一种改进型列车自主定位方法、系统、电子设备、电子可读存储介质与流程

1.本技术涉及改进型列车自主定位系统的技术领域，尤其涉及一种改进型列车自主定位方法、系统、电子设备、电子可读存储介质。


背景技术：

2.随着科技的发展，定位系统在列车运行控制系统中占有越来越重要的地位在现有技术中，列车自主定位单元，需额外增加车载设备，实现成本高，且定位精度较低。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提出一种改进型列车自主定位方法、系统、电子设备、电子可读存储介质，以解决现有的改进型列车自主定位方法的需额外增加车载设备，定位精度较低的问题。
4.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种改进型列车自主定位方法，采用了如下所述的技术方案：
5.使用两套定位单元，两套所述定位单元设置于辆车两端；
6.基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；
7.根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息；
8.两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；
9.当处于列车激活端的定位单元发生故障时，列车另一端的定位单元可单独向车载控制器发送位置信息。
10.为了解决上述技术问题，本技术实施例还提供一种改进型列车自主定位系统，采用了如下所述的技术方案：
11.采集模块，用于基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；
12.位置模块，用于根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息；
13.互联模块，用于两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；
14.故障检测模块，用于检测列车定位单元故障，列车定位单元故障时，通知列车另一端的定位单元接替故障的列车定位单元向车载控制器发送位置信息。
15.为了解决上述技术问题，本技术实施例还提供一种电子设备，采用了如下所述的技术方案：
16.包括存储器和处理器，所述存储器中存储有电子可读指令，所述处理器执行所述电子可读指令时实现如上所述的改进型列车自主定位方法的步骤。
17.为了解决上述技术问题，本技术实施例还提供一种电子可读存储介质，其特征在于，所述电子可读存储介质上存储有电子可读指令，所述电子可读指令被处理器执行时实
现如上所的改进型列车自主定位方法的步骤。
18.本技术提供了一种改进型列车自主定位方法、系统、电子设备、电子可读存储介质，包含两套定位单元，两套所述定位单元设置于辆车两端；基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息，此时，两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；当处于列车激活端的定位单元发生故障时，列车另一端的定位单元可立即接管发生故障的定位单元，独立向车载控制器发送位置信息，两套定位单元与车载控制器之间通过双路冗余车载网络互联，通过所述双路冗余车载网络向车载控制器发送位置信息发送位置信息，并且不依赖车载及控制器，两套定位单元均可独立工作，并可以同时向车载控制器和轨旁设备发送列车位置信息。在降低系统成本的同时，提高了列车自主定位方法的精度和可用性，同时满足cbtc系统车载主用定位系统对可靠性和安全性的需求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术中的方案，下面将对本技术实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本技术实施例一提供的改进型列车自主定位方法的实现流程图；
21.图2是图1中步骤s110的一种具体实施方式的流程图；
22.图3是图1中步骤s120的一种具体实施方式的流程图；
23.图4是图1中步骤s130的另一种具体实施方式的流程图；
24.图5是图1中步骤s140的另一种具体实施方式的流程图；
25.图6是本技术实施例提供的改进型列车自主定位方法的定位单元的位置示意图；
26.图7是根据本技术的电子设备的一个实施例的改进型列车自主定位系统的装置示意图。
27.图8是根据本技术的电子设备的一个实施例的电子设备基本结构框图。
具体实施方式
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
29.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实
施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
31.实施例一
32.继续参考图1至5，示出了本技术实施例一提供的改进型列车自主定位方法的实现流程图，改进型列车自主定位方法包括步骤s110至步骤s150。
33.步骤s110：使用两套定位单元，两套所述定位单元设置于辆车两端。
34.在本技术实施例中，两套所述定位单元设置于辆车两端，并且相互关联。
35.具体包括：
36.步骤s111：定位单元由定位处理单元、应答器传输模块、两个速度传感器构成，其中两个速度传感器构成均为非旋转型速度传感器；
37.步骤s112：两套定位单元设置于辆车两端，并且相互通信；
