CN115027533A - 轨道列车测速测距方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轨道列车测速测距方法及装置，其中，该方法包括：获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据；基于第一原始数据，获取目标列车的第一测速测距数据，并基于第二原始数据，获取目标列车的第二测速测距数据；对第二测速测距数据中的速度进行校正；对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果；其中，第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。本发明提供的轨道列车测速测距方法及装置，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道列车测速测距方法及装置。
背景技术
随着轨道交通及高速铁路的发展，线路长度增长及列车密度增加因而用于城市轨道交通全自动运行(Fully Automatic Operation，FAO)的新一代轨道交通控制系统，对于城市轨道交通的安全性与可靠性至关重要。
目前，轨道列车测速测距系统主要由两个轮轴速度传感器以及一个多普勒雷达构成。其中，轮轴速度传感器为主要传感器，多普勒雷达为辅助传感器；轮轴速度传感器可以安装于列车的动力轴或非动力轴，根据所测量的列车车轮角速度与列车轮径估算列车的速度与距离；多普勒雷达可以安装于列车车底，根据多普勒效应原理，通过天线发射电磁波至道钉并接收回波，从而推算出列车运行速度及列车运行距离。轮轴速度传感器按照原理，可分为光电式轮轴传感器与霍尔式轮轴传感器。
测速测距系统根据当前传感器的状态与信号质量，将采集所得的速度传感器(可简称为“速传”)与雷达采集到的数据进行融合，从而可以判断列车当前的运行速度、累积行驶距离、方向、加/减速度，以及是否发生空转或打滑等。测速测距系统可以将相关数据传输给自动列车防护装置(Automatic Train Protection，ATP)和列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation，ATO)使用。
但现有轨道列车测速测距系统容易受到干扰，在通过道岔、低速或环境干扰(例如雨水、水坑或荧光灯等)等情况下，速度传感器或的雷达采集的数据会出现波动甚至是错误，可能导致测速测距系统数据测量出的列车速度等数据不准确，甚至使测速测距系统失效，导致列车紧急制动，对列车测速测距系统的稳定性与可用性造成了较大的影响。现有轨道列车测速测距系统的稳定性与可靠性较差。
发明内容
本发明提供一种轨道列车测速测距方法及装置，用以解决现有技术中稳定性与可靠性较差的缺陷，实现更稳定更可靠的轨道列车测速测距。
本发明提供一种轨道列车测速测距方法，包括：
获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的所述目标列车的第二原始数据；
基于所述第一原始数据，获取所述目标列车的第一测速测距数据，并基于所述第二原始数据，获取所述目标列车的第二测速测距数据；
对所述第二测速测距数据中的速度进行校正；
对所述第一测速测距数据和进行速度校正后的所述第二测速测距数据进行融合，获取所述目标列车的测速测距结果；
其中，所述第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；所述第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
根据本发明提供的一种轨道列车测速测距方法，所述对所述第一测速测距数据和进行速度校正后的所述第二测速测距数据进行融合，获取所述目标列车的测速测距结果，包括：
基于所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据，确定所述目标时间周期的测速测距的状态；
在所述目标时间周期的测速测距的状态为正常的情况下，基于所述第一测速测距数据和/或进行速度校正后的所述第二测速测距数据，获取所述测速测距结果中的速度；
对所述第一测速测距数据中的加速度和位移，以及进行速度校正后的所述第二测速测距数据中的加速度和位移进行融合，获取所述测速测距结果中的加速度和位移；
其中，所述测速测距的状态包括正常、TLA打滑、普通打滑、空转和故障。
根据本发明提供的一种轨道列车测速测距方法，所述基于所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据，确定所述目标时间周期的测速测距的状态之后，还包括：
在所述目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑、普通打滑或空转的情况下，基于进行速度校正后的所述第二测速测距数据对所述第一测速测距数据进行补偿，获取所述测速测距结果。
根据本发明提供的一种轨道列车测速测距方法，所述基于所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据，确定所述目标时间周期的测速测距的状态，包括：
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据满足第一条件的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑；
