[发明专利]用于在铁路网参考系中定位列车的高完整性自主系统

权利要求书

1.一种用于在铁路网参考系中定位列车的高完整性自主定位系统，高完整性意味着通过定位产生的测量结果在防护范围之外的概率低于指定的风险，所述高完整性自主定位系统包括：

-用于全球地理参考系中的高完整性地理定位的高完整性地理定位设备(1)，其被配置为在所述全球地理参考系中提供所述列车的三个位置坐标、三个速度分量和朝向角，以及它们相对于能够影响所述高完整性地理定位设备的关键事件的相应完整性防护间隔，以使得位置或速度或朝向角在所述完整性防护间隔之外的概率小于每百万小时一次；

-所述铁路网的高完整性地图数据库(2)，其被配置为提供以区段的形式在地理上表示所述铁路网的数据以及表示展现出反射GNSS路径的风险的铁路轨道的周围环境区域的信息，以便维护所述地理定位设备的完整性，以及

-用于跟踪所述列车的跟踪设备(3)，其被配置为通过解析候选区段的歧义，基于由所述高完整性地图数据库提供的数据以及由所述高完整性地理定位设备提供的位置、速度、朝向和完整性防护，自主地确定所述列车被定位在其上的铁路网区段的标识符、在所述铁路网参考系中所述列车在该区段上的高完整性位置以及与所述列车在所述区段上的位置相关联的所述防护间隔，以使得所述列车不在所述铁路网的所指示的位置的概率小于每百万小时一次，所述跟踪设备(3)被配置为：

-消除至少部分地不包含在由所述高完整性地理定位设备提供的所述防护间隔内的候选区段，以便提供与所述铁路网的链接兼容的来自所述数据库的区段；

-比较由所述高完整性地理定位设备提供的朝向角和与所述铁路网的链接兼容的来自所述数据库的区段的朝向角，以及

-从与所述铁路网的链接兼容的来自所述数据库的区段中选择与由所述高完整性地理定位设备提供的朝向角的所述防护间隔兼容并且对其而言根据行进方向的后一区段或前一区段已经是候选区段的区段，

所述跟踪设备被配置为在所述列车的运动期间向所述高完整性地理定位设备追溯地提供表示展现出反射GNSS路径的风险的所述铁路轨道的周围环境区域的所述信息。

2.根据权利要求1所述的系统，包括：

-惯性单元；

-GNSS接收机；以及

-混合模块，其用于将由所述惯性单元和所述GNSS接收机提供的测量结果混合，从而允许对GNSS测量结果的高完整性混合；

所述高完整性地理定位设备被配置为在所述列车的位置处仅使用对其而言视线的方向不展现出反射路径的风险的GNSS卫星，或者修改赋予在所述列车的位置处使用的各种GNSS卫星的权重，从而确保由所述GNSS接收机提供的所述测量结果的完整性。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述跟踪设备(3)被配置为沿着由所述高完整性地理定位设备提供的连续朝向角与由所述候选区段中的每个候选区段取得的连续朝向之间的曲线横坐标执行相关化，以便选择单个区段。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述跟踪设备(3)被配置为向所述高完整性地理定位设备(1)追溯地提供所述列车相对于所述铁路网的铁路轨道的横向偏差和朝向偏差的高完整性测量结果，所述混合模块被配置为考虑所述测量结果。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述跟踪设备(3)被配置为通过将由所述高完整性定位设备提供的速度及其防护间隔投影到当前区段的方向上来确定所述列车的高完整性速度和运动方向。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中，以区段的形式表示所述铁路网的所述数据包括：对于每个区段，在所述全球地理参考系中的位置坐标和朝向角，所述区段的长度，表示曲率及其变化的参数的值，用于将所述区段与其他区段链接的参数的值以及关于该区段的位置误差和朝向误差的极限的值。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其配备有确保所述系统的硬件完整性和所述数据库的完整性的冗余路径，所述系统包括：

-用于全球地理参考系中的高完整性地理定位的附加高完整性地理定位设备(1bis)，与所述高完整性地理定位设备不同，其被配置为提供所述列车的位置、速度和朝向以及它们的相应完整性防护；

-所述铁路网的附加高完整性地图数据库(2bis)，与所述铁路网的高完整性地图数据库相同或相似，其被配置为提供以区段的形式表示所述铁路网的数据；

-用于跟踪所述列车的附加跟踪设备(3bis)，与用于跟踪所述列车的所述跟踪设备相同或相似，其被配置为通过解析候选区段的歧义，基于由所述附加高完整性地图数据库提供的数据以及由所述附加高完整性地理定位设备提供的相应位置、速度、朝向和完整性防护，确定所述列车在所述铁路网参考系中的高完整性自主位置和对应的铁路网区段标识符；以及

-合并模块(4)，其用于合并由用于跟踪所述列车的所述跟踪设备和用于跟踪所述列车的所述附加跟踪设备提供的所述完整性防护，提供经合并的区段标识符和在所述区段上的经合并的位置以及经合并的防护间隔，以使得经合并的输出缺乏完整性的风险远小于单独取得的两个设备的输出缺乏完整性的风险，所述经合并的位置是由主设备和附加设备的位置的加权重心来计算的，并且所述经合并的防护间隔是通过组合所述主设备和辅助设备的所述防护间隔来计算的。