[实用新型]一种基于多传感器信息融合的列车定位装置

说明书

本实用新型涉及一种基于多传感器信息融合的列车定位装置，主要目标是利用多传感器相互配合工作提高轨道交通中列车定位的精度和可靠度。该定位装置包括数据采集单元、逻辑控制单元、数据融合单元、数据检查单元四大模块，其中数据采集模块包括轮轴速度传感器、加速度计、多普勒雷达和点式应答器；逻辑控制单元包括故障诊断模块与判决控制部；数据融合单元包括数据处理部、轮轴速度传感器轮径矫正部与多普勒雷达角度矫正部；数据检查单元包括矫正模块与数据输送模块。与现有技术相比，本实用新型具有定位精度高、容错性及安全可靠性强的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种多传感器信息融合的列车定位装置，属于轨道列车定位领域。

背景技术

对于高速行驶的列车，需要对列车在线路上运行的位置进行精确测定，以便给列车提供正确的控制信息。然而在现实中，外部干扰是无可避免的，由于工业技术的限制，测量的精度和可靠性也有限，而且传感器出现故障，整个系统就会瘫痪，所以单独使用一个传感器进行列车定位很难达到需求的精度和可靠度。因此，如何给高速列车提供精确、可靠的位置信息，已经成为列车定位优先考虑的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种连续性、精确性及可靠度都比较强，受干扰性小的列车定位装置。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种基于多传感器信息融合的列车定位装置，用以通过对多个传感器测量信息的相互配合实现对列车的快速精确定位。在低速段时轮轴速度传感器测量精度高，多普勒雷达传感器由于多普勒效应不明显而测量精度偏低；在高速段时多普勒雷达传感器测量精度高而轮轴传感器由于列车空转滑行较低速时更加频繁从而误差较大。因此轮轴传感器和多普勒雷达在不同的速度段具有不同的精确度，具有很好的互补性。

基于多传感器信息融合的列车定位装置，该装置包括数据采集单元、逻辑控制单元、数据融合单元和数据检查单元四大模块；所述的数据采集单元包括轮轴速度传感器、加速度计、多普勒雷达和应答器，其中轮轴速度传感器、加速度计、多普勒雷达和应答器相互独立；逻辑控制单元包括故障诊断模块与判决控制部；数据融合单元包括数据处理部、轮轴速度传感器轮径矫正部与多普勒雷达角度矫正部；数据检查单元包括矫正模块与数据输送模块。

其中，数据采集单元采用多路采集接口采集多个传感器的数据，对其进行信息解析的预处理，并将该信息发送给逻辑控制单元。

逻辑控制层包括故障诊断单元与判决控制部，故障诊断单元接收数据采集单元的数据信息，并依据所采集的信息对各个传感器的工作状态进行是否发生故障进行判定；判决控制部将通过故障诊断单元的数据分为三组，判决控制部通过逻辑判定选择符合条件组合数据送达数据融合单元。

所述的逻辑控制单元还包括接收数据融合单元的反馈信息的轮径矫正单元与发射角度矫正单元，对轮轴速度传感器的轮径进行矫正、对多普勒雷达的发射角进行矫正计算。

所述的数据融合单元利用计算机采用卡尔曼滤波法对多个传感器测得的数据分别进行滤波与融合处理，以完成速度V、加速度a的检测，将融合后的速度值进行积分计算，得到列车的行走距离S，以此实现列车定位并将融合结果送达数据检查单元。

所述的数据检查单元用于校正与检查数据，以地面点式应答器获取的线路信息和绝对位置信息作为参考标准，对融合后的测量值每隔一定距离进行一次校正，以提高定位信息的可信度，并将校正结果反馈至数据融合单元，最终输出列车的定位信息，包括速度V、加速度a、路程S和对应的线路信息。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1）数据采集单元的多个传感器独立进行测量，可以减少信息错误、信息冗余，互相进行补充，使测量结果的可信度更高。