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据满足第二条件的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为普通打滑；
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据满足第三条件的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为空转；
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据不满足所述第一条件、不满足所述第二条件且不满足所述第三条件中的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为正常。
根据本发明提供的一种轨道列车测速测距方法，所述对所述第二测速测距数据中的速度进行校正，包括：
在满足目标条件的情况下，将所述第二测速测距数据中的速度，校正为所述第一测速测距数据中的速度。
根据本发明提供的一种轨道列车测速测距方法，基于所述第一测速测距数据中的速度，对所述第二测速测距数据中的速度进行校正，还包括：
在不满足所述目标条件的情况下，基于校正系数对所述第二测速测距数据中的速度进行校正；
其中，所述校正系数是基于所述目标时间周期的前N个时间周期的第一测速测距数据中的速度和第二测速测距数据中的速度获得的。
本发明还提供一种轨道列车测速测距装置，包括：
获取模块，用于获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的所述目标列车的第二原始数据；
解析模块，用于基于所述第一原始数据，获取所述目标列车的第一测速测距数据，并基于所述第二原始数据，获取所述目标列车的第二测速测距数据；
校正模块，用于对所述第二测速测距数据中的速度进行校正；
融合模块，用于对所述第一测速测距数据和进行速度校正后的所述第二测速测距数据进行融合，获取所述目标列车的测速测距结果；
其中，所述第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；所述第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
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轨道列车测速测距方法。
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轨道列车测速测距方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述轨道列车测速测距方法。
本发明提供的轨道列车测速测距方法及装置，通过加速度计能更精准地测量列车的加速度，并且较多普勒雷达有更好的稳定性和抗干扰性，更适合作为速传辅助传感器，采用多个加速度计能获取更为精准的测速测距数据，并且相较于单多普勒雷达具有冗余度，在列车低速行驶或环境干扰较大等场景下的情况下具有更好的测量精度和稳定性，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
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是本发明提供的轨道列车测速测距方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的轨道列车测速测距方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的轨道列车测速测距方法的流程示意图之三；
图4是本发明提供的轨道列车测速测距方法的流程示意图之四；
图5是本发明提供的轨道列车测速测距方法的流程示意图之五；
图6是本发明提供的轨道列车测速测距装置的结构示意图；
图7是本发明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。
在本发明实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，且不涉及顺序。
下面结合图1至图7描述本发明提供的轨道列车测速测距方法及装置。
图1是本发明提供的轨道列车测速测距方法的流程示意图之一。如图1所示，本发明实施例提供的轨道列车测速测距方法的执行主体可以为轨道列车测速测距装置，该方法包括：步骤101、步骤102、步骤103和步骤104。
具体地，本发明实施例提供的轨道列车测速测距方法，基于多个速度传感器和多个加速度计，进行轨道列车测速测距。优选地，基于2个速度传感器和2个加速度计。本发明实施例提供的轨道列车测速测距方法，可以适用于无人驾驶FAO系统，可以解决传统测速测距系统中雷达易受到干扰的问题，可以解决传统测速测距系统中列车低速行驶时雷达测量不准的问题。
相较于速传估算加速度，采用加速度计可直接测量列车加速度，因而获得的加速度更准确，可以更准确地测量列车的加速度。
可选地，速度传感器可以为光电式轮轴速度传感器或霍尔式轮轴传感器，但不限于此。本发明实施例对速度传感器的类型不进行具体限定。
可选地，加速度计可以为伺服式加速度计，但不限于此。本发明实施例对加速度计的类型不进行具体限定。
步骤101、获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据。
