[发明专利]一种基于信息融合的轨道交通车辆速度计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆速度计算领域，尤其涉及一种基于信息融合的轨道交通车辆速度计算方法及系统。

背景技术

在目前的轨道交通车辆应用领域，车速的获取基本依靠两大类：

一、一般在轨道交通车辆应用领域，在没有雷达，惯性导航设别等附属设备情况下，利用动力轴角速度传感器获取轴的角速度，滤波后，利用轮径计算速度。并且利用多个轴的速度，通过逻辑计算得到车速。根据目前的文献可以得知，确定参考车速的方法有最大轮速，最小轮速法，斜率法，综合法等。但是，传感器可能发生故障，在传统的参考速度对故障的处理通常不足，不能可靠的排除故障传感器的信号污染；传感器的类型相同，所以无法排除由于非故障工况造成的干扰，比如空转或者滑行。

二、有些高性能轨道交通车辆控制中，引入雷达，惯性导航设备，GPS等附属设备，计算轨道交通车辆速度。利用上述非接触的传感器信号获取加速度或者速度信号，综合利用轴端角速度传感器信号，利用卡尔曼滤波等算法计算参考车速。轨道交通车辆参考速度计算精度有所提高，可以排除空转/滑行的干扰，但是增加车辆成本，算法也变得相对复杂。并且，雷达在低速的时候测量效果不佳，容易受到外界干扰；加速度传感器在计算车速的有累计误差，和角速度传感器或者其他设备必须配合使用；GPS容易受到应用条件的干扰，比如隧道等工况。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种仅仅使用动力轴上的速度传感器获取轨道交通车辆的速度，并且可以对速度传感器进行故障隔离与恢复，消除因空转或滑行对轨道交通车辆速度估计造成的影响，消除电磁干扰噪声影响，算法简单高效、速度计算精度高的基于信息融合的轨道交通车辆速度计算方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于信息融合的轨道交通车辆速度计算方法，包括如下步骤：

S1.获取机车各被测车轮的速度；

S2.对所述各被测车轮的速度进行数据融合，计算得到融合机车速度。

作为本方法的进一步改进，在所述步骤S1之后，还包括对所述各被测车轮的速度进行故障隔离与恢复的步骤S1a：

S1a.判断被测车轮的速度与机车速度之间差值大于预设的故障门槛值的持续时间是否大于预设的故障时间门槛值，是则判断该车轮故障，将该车轮进行故障隔离；

判断被故障隔离的车轮的速度与机车速度之间的差值小于等于预设的故障门槛值的持续时间是否大于预设的恢复时间门槛值，是则判断该车轮恢复正常，解除故障隔离。

作为本方法的进一步改进，所述预设的故障时间门槛值为在预设区间的一个可变值，并且所述预设的故障时间门槛值与所述被测车轮的速度与机车速度之间差值成倒数正相关关系；

所述预设的恢复时间门槛值为在预设区间的一个可变值，并且所述预设的恢复时间门槛值与所述被测车轮的速度与机车速度之间差值成倒数正相关关系。

作为本方法的进一步改进，所述步骤S2中的数据融合的融合算法为加权融合算法。

作为本方法的进一步改进，所述加权融合算法如式(1)所示，

式(1)中，v为信息融合后机车的速度值，N_be为正常的车轮的数量，v_{delta_i}为被测车轮的速度与机车速度之间的差值，v_i为第i个正常的被测车轮的速度。

作为本方法的进一步改进，在所述步骤S2之后还包括步骤S3：对所述融合机车速度进行滤波，得到最终机车速度；所述滤波优选为卡尔曼滤波。

一种基于信息融合的轨道交通车辆速度计算系统，包括速度采集模块和数据融合模块；所述速度采集模块用于获取机车各被测车轮的速度；所述数据融合模块用于对所述各被测车轮的速度进行数据融合，计算得到融合机车速度。

作为本系统的进一步改进，还包括故障隔离模块；所述故障隔离模块用于判断被测车轮的速度与机车速度之间差值大于预设的故障门槛值的持续时间是否大于预设的故障时间门槛值，是则判断该车轮故障，将该车轮进行故障隔离；判断被故障隔离的车轮的速度与机车速度之间的差值小于等于预设的故障门槛值的持续时间是否大于预设的恢复时间门槛值，是则判断该车轮恢复正常，解除故障隔离。

作为本系统的进一步改进，所述数据融合模块采用的融合算法为加权融合算法。

作为本系统的进一步改进，还包括滤波模块，所述滤滤模块用于对所述融合机车速度进行滤波，得到最终机车速度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：