38.具体的，列车两端各装备一套定位单元(pu)，定位单元(pu)由定位处理单元(ppu)、应答器传输模块(btm和btm antenna)、两个速度传感器构成，其中两速度传感器构成为非旋转型速度传感器，如毫米波雷达，轨面速度传感器等。
39.定位处理单元由安全计算机硬件和定位数据处理软件构成，其中安全计算机为冗余表决结构(如二取二或三取二)，处理单元的主要功能包括采集应答器和速度传感器数据，计算输出位置信息和两套定位单元的故障切换管理。
40.另外，将原vobc中的定位模块分离出来，构成独立的定位系统，通过对定位系统至vobc接口进行标准化定义，可以屏蔽不同制造商定位系统间的差异，从而提高定位系统与vobc的互换性，不同制造商的vobc与定位系统可配合使用，为cbtc系统的互联互通创造了条件，从而实现定位系统与vobc接口标准化，系统可互换性高。
41.步骤s120：基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据。
42.具体包括：
43.步骤s121：采集应答器和两速度传感器数据，其中，定位单元使用应答器与速度传感器融合，并进行连续定位；
44.步骤s122：基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；
45.步骤s130：根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息。
46.定位单元使用应答器与速度传感器融合，可实现连续定位，并且不增加传感器和车载计算单元数量，实现成本低，另外，本发明所述改进型列车自主定位系统所使用的计算单元(定位处理单元)，取自原vobc中的定位板卡(vobc不再需要定位板卡)，传感器系统亦可利用原vobc所用传感器，因此无需增加车载计算单元和传感器系统数量，整体实现成本低。
47.具体包括：
48.步骤s131：采集所述应答器的数据和所述速度传感器的数据；
49.步骤s132：对所述应答器的数据和所述速度传感器的数据输出至定位算法；
50.步骤s133：基于定位算法输出定位置信息，其中，定位算法根据所述应答器的数据和所述速度传感器数据进行位置运算。
51.步骤s140：两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息。
52.具体包括：
53.步骤s141：互相通信的两套定位单元；
54.步骤s142：两套定位单元通过双路冗余车载网络互联；
55.步骤s143：基于两套定位单元之间构成互联通道，并且进行位置信息共享。
56.步骤s144：由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息。
57.其中，两套定位单元通过由车载交换机(sw)构成双路冗余车载网络互联，根据采用定位单元的不同，构成二乘二取二或二乘三取二体系结构。通常由列车激活端定位单元向车载控制器发送定位数据，当激活端定位单元故障时，列车另一端定位单元可立即代替激活端定位单元向车载控制器发送定位数据。
58.步骤s150：当处于列车激活端的定位单元发生故障时，列车另一端的定位单元可独立向车载控制器发送位置信息。
59.具体包括：
60.列车另一端定位单元监控激活端定位单元的工作状态；
61.若处于列车激活端的定位单元存在故障参数，则确定处于列车激活端的定位单元发生故障；
62.当处于列车激活端的定位单元故障时，列车另一端的定位单元替代处于列车激活端的定位单元，独立向车载控制器发送位置信息。
63.另外，整套定位系统采用两套定位单元，每套定位单元分别配置传感器系统，且均为冗余表决结构，且车辆两端的定位单元互为冗余，整体具备高可靠性，可独立进行sil4安全认证，满足cbtc系统车载主用定位系统对可靠性和安全性的要求。两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由列车激活端定位单元向车载控制器发送定位数据，当激活端定位单元故障时，列车另一端定位单元可立即代替激活端定位单元向车载控制器发送定位数据。
64.还有的是，vobc故障时，仍可独立工作，每套定位单元均可独立的通过车载无线单元向轨旁设备汇报位置，避免vobc故障情况下列车位置丢失。本发明所述改进型列车自主定位系统可独立于vobc，通过车载无线单元向轨旁设备汇报位置，可在vobc故障的情况下保证位置信息不丢失，避免因vobc故障导致列车位置丢失对运营秩序的影响。本发明所述改进型列车自主定位系统不使用旋转型传感器，定位精度不受列车轮对空转打滑影响，可有效避免因轮对空转打滑造成列车位置丢失，触发紧急制动，影响运营秩序问题。
65.所述改进型列车自主定位方法，还包括：每套定位单元进行多路定位数据输出；每套定位单元相互独立，均通过车载无线单元向轨旁系统汇报列车位置。
66.具体的，每套定位单元提供两路安全输出，分别为二取二vobc的两个计算单元提供位置信息。每套定位单元均可独立的通过车载无线单元(owu)向轨旁系统汇报列车位置。
67.本技术提供了一种改进型列车自主定位方法，采用两套定位单元，两套所述定位单元设置于辆车两端；基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息，此时，两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；当处于列车激活端的定位单元发生故障时，列车另一端的定位单元可单独向车载控制器发送位置信息，两套定位单元与车载控制器之间通过双路冗余车载网络互联，通过所述双路冗余车载网络向车载控制器发送位置信息，并且不依赖车载控制器，两套定位单元均可独立工作，