具体地，本发明实施例提供的轨道列车测速测距方法，可以周期性地实施。目标时间周期为当前时间周期(或本周期)。
目标时间周期的时长可以根据实际情况设定。对于目标时间周期的具体时长，本发明实施例不进行限定。
速度传感器可以基于第一时间周期，周期性地采集第一原始数据。第一时间周期的时长可以根据实际情况设定，但小于目标时间周期的时长。对于第一时间周期的具体时长，本发明实施例不进行限定。
加速度计可以基于第二时间周期，周期性地采集第二原始数据。第二时间周期的时长可以根据实际情况设定，但小于目标时间周期的时长。对于第二时间周期的具体时长，本发明实施例不进行限定。
示例性地，测速测距运行周期(可以简称“测速测距周期”，即目标时间周期)的时长可设定为100ms。光电式轮轴速度传感器包含3个通道，每个通道分别采集脉冲数据，采集周期(即第一时间周期的时长)为10ms，每测速测距运行周期每个通道有10包数据；伺服式加速度计直接采集加速度原始数据，采集周期(即第二时间周期的时长)为11ms，每周期有9包数据。
轨道列车测速测距装置，可以周期性地获取多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据，从而得到目标时间周期内各速度传感器采集的目标列车的第一原始数据各加速度计采集的目标列车的第二原始数据。
可以读取本周期速传的原始数据并解析，得到各速传的各通道总脉冲数、10ms脉冲数、10ms脉冲持续时间、数据长度、方向、脉冲状态等参数。
可选地，可以检查原始数据的时间戳与系统时间的差别是否在容许范围内，脉冲值与是否非法，数据长度是否满足要求，脉冲数是否回退。
可以读取本周期的加速度计原始数据并解析，得到各加速度计数据中各包对应的加速度大小，方向，状态等参数。
可以检查原始数据的时间戳与系统时间差是否在容许范围内，数据长度是否满足要求。
步骤102、基于第一原始数据，获取目标列车的第一测速测距数据，并基于第二原始数据，获取目标列车的第二测速测距数据；其中，第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
具体地，基于第一原始数据，获取目标列车的第一测速测距数据，可以包括：
(1)计算各速传各通道加速度：根据速传各通道的10ms脉冲数及脉冲持续时间，以及该速传安装车轮的轮径，轮径误差，速传每转的脉冲数，利用最小二乘法计算速传本周期加速度。
(2)计算各速传各通道速度：根据速传各通道的10ms脉冲数及脉冲持续时间，以及该速传安装车轮的轮径，轮径误差，速传每转的脉冲数，计算本周期速传的速度，相关计算式如下：
速度＝π*500ms内10ms脉冲数和*轮径*10/(500ms内10ms脉冲时间和*每转脉冲数)。
(3)计算各速传各通道位移：根据该速传相邻周期100ms脉冲变化量，计算本周期速传位移，相关计算式如下：
位移＝π*相邻周期100ms总脉冲数变化量*轮径/(每转脉冲数*100)。
(4)融合单速传多通道数据：位移取多个通道平均值，速度取多个通道最大值，加速度同号时取最大绝对值，加速度异号时取平均值；合成结果作为该速传的初步计算结果。
(5)计算单速传的置信区间：根据速传安装位置的轮径误差，以及所配置的速度/距离误差(一般可以为1％)，计算得到单速传的速度置信区间(最大速度、估计速度、最小速度)与位移置信区间(最大位移、估计位移、最小位移)。
速度/距离误差可以根据实际情况设定。对于速度/距离误差的具体值，本发明实施例不进行限定。
(6)融合多速传数据：融合各速传的速度/位移置信区间以及加速度，其中，最大速度/估计速度/最大位移为各速传对应值的最大值，最小速度/最小位移为各速传对应值的最小值，估计位移为各速传估计位移的平均值，各速传加速度同号时取绝对值最大的加速度，加速度异号时取加速度平均值。
通过上述步骤计算及融合各个速传解析后的数据，得到速传设备的测速测距数据(包括：速度、位移和加速度)。速传设备的测速测距数据，即第一测速测距数据。
基于第二原始数据，获取目标列车的第二测速测距数据，可以包括：
(1)检查解析包数：检查是否满足每周期的解析包数的要求(例如，可设定为每周期最多允许丢m包等，m可以为3或2等)。
(2)校正零偏误差：加速度计在静止不动时，其测量值会围绕某一非零值波动，即为零偏误差；因此，加速度计每周期需要利用零偏误差系数校正零偏误差：即将加速度计的输出值减去零偏误差校正系数；但仅当列车停稳时才计算零偏误差校正系数。停稳判定条件为：
1)当前坡度小于坡度阈值；
2)列车速度小于第一速度阈值，且持续时间超过第一时长；
坡度阈值可以根据实际情况设定。对于坡度阈值的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，坡度阈值可以为千分之二。
第一速度阈值可以根据实际情况设定。对于第一速度阈值的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，第一速度阈值可以为8cm/s。
第一时长可以根据实际情况设定。对于第一时长的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，第一时长可以为2s。
当满足如上条件时进行零偏误差校正系数计算：如果当前加速度计仍有稳定的输出值(输出值围绕某一值进行波动)，计算当前输出值第一数量个SDU(Speed and DistanceUnit，测速测距单元)周期内的平均值，设定该平均值为零偏误差校正系数。
