基于卫星定位的列车轨道占用检测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及列车运行控制技术领域，尤其涉及一种基于卫星定位的列车轨道占用 检测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 列车在铁路上运行时，轨道占用的检测是列车运行控制的基础。铁路线路是否空 闲或被占用的检测确认，是保证铁路行车安全的重要条件。目前，现有的轨道占用判定方法 有以下两种：
[0003] (1)、轨道电路
[0004] 轨道电路的组成设备有：信息发送设备、钢轨、信息接收设备。其工作原理是：信 息发送设备利用两条钢轨作传输线，将信息传输至信息接收设备，当列车轮对踏上该段钢 轨之后，钢轨短路，信息接收