[發明專利]一種基于超聲波檢測的列車定位方法

有效

• 申請號: 202011640165.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112731407B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 鄒昀廷;張皓琰;任曉旋;李松枟;秦娜;劉東
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;B61L25/02
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李夢蝶

1.一種基于超聲波檢測的列車定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、在列車的設定數量的設定位置分別安裝高度計；

S2、高度計以設定時間間隔監測列車運行過程中枕軌的缺陷特征，獲取各自的缺陷特征數據；

S3、通過波形比對算法，根據設定的精確度，分別用缺陷特征數據與預先測量得到的數據庫中數據對比，得到各高度計對應的位置數據；

所述精確度為波形對比個數；

所述缺陷特征數據為包含若干缺陷特征對應波形的數組，其表示為：

X＝{X₁,X₂,X₃,……,X_m-1,X_m}，

其中，m為缺陷特征波形數，X_m為第m個波形的幅度值，X為波形的數組對應的向量，即波形向量；

所述預先測量得到的數據庫為通過單個高度計測量得到的枕軌缺陷波形數組與枕軌所在位置的一一對應數據庫；

所述波形比對算法包括：

S3-1、計算每個波形數組的標準差，表示為：

其中，n為波形采樣點個數，x_i為具體采樣點采樣值；

S3-2、根據標準差，對每個測量到的波形數組作歸一化處理，計算波形向量X_j與數據庫中對應模板Y_j的絕對距離D_j，其計算方法為：

D_j＝∑(X_j-Y_j)，

j＝1,2,3,……,m；

其中，X_j為單個高度計在j時刻檢測到的波形向量；

S3-3、引入修正參數k，使得下述關系成立：

D_jD_j-1，D_j-D_j-1/D_j-1r_th，其中j＝k，k-1，…1，

其中，

r_th為絕對距離的閾值；

S3-4、計算波形向量X_j與數據庫中對應模板Y_j的相似系數ρ_xy，其計算方法為：

其中，C_ov(X,Y)為協方差，|ρ_xy|1表示兩者不相關，|ρ_xy|＝1表示兩個信號完全形同；

S4、對比各位置數據，當存在位置數據相同次數最多的值時，該值為列車的實際位置；當不存在位置數據相同次數最多的值時，重復步驟S3，直到得到位置數據相同次數最多的值。

2.根據權利要求1所述的基于超聲波檢測的列車定位方法，其特征在于，所述高度計位于列車底部正對枕軌的位置處。

3.根據權利要求2所述的基于超聲波檢測的列車定位方法，其特征在于，所述高度計至少有三個且間距相同。

4.根據權利要求3所述的基于超聲波檢測的列車定位方法，其特征在于，所述數據庫中對應模板Y_j的檢索方法為根據波形向量X_j中的各幅度值排序后按設定精確度對比得到。

5.根據權利要求4所述的基于超聲波檢測的列車定位方法，其特征在于，所述精確度最小值為3，最大值為m。

6.根據權利要求5所述的基于超聲波檢測的列車定位方法，其特征在于，所述位置數據即包含波形向量X_j所在位置與絕對距離D_j的數組。