[发明专利]一种列车卫星定位局域完好性监测方法及系统

说明书

本发明公开一种列车卫星定位局域完好性监测方法及系统，该方法包括：采集目标列车的轨道线路地理空间信息和列车运行计划信息；对目标列车运行过程进行划分，得到时空局域网格；在目标列车运行过程中实时采集卫星定位观测性能信息，计算各时空局域网格的卫星定位局域观测模型；对各模型参数进行集成，构建卫星定位观测模型参数集；利用列车在运行过程中实时接收卫星定位观测数据，提取所在时空局域网格的模型参数，计算在线、离线的定位误差水平保护级；判断完好性监测的可用性状态，在可用条件下实施卫星定位观测集的故障检测与识别，实时对列车卫星定位观测集进行重构，实施定位解算。本发明可实现对实际列车运行中卫星信号观测条件不确定性的有效适应。

技术领域

本发明涉及基于卫星导航系统的列车定位技术领域。更具体地，涉及一种列车卫星定位局域完好性监测方法及系统。

背景技术

在轨道交通系统中，实时准确的列车运行状态信息(如位置、速度、方向等)是监测并控制列车运行过程的关键基础。常规的列车控制系统采用列车车轮轮轴速度传感器实时计算列车运行里程与速度，并利用轨道上铺设的应答器对轮轴速度传感器定位解算中的累积误差进行校正。近年来，基于轨道交通系统的智慧化与高效化发展需求，如何使列车测速定位尽量摆脱对应答器、轨道电路等轨旁设备的依赖，由列车车载设备更加自主化地实施测速定位，已成为了有效提升系统成本效益、优化车载自主能力的重要方向。

随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)在世界范围内的飞速发展，引用卫星定位技术实施列车测速定位，已明确成为众多新型列车控制系统的技术方向。然而，采用卫星导航系统实施列车定位需面临大范围铁路网内多种复杂的运行条件，特别是山谷、隧道、路堑、车站等苛刻环境，对导航卫星信号可见性及其信号质量产生显著的负面影响，此外，铁路线路环境中的信号干扰条件具有显著的不确定性，无法对其进行准确建模及预测。为此，采用完好性监测技术对卫星定位观测数据中的故障进行检测、识别与排除，已成为确保列车定位安全性的必然选择。为了有效提升完好性监测性能，需对各个可视卫星的观测质量进行实时描述，用于为各个可视卫星提供观测权重的指示信息。但是，在庞大的铁路网空间范围内对各个时刻的卫星定位观测质量进行统一建模描述面临着巨大困难，导致常规的接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous IntegrityMonitoring，RAIM)技术无法响应时变的局部卫星观测环境与特性，进而导致对卫星观测中存在的故障难以完全实施检测与排除。

因此，需要提供一种列车卫星定位局域完好性监测方法及系统，在自主完好性监测中引入有效的导航卫星观测质量信息，动态适配列车所处的运行环境，提升完好性监测性能，确保列车定位的可信性与安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车卫星定位局域完好性监测方法及系统，针对列车运行中导航卫星可见性及观测质量的时变性、不确定性问题，考虑列车运行过程在空间上的约束性、时间上的计划性，从列车在一定的线路区段范围内导航卫星可见性及观测质量的相关性出发，利用轨道线路空间信息、列车运行计划信息等，对列车运行过程进行时空尺度上的局域划分，利用大量的卫星定位现场观测数据构建并更新线路局域完好性监测参数数据库，以供列车实时定位中利用数据库参数实施优化的完好性监测计算，识别并排除卫星定位观测集中存在的故障与失效数据，用于最终的列车定位决策，确保列车定位的可信性与安全性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种列车卫星定位局域完好性监测方法，包括：

S1、采集目标列车的轨道线路地理空间信息和列车运行计划信息；

S2、根据目标列车的轨道线路地理空间信息和列车运行计划信息，结合目标列车运行过程对应的线路区域与始发终到时段，对目标列车运行过程进行空间、时间尺度上的局域划分，得到多个时空局域网格；