并可以同时向车载控制器和轨旁设备发送列车位置信息。在降低系统成本的同时，提高了列车自主定位方法的精度和可用性，满足cbtc系统车载主用定位系统对可靠性和安全性的需求。
68.本技术可用于众多通用或专用的电子系统环境或配置中。例如：个人电子、服务器电子、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型电子、大型电子、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。本技术可以在由电子执行的电子可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程电子存储介质中。
69.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过电子可读指令来指令相关的硬件来完成，该电子可读指令可存储于一电子可读取存储介质中，该电子可读指令在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、闪存(flash memory)、只读存储记忆体(read-only memory，rom)等非易失性存储介质，或随机存储记忆体(random access memory，ram)等。
70.应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
71.实施例二
72.进一步参考图7，作为对上述图1所示方法的实现，本技术提供了一种改进型列车自主定位系统的一个实施例，该装置实施例与图1所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
73.如图7所示，本实施例的改进型列车自主定位系统包括：
74.改进型列车自主定位系统包括两套定位单元，两套所述定位单元设置于辆车两端；
75.每套定位单元包括：
76.采集模块220，用于基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；
77.位置模块230，用于根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息；
78.互联模块240，用于两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；
79.故障检测模块250，用于检车列车定位单元故障，列车定位单元发生故障时，通知列车另一端的定位单元接替故障的列车定位单元向车载控制器发送位置信息。
80.为解决上述技术问题，本技术实施例还提供电子设备。具体请参阅图8，图8为本实施例电子设备基本结构框图。
81.所述电子设备400包括通过系统总线相互通信连接存储器310、处理器320、网络接口340。需要指出的是，图中仅示出了具有组件310-340的电子设备400，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。其中，本技术领域技术人员可以理解，这里的电子设备是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式设备等。
82.所述电子设备可以是桌上型电子、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电子设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
83.所述存储器310至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器310可以是所述电子设备400的内部存储单元，例如该电子设备400的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器310也可以是所述电子设备400的外部存储设备，例如该电子设备400上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，所述存储器310还可以既包括所述电子设备400的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器310通常用于存储安装于所述电子设备400的操作系统和各类应用软件，例如改进型列车自主定位方法的电子可读指令等。此外，所述存储器310还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
84.所述处理器320在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器320通常用于控制所述电子设备400的总体操作。本实施例中，所述处理器320用于运行所述存储器310中存储的电子可读指令或者处理数据，例如运行所述改进型列车自主定位方法的电子可读指令。
85.所述网络接口340可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口340通常用于在所述电子设备400与其他电子设备之间建立通信连接。
86.本技术还提供了另一种实施方式，即提供一种电子可读存储介质，所述电子可读存储介质存储有电子可读指令，所述电子可读指令可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上述的改进型列车自主定位方法的步骤。
87.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该电子软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、闪存(flash memory))中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