第一数量可以根据实际情况设定。对于第一数量的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，第一数量可以为5。
当列车正常运行时利用该零偏误差校正系数校正加速度计测量值，直到下一次停稳再重新进行零偏误差校正系数的计算。
(3)校正安装误差：加速度计在安装时，由于其传感器测量轴与车体未保持水平(俯仰角误差，pitch)，以及与列车前进方向保持一致(偏航角误差，yaw)，会带来传感器的安装误差，需要在计算过程中进行消除。校正公式如下：
acali＝aA÷cosθpitch÷cosθyaw
其中，acali为加速度计经安装误差校正后的测量加速度，aA为加速度计的计算所得加速度值，θpitch为俯仰角误差，θyaw为偏航角误差；俯仰角误差θpitch以及偏航角误差θyaw由现场安装人员测量。
(4)校正坡度误差：当列车行驶在斜坡(上坡或者下坡)时，加速度计此时测量轴与重力加速度不垂直，会受到重力加速度沿斜坡分量的影响，因此其测量值并不为列车真实施加的加速度，需根据当前获取的实时坡度信息对各包加速度值进行校正。校正公式如下：
aT＝acali+g*grad
其中，g为重力加速度(m/s2)，grad为实时坡度(tanθ，θ为坡的角度；上坡时坡度为正，下坡时坡度为负)；acali为加速度计经安装误差校正后的测量加速度，aT为列车真实施加的加速度。
(5)加速度计估计加速度计算：根据相邻第二数量个测速测距运行周期(如500ms)内的加速度计加速度数据，计算平均加速度，作为该周期该加速度计的估计加速度值；
第二数量可以根据实际情况设定。对于第二数量的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，第一数量可以为5。
(6)过滤异常点：如果存在某一包数据加速度值超过上一步计算的加速度值一定范围，则设定该包数据为异常点；
(7)根据是否存在异常点重新计算加速度：如果存在异常点，则重新计算加速度计加速度，此次计算异常点不参与；
(8)计算单加速度计的加速度置信区间：根据加速度计加速度的方差，安装误差参数，非线性误差参数与比例因子误差参数，以及之前计算的该加速度计的加速度，计算单个加速度计加速度的置信区间，相关计算公式如下：
最大加速度＝加速度*(1+方差+安装误差+非线性误差与比例因子误差)
最小加速度＝加速度*(1-方差-安装误差-非线性误差与比例因子误差)
其中，最大加速度的最大值可以根据实际情况设定；对于最大加速度的具体值，本发明实施例不进行限定；示例性地，最大加速度的最大值可以为±1m/s2，最小加速度最小值可以为0。
(9)计算单加速度计的速度及其置信区间：根据先前计算的加速度及其置信区间，计算本周期加速度计的速度及其置信区间，相关计算公式如下：
估计速度＝上一周期估计速度+估计加速度*测速测距运行周期
最大速度＝上一周期估计速度+最大加速度*测速测距运行周期
最小速度＝上一周期估计速度+最小加速度*测速测距运行周期。
(10)计算单加速度计的位移及其置信区间：根据先前计算的加速度及其置信区间，计算本周期加速度计的位移及其置信区间，相关计算公式如下：
估计位移＝上一周期估计速度*测速测距运行周期+0.5*估计加速度*(测速测距运行周期)2
最大位移＝上一周期估计速度*测速测距运行周期+0.5*最大加速度*(测速测距运行周期)2
最小位移＝上一周期估计速度*测速测距运行周期+0.5*最小加速度*(测速测距运行周期)2；
其中，上标2表示平方。
(11)比较多加速度计数据：将两个加速度计的采集数据及其相关计算结果进行比较，如果比较得到的差值超过差值阈值，则在本测速测距周期不采用加速度计的相关数据。
差值阈值可以根据实际情况设定。对于差值阈值的具体值，本发明实施例不进行限定。
(12)融合多加速度计数据：融合各加速度计的加速度及其置信区间、速度及其置信区间、位移及其置信区间和方向数据，相关融合结果如下：最大加速度/估计加速度/最大速度/估计速度/最大位移取各加速度计对应值的最大值，最小加速度/最小速度/最小位移取各加速度计对应值的最小值，估计位移取各加速度计估计位移的平均值。
通过上述步骤计算、校正及融合各个加速度计解析后的数据，得到加速度计设备的测速测距数据(包括：速度、位移和加速度)。加速度计设备的测速测距数据，即第二测速测距数据。
步骤103、对第二测速测距数据中的速度进行校正。
具体地，第一测速测距数据中的速度由速度传感器测得，因而较第二测速测距数据中的速度更准确，可以基于第一测速测距数据中的速度对第二测速测距数据中的速度进行校正。
步骤104、对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果。
具体地，由于第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据均包括速度、加速度和位移，除了速度之外，第一测速测距数据中的加速度和位移，与第二测速测距数据中的加速度和位移可以互相校正，实现第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据的融合，从而得到目标列车的测速测距结果。
目标列车的测速测距结果，可以包括目标列车当前时间周期的速度、位移和加速度信息。
本发明实施例通过加速度计能更精准地测量列车的加速度，并且较多普勒雷达有更好的稳定性和抗干扰性，更适合作为速传辅助传感器，采用多个加速度计能获取更为精准的测速测距数据，并且相较于单多普勒雷达具有冗余度，在列车低速行驶或环境干扰较大等场景下的情况下具有更好的测量精度和稳定性，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
