[發明專利]數據融合概念

在審

• 申請號: 201780096230.4
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN111315630A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安·勃蘭杜伯;弗拉德·伊利耶·拉塔;丹尼斯·胡姆哈爾;安德烈亞斯·孔澤;馬克西米利安·哈斯勒
• 申請（專利權）人: 科路實有限責任公司
• 主分類號: B61L23/04
• 分類號: B61L23/04;B61L27/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 高巖;楊林森

本發明涉及一種用于監測鐵路(10)的至少一個特征的系統，該系統包括：中央計算單元(22)，適于檢索和處理來自多個數據源(19、20、24、26)的數據，并且適于提供表示該鐵路(10)的至少一個特征的輸出數據；以及至少兩個數據源(19、20、24、26)，適于通過相應的數據鏈路將數據傳送至中央計算單元，其中，兩個數據源(19)中的至少一個包括位于要監測的鐵路(10)的一段附近的至少一個傳感器單元(16a至16c)。根據本發明，設置至少兩個數據源(19、20、24、26)，使得由所述至少兩個數據源傳送的數據涉及鐵路(10)的不同物理性質和/或環境性質。

本發明涉及一種用于監測鐵路的至少一個特征的系統，該系統包括：中央計算單元，適于檢索和處理來自多個數據源的數據并且適于提供表示鐵路的至少一個特征的輸出數據；以及至少兩個數據源，適于通過相應的數據鏈路將數據傳送至中央計算單元，其中，兩個數據源中的至少一個包括位于要監測的鐵路的一段附近的至少一個傳感器單元。此外，本發明涉及一種用于使用這樣的系統來監測鐵路的至少一個特征的方法。

在本領域中已知的是，使用附接至鐵軌本身或附接至鐵路軌道之間的枕木的傳感器來監測鐵路的各段例如道岔或易受磨損的其他段。所述傳感器測量傳感器所附接至的部件的物理性質例如加速度。表示測得的可觀察量的數據然后被轉發至中央計算單元，該中央計算單元進一步對由傳感器傳送的原始數據進行處理。然而，在這樣的系統中提供的數據是相當粗略的，并且不可能考慮由傳感器獲取的數據與其他環境或鐵路相關影響之間的復雜的相關性。因此，由這樣的系統提供的監測通常不是很可靠。

本發明的發明人的成就之一是已經認識到，通過采用在監測鐵路的特征的背景下被稱為“數據融合”的概念，可以通過對由至少兩個數據源提供的數據進行融合來對鐵路的當前狀態及其相關特征作出更復雜、綜合和可靠的預測和結論。

因此，在根據本發明的系統中，設置至少兩個數據源，使得由所述至少兩個數據源傳送的數據涉及鐵路的不同物理性質和/或環境性質。通過對鐵路的不同物理性質和/或鐵路的環境性質進行綜合，可以得出所觀察到的物理性質與鐵路的當前狀態及鐵路的至少一個所觀察到的特征之間的任意復雜的相關性。

在監測鐵路的背景下，數據融合的一個非常簡單的有益示例(已經相對于上面描述的僅使用加速度傳感器進行了重大改進)是將作為次級數據源的至少一個溫度傳感器連同位于鐵路的一段附近例如在枕木上的加速度傳感器一起使用。通過考慮空氣溫度乃至鐵路軌道本身的溫度，實現了對由于熱膨脹而引起的軌道中的張力的更好理解，可以在由主要數據源即加速度傳感器提供的加速度數據的處理中考慮該張力。這樣，通過合理的附加工作，可以實現對正在觀察的鐵路段的健康狀態的理解的極大提高。

根據該示例，可以理解本發明的有益的基本原理。通過從依賴于不同可觀察量或物理性質的至少兩個不可公度數據源獲得鐵路的單個特征，并且采用合適的算法例如基于隱馬爾可夫鏈的隨機過濾器，為了對所述不可公度數據進行融合，可以對不同數據源的傳感器特征進行補償，使得可以獲得表示所討論的鐵路的特征的具有比由任何單個傳感器所能實現的更高質量的最終結果。

中央計算單元可以以任何已知的方式來實現，只要可以提供到數據源的可靠數據鏈路即可，例如實現為大型計算機或基于云的硬件即服務設計。中央計算單元可以采用復雜的算法和/或數據庫，以獲得關于鐵路的至少一個特征的精確且可靠的信息。盡管數據源也可以以各種方式來實現，但是數據源通?？梢园ㄒ粋€或更多個傳感器或者可以訪問來自數據庫的數據以及具有與中央計算單元建立數據鏈路的能力。然而，如將在下面討論的，數據源還可以具有更復雜的設計，并且數據源本身可以包括具有顯著處理能力的計算單元，例如，微控制器等。