88.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其
依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种改进型列车自主定位方法，其特征在于，包括：包含两套定位单元，两套所述定位单元设置于辆车两端；基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息；两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；当处于列车激活端的定位单元发生故障时，列车另一端的定位单元可独立向车载控制器发送位置信息。2.根据权利要求1所述的改进型列车自主定位方法，其特征在于，所述两套定位单元设置于辆车两端，包括：定位单元由定位处理单元、应答器传输模块、两个速度传感器构成，其中两个速度传感器构成均为非旋转型速度传感器；两套定位单元设置于辆车两端，并且相互关联。3.根据权利要求2所述的改进型列车自主定位方法，其特征在于，所述基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据，包括：采集应答器和两个速度传感器，其中，定位单元使用应答器与速度传感器融合，并进行连续定位；基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据。4.根据权利要求3所述的改进型列车自主定位方法，其特征在于，所述根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息，包括：获取所述应答器的数据和所述速度传感器的数据；对所述应答器的数据和所述速度传感器的数据输出至定位算法；基于定位算法输出定位置信息，其中，定位算法根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据进行位置运算。5.根据权利要求4所述的改进型列车自主定位方法，其特征在于，所述两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息，还包括：关联两套定位单元；两套定位单元通过双路冗余车载网络互联；基于两套定位单元之间构成互联通道，并且进行位置信息共享；由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息。6.根据权利要求5所述的改进型列车自主定位方法，其特征在于，所述当处于列车激活端的定位单元发生故障时，列车另一端的定位单元可独立向车载控制器发送位置信息，包括：列车另一端定位单元监控激活端定位单元的工作状态；若处于列车激活端的定位单元存在故障参数，则判定处于列车激活端的定位单元发生故障；当处于列车激活端的定位单元故障时，列车另一端的定位单元替代处于列车激活端的定位单元，独立向车载控制器发送位置信息。
7.根据权利要求6所述的改进型列车自主定位方法，其特征在于，所述改进型列车自主定位方法，还包括：每套定位单元进行多路定位数据输出；每套定位单元相互独立，均可以通过车载无线单元向轨旁系统汇报列车位置。8.一种改进型列车自主定位系统，其特征在于，包括：采集模块，用于基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；位置模块，用于根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息；互联模块，用于两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；故障检测模块，用于检测列车定位单元故障，列车定位单元故障时，通知列车另一端的定位单元接替故障的列车定位单元向车载控制器发送位置信息。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有电子可读指令，所述处理器执行所述电子可读指令时实现如权利要求1至7中任一项所述的改进型列车自主定位方法的步骤。10.一种电子可读存储介质，其特征在于，所述电子可读存储介质上存储有电子可读指令，所述电子可读指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的改进型列车自主定位方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种改进型列车自主定位方法、系统、电子设备、电子可读存储介质，包含两套定位单元，两套所述定位单元设置于辆车两端；基于所述定位单元采集应答器的数据和速度传感器的数据；根据所述应答器的数据和所述速度传感器的数据确定位置信息，此时，两套定位单元通过双路冗余车载网络互联，通常由处于列车激活端的定位单元向车载控制器发送位置信息；当处于列车激活端的定位单元发生故障时，列车另一端的定位单元可立即接管发生故障的定位单元，独立向车载控制器发送位置信息；两套定位单元与车载控制器之间通过双路冗余车载网络互联，通过所述双路冗余车载网络向车载控制器发送位置信息，并且不依赖车载控制器，两套定位单元均可以独立工作，并可以同时向车载控制器和轨旁设备发送列车位置信息。器和轨旁设备发送列车位置信息。器和轨旁设备发送列车位置信息。


技术研发人员：殷江宁
受保护的技术使用者：上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/3/14