[發明專利]一種軌道虛擬應答器的實現方法

在審

• 申請號: 202111130631.1
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN114037750A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 余祖俊;朱力強;王堯;黃翊軒
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06V20/58;G06N3/04;B61L25/02;B61L15/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種軌道虛擬應答器的實現方法。該方法包括：搭建布置在列車端的車載圖像采集和處理系統，利用所述車載圖像采集和處理系統采集列車運行過程中前視視角和側方視角的行車記錄圖像集；利用改進的YOLOv3網絡對所述行車記錄圖像集進行實時目標檢測，獲取列車的軌道運行線路上既有標志物的類別和位置信息；基于改進的CRNN網絡根據所述既有標志物的位置信息對所述行車記錄圖像集進行內容識別，獲取列車的軌道運行線路上既有標志物的文本信息。本發明使用了機器視覺方法對線路上既有標志物進行位置的檢測和內容的識別，可以用于軌道交通車輛運行過程中的應答定位，徹底擺脫了對地面應答器和衛星的依賴，實現了完全自主的列車應答定位。

技術領域

本發明涉及軌道交通通信技術領域，尤其涉及一種軌道虛擬應答器的實現方法。

背景技術

十三五期間，是我國鐵路網建設快速推進和發展的關鍵時期，截止至2020 年底，我國鐵路的總運營里程已經到達14.63萬公里。隨著鐵路網規模的不斷擴大，運營的里程和旅客量也在不斷增加，列車的運行速度和行駛密度也在不斷地提高，這對行車安全風險控制和線路智能化養護檢修提出了更高的要求。

目前，國內外普遍采用移動閉塞的方式保證鐵路線路的高效安全運營，而移動閉塞對列車運行控制有著較高的要求。列車運行控制系統是軌道交通系統的神經中樞，而實現列車的精確定位又是列車運行控制的關鍵技術基礎，提供精確并且可靠的列車位置信息對整個系統至關重要，是保證系統正常運行的前提。

現有的高速鐵路列車定位主要采用的是依靠查詢應答器定點校正里程計累積誤差的方式實現。應答器是重要的信號基礎設施，在國外的鐵路、地鐵、以及城市輕軌交通中得到廣泛應用，但由于需要在線路上鋪設應答器，因此該方式建設成本高，日常維護難度較大。并且對于大量既有線增設查詢應答器可行性也較差。而隨著我國自主研發的北斗衛星導航系統快速發展和全球組網的實現，其性能已經可以與GPS(Global PositioningSystem，全球定位系統)、GLONASS等導航系統媲美。北斗衛星導航系統的完善為列車的精確自主定位提供了良好的解決方案，但該方式仍然存在缺陷，即在山谷、長大隧道等特殊地形下，衛星信號可能丟失，也就是衛星信號“盲區”問題，這一問題是該方案的主要缺陷。

因此，需要研發一種能夠在極端條件下的可靠的列車自主定位系統，要求該系統可以僅依靠線路既有特征實現虛擬應答。

現有技術中的一種基于GNSS(Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統)衛星導航系統的虛擬應答器的實現方法包括：將GNSS支持的定位技術應用到列車控制系統中，輔以地圖匹配技術，實現虛擬應答器，從而減少對真實應答器的需求，甚至取代真實應答器，從而減低建設和維護費用。圖1為現有技術中的一種基于GNSS衛星導航系統的虛擬應答器的結構圖。虛擬應答器的定義如下：虛擬應答器模擬一個真正放置在軌道上的應答器，當列車運行到軌道上的一個參考點時，虛擬應答器就向應答器傳輸模塊(BTM)發送一個位置信息，該信息與真正軌道上的應答器發送的信息完全一樣。虛擬應答器內部由三個模塊組成：定位單元模塊、安全判別模塊、應答器(VB)模塊。定位單元模塊包括GNSS接收機，還有卡爾曼濾波器，在接收到 GPS信號以后，對接收機的定位信息進行卡爾曼濾波。

所述的安全判別模塊包括安全性判別和地圖匹配兩個模塊，對定位單元傳輸來的位置信息進行判別，與數據庫中的地圖進行匹配。判定定位誤差。

所述的虛擬應答器(VB)模塊包括VB數據庫、VB捕獲器和VB信息產生器。VB 數據庫保存了虛擬應答器的位置信息，當列車在軌道上運行的時候，列車位置信息經安全判別模塊確認后將其傳遞給VB捕獲器，VB捕獲器通過動態預測，根據上一點列車定位的速度，將信息與VB數據庫中的位置信息進行捕獲運算，如果捕獲成功，VB信息產生器產生與實際應答器相兼容的報文信息遞給應答器傳輸模塊(BTM)，應答器傳輸模塊再將信息輸送給車載計算機處理。