[发明专利]铁路定位方法和系统

说明书

铁路定位方法，基于由嵌入在列车上的卫星导航系统的信号接收机确定的列车的移动以及由嵌入列车上的里程表确定的所述列车的移动，以及铁路轨道的地图，通过确定与卫星导航系统的信号载波相位的传播偏差相对应的电离层传播偏差，包括以下步骤：通过导航系统的卫星的视线：‑通过由接收机确定的综合多普勒项与由里程表对列车的移动的偏差估计之间的差来估计偏差的电离层漂移；‑通过对由卫星导航系统确定的速度、接收机的本地时钟的漂移偏差以及里程表漂移偏差的最小二乘解算，来估计里程表漂移偏差和接收机的本地时钟的漂移偏差；‑通过减去估计的里程表漂移偏差来校正电离层漂移的估计；以及‑使用接收机的本地时钟的漂移偏差和电离层漂移偏差来校正综合多普勒项，并使用电离层漂移偏差来校正伪距偏离。

技术领域

本发明涉及具有高完整性级别的铁路定位方法和系统，针对的目标是位置非完整性和10^-9/h至10^-11/h数量级的速度的风险。

背景技术

定位铁路车队需要高的完整性级别，所述高的完整性级别目前通过列车上的非自主定位装置实现，与轨道基础设施相关联，所述轨道基础设施如地面通道传感器、RFID信标或轨道的精确和综合地图等。

然而，部署这些设备的维护成本、控制困难以及努力对其发展以及对其性能的改进提出了限制。

通过用于列车的定位的卫星导航系统或“全球导航卫星系统”的首字母缩略词GNSS的位置的使用，针对自主位置(在列车上执行)，而无需其他地面装置，并且完整性级别与在铁路领域寻求的目标兼容。

但是，即使这些目标(数量级为10-11/h)通过地面上的专用装置(例如空间增强系统或SBAS，“基于卫星的增强系统”的首字母缩略词)来增强以用于确保信号的监测(通常具有10-7/h数量级的非完整性风险)，它们也远远高于由GNSS系统提供的完整性能力。

此外，目前只有GPS星座允许在目标准确度领域(保护半径方面)内的安全位置，并且不能设想短期内从与其他星座的交叉控制受益。

降低GNSS定位非完整性风险的重大限制与由于接收机本地接收环境(特别是多路径和干扰)导致的GNSS测量的降低有关。

在诸如铁路环境等不受控制的环境中，由这些局部干扰生成的误差的发生和幅度明显偏离被认为是高斯分布的GNSS测量误差的统计分布。

使用瞬时接收机(“快照”)很难在客观保护半径内监测这些误差，其测量噪声不能用足够的置信度(或PND，“非检测概率”的首字母缩略词)检测到误差。

该限制的替代方案在于，在通过使用载波的相位利用嵌入式GNSS接收机来补偿载体的移动之后(受伪距而被极大地噪声影响的测量经过取决于期望的降低水平的水平线上的码载波滤波)，通过伪距测量的时间积分来提高通过视线的测量的准确性(并且因此绝对定位)。

对于所需的保护半径，通过载体进行滤波允许：

-测量噪声的高斯贡献的不准确度的标准偏差被降低，以及

-与局部干扰相关的误差，以提高的效率(较低的PND)被识别，以便将它们排除在位置解算之外。

这两个条件对于超出通常归因于卫星定位的完整性风险等级至关重要。

然而，这种通过载波相位进行滤波仅在两个频率GNSS接收机(“P(Y)”军用GPS或具有“半无码跟踪”的固定大地测量接收机)的情况下才可行，这是因为关于与电离层传播的演变有关的时间的载波相位发散度。

目前没有办法执行对电离层发散的效应不敏感的单频码载波滤波。

发明内容

本发明的一个目的是减轻上述问题。