[发明专利]基于GPS和虚拟卫星组合定位检查列车完整性的方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆定位技术领域，特别涉及一种基于GPS和虚拟卫星组合定位检查列车完整性的方法。

背景技术

由于列车车厢通过挂钩相互连接而成，为保证列车不脱轨、不脱钩，确保列车的完整而进行的检查称为列车完整性检查。列车完整性检查是关系到铁路系统安全性的一个关键环节，如果列车完整性检查失效，遗留在区间或者股道上的车辆将成为后续列车的障碍物，直接危及行车安全。

目前，常用的列车完整性检查方法一种是列车尾部安装安全防护装置(简称列尾装置)。列尾装置通过列车无线调度系统中的机车电台与本列车的机车车载装置进行通信。机车电台与列尾装置主机通过无线编码构成“一对一”关系，一旦此信号中断，则可以认为列车完整性出现问题，但该方法面临着管理、调度、维护、责任者等多方面问题。另一种方法是列尾装置能实时检查列车尾部风管风压，并将风压信息不停的反馈到机车车载装置，实现欠压报警，提示司机采取紧急制动等应急措施，可以有效防止列车在运行中折角塞门关闭、风管折断、风管漏风或列车分离等事故发生。当列车分离，风管断开漏风，泄漏量超过规定值时，列尾装置会及时向机车乘务员发出警示，提醒机车乘务员注意列车运行状态。但列尾装置在使用过程中还存在一些问题，如：列尾装置在某些长大隧道或隧道群等弱场强区段，无线列调所具备的中继通信功能不能正常使用；既有或新增的无线列调，没有列尾装置司机控制盒的预留接口，给安装和使用带来困难；无线列调的使用频率不当，造成枢纽内列尾装置主机与无线列调间相互干扰，影响列车的出发；列尾装置对风压的查询频率不够，有的是一分钟甚至几分钟查询一次，这样完整性检查的实时性太差。

全球定位系统(Global Positioning System)即GPS，它是利用空间卫星作为导航台完成无线电定位的系统。每一颗卫星连续不断的向GPS接收机发送可跟踪的唯一编码序列，GPS接收机可根据编码辨认相关卫星，进而计算出接收机的确切位置和准确时间，其中伪距法是GPS导航定位的基本方法。

近年来，卫星定位技术应用得到飞速的发展，卫星定位广泛应用在航空、空间运载引导、航海和陆地，其中陆地的应用研究主要在城市交通、特种车辆如警车、运钞车管理调度等领域，而在铁路应用中较少研究。

如何将卫星定位技术引入到列车完整性检查还没有成熟地理论与技术，目前在实际应用中不可能完全取代列尾装置来独立进行列车完整性检查，但是可以辅助或者结合目前的列尾装置，通过与列尾装置信息比较与融合，来构成一个冗余的列车完整性检查系统。青藏铁路对于列车完整性检查是用列尾装置实现的，并可以在列车运行的全过程结合轨旁装置或通过车载设备对列车的完整性实施不间断检查。基于卫星定位的列车完整性检查系统是通过对列首和列尾实时定位测算车长实现的，在列车行驶的过程中如果列尾GPS接收机的可见空中范围受阻(如车厢遮挡)，列尾接收到的可见卫星数目不足四颗，常规的卫星定位方法受到限制。

发明内容

现有技术中安装在列车首部和列车尾部的GPS接收机对列首和列尾实时定位，然后根据位置信息实时地测算车长实现的，当发现列车有抛车现象时，立即发出报警信息。但在实际运行情况中，由于列尾车厢的遮挡，列尾GPS接收器仅能接收到三颗可见卫星，因此常规的卫星定位方法受到了限制，本发明特别提出了一种基于GPS和虚拟卫星组合定位检查列车完整性的方法。

本发明的技术方案如下：

列车在行驶的过程中，安装在列车首部和列车尾部的GPS接收机不间断的接收卫星信号进行定位解算，实时输出列首和列尾的经度、纬度和高程信息。若某时刻列尾GPS接收机由于车厢的遮挡只接收到了三颗可见卫星的信号，根据GPS卫星定位的基本原理，此时列尾的接收机没有接收到足够的卫星数目，不能实时输出列尾的位置信息。此时利用列车首部GPS接收机输出的经度、纬度和高程信息为列车尾部定位提供一颗虚拟卫星，建立第四个约束方程，并联立列车尾部接收机接收到的三颗可见卫星得到的三个约束方程得出列车尾部三维坐标，实现列车尾部的定位，从而实现列车实时完整性的检查。