基于上述任一实施例的内容，对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果，包括：基于第一测速测距数据和第二测速测距数据，确定目标时间周期的测速测距的状态；其中，测速测距的状态包括正常、TLA打滑、普通打滑、空转和故障。
具体地，可以根据第一测速测距数据和第二测速测距数据，判断目标时间周期内目标列车是否发生TLA(Tacho Low Accelerometer，速传速度低于加速度计)打滑、普通打滑和空转。
TLA是一种特殊的打滑状态，主要为防止速传发生配置错误。
在目标时间周期的测速测距的状态为正常的情况下，基于第一测速测距数据和/或进行速度校正后的第二测速测距数据，获取测速测距结果中的速度。
具体地，在TLA打滑、普通打滑和空转均未发生的情况下，至少一个速传正常工作，至少一个加速度计正常工作，可以第一测速测距数据和/或进行速度校正后的第二测速测距数据中的速度(二者一致)，作为测速测距结果中的速度。
对第一测速测距数据中的加速度和位移，以及进行速度校正后的第二测速测距数据中的加速度和位移进行融合，获取测速测距结果中的加速度和位移；
具体地，测速测距结果中的加速度，可以采用第二测速测距数据中的加速度。
最大速度/最大位移采用速传与加速度计较大者，最小速度/最小位移采用速传与加速度计较小者，并且估计速度/估计位移采用速传的数据。
本发明实施例通过在目标时间周期的测速测距的状态为正常的情况下，对第一测速测距数据进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取测速测距结果，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
基于上述任一实施例的内容，基于第一测速测距数据和第二测速测距数据，确定目标时间周期的测速测距的状态之后，还包括：在目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑、普通打滑或空转的情况下，基于进行速度校正后的第二测速测距数据对第一测速测距数据进行补偿，获取测速测距结果。
具体地，在TLA打滑、普通打滑或空转发生的情况下，基于进行速度校正后的第二测速测距数据对第一测速测距数据进行补偿，获取测速测距结果。
TLA打滑状态下补偿后的速传数据如下：
①最大速度/估计速度/最大位移/估计位移采用加速度计数据；
②最小速度/最小位移采用加速度计与速传较小值；
③加速度值采用加速度计的加速度。
普通打滑状态下补偿后的速传数据如下：
①估计速度/估计位移采用加速度计估计速度；
②加速度值采用加速度计的加速度；
③最大速度/最大位移采用加速度计与速传较大值；
④最小速度/最小位移采用加速度计与速传较小值。
空转状态下补偿后的速传数据如下：
①速度值采用加速度计的速度；
②加速度值采用加速度计的加速度；
③估计位移采用加速度计估计距离；
④最大位移采用加速度计与速传较大值；
⑤最小位移采用加速度计与速传较小值。
本发明实施例在目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑、普通打滑或空转的情况下，基于进行速度校正后的第二测速测距数据对第一测速测距数据进行补偿，获取测速测距结果，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
基于上述任一实施例的内容，基于第一测速测距数据和第二测速测距数据，确定目标时间周期的测速测距的状态，包括：
在第一测速测距数据和第二测速测距数据满足第一条件的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑；
在第一测速测距数据和第二测速测距数据满足第二条件的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为普通打滑；
在第一测速测距数据和第二测速测距数据满足第三条件的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为空转；
在第一测速测距数据和第二测速测距数据不满足第一条件、不满足第二条件且不满足第三条件中的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为正常；
在基于第一测速测距数据和第二测速测距数据确定每一速度传感器均不正常工作，或者至少一个速度传感器正常工作且每一加速度计均不正常工作的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为故障。
具体地，可以依次根据如下步骤判断加速度计是否参与空转打滑补偿：
1)如果加速度计均不可用，则加速度计不参与空转打滑补偿；
2)如果加速度计速度小于配置的“加速度计允许参与空转打滑补偿”速度，则加速度计不参与空转打滑补偿；
3)如果速传本周期存在空转打滑，则加速度计参与空转打滑补偿情况维持上一周期的状态；
4)不存在如上情况时，加速度计参与空转打滑补偿。
检测速传是否发生TLA打滑，可以包括：
速传速度如果小于加速度计速度一定阈值(例如90％)，且加速度计速度满足置信区间条件(表明加速度计速度方差小，数据稳定)，则判定速传发生了TLA打滑。
第一条件可以为：速传速度与加速度计速度的比例低于第一阈值且加速度计速度满足第一置信区间条件。
