[发明专利]基于多源信息融合的移动物体的测速定位方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于多源信息融合的移动物体的测速定位方法和系统，通过采用多个测速定位装置同时采集被测移动物体的运行状态相关信息，以获得各个采集状态量，然后通过构建联邦卡尔滤波器模型来融合各个所述采集状态量，以获得最终的所述移动物体的运行状态的融合状态预测量，各个测速定位装置之间实现了各装置之间的优势互补，使得整个测速定位系统的精准度。

技术领域

本发明属于列车测速定位技术领域，具体是涉及到一种基于多源信息融合的移动物体的测速定位方法和系统。

背景技术

随着我国交通运输行业的迅猛发展，以高速、重载列车为代表的铁路运输业已然成为我国的一项支柱性产业，是我国迈向世界现代化科技强国的综合体现。其中，磁悬浮列车作为一种先进的轨道交通运输形式，是我国乃至世界高速铁路的未来发展方向之一。在日常铁路运营过程中，列车测速定位系统为列车提供的实时位置和速度信息的精度和可靠性不仅保障了列车的正常运行，还直接影响了“列车安全”这一行业核心准则，这一点在高速客专领域的重要性显得尤为突出。因此，如何发展精确、可靠的新型测速定位系统来适应现代高速铁路行业的飞速革新以及如何为未来磁悬浮列车的大范围普及奠定良好基础，已成为国内外众多业内科研工作者的首要研究方向。

区别于普通的轮轨接触式列车，磁浮列车基于电磁感应原理，通过直线电机产生电磁力来实现列车与轨道之间的无接触式导引。因此，磁浮列车无法通过类似于在车轴上安装转速计的轮轨接触式方法来进行列车的测速定位。当前磁浮列车的测速定位方法按位置信息的参照划分，可分为相对定位法和绝对定位法两大类，基于磁浮列车初始位及实时位移来推算列车实时相对位置信息的方法称为相对定位法。此类方法主要包括：基于感应回线、基于计数轨枕、基于长定子齿槽检测、基于多普勒雷达和基于惯性导航系统(Inertial Navigation System-INS)等原理的测速定位方法。基于轨旁已知位置装置来获取列车绝对位置的方法称为绝对定位法，此类方法主要包括：基于全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System-GNSS)、基于查询—应答器和基于脉宽编码等原理的测速定位方法。

列车测速定位的精度和整体可靠性是评价该系统的关键性能指标。列车的测速定位精度与所用各型传感器的精度密切相关，但出于生产成本、技术以及制造工艺等诸多因素的综合考量，一味提高传感器精度的解决方案并不具有现实意义。因此，现有的使用单一传感器的相对定位法或绝对定位法由于探测范围有限且测量精度低，已经无法满足高速磁浮列车对测速定位的要求要求。针对单一传感器存在各自应用局限性的不足，现有技术提供了一种多传感器信息融合的集成测速定位系统，通过列车行驶距离来确定位置信息，借助多传感器测量列车速度信息，但该方法的实际效能受限于各种未知的外界环境因素，同时复杂的系统组成导致了高昂的成本，此外，其需要使用轮轨加速度传感器，因此现有技术一的方案并不适用于磁浮列车的测速定位。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种于多源信息融合的移动物体的测速定位方法和系统，以解决现有测速定位方法和系统测速的精准度低和高昂成本的问题。

一种基于多源信息融合的移动物体的测速定位方法，包括：

采用多个测速定位装置分别实时采集所述移动物体的状态相关信息，以获得各个采集状态量，所述采集状态量包括所述移动物体的位置信息和速度信息，

构建联邦卡尔曼滤波器模型，所述联邦卡尔曼滤波器模型包括与所述多个测速定位装置对应的子滤波器和一个主滤波器，

通过各个所述子滤波器确定各个所述测速定位装置对应的离散状态方程和测量方程，以分别根据当前时刻的上一时刻的各个所述采集状态量和各个所述采集状态量对应的所述状态方程和测量方程，计算获取用于与各个所述测速定位装置对应的用于表征所述移动物体在当前时刻的状态相关信息的各个测量状态量，