[发明专利]列车定位系统中卡尔曼滤波器的安全检测方法

权利要求书

1.一种列车定位系统中卡尔曼滤波器的安全检测方法，所述列车定位系统中的传感器包括GNSS、轨道电子地图、第一轮轴传感器和第二轮轴传感器，其特征在于，所述列车定位系统的故障检测方法包括以下步骤：

S1：对第一轮轴传感器、第二轮轴传感器、GNSS和轨道电子地图进行故障诊断，都无故障时，进行S2；否则结束；

S2：基于第一轮轴传感器的测速数据、GNSS定位数据和轨道电子地图数据，利用扩展卡尔曼滤波方程，获得列车的定位结果，进行S3；

S3：对S2所获得的列车定位结果，进行卡尔曼滤波发散检验，如果判定出列车定位结果不发散，则进行S4，否则判定卡尔曼滤波发散，当前不使用滤波结果；

S4：将S2所获得的列车定位结果投影到轨道电子地图数据，获取横向偏差；设定轨道电子地图检测阈值，如果横向偏差小于轨道电子地图检测阈值，则进行S5，否则判定卡尔曼滤波误差超差，当前不使用滤波结果；

S5：将S2所获得的列车定位结果投影到轨道电子地图数据，按时间段获取定位里程；设定轮轴传感器检测阈值，如果每个时间段内，定位里程与第二轮轴传感器测量距离之差小于轮轴传感器检测阈值，则进行S6，否则判定卡尔曼滤波误差超差，当前不使用滤波结果；

S6：判定当前卡尔曼滤波结果可用，使用当前卡尔曼滤波获得当前安全定位区间；

S7：设计出基于卡尔曼滤波的列车定位系统的故障树，对列车系统进行安全性分析；

所述步骤S5中，轮轴传感器检测阈值设定依据的表达式为：

式中，为ΔT时间段内第二轮轴传感器的检测阈值，为Δd里程差内第二轮轴传感器的标准差，为Δd里程差内卡尔曼滤波定位标准差；

所述每个时间段的定位里程与第二轮轴传感器测量距离之差的表达式为：

式中，d为里程，为ΔT时间段内第二轮轴传感器的检测里程，为ΔT时间段内卡尔曼滤波新息序列的定位里程，为当前T时刻之前第二轮轴传感器所有的检测里程，为当前T时刻ΔT时间段之前第二轮轴传感器所有的检测里程，为当前T时刻之前所有的卡尔曼滤波定位里程，为当前T时刻ΔT时间段之前所有的卡尔曼滤波定位里程。

2.根据权利要求1所述的一种列车定位系统中卡尔曼滤波器的安全检测方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程包括：

S201：获取列车k时刻实际的横向坐标、纵向坐标、横向速度、纵向速度、横向加速度和纵向加速度；

S202：根据第一轮轴传感器的测速数据和轨道电子地图数据，获取列车k时刻检测的横向速度和纵向速度；根据GNSS定位数据和轨道电子地图数据，获取列车k时刻检测的横向坐标和纵向坐标；

S203：基于S201所获得的数据，获取列车的横向状态空间、纵向状态空间；基于S202所获得的数据，获取列车的横向测量空间和纵向测量空间；

S204：基于列车的横向状态空间、纵向状态空间、横向测量空间和纵向测量空间，利用扩展卡尔曼滤波方程，获取列车横向和纵向的信息序列，即列车的定位结果。