3是本发明实施例提供的列车运行控制系统的架构示意图，如图3所示，本发明实施例提供的列车运行控制系统由地面子系统和车载子系统组成。
地面子系统由地面单元、地面列控系统和列车自动监控系统组成，相较于现有技术中的列车运行控制系统增加了5G地面单元，不同于LTE-M只承载通信功能，地面单元既承载通信功能，又承载定位功能。基于5G相控阵天线阵列的波束赋形功能和5G低时延通信功能，地面单元可以实时计算列车的米级或亚米级精确位置，并发送给列车的车载单元。优选地，地面单元可以安装在铁路轨道的两侧沿线，每隔一段距离安装一套5G相控阵天线阵列。
地面列控系统仍然保留一定数量的计轴、轨道电路等地面定位设备，优选地，安装在道岔等区域，用于判断列车在道岔的不同方向，以及在线路密集处列车的当前车道，用于保障行车的安全性。
车载子系统由车载单元、列车自动防护单元和列车自动驾驶单元组成，相较于现有技术中的列车运行控制系统增加了车载单元，车载单元承载通信功能，实现车地通信，用于接收地面子系统发送的定位信息、列车运行计划信息，同时也向地面子系统反馈列车的当前速度等信息。优选地，车载单元在列车的首尾各安装一套。
相对于现有的列车运行控制系统，保留少量的地面定位设备，但减少了地面应答器和车载应答器传输单元天线设备的设置，减少了设备安装和维修的成本，同时无需单独设置LTE-M、WiFi等通信设备，实现了通信与定位设备的统一。
并且现有技术中例如列车速度追踪算法仍然可以沿用，以实现前后车之间的安全追踪，系统改造和算法融合的难度较小。
图4是本发明实施例提供的列车定位装置的结构示意图，如图4所示，本发明实施例提供一种列车定位装置，包括：
获取模块401，用于获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
第一发送模块402，用于发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
可选地，所述装置还包括：
第二发送模块，用于发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元。
可选地，所述装置还包括：
接收模块，用于接收所述地面单元发送的所述其它列车的定位信息；
控制模块，用于根据所述目标列车的定位信息和所述其它列车的定位信息对所述目标列车进行控制。
可选地，所述目标列车的当前位置是所述地面单元基于波束赋形确定的。
在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述装置，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
图5是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503中的逻辑指令，以执行列车定位方法，该方法包括：
获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的列车定位方法，该方法包括：
获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的列车定位方法，该方法包括：
获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
以上所描述的装置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的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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计算机可读存储介质中，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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 (10)
1.一种列车定位方法，其特征在于，包括：
获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
2.根据权利要求1所述的列车定位方法，其特征在于，所述发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息之后，还包括：
发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元。
3.根据权利要求2所述的列车定位方法，其特征在于，所述发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元之后，还包括：
接收所述地面单元发送的所述其它列车的定位信息；
根据所述目标列车的定位信息和所述其它列车的定位信息对所述目标列车进行控制。
4.根据权利要求1所述的列车定位方法，其特征在于，所述目标列车的当前位置是所述地面单元基于波束赋形确定的。
5.一种列车定位装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取地面单元确定的目标列车的当前位置和/或地面定位设备确定的所述目标列车的当前车道；
第一发送模块，用于发送所述当前位置和所述当前车道至列车自动防护系统，以使所述列车自动防护系统确定所述目标列车的定位信息。
6.根据权利要求5所述的列车定位装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二发送模块，用于发送所述目标列车的定位信息至所述地面单元，以使所述地面单元将所述目标列车的定位信息发送至预设距离内的其它列车的车载单元。
7.根据权利要求6所述的列车定位装置，其特征在于，所述装置还包括：
接收模块，用于接收所述地面单元发送的所述其它列车的定位信息；
控制模块，用于根据所述目标列车的定位信息和所述其它列车的定位信息对所述目标列车进行控制。
8.根据权利要求5所述的列车定位装置，其特征在于，所述目标列车的当前位置是所述地面单元基于波束赋形确定的。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述列车定位方法的步骤。
10.一种非暂态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至4任一项所述列车定位方法的步骤。
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