本發(fā)明涉及軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的車(chē)地定位領(lǐng)域，尤其是涉及一種針對(duì)剛性列車(chē)車(chē)體的安全通信定位方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、目前軌道交通多依據(jù)應(yīng)答器+輪軸速度傳感器+輔助傳感器(加速度計(jì)，雷達(dá)等)進(jìn)行列車(chē)安全定位，定位原理如下：

2、車(chē)載系統(tǒng)周期性采集輪軸速度傳感器脈沖值，根據(jù)周期脈沖數(shù)計(jì)算得列車(chē)速度，然后再根據(jù)列車(chē)運(yùn)行時(shí)間算出運(yùn)行距離。假如某個(gè)時(shí)刻列車(chē)采到信標(biāo)，該信標(biāo)對(duì)應(yīng)的里程由離線(xiàn)地圖得到，然后對(duì)由輪軸速度傳感器計(jì)算的里程進(jìn)行校正。

3、上述列車(chē)測(cè)速定位方案存在如下不足：

4、在計(jì)算列車(chē)位置時(shí)都是基于前一次計(jì)算的結(jié)果，加上本次計(jì)算的增量得出目前列車(chē)的位置，因此該方案存在累計(jì)誤差；

5、列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中存在空轉(zhuǎn)打滑的現(xiàn)象，但輪軸速度傳感器僅通過(guò)脈沖數(shù)來(lái)反應(yīng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，無(wú)法檢測(cè)到此類(lèi)問(wèn)題，因此會(huì)影響列車(chē)定位精度，使計(jì)算出的列車(chē)位置存在誤差；

6、對(duì)于光電速度傳感器，其上的傳動(dòng)軸要和車(chē)軸聯(lián)通在一起轉(zhuǎn)動(dòng)，時(shí)間長(zhǎng)了傳動(dòng)軸會(huì)產(chǎn)生磨損，加上運(yùn)行過(guò)程中車(chē)輛的震動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致傳感器輸出波形異常，甚至?xí)霈F(xiàn)丟齒或多齒的現(xiàn)象。

7、現(xiàn)有技術(shù)中，相比傳統(tǒng)定位方式，通信定位如全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(gnss)定位、5g-a蜂窩定位、wifi定位、二次雷達(dá)(secondary?surveillance?radar，ssr)定位和uwb定位具有下述優(yōu)勢(shì)：

8、獨(dú)立性：每次定位測(cè)試都是獨(dú)立進(jìn)行的，不受以往測(cè)試結(jié)果的影響，確保了定位結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免了誤差的累積。

9、高頻率：系統(tǒng)能夠以超過(guò)10hz的頻率進(jìn)行定位，這意味著它可以在一秒鐘內(nèi)完成十次以上的定位操作，滿(mǎn)足高速移動(dòng)物體的實(shí)時(shí)定位需求。

10、便于維護(hù)：軌旁系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝在軌道兩側(cè)，而非軌道中央，這樣的布局不僅減少了對(duì)軌道空間的占用，還便于后期的維護(hù)和檢修工作。

11、但是現(xiàn)有通信定位存在各個(gè)定位終端獨(dú)立進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行自檢驗(yàn)證，無(wú)法達(dá)到信號(hào)系統(tǒng)所要求的安全要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了提供一種針對(duì)剛性列車(chē)車(chē)體的安全通信定位方法及設(shè)備，通過(guò)車(chē)載通信定位終端之間進(jìn)行自檢和互校，實(shí)現(xiàn)定位功能的安全保障。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種針對(duì)剛性列車(chē)車(chē)體的安全通信定位方法，所述方法包括：

4、利用車(chē)載通信定位終端與列車(chē)內(nèi)置電子地圖進(jìn)行周期性定位，得到車(chē)載通信定位終端定位信息；

5、根據(jù)車(chē)載通信定位終端定位信息，進(jìn)行車(chē)載通信定位終端的自檢和互校；

6、若自檢和互校皆通過(guò)，則將定位信息作為列車(chē)定位輸出，若自檢和互校中任一未通過(guò)，則使列車(chē)運(yùn)行總系統(tǒng)進(jìn)入安全模式并重啟旁路系統(tǒng)。

