[发明专利]一种基于卫星定位的机车轮径自动校准系统及其方法

权利要求书

1.一种基于卫星定位的机车轮径自动校准方法，其特征是，所述方法包括：首先，确定轮径校准关键点的位置，并建立轮径校准关键点的地图数据库，其中，所述地图数据库的建立通过人工建立或通过卫星定位自动建立；然后，通过检测列车经过两个校准点间的车轮转数、两关键点间的实际距离，并结合卫星定位来判断列车是否到达所述轮径校准关键点的位置；如果列车没有到达所述轮径校准关键点的位置，就调用轮径自动修正算法，对所述轮径进行自动修正从而实现所述轮径自动校准；

所述轮径自动修正过程包括：

步骤1接收卫星定位信息和里程计定位信息，并进行信息同步，然后对车轮空转滑行进行修正补偿；

步骤2判断定位条件，当满足可用卫星数大于4颗和车速在10km/h以上的条件时，进行车轮轮径自动校准；

步骤3判断列车位置是否已经到达轮径校准关键点的捕获半径内，如果到达，则从数据库中提取出该点的公里数和距离上一个关键点的距离信息；

步骤4产生轮径校准信息，具体是指，列车在到达关键点后，产生信息的时刻与列控系统接收到该报文的时刻之间会有延时，在此延时内，列车走行一定的距离从而产生误差，并进行误差补偿；

步骤5根据步骤4所述的误差补偿以及步骤3中所述的距离上一个关键点的距离，计算列车在两个轮径校准关键点间的实际走行距离L，同时计算列车在两个校准点间的车轮转数n，并根据L和n计算新的轮径Dc，Dc＝L/nπ；

步骤6判断新的轮径Dc与原轮径D的差值δ是否大于原轮径的1％，如果大于则进行修正，否则不进行修正，并将所述新的轮径Dc作为列车运行控制系统中的轮径值，用于里程计算。

2.根据权利要求1所述的基于卫星定位的机车轮径自动校准方法，其特征是，步骤1中所述信息同步是指：对所述卫星定位信息和所述里程计定位信息进行同步。

3.根据权利要求1所述的基于卫星定位的机车轮径自动校准方法，其特征是，步骤4中所述补偿有两种方式，一种是将轮径校准关键点的捕获半径大小定义为一个速度统计特性的函数，根据列车运行速度的不同，动态定义捕获半径大小；另一种是随着车速的增加，适当提高接收机的输出频率。

4.根据权利要求1或2所述的基于卫星定位的机车轮径自动校准方法，其特征是，所述对所述卫星定位信息和所述里程计定位信息进行同步具体是指：在系统完成初始化程序后，启动计数器开始计数，由于里程计的输出是脉冲信号，卫星定位接收机的输出频率为每秒一次，因此考虑对里程计的脉冲信号以1秒为单位进行计数，计数时以卫星定位接收机发出的1pps信号为基准，记录两次1pps信号到来之间的脉冲个数，得出列车的运行速度；当1pps信号来临时提取所述计数器中的值，并对计数器清零后重新开始计数，实现同步功能。

5.一种使用权利要求1、2或3所述方法的基于卫星定位的机车轮径自动校准系统，其特征是：包括五个模块和一个地图数据库，其中，所述地图数据库用于存储列车运行线路的相关信息，如轨道数据、铁路专用数据和地形环境数据；所述五个模块分别是，定位模块，地图匹配模块，数据记录模块，通信模块和主处理器；

所述定位模块通过卫星定位接收机对机车当前位置进行定位，输出机车当前的经纬度坐标；所述地图匹配模块是将所述定位模块的定位输出和所述地图数据库进行匹配，得到的匹配结果也就是定位输出在地图上的相应位置；所述数据记录模块用以接收从主处理器发送过来的轮径校准信息、工作状态信息等，将这些信息集中记录在SD存储卡里，用于日后调取；所述通信模块负责向外发送轮径校准信息；所述主处理器是嵌入式处理器，完成轮径自动校准算法、控制其它模块、数据交换功能；

具有如下连接关系：

所述定位模块确定机车所在位置后，将机车位置数据信息发送给主处理器，在所述主处理器中采用机车轮径自动校准方法对轮径进行校准，并通过所述数据记录模块将处理结果进行记录，并由通信模块将校准后的轮径值发送给负责列车运行控制的主处理器。

6.一种使用权利要求4所述方法的基于卫星定位的机车轮径自动校准系统，其特征是：包括五个模块和一个地图数据库，其中，所述地图数据库用于存储列车运行线路的相关信息，如轨道数据、铁路专用数据和地形环境数据；所述五个模块分别是，定位模块，地图匹配模块，数据记录模块，通信模块和主处理器；

所述定位模块通过卫星定位接收机对机车当前位置进行定位，输出机车当前的经纬度坐标；所述地图匹配模块是将所述定位模块的定位输出和所述地图数据库进行匹配，得到的匹配结果也就是定位输出在地图上的相应位置；所述数据记录模块用以接收从主处理器发送过来的轮径校准信息、工作状态信息等，将这些信息集中记录在SD存储卡里，用于日后调取；所述通信模块负责向外发送轮径校准信息；所述主处理器是嵌入式处理器，完成轮径自动校准算法、控制其它模块、数据交换功能；

具有如下连接关系：

所述定位模块确定机车所在位置后，将机车位置数据信息发送给主处理器，在所述主处理器中采用机车轮径自动校准方法对轮径进行校准，并通过所述数据记录模块将处理结果进行记录，并由通信模块将校准后的轮径值发送给负责列车运行控制的主处理器。