無線調車機車安全防護場景的多源信息定位方法及裝置與流程

本發明涉及無線調車，尤其涉及一種無線調車機車安全防護場景的多源信息定位方法及裝置。

背景技術：

1、無線調車機車信號和監控系統(stp)是新一代調度集中系統(ctc)的重要行車輔助設備，應用于有調車作業的鐵路車站，實現了無線調車機車信號顯示、調車作業單及工作情況實時顯示等功能，能夠有效防止調車作業中冒進防護信號、沖撞土擋、行車作業超速等危險事件，既保證站內調車作業的安全，又滿足鐵路發展安全高效的要求。系統控車所依賴的機車定位方案會直接影響調車作業過程中stp對機車的控制范圍、監控精度等，基于鐵路車站的技術現狀，并根據調車作業的特點，研究更加精確、連續、穩定的調車機車定位方法進行就顯得十分必要。

2、傳統的stp調車機車定位方案主要是通過軌道電路區段邏輯占用、應答器預置地理信息來獲取機車和車列的位置信息，具有定位方式單一、定位精度低、維護成本高的特點，容易對行車安全造成隱患；不能很好地反映調車作業的整體性監控。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于提供一種無線調車機車安全防護場景的多源信息定位方法及裝置，旨在解決上述問題的至少之一。

2、為實現上述目的，本發明提供了一種無線調車機車安全防護場景的多源信息定位方法，包括：

3、當無線調車機車信號和監控系統啟動后，判斷慣性傳感器是否失效；

4、在所述慣性傳感器有效時，根據多參數進行加權得到代價函數；

5、根據所述代價函數與代價閾值的比較結果確定調車定位方案切換為gnss/sins組合定位方案或地圖匹配/sins組合定位方案；

6、根據所述調車定位方案進行機車定位，得到機車定位信息；

7、根據所述機車定位信息同步進行調車車列定位，以實現整車定位。

8、在一些實施例中，所述在所述慣性傳感器有效時，根據多參數進行加權得到代價函數，包括：

9、在所述慣性傳感器有效時，獲取多個參數；其中，所述參數包括衛星數、信號質量、移動速度、方向及內存消耗；

10、對多個所述參數進行加權，以構建代價函數；其中，所述代價函數用于判斷當前定位環境以自動切換調車定位方案。

11、在一些實施例中，所述代價函數為：

12、

13、其中，payi為第i個點的總代價值；α1、α2、α3、α4、α5分別為衛星數、信號質量、移動速度、方向及內存消耗；ε1、ε2、ε3、ε4、ε5為衛星數、信號質量、移動速度、方向及內存消耗相對應的權重，權重之和為1。

14、在一些實施例中，所述根據所述代價函數與代價閾值的比較結果確定調車定位方案切換為gnss/sins組合定位方案或地圖匹配/sins組合定位方案，包括：

15、在所述代價函數大于代價閾值時，確定調車定位方案切換為地圖匹配/sins融合定位方案；

16、在所述代價函數小于或等于代價閾值時，確定調車定位方案切換為gnss/sins組合定位方案。

17、在一些實施例中，所述根據所述調車定位方案進行機車定位，得到機車定位信息，包括：

18、在所述調車定位方案為gnss/sins組合定位方案時，分別獲取慣性傳感器的慣導速度位置信息和gnss的衛導速度位置信息；

19、根據所述慣導速度位置信息計算得到慣導導航結果；

20、確定所述慣導速度位置信息與所述衛導速度位置信息的差值；

21、將所述差值作為卡爾曼濾波器的量測輸入，并根據所述卡爾曼濾波器輸出的誤差值實時修正所述慣導導航結果，得到組合導航結果；

22、根據所述組合導航結果確定機車定位信息。

23、在一些實施例中，所述方法，還包括：

24、在所述調車機車的車輪經過軌道電路間絕緣節時，獲取絕緣節信息和調車機車運行方向；

25、根據所述絕緣節信息、所述調車機車運行方向以及電子地圖，得到所述調車機車的點式精準定位信息；

26、基于所述點式精準定位信息替換所述慣性傳感器輸出的位置信息，以更新所述卡爾曼濾波器下一輪的量測輸入。

27、在一些實施例中，所述gnss/sins組合定位方案采用gnss/sins松組合定位方案。

28、在一些實施例中，所述根據所述調車定位方案進行機車定位，得到機車定位信息，包括：

29、在所述調車定位方案為地圖匹配/sins組合定位方案時，獲取所述無線調車機車信號和監控系統的站場電子地圖；

30、根據所述站場電子地圖構建地圖信息矩陣；

31、根據所述慣性傳感器得到機車位置信息；

32、基于粒子濾波算法根據所述地圖信息矩陣修正所述機車位置信息，得到機車定位信息。

33、在一些實施例中，所述根據所述機車定位信息同步進行調車車列定位，以實現整車定位，包括：

34、將所述調車機車與車列編組形成調車車列，設調車機車的運行方向為正方向；

35、將所述機車定位信息轉化為鍵值對形式；

36、根據所述調車車列的第一個輪對和最后一個輪對過絕緣節的時間差值；

37、獲取所述慣性傳感器在所述時間差值內的速度；

38、根據所述時間差值和所述速度確定調車車列長度；

39、根據所述調車車列長度、所述鍵值對形式中的相對位置以及安全距離誤差進行調車車列定位，以實現整車定位。

40、此外，為實現上述目的，本發明還提出一種無線調車機車安全防護場景的多源信息定位裝置，包括：

41、系統啟動模塊，用于當無線調車機車信號和監控系統啟動后，判斷慣性傳感器是否失效；

42、代價計算模塊，用于在所述慣性傳感器有效時，根據多參數進行加權得到代價函數；

43、方案切換模塊，用于根據所述代價函數與代價閾值的比較結果確定調車定位方案切換為gnss/sins組合定位方案或地圖匹配/sins組合定位方案；

44、機車定位模塊，用于根據所述調車定位方案進行機車定位，得到機車定位信息；

45、車列定位模塊，用于根據所述機車定位信息同步進行調車車列定位，以實現整車定位。

46、本發明通過當無線調車機車信號和監控系統啟動后，判斷慣性傳感器是否失效；在所述慣性傳感器有效時，根據多參數進行加權得到代價函數；根據所述代價函數與代價閾值的比較結果確定調車定位方案切換為gnss/sins組合定位方案或地圖匹配/sins組合定位方案；根據所述調車定位方案進行機車定位，得到機車定位信息；根據所述機車定位信息同步進行調車車列定位，以實現整車定位。本發明中，構建代價函數對當前定位環境進行判斷，進行調車定位方案自動切換，構建覆蓋無線調車機車安全防護多場景下的整車定位全流程，可以實現stp系統對調車機車及車列在時間和空間上的完整持續監控。本發明提出了gnss/sins組合定位方案和地圖匹配/sins融合定位方案，實現了整車高質量定位，在定位的廣度、精度和穩度方面均有較大提升，從而實現站場調車作業安全防護需求下的連續性、穩定性、精確性定位，解決了現有stp調車機車定位方案存在定位方式單一、定位精度低、維護成本高、易造成行車安全隱患等問題。