7、進(jìn)一步地，所述車(chē)載通信定位終端安裝于列車(chē)車(chē)體上。

8、更進(jìn)一步地，所述列車(chē)車(chē)頭與車(chē)尾分別安裝2個(gè)及以上的車(chē)載通信定位終端。

9、進(jìn)一步地，所述周期性定位信息的周期通過(guò)列車(chē)決策單元決定。

10、更進(jìn)一步地，所述列車(chē)決策單元作為時(shí)鐘源實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行總系統(tǒng)的時(shí)鐘同步。

11、進(jìn)一步地，所述周期性定位過(guò)程包括：

12、通過(guò)車(chē)載通信定位終端，測(cè)量與周?chē)净蛐艠?biāo)間的距離，得到車(chē)載通信定位終端相對(duì)位置；

13、根據(jù)列車(chē)內(nèi)置電子地圖，查詢(xún)周?chē)净蛐艠?biāo)的坐標(biāo)；

14、結(jié)合車(chē)載通信定位終端相對(duì)位置與周?chē)净蛐艠?biāo)的坐標(biāo)，得出車(chē)載通信定位終端在軌道上的絕對(duì)位置，作為車(chē)載通信定位終端定位信息輸出。

15、進(jìn)一步地，所述車(chē)載通信定位終端的自檢過(guò)程包括：

16、獲取同一車(chē)載通信定位終端本周期定位信息、前一周期定位信息和前一周期列車(chē)速度；

17、根據(jù)兩周期定位信息與兩周期定位信息之間的時(shí)間差，計(jì)算列車(chē)速度；

18、計(jì)算當(dāng)前列車(chē)速度和前一周期列車(chē)速度的差值并與第一安全裕量參數(shù)進(jìn)行比較；

19、若差值小于第一安全裕量參數(shù)，則判定通過(guò)自檢；

20、若差值大于第一安全裕量參數(shù)且大于第一安全裕量參數(shù)的連續(xù)次數(shù)不超過(guò)3次，則在下一周期重新執(zhí)行自檢；

21、若差值大于第一安全裕量參數(shù)且大于第一安全裕量參數(shù)的連續(xù)次數(shù)超過(guò)3個(gè)，則使列車(chē)運(yùn)行總系統(tǒng)進(jìn)入安全模式并重啟旁路系統(tǒng)。

22、更進(jìn)一步地，所述計(jì)算列車(chē)速度的公式包括：

23、

24、其中，△t為兩次定位信息之間的時(shí)間差，d′為前一周期定位信息，d為本周期定位信息。

25、更進(jìn)一步地，所述當(dāng)前列車(chē)速度和前一周期列車(chē)速度的差值與第一安全裕量參數(shù)進(jìn)行比較的公式包括：

26、

27、其中，△t為兩次定位信息之間的時(shí)間差，d′為前一周期定位信息，d為本周期定位信息，v0為前一周期列車(chē)速度，p1safetymargin為第一安全裕量參數(shù)。

28、進(jìn)一步地，所述車(chē)載通信定位終端的互校過(guò)程包括：

29、獲取車(chē)頭/車(chē)尾一端車(chē)載通信定位終端本周期定位信息和同端車(chē)載通信定位終端之間的安裝間距；

30、通過(guò)車(chē)載通信定位終端定位信息計(jì)算同端車(chē)載通信定位終端之間的相對(duì)間距；

31、計(jì)算同端車(chē)載通信定位終端之間的相對(duì)間距與安裝間距的差值并與第二安全裕量參數(shù)進(jìn)行比較；

32、若差值大于第二安全裕量參數(shù)且大于第二安全裕量參數(shù)的連續(xù)次數(shù)不超過(guò)3次，則在下一周期重新執(zhí)行自檢；

33、若差值大于第二安全裕量參數(shù)且大于第二安全裕量參數(shù)的連續(xù)次數(shù)超過(guò)3個(gè)，則使列車(chē)運(yùn)行總系統(tǒng)進(jìn)入安全模式并重啟旁路系統(tǒng)。

