[發(fā)明專(zhuān)利]基于衛(wèi)星定位環(huán)境場(chǎng)景誤差特征的列車(chē)安全包絡(luò)計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110290028.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112937640B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸德彪;唐德璋;蔡伯根;王劍;上官偉;劉江;姜維;柴琳果
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B61L25/02
• 分類(lèi)號(hào): B61L25/02;B61L27/40
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星定位環(huán)境場(chǎng)景誤差特征的列車(chē)安全包絡(luò)計(jì)算方法。該方法包括：對(duì)GNSS的列車(chē)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，計(jì)算每個(gè)定位結(jié)果的誤差值；根據(jù)列車(chē)運(yùn)行的鐵路沿線場(chǎng)景對(duì)列車(chē)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，計(jì)算不同場(chǎng)景下的誤差平均值，擬合得到各個(gè)場(chǎng)景下的誤差分布模型；計(jì)算當(dāng)前定位點(diǎn)與軌道之間的偏差距離，根據(jù)該偏差距離與當(dāng)前場(chǎng)景下的誤差分布模型和列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)多假設(shè)檢驗(yàn)確定沿股道方向的當(dāng)前場(chǎng)景下的列車(chē)定位結(jié)果的誤差置信區(qū)間；根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景下的列車(chē)定位結(jié)果的平均誤差、誤差置信區(qū)間和水平保護(hù)等級(jí)，計(jì)算出單個(gè)列車(chē)車(chē)載天線位置對(duì)應(yīng)的安全包絡(luò)長(zhǎng)度。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)定位結(jié)果的安全包絡(luò)估計(jì)，確定列車(chē)運(yùn)行的安全位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及列車(chē)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于衛(wèi)星定位環(huán)境場(chǎng)景誤差特征的列車(chē)安全包絡(luò)計(jì)算方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前CTCS(中國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，Chinese?Train?Control?System)-3級(jí)列控系統(tǒng)中確定列車(chē)位置主要通過(guò)車(chē)載速度傳感器與應(yīng)答器相結(jié)合的方式，基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global?Navigation?Satellite?System,GNSS)的列車(chē)定位技術(shù)可提升列車(chē)定位的自主性，同時(shí)減少軌旁設(shè)備、降低建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本。

GNSS信號(hào)空間傳播為電磁波傳播過(guò)程，傳播路徑會(huì)受到地表物體的反射、折射；接收機(jī)本身工作性能等方面的影響，會(huì)出現(xiàn)性能降級(jí)，列車(chē)定位結(jié)果的精度在動(dòng)態(tài)環(huán)境下無(wú)法準(zhǔn)確感知，因此常通過(guò)衛(wèi)星定位接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(Receiver?AutonomousIntegrity?Monitoring,RAIM)技術(shù)，根據(jù)用戶(hù)接收機(jī)的冗余觀測(cè)值監(jiān)測(cè)用戶(hù)定位結(jié)果的完好性。通過(guò)RAIM技術(shù)可以計(jì)算當(dāng)前定位結(jié)果的水平保護(hù)等級(jí)(Horizontal?ProtectionLevel,HPL)，進(jìn)行定位精度的評(píng)估。

列車(chē)沿線運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，衛(wèi)星信號(hào)易受到山谷、森林、隧道和車(chē)站等典型環(huán)境場(chǎng)景影響，導(dǎo)致GNSS列車(chē)定位功能精度下降，甚至失效。為保證列車(chē)安全運(yùn)行，需要根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的特征參數(shù)，合理計(jì)算列車(chē)定位安全占用包絡(luò)，估計(jì)列車(chē)安全位置。

綜上所述，基于GNSS的列車(chē)定位需要基于大量先驗(yàn)定位數(shù)據(jù)分析，研究不同環(huán)境下定位誤差的分布特征，并根據(jù)對(duì)應(yīng)的分布模型、水平保護(hù)等級(jí)等，實(shí)現(xiàn)定位結(jié)果的安全包絡(luò)估計(jì)，確定列車(chē)運(yùn)行的安全位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于衛(wèi)星定位環(huán)境場(chǎng)景誤差特征的列車(chē)安全包絡(luò)計(jì)算方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)進(jìn)行有效的定位。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

一種基于衛(wèi)星定位環(huán)境場(chǎng)景誤差特征的列車(chē)安全包絡(luò)計(jì)算方法，包括：

對(duì)基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS的列車(chē)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，計(jì)算每個(gè)定位結(jié)果的誤差值；

根據(jù)列車(chē)運(yùn)行的鐵路沿線場(chǎng)景對(duì)列車(chē)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，根據(jù)每個(gè)定位結(jié)果的誤差值計(jì)算不同場(chǎng)景下的誤差平均值，擬合得到各個(gè)場(chǎng)景下的誤差分布模型；

計(jì)算當(dāng)前定位點(diǎn)與軌道之間的偏差距離，根據(jù)該偏差距離與當(dāng)前場(chǎng)景下的誤差分布模型和列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)多假設(shè)檢驗(yàn)確定沿股道方向的當(dāng)前場(chǎng)景下的列車(chē)定位結(jié)果的誤差置信區(qū)間；

根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景下的列車(chē)定位結(jié)果的平均誤差、誤差置信區(qū)間和水平保護(hù)等級(jí)，計(jì)算出單個(gè)列車(chē)車(chē)載天線位置對(duì)應(yīng)的安全包絡(luò)長(zhǎng)度。

優(yōu)選地，所述的對(duì)基于GNSS的列車(chē)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，計(jì)算每個(gè)定位結(jié)果的誤差值，包括：

收集基于GNSS的列車(chē)定位數(shù)據(jù)，該列車(chē)定位數(shù)據(jù)包括：GNSS定位結(jié)果和組合定位系統(tǒng)定位結(jié)果，對(duì)于定位結(jié)果，其誤差值為：