[发明专利]一种基于惯导/视觉里程计的列车定位方法及系统

说明书

本发明提供一种基于惯导/视觉里程计的列车定位方法及系统，其中的方法包括：采集惯性传感器数据和图像数据，并分别进行解算获得列车的运动信息；将两种传感器解算的列车的运动信息采取融合算法进行融合，获得融合后的列车的运动信息；输出融合后的列车运动信息，并利用轨旁公里标进行误差修正。利用本发明，能够解决卫星信号受影响情况下定位精度下降的问题，又能减少轨旁应答器的布置数量，降低工程成本。

技术领域

本发明涉及轨道交通控制领域，更为具体地，涉及一种基于惯导/视觉里程计的列车组合导航方法与系统。

背景技术

作为列车运行控制系统的重要组成部分，列车定位是列车运行控制系统做出相应决策的前提与保证。以往采用的列车定位技术主要包括：惯性传感器、里程计、列车-轨道信息交换设备(包括编码轨道电路、应答器等等)、轨道电路、多普勒雷达等。但是，这些列车定位技术都存在一定的缺点，例如：惯性传感器误差会随时间不断增大；轨道电路或计轴设备则需要大量轨旁设备，使得其建设和维护成本高昂；对于安装特定定位设备的机车和列车来说，它的定位只能在与轨旁设备兼容的范围内有效，如果列车运行范围内存在多种轨旁设备，那么就需要在列车上安装多种定位设备以保证兼容性。随着列车运行控制系统对定位精度和可靠性的要求日益增加，仅通过使用一种定位传感器很难满足其需求。传感器很大程度上存在一些无法克服的缺点，单一传感器的适用范围较小，无法适应所有情况，仅可提供部分的环境信息，导致感知的定位信息会存在不确定性以及偶发性的缺失和错误。另外，采用单一传感器的列车定位系统稳定性弱，传感器故障可能导致列车定位系统的失效，甚至会导致事故发生。因此，通过使用多传感器进行列车定位，融合处理多传感器信息，对列车安全可靠运行具有重要意义。

目前使用最广泛的组合定位方法是基于INS/GPS融合的列车定位方法，这种方法虽然利用了卫星导航系统和INS各自的优势进行互补，实现高频率的列车位置输出，提高了列车定位可靠性，降低了列车定位系统成本并且在卫星信号良好的情况下定位结果更加准确，但是INS/GPS组合系统中仍存在很多问题，其中最主要的问题就是基于INS/GPS的组合定位系统对GPS信号的依赖程度过大，然而卫星信号是很容易受到有意或无意的干扰或遮挡的，这会造成GPS的定位精度严重下降，而INS的定位误差会随时间积累而越来越大，进而整个列车定位系统的定位精度会大幅度地降低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于惯导/视觉里程计的列车组合导航方法与系统，以解决现有列车定位技术在卫星信号缺失情况下定位精度严重下降的问题。

本发明提供一种基于惯导/视觉里程计的列车定位方法，包括：

获取传感器实时数据，其中，所述传感器实时数据包括惯性传感器数据和摄像机采集到的图像数据；

根据采集到的传感器实时数据建立系统模型、状态方程以及观测方程；

通过惯性传感器对所述惯性传感器数据进行解算，获取列车的运动信息；

通过视觉里程计对所述图像数据进行处理，获取列车的运动信息；

采用改进的无迹卡尔曼滤波算法对通过惯性传感器以及通过视觉里程计获取的列车的运动信息进行数据融合处理，获取列车的运动信息；

获取的列车的运动信息与线路数据库的信息进行匹配，当获取的列车的运动信息显示为进入公里标的捕获区域时，采集轨旁公里标图像，通过对采集到轨旁公里标图像进行处理确定当前列车的运动信息。

本发明还提供一种基于惯导/视觉里程计的列车定位系统，包括：

惯导解算模块，用于获取惯性传感数据，以及对获取的惯性传感数据进行处理获取列车的运动信息；

视觉里程计模块，用于获取图像信息，以及对获取的图像信息进行处理获取列车的运动信息；