34、更進(jìn)一步地，所述同端車(chē)載通信定位終端之間的相對(duì)間距與安裝間距的差值與第二安全裕量參數(shù)進(jìn)行比較的公式包括：

35、||a1-a2|-d1|<p2safe1ymargin，

36、||b1-b2|-d2|<p2safetymargin，

37、其中，a1為車(chē)頭一車(chē)載通信定位終端定位信息，a2為車(chē)頭另一車(chē)載通信定位終端定位信息，d1為車(chē)頭兩車(chē)載通信定位終端之間的安裝間距，p2safetymargin為第二安全裕量參數(shù)，b1為車(chē)尾一車(chē)載通信定位終端定位信息，b2為車(chē)尾另一車(chē)載通信定位終端定位信息，d2為車(chē)尾兩車(chē)載通信定位終端之間的安裝間距。

38、進(jìn)一步地，所述車(chē)載通信定位終端的互校過(guò)程還包括：

39、獲取所有車(chē)載通信定位終端本周期定位信息和不同端車(chē)載通信定位終端之間的安裝間距；

40、通過(guò)車(chē)載通信定位終端定位信息計(jì)算不同端車(chē)載通信定位終端之間的相對(duì)間距；

41、計(jì)算不同端車(chē)載通信定位終端之間的相對(duì)間距和安裝間距的差值并與第三安全裕量參數(shù)進(jìn)行比較；

42、若差值大于第三安全裕量參數(shù)且大于第三安全裕量參數(shù)的連續(xù)次數(shù)不超過(guò)3次，則在下一周期重新執(zhí)行自檢；

43、若差值大于第三安全裕量參數(shù)且大于第三安全裕量參數(shù)的連續(xù)次數(shù)超過(guò)3個(gè)，則使列車(chē)運(yùn)行總系統(tǒng)進(jìn)入安全模式并重啟旁路系統(tǒng)。

44、更進(jìn)一步地，所述不同端車(chē)載通信定位終端之間的相對(duì)間距和安裝間距的差值與第三安全裕量參數(shù)進(jìn)行比較的公式包括：

45、||a1-b1|-l|<p3safetymargin，

46、||a2-b2|-l|<p3safetymargin，

47、其中，a1為車(chē)頭一車(chē)載通信定位終端定位信息，a2為車(chē)頭另一車(chē)載通信定位終端定位信息，l為不同端車(chē)載通信定位終端之間的安裝間距，p3safetymargin為第三安全裕量參數(shù)，b1為車(chē)尾一車(chē)載通信定位終端定位信息，b2為車(chē)尾另一車(chē)載通信定位終端定位信息。

48、進(jìn)一步地，所述安全裕量參數(shù)根據(jù)列車(chē)車(chē)型和列車(chē)運(yùn)行地點(diǎn)決定。

49、一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的針對(duì)軌道交通剛性車(chē)體的安全通信定位方法的步驟。

50、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的針對(duì)軌道交通剛性車(chē)體的安全通信定位方法的步驟。

51、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

52、1.本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種針對(duì)剛性列車(chē)車(chē)體的安全通信定位方法，根據(jù)軌道交通車(chē)體為剛性，速度處處相等且不會(huì)突變的特性，使用車(chē)載通信定位終端進(jìn)行定位信息獲取，通過(guò)終端之間的自檢和互校，保障了輸出的列車(chē)定位的安全性和準(zhǔn)確性；車(chē)載通信定位終端的定位信息，相比軌道交通傳統(tǒng)定位系統(tǒng)能夠提供更連續(xù)的高精度高頻次的定位；

53、2.本發(fā)明車(chē)載通信定位終端之間自檢和互校的組合故障安全架構(gòu)，符合2oo2組合故障安全架構(gòu)的原理；

54、3.本發(fā)明不強(qiáng)制車(chē)載通信定位終端定位制式，甚至在相同列車(chē)上可以采用不同制式的車(chē)載通信定位終端，提高了整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性；

55、4.本發(fā)明所用設(shè)備均安裝在列車(chē)車(chē)體上，不需要傳統(tǒng)定位系統(tǒng)安裝在軌道中的設(shè)備，提高了定位系統(tǒng)的可維護(hù)性能；

56、5.本發(fā)明利用決策單元作為時(shí)鐘源，能夠周期性地同步整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保各個(gè)車(chē)載通信定位終端在采集和上報(bào)定位信息時(shí)的時(shí)間基準(zhǔn)是一致的，從而減少了因時(shí)間不同步而導(dǎo)致的定位誤差。