检测TLA打滑是否恢复可以包括：
如果加速度计速度不满足第一置信区间条件，或者速传速度与加速度计速度的比例高于第二阈值(例如96％)，则判定速传从TLA打滑中恢复。
检测速传是否发生普通打滑，可以包括：
如果速传减速度小于第三阈值(该阈值根据实时坡度数据计算得到)，则判定速传发生打滑。
检测速传是否退出普通打滑，可以包括：
如果速传减速度大于第三阈值，且速传速度与加速度计速度之差小于第四阈值(例如加速度计速度的3％)，且持续时间超过第二时长(例如5个测速测距运行周期)，则判定该速传退出打滑。
第二时长可以根据实际情况设定。对于第二时长的具体值，本发明实施例不进行限定。
检测速传是否发生空转，可以包括：
如果速传加速度大于第五阈值(该阈值根据实时坡度数据计算得到)，则判定速传发生空转。
检测速传是否退出空转，可以包括：
如果速传加速度小于第五阈值，且速传速度与加速度计速度之差小于第四阈值(例如加速度计速度的3％)，且持续时间超过第二时长(例如5个测速测距运行周期)，则判定该速传退出空转。
速度传感器不正常工作，可以包括但不限于该速度传感器获取到的数据明显错误或者与其他速度传感器获取到的数据偏差过大等情形。
加速度计不正常工作，可以包括但不限于该加速度计获取到的数据明显错误或者与其他加速度计获取到的数据偏差过大等情形。
本发明实施例基于第一测速测距数据和第二测速测距数据，确定目标时间周期的测速测距的状态，能更快速、准确地判断速度传感器是否发生TLA打滑、普通打滑或空转，从而能根据测速测距的状态，相应地进行对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
基于上述任一实施例的内容，对第二测速测距数据中的速度进行校正，包括：在满足目标条件的情况下，将第二测速测距数据中的速度，校正为第一测速测距数据中的速度。
具体地，进行传感器数据检查，检查当前输入的速传及加速度计数据是否满足数据校正的条件，具体包括：
1)至少一个速传可用；
2)速传满足平稳运行条件(例如：速传速度大于第二速度阈值、速传加速度在加速度区间，其且速度的方差小于速度的预设比例)；
3)至少一个加速度计可用；
4)加速度计与速传的速度差在允许范围内(例如：加速度计的估计速度与速传估计速度差小于或等于第六阈值)。
第二速度阈值可以根据实际情况设定。对于第二速度阈值的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，第一速度阈值可以为2m/s。
加速度区间可以根据实际情况设定。对于加速度区间的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，加速度区间可以为±0.2m/s2。
预设比例可以根据实际情况设定。对于预设比例的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，预设比例可以为1％。
第六阈值可以根据实际情况设定。对于第六阈值的具体值，本发明实施例不进行限定。示例性地，第六阈值为1.5％。
如果以上条件均满足，则进行“满足数据校正条件时的加速度计数据校正”；如果任一以上条件不满足，则进行“不满足数据校正条件时的加速度计数据校正”。
满足目标条件，可以指以上条件均满足；不满足目标条件，可以指任一以上条件不满足。
若满足数据校正条件，则利用速传数据对加速度计数据的速度值进行校正：
1)校正估计速度：利用速传的估计速度校正加速度计的估计速度；
2)校正最大速度/最小速度：根据校正后的加速度计估计速度，重新计算加速度计最大速度/最小速度。
3)计算校正系数：为对“不满足数据校正条件”时的加速度计数据进行校正，利用相邻N个测速测距周期(例如：5个周期)的数据计算加速度计校正系数，设定校正系数为：
校正系数＝速传估计速度/加速度计估计速度
本发明实施例通过在满足目标条件的情况下，将第二测速测距数据中的速度，校正为第一测速测距数据中的速度，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
基于上述任一实施例的内容，基于第一测速测距数据中的速度，对第二测速测距数据中的速度进行校正，还包括：在不满足目标条件的情况下，基于校正系数对第二测速测距数据中的速度进行校正；其中，校正系数是基于目标时间周期的前N个时间周期的第一测速测距数据中的速度和第二测速测距数据中的速度获得的。
具体地，在“不满足数据校正条件”下，根据“满足数据条件”时计算的校正系数，校正当前周期的加速度计估计速度，并相应计算加速度计的最大速度/最小速度。
即将第二测速测距数据中的速度乘以校正系数，得到校正处理后的速度。
本发明实施例通过在不满足目标条件的情况下，基于校正系数对第二测速测距数据中的速度进行校正，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
本发明实施例提供的测速测距方法的整体流程可以如图2所示。以基于2个速度传感器(速传0/1)和2个加速度计(加速度计0/1)为例，在所有传感器均正常工作的情况下，即当前速传0/1与加速度计0/1均正常工作，测速测距方法的整体流程可以如图3所示；在所有速传均发生空转，加速度计0正常工作，加速度计1故障的情况下，即速传0/1均发生空转，加速度计0正常工作，加速度计1故障，测速测距方法的整体流程可以如图4所示；在所有速传均故障，加速度计均工作正常的情况下，即速传0/1均故障，加速度计0/1工作正常，测速测距方法的整体流程可以如图5所示.
