[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于卫星定位的机车轮径自动校准系统及其方法，属于轨道交通领域，具体属于轨道交通中车辆定位技术领域。

背景技术

列车定位对于列车运行起着至关重要的作用。目前实际投入应用的列车定位技术有：里程计、轨道电路、查询应答器、惯性传感器、泄漏电缆、多普勒雷达等，其中，里程计是最常用的列车定位方法，它具有成本低，简单实用等特点。利用里程计进行列车定位的方法是，根据记录车轮的累计转数乘其周长，即可计算出列车行驶过的里程。由于列车的轨道线路是一维的，根据列车在线路上的行驶里程，即可确定列车的具体位置。

车轮磨损导致机车轮径改变是使用里程计进行列车定位时误差的主要来源之一。里程计是使用车轮周长乘以车轮转数得到行驶距离，进而获得列车当前的位置，当机车轮径改变时如果定位系统仍以预先设定好的轮径计算周长的话，势必会引起较大的定位误差。而在列车运行过程中，车轮会不断磨损消耗，尤其在列车实施制动(特别是紧急制动)之后，车轮磨损更为突出。因此需要修正定位系统中的车轮轮径来减小误差，以达到列车定位精度高的目的。

目前国内铁路主要通过自动和手动相结合的方法调整定位系统中的轮径值。在自动闭塞区段，当列车经过一架通过信号机时，其接收到的信号发码频率会发生变化，使用这一方法判断机车经过了信号机位置，结合这一闭塞分区的长度以及车轮转数，实现自动轮径过机调整。在半自动闭塞区段，在经过进站或出站信号机时，司机可以手动按下调整键，实现轮径调整，但这种方法受人为影响大，产生的误差也很大。此外，在装备有应答器的线路上也可以结合应答器实现轮径校准，但目前国内布设应答器的线路还较少，且布设应答器所带来的施工、维护成本都非常大。

全球卫星导航定位系统(GNSS)是指能够在全球范围内精确、实时地提供导航信息的卫星导航系统。主要包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO等系统。图1是GPS定位原理简图，其基本定位原理是：卫星不间断地向地面用户发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息等。

卫星导航定位具有地面连续覆盖、精度高、实时定位速度快、抗干扰性能良好、保密性强等特点。因此，卫星定位导航在军用、民用等方面都有重要的应用价值，它可以满足各种不同用户的需要，并能从根本上解决人类在地球上的导航和定位问题。尤其重要的是，通过GNSS可以实现对车辆的精确定位，完成车辆自动导航功能。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种基于卫星定位的机车轮径自动校准系统及方法，其通过在现有定位系统中引入卫星定位技术，实现利用GNSS定位信息对定位系统中的机车轮径进行自动校准，从而减少现有采用里程计作为传感器的列车定位系统中由于车轮磨损而导致轮径改变所引起的定位误差，提高列车定位精度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于卫星定位的机车轮径自动校准系统，其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；而所述五个子系统分别是：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。

其中，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；所述通信模块负责与列车控制系统进行通信，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、数据交换等功能。

上述基于卫星定位的机车轮径自动校准系统具有如下连接关系：

所述定位模块确定机车所在位置后，与所述主处理器进行数据通信，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，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。