[發明專利]基于衛星空間分布檢驗的虛擬應答器捕獲方法及捕獲系統

有效

• 申請號: 202010022929.X
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111224710B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 劉江;蔡伯根;王劍;陸德彪;上官偉;姜維;柴琳果
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;G01S19/50;B61L25/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳

本發明提供了一種基于衛星空間分布檢驗的虛擬應答器捕獲方法及捕獲系統，所述虛擬應答器捕獲方法首先建立虛擬應答器基礎數據庫，再根據衛星導航獲取列車當前的位置及運行狀態，根據基礎數據庫預測待捕獲目標虛擬應答器及預捕獲觸發時刻；再自預捕獲觸發時刻，實時計算可視衛星空間分布特征值及預測值，同時根據基礎數據庫估計衛星空間分布參考值，再根據衛星空間分布特征值、特征值預測值與參考值，判斷待捕獲目標虛擬應答器捕獲狀態，確定捕獲時刻、校正列車當前位置及更新虛擬應答器基礎數據庫。本發明克服了從定位域入手實施捕獲空間分析的局限性，提高了虛擬應答器捕獲精度和實時性，能夠有效支持新型列車控制系統的設計、研制與裝備制造。

技術領域

本發明屬于軌道交通列車運行控制領域，尤其涉及一種基于衛星空間分布檢驗的虛擬應答器捕獲方法及捕獲系統。

背景技術

隨著城市的發展，軌道交通在城市及城市間的溝通中發揮著越來越重要的作用。在軌道交通系統的運行過程中，列車運行控制系統是決定列車運行安全、提升運輸效率的控制中心。列控系統包括軌旁部分和車載部分，通過軌旁設備和車載設備之間的通信實現列車的定位和控制。為了提高列車定位的精度，需要在鐵路線路沿線設置大量應答器，應答器數量的增加也增加了系統的成本和后期維護難度。因此，國際鐵路聯盟(UIC)提出了基于全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)的虛擬應答器(VirtualBalise,VB)，將衛星定位技術引入新型列車控制系統，對傳統的軌旁應答器設備進行替代。

虛擬應答器可以有效確保列車定位及控制模式與常規系統模式之間的兼容性。由衛星定位終端實時檢測列車位置及其與前方目標虛擬應答器的位置關系，在列車經過虛擬應答器位置的時刻觸發車載設備內部邏輯，提取虛擬應答器信息，采用與真實應答器一致的接口及信息結構，實現位置校正及應答器報文傳輸功能。在這一過程中，如何準確識別列車對虛擬應答器所在位置的“通過”行為，即捕獲目標虛擬應答器，是及時觸發虛擬應答器功能的關鍵條件。

現有技術中，傳統的虛擬應答器捕獲方案通常采用基于固定捕獲半徑的距離判定原則，或結合定位過程對列車與虛擬應答器的空間接近關系進行估計，但是，上述方案并未充分考慮虛擬應答器以衛星定位為基礎所具備的核心特征，不能充分發揮導航衛星觀測信息的優勢作用及應用潛力，限制了虛擬應答器的捕獲精度和應用效率。

發明內容

本發明實施例的目的是解決虛擬應答器定位精度和效率較低的問題，提供了一種基于衛星空間分布檢驗的虛擬應答器捕獲方法及捕獲系統，通過對列車衛星定位所得實際衛星觀測量與虛擬應答器的觀測特征的實時比對，使用衛星定位接收機所得導航衛星空間分布作為捕獲判定決策依據，克服常規捕獲方案中從定位域入手實施捕獲空間分析的局限性，為準確辨識與確定虛擬應答器的捕獲狀態、捕獲時間提供可行途徑，從而提高虛擬應答器捕獲精度和實時性，有效支持新型列車控制系統的設計、研制與裝備制造。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

第一方面，本發明實施例提供了一種基于衛星空間分布檢驗的虛擬應答器捕獲方法，所述虛擬應答器捕獲方法包括如下步驟：

步驟S1，采集目標軌道線路的數據建立虛擬應答器基礎數據庫；

步驟S2，根據衛星導航信息獲取列車當前運行的坐標位置并計算列車運行狀態信息，提取所述虛擬應答器基礎數據庫中與當前運行列車相關的信息，預測待捕獲目標虛擬應答器及預捕獲觸發時刻；

步驟S3，自所述預捕獲觸發時刻開始，實時提取導航衛星觀測信息，計算當前時刻可視衛星空間分布特征值以及后續時刻可視衛星空間分布特征值預測值；

步驟S4，提取所述虛擬應答器基礎數據庫中與所述待捕獲目標虛擬應答器相關的信息，計算所述待捕獲目標虛擬應答器的可視衛星信息并進行約簡，估計衛星空間分布參考值；