为了便于对本发明上述各实施例的理解，下面对融合速传与加速度计数据，得到测速测距系统最终输出的测速测距数据的几种情况进行总结。
根据当前测速测距系统中各传感器工作状态，融合多个传感器的数据，输出测速测距系统最终的数据；相关传感器工作状态下的融合策略如下：
(1)当前发生空转打滑：
输出速传经加速度计补偿后的测速测距数据。
(2)当前至少一个速传正常工作，至少一个加速度计正常工作：
加速度数据采用加速度计的加速度；
最大速度/最大位移采用速传与加速度计较大者；
最小速度/最小位移采用速传与加速度计较小者；
估计速度/估计位移采用速传的数据。
(3)当前两个速传正常工作，无加速度计正常工作；
采用速传融合后的测速测距数据。
(4)当前只有一个速传正常工作，无加速度计正常工作；
测速测距系统失效，输出错误数据。
(5)当前无速传正常工作；加速度计工作状态不限；
测速测距系统失效，输出错误数据。
下面对本发明提供的轨道列车测速测距装置进行描述，下文描述的轨道列车测速测距装置与上文描述的轨道列车测速测距方法可相互对应参照。
图6是本发明提供的轨道列车测速测距装置的结构示意图。基于上述任一实施例的内容，如图6所示，该装置包括获取模块601、解析模块602、校正模块603和融合模块604，其中：
获取模块601，用于获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据；
解析模块602，用于基于第一原始数据，获取目标列车的第一测速测距数据，并基于第二原始数据，获取目标列车的第二测速测距数据；
校正模块603，用于对第二测速测距数据中的速度进行校正；
融合模块604，用于对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果；
其中，第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
具体地，获取模块601、解析模块602、校正模块603和融合模块604可以顺次电连接。
获取模块601可以周期性地获取多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据，从而得到目标时间周期内各速度传感器采集的目标列车的第一原始数据各加速度计采集的目标列车的第二原始数据。
解析模块602可以通过前述步骤计算及融合各个速传解析后的数据，得到第一测速测距数据。
解析模块602还可以通过前述步骤计算、校正及融合各个加速度计解析后的数据，得到第二测速测距数据。
校正模块603可以基于第一测速测距数据中的速度对第二测速测距数据中的速度进行校正。
除了速度之外，融合模块604可以基于第一测速测距数据中的加速度和位移，与第二测速测距数据中的加速度和位移进行互相校正，实现第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据的融合，从而得到目标列车的测速测距结果。
可选地，融合模块604，可以包括：
状态确定单元，用于基于第一测速测距数据和第二测速测距数据，确定目标时间周期的测速测距的状态；
获取单元，用于在目标时间周期的测速测距的状态为正常的情况下，基于第一测速测距数据和/或进行速度校正后的第二测速测距数据，获取测速测距结果中的速度；
融合单元，用于对第一测速测距数据中的加速度和位移，以及进行速度校正后的第二测速测距数据中的加速度和位移进行融合，获取测速测距结果中的加速度和位移；
其中，测速测距的状态包括正常、TLA打滑、普通打滑、空转和打滑。
可选地，融合模块604，可以还包括：
补偿单元，用于在目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑、普通打滑或空转的情况下，基于进行速度校正后的第二测速测距数据对第一测速测距数据进行补偿，获取测速测距结果。
可选地，状态确定单元，可以具体用于：
在第一测速测距数据和第二测速测距数据满足第一条件的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑；
在第一测速测距数据和第二测速测距数据满足第二条件的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为普通打滑；
在第一测速测距数据和第二测速测距数据满足第三条件的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为空转；
在第一测速测距数据和第二测速测距数据不满足第一条件、不满足第二条件且不满足第三条件中的情况下，确定目标时间周期的测速测距的状态为正常。
可选地，校正模块603，可以包括：
第一校正单元，用于在满足目标条件的情况下，将第二测速测距数据中的速度，校正为第一测速测距数据中的速度。
可选地，校正模块603，可以还包括：
第二校正单元，用于在不满足目标条件的情况下，基于校正系数对第二测速测距数据中的速度进行校正；
其中，校正系数是基于目标时间周期的前N个时间周期的第一测速测距数据中的速度和第二测速测距数据中的速度获得的。
本发明实施例提供的轨道列车测速测距装置，用于执行本发明上述轨道列车测速测距方法，其实施方式与本发明提供的轨道列车测速测距方法的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
该轨道列车测速测距装置用于前述各实施例的轨道列车测速测距方法。因此，在前述各实施例中的轨道列车测速测距方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
本发明实施例通过加速度计能更精准地测量列车的加速度，并且较多普勒雷达有更好的稳定性和抗干扰性，更适合作为速传辅助传感器，采用多个加速度计能获取更为精准的测速测距数据，并且相较于单多普勒雷达具有冗余度，在列车低速行驶或环境干扰较大等场景下的情况下具有更好的测量精度和稳定性，能提高测量数据的准确度，能提高测速测距的稳定性和可靠性。
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行轨道列车测速测距方法，该方法包括：获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据；基于第一原始数据，获取目标列车的第一测速测距数据，并基于第二原始数据，获取目标列车的第二测速测距数据；对第二测速测距数据中的速度进行校正；对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果；其中，第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
此外，上述的存储器730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。
本申请实施例提供的电子设备中的处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，其实施方式与本申请提供的轨道列车测速测距方法的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，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，计算机程序包括程序指令，当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轨道列车测速测距方法，该方法包括：获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据；基于第一原始数据，获取目标列车的第一测速测距数据，并基于第二原始数据，获取目标列车的第二测速测距数据；对第二测速测距数据中的速度进行校正；对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果；其中，第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
