[发明专利]一种基于GPS、ODO和WKNN组合的列车定位系统

说明书

本发明提供一种基于GPS、ODO和WKNN组合的列车定位系统，包括列车终端、LTE通信网络和监控中心，所述列车终端包括ARM嵌入式系统、ODO编码里程计、GPS模块和LTE天线，所述GPS模块实时获取列车的地理位置信息；所述ODO编码里程计实时获得列车的里程信息；所述LTE天线接收基站信号并将基站信号强度；所述ARM嵌入式系统将列车的地理位置信息、列车的里程信息和基站信号强度发送到监控中心；所述监控中心，根据基站信号强度利用WKNN位置指纹定位技术估算列车位置，并将预估算列车位置和接收的列车地理位置信息、里程信息送入联邦卡尔曼滤波器后得到列车的位置信息。

技术领域

本发明涉及一种列车定位系统，具体的说，涉及了一种基于GPS、ODO和WKNN组合的列车定位系统。

背景技术

目前轨道交通中，基于轮轴测速传感器的列车定位方法较为常用，通过测量列车轮轴的转速来计算列车的速度，利用时间积分来获得列车的位移，从而计算出列车的位置。里程计轮轴测速定位方法具有测量简单、技术成熟、稳定可靠及短时相对精度较高等优点，但对基于轮轨的轨道交通，当车轮和钢轨之间的摩擦力不足时，会发生空转或打滑现象，导致测量的列车速度与实际列车速度偏差较大，甚至不可信，严重影响列车运营的可用性及安全性。

由于单一的定位系统偶然的故障会导致整个系统无法正常工作，甚至会给系统造成灾难性的后果，例如基于里程计轮轴测速定位方法，存在由于过度打滑而造成列车失位的问题，而多种定位技术组合的优势在于能通过冗余、互补的信息为系统提供更为精确可靠的信息。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种基于GPS、ODO和WKNN组合的列车定位系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于GPS、ODO和WKNN组合的列车定位系统，包括列车终端和监控中心；

所述列车终端包括ARM嵌入式系统、ODO编码里程计、GPS模块和LTE天线，所述ARM嵌入式系统分别与所述ODO编码里程计、所述GPS模块和所述LTE天线连接；所述GPS模块实时获取列车的地理位置信息；所述ODO编码里程计实时获得列车的里程信息；所述LTE天线接收基站信号并提取基站的信号强度；所述ARM嵌入式系统将列车的地理位置信息、列车的里程信息和基站信号强度打包后以短消息的形式通过LTE天线发送到监控中心；

所述监控中心接收所述LTE天线传送的列车地理位置信息、列车的里程信息和基站信号强度，根据基站信号强度利用WKNN位置指纹定位技术估算列车位置，并将预估算列车位置和接收的列车地理位置信息、里程信息送入联邦卡尔曼滤波器后得到列车的位置信息，并通过所述LTE天线返回给列车终端。

基于上述，联邦卡尔曼滤波器的结构为子滤波器1、子滤波器2、子滤波器3和主滤波器，列车地理位置信息通过子滤波器1后送入到主滤波器，列车的里程信息通过子滤波器2后送入到主滤波器中，WKNN位置指纹定位技术估算的列车位置通过子滤波器3后送入到主滤波器中，经过主滤波器的时间更新和最优融合后输出列车位置的最优估计位置信息。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明将GPS、ODO和WKNN组合成一个列车定位系统，提高了列车定位的精度，优化了定位系统的性能，同时成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是联邦卡尔曼滤波器的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种基于GPS、ODO和WKNN组合的列车定位系统，包括列车终端和监控中心，