[发明专利]一种卫星信号受限条件下的列车组合定位方法

说明书

本发明提供了一种卫星信号受限条件下的列车组合定位方法，此方法在卫星定位有效的情况下，利用卫星导航系统提供的位置信息来修正惯性导航系统的误差，将列车姿态信息与车轮传感器的输出参数进行组合，计算得到导航坐标系下的三维速度，为卫星失锁进行信息储备。在卫星定位失效的情况下，采用车轮传感器/惯性导航系统进行组合定位，利用车轮传感器来修正惯性导航系统的误差，从而使列车组合导航系统可以提供一定精度的定位信息。利用高精度数字轨道地图修正列车在轨道垂直方向上的误差，保证列车的定位精度。能解决列车在卫星信号失锁区域的定位问题，并可在不同卫星定位情况下进行系统的自主切换，从而得到连续、准确、可靠的列车位置信息。

技术领域

本发明涉及铁路列车定位技术领域，尤其涉及一种受限条件下的列车组合定位方法。

背景技术

铁路作为我国国民经济的大动脉、国家重要基础设施、大众化交通工具，具有运能大、效率高、运距长、能耗低等诸多优点，非常适合我国人口众多、幅员辽阔的基本国情，在我国经济社会发展中发挥着重要的作用。列车运行控制系统作为铁路运输的“神经中枢”，是保障铁路行车安全、提高运输效率的核心，需要对列车的速度、位置等信息进行实时、准确的掌握。提高列车运行安全水平、降低运营和维护成本、满足线路运量现在已经成为了列车控制系统的一个研究热点。

随着GPS、GLONASS、Galileo和我国自主研发的北斗卫星导航系统的逐步发展和完善，卫星导航定位技术的应用领域也在不断扩展，利用卫星定位系统技术快速、准确地提供列车位置信息，不仅可以减少轨旁设备，降低建设和运行成本，减少铁路维修周期，还能提高列车定位精度，缩短列车行驶间隔时间，提高线路运输效率。但仅仅依靠GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航系统)定位技术难以实现列车的连续定位，因为列车在实际运行环境中不仅会遇到隧道、桥梁、山坡、城市建筑物等遮挡卫星信号等问题，还会受到电磁波干扰、阻塞，出现卫星信号接受困难或丢失、错误等情况，降低列车定位的可靠性和精确性。因此，需要增加其他低成本传感器进行多源信息融合处理，弥补单一传感器的局限性，扬长避短，形成有效列车组合定位功能整体。

目前，现有技术中还没有针对受限条件下列车自主切换定位模式的组合定位方法进行深入研究。

发明内容

本发明实施例提供了一种受限条件下的列车组合定位方法，解决列车在卫星信号失锁区域的定位问题，并可在不同情况下进行系统的自主切换，从而得到连续、准确、可靠的列车位置信息。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种受限条件下的列车组合定位方法，包括：

判断列车上的卫星接收机接收到的卫星信号是否满足设定条件，如果是，则判断卫星信号有效，采用卫星/惯性导航系统对所述列车进行组合定位；否则，判断卫星信号无效，采用车轮传感器/惯性导航系统对所述列车进行组合定位。

进一步地，所述的判断列车上的卫星接收机接收到的卫星信号是否满足设定条件，包括：

判断列车上的卫星接收机每次获取卫星信号时的可见卫星数是否大于6，并且每次获取卫星信号时的水平精度因子是否小于1.5。

进一步地，所述的判断卫星信号有效，采用卫星/惯性导航系统对所述列车进行组合定位，包括：

惯性导航系统中的惯性器件计算列车的位置信息和速度信息的公式如下：

其中：P_n表示列车位置信息，表示列车位置的变化率矢量，V_n表示列车的速度信息，表示列车速度的变化率矢量，f_n表示加速度计测量的列车加速度矢量信息，g_n表示重力，表示在导航坐标系下陀螺仪测量的列车角速度矢量信息，表示在导航坐标系下地球自转引起的角速度变化矢量；