本申请实施例提供的计算机程序产品被执行时，实现上述轨道列车测速测距方法，其具体的实施方式与前述方法的实施例中记载的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
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轨道列车测速测距方法，该方法包括：获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的目标列车的第二原始数据；基于第一原始数据，获取目标列车的第一测速测距数据，并基于第二原始数据，获取目标列车的第二测速测距数据；对第二测速测距数据中的速度进行校正；对第一测速测距数据和进行速度校正后的第二测速测距数据进行融合，获取目标列车的测速测距结果；其中，第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
本申请实施例提供的非暂态计算机可读存储介质上存储的计算机程序被执行时，实现上述轨道列车测速测距方法，其具体的实施方式与前述方法的实施例中记载的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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)
1.一种轨道列车测速测距方法，其特征在于，包括：
获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的所述目标列车的第二原始数据；
基于所述第一原始数据，获取所述目标列车的第一测速测距数据，并基于所述第二原始数据，获取所述目标列车的第二测速测距数据；
对所述第二测速测距数据中的速度进行校正；
对所述第一测速测距数据和进行速度校正后的所述第二测速测距数据进行融合，获取所述目标列车的测速测距结果；
其中，所述第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；所述第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
2.根据权利要求1所述的轨道列车测速测距方法，其特征在于，所述对所述第一测速测距数据和进行速度校正后的所述第二测速测距数据进行融合，获取所述目标列车的测速测距结果，包括：
基于所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据，确定所述目标时间周期的测速测距的状态；
在所述目标时间周期的测速测距的状态为正常的情况下，基于所述第一测速测距数据和/或进行速度校正后的所述第二测速测距数据，获取所述测速测距结果中的速度；
对所述第一测速测距数据中的加速度和位移，以及进行速度校正后的所述第二测速测距数据中的加速度和位移进行融合，获取所述测速测距结果中的加速度和位移；
其中，所述测速测距的状态包括正常、TLA打滑、普通打滑、空转和故障。
3.根据权利要求2所述的轨道列车测速测距方法，其特征在于，所述基于所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据，确定所述目标时间周期的测速测距的状态之后，还包括：
在所述目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑、普通打滑或空转的情况下，基于进行速度校正后的所述第二测速测距数据对所述第一测速测距数据进行补偿，获取所述测速测距结果。
4.根据权利要求2所述的轨道列车测速测距方法，其特征在于，所述基于所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据，确定所述目标时间周期的测速测距的状态，包括：
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据满足第一条件的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为TLA打滑；
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据满足第二条件的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为普通打滑；
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据满足第三条件的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为空转；
在所述第一测速测距数据和所述第二测速测距数据不满足所述第一条件、不满足所述第二条件且不满足所述第三条件中的情况下，确定所述目标时间周期的测速测距的状态为正常。
5.根据权利要求1至4任一项所述的轨道列车测速测距方法，其特征在于，所述对所述第二测速测距数据中的速度进行校正，包括：
在满足目标条件的情况下，将所述第二测速测距数据中的速度，校正为所述第一测速测距数据中的速度。
6.根据权利要求5所述的轨道列车测速测距方法，其特征在于，基于所述第一测速测距数据中的速度，对所述第二测速测距数据中的速度进行校正，还包括：
在不满足所述目标条件的情况下，基于校正系数对所述第二测速测距数据中的速度进行校正；
其中，所述校正系数是基于所述目标时间周期的前N个时间周期的第一测速测距数据中的速度和第二测速测距数据中的速度获得的。
7.一种轨道列车测速测距装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标时间周期内多个速度传感器采集的目标列车的第一原始数据和多个加速度计采集的所述目标列车的第二原始数据；
解析模块，用于基于所述第一原始数据，获取所述目标列车的第一测速测距数据，并基于所述第二原始数据，获取所述目标列车的第二测速测距数据；
校正模块，用于对所述第二测速测距数据中的速度进行校正；
融合模块，用于对所述第一测速测距数据和进行速度校正后的所述第二测速测距数据进行融合，获取所述目标列车的测速测距结果；
其中，所述第一测速测距数据包括速度、加速度和位移；所述第二测速测距数据包括速度、加速度和位移。
8.一种电子设备，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6任一项所述轨道列车测速测距方法。
9.一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6任一项所述轨道列车测速测距方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，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6任一项所述轨道列车测速测距方法。
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