[發明專利]基于軌道幾何特征信息匹配的列車精密定位方法和系統

有效

• 申請號: 201710608518.7
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107402006B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 陳起金;牛小驥;張提升;周禹昆;房博樂;劉經南
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

1.基于軌道幾何特征信息匹配的列車精密定位方法，其特征是，包括步驟：

S1對定位數據和軌道幾何狀態參數的原始測量數據進行時間同步，所述定位數據包括軌道里程數據和IMU數據；

S2根據IMU數據的原始測量數據進行慣性導航解算，獲得慣性導航結果，所述慣性導航結果包括載體的三維位置、速度和姿態；

S3以所述軌道里程數據的原始測量數據為卡爾曼濾波的觀測值，對所述慣性導航結果和所述軌道里程數據進行融合解算，并推算出里程推算值；所述軌道里程數據為里程計的測量數據；

S4基于時間關聯性，給所述軌道幾何狀態參數的原始測量數據賦予里程推算值，并按里程遞增排列軌道幾何狀態參數，獲得軌道幾何狀態參數序列，即待匹配的特征信號；

S5將軌道幾何狀態參數序列與背景電子地圖中預設的按里程索引的軌道幾何狀態參數序列進行相關匹配，得到當前時刻的匹配里程值；

S6以里程推算值作為時間更新，以匹配里程值作為外部觀測，采用卡爾曼濾波法對所述里程推算值和匹配里程值進行組合處理，獲得最優里程估計值。

2.如權利要求1所述的基于軌道幾何特征信息匹配的列車精密定位方法，其特征是：

步驟S5進一步包括：

5.1采用相同步長，對待匹配的特征信號和預設的軌道幾何狀態參數序列按里程進行分段，待匹配的特征信號中里程段記為待匹配里程段，預設的軌道幾何狀態參數序列中里程段記為背景里程段；

5.2將各待匹配里程段的軌道幾何狀態參數逐一與背景里程段的軌道幾何狀態參數進行相關性求解，獲得各待匹配里程段與所有背景里程段的里程偏差序列；

5.3以里程偏差序列作為觀測值，使用最小二乘法估計里程偏差和里程偏差漂移因子，獲取精確的里程偏差量；

5.4根據精確的里程偏差量和里程推算值，獲得當前時刻的匹配里程值。

3.如權利要求1所述的基于軌道幾何特征信息匹配的列車精密定位方法，其特征是：

當選擇了多種軌道幾何狀態參數序列時，步驟S6中所采用的匹配里程值為根據各軌道幾何狀態參數序列分別獲得的匹配里程值的加權平均，權值為經驗值，根據各軌道幾何狀態參數對定位精度的貢獻設定。

4.如權利要求1所述的基于軌道幾何特征信息匹配的列車精密定位方法，其特征是：

當選擇了多種軌道幾何狀態參數序列時，步驟S5中，將多種軌道幾何狀態參數序列作為多維特征信號，將軌道幾何狀態參數序列與背景電子地圖中預設的里程相關的軌道幾何狀態參數序列進行多維特征匹配。

5.如權利要求1所述的基于軌道幾何特征信息匹配的列車精密定位方法，其特征是：

還包括步驟：

S7根據時間同步后的軌道里程數據和IMU數據的原始測量數據、以及匹配里程值進行組合導航，估計采集定位數據和軌道幾何狀態參數數據的傳感器的誤差，將所估計的誤差反饋到步驟S2～S3中。

6.基于軌道幾何特征信息匹配的列車精密定位系統，其特征是，包括：

時間同步模塊，用來對定位數據和軌道幾何狀態參數的原始測量數據進行時間同步，所述定位數據包括軌道里程數據和IMU數據；

慣性導航解算模塊，用來根據IMU數據的原始測量數據進行慣性導航解算，獲得慣性導航結果，所述慣性導航結果包括載體的三維位置、速度和姿態；

融合解算模塊，用來以所述軌道里程數據的原始測量數據為卡爾曼濾波的觀測值，對所述慣性導航結果和所述軌道里程數據進行融合解算，并推算出里程推算值；所述軌道里程數據為里程計的測量數據；

特征信號獲得模塊，用來基于時間關聯性，給所述軌道幾何狀態參數的原始測量數據賦予里程推算值，并按里程遞增排列軌道幾何狀態參數，獲得軌道幾何狀態參數序列，即待匹配的特征信號；

相關匹配模塊，用來將軌道幾何狀態參數序列與背景電子地圖中預設的按里程索引的軌道幾何狀態參數序列進行相關匹配，得到當前時刻的匹配里程值；

最優里程估計模塊，用來以里程推算值作為時間更新，以匹配里程值作為外部觀測，采用卡爾曼濾波法對所述里程推算值和匹配里程值進行組合處理，獲得最優里程估計值。