[发明专利]一种轨道车辆测速测距系统及方法

说明书

技术领域

本申请涉及测速测距技术领域，特别是涉及一种轨道车辆测速测距系统及方法。

背景技术

鲁棒性是指控制系统在其特性或参数发生摄动时仍可使品质指标保持不变的性能。

列车的测速测距系统通常由传感器和运算单元组成。传感器可以由(齿盘)转速计、GPS、加速度计和/或(多普勒)雷达等组成，在列车运行时，传感器将列车的运行参数发送给运算单元，运算单元完成脉冲的滤波、统计计算及传感器数据融合等算法，并周期性地向列车核心控制单元提供测速测距的结果。测速测距的结果会直接影响到列车运行的安全和稳定。

现有的列车测速测距系统中，传感器通常只采用若干个安装于不同位置的转速计，其相应的运算单元通过对各路转速计信号进行滤波和融合后得到测速测距结果。

然而通过对现有技术研究，申请人发现现有的测速测距系统中：1，由于转速计是直接检测车轮(齿盘)的转动脉冲，当列车发生空转或打滑时，转速计的测量结果会出现较大的偏差，影响测速测距的准确性；2，转速计的检测对象是车轮，所以列车轮径关乎测速测距的精度，而列车在运行和制动时都会产生磨损，若没有及时修正轮径值，就会影响测速测距的准确性；3，采用单一类型的传感器，使得传感器的精确性没有参考标准，而且多个单一类型的传感器会受同样错误的影响(如轮径值或车轮每周脉冲数设定错误等情形)从而影响测量结果的准确性，使系统的鲁棒性较差。

因此现有的测速测距系统存在系统鲁棒性较差和测速测距精确度低、准确性低的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种轨道车辆测速测距系统及方法，该系统采用雷达与转速计相结合的多传感器方式，并且采用多传感器数据融合算法以提高测速测距的精度、准确性和鲁棒性。

为实现上述目的，技术方案如下：

一种轨道车辆测速测距系统，包括：

设置在每节车厢两端车轮轴端处，且用于测量轨道车辆运行时的车轮转动速度和转动方向的转速计传感器；

设置在每节车厢两端底部，且用于轨道车辆运行时发送及接收雷达波，并测量发送及接收波形的频率信息的雷达测速传感器；

设置在每节车厢两端，采集与其处于同一端的所述转速计传感器和雷达测速传感器的测量数据，并将每个测量数据处理成原始速度信号和方向信息发送出去的测速测距单元；

与所述每节车厢上的测速测距单元相连，接收多个所述测速测距单元发送的原始速度信号，判断多个所述原始速度信号是否有效，然后将多个有效的所述原始速度信号中速度值的最大值记作标称速度，并通过对标称速度进行积分运算得到标称距离的测速测距处理器。

优选地，所述测速测距处理器包括接收单元、判断单元和计算单元，其中：

接收单元，用于接收多个测速测距单元发送的原始速度信号，并将原始速度信号发送给判断单元；

判断单元，判断多个所述原始速度信号的速度值与多个所述原始速度信号的速度值的平均值相差是否大于多个所述原始速度信号的速度值的平均值的3％且差异大于3kmh，如果是，则判定所述原始速度信号无效；

判断多个所述原始信号的速度值是否超过轨道车辆的最高运行速度，如果是，则判定所述原始速度信号无效；

判断所述雷达测速传感器测得的所述原始信号的速度值是否小于所述雷达测速传感器的最低测速范围，如果是，则判定所述原始速度信号无效；

判断所述原始速度信号的当前加速度是否超过所述轨道车辆的最大加速度或低于所述轨道车辆的最小加速度，如果是，则判定所述原始速度信号无效；

计算单元，接收所述判断单元发送的有效原始速度信号，将有效所述原始速度信号中最大的原始信号的速度值记作标称速度，并根据标称速度积分公式计算得到标称距离。

优选地，所述计算单元计算每个有效原始速度信号的最大估计速度和最小估计速度，并将速度值最大的最大估计速度作为输出最大估计速度，将速度值最小的最小估计速度作为输出最小估计速度，并且根据输出最大估计速度计算最大估计距离，根据输出最小估计速度计算最小估计距离，其中：

最大估计速度＝原始速度信号速度值*(1+正向最大测量误差百分比)，

最小估计速度＝原始速度信号速度值*(1-负向最大测量误差百分比)。

优选地，所述测速测距处理器还包括以下三个单元中的至少一个：

与所述判断单元相连的删除单元，用于将所述原始速度信号中速度值大于多个所述原始速度信号的速度值的平均值的3％且差异大于3km/h的原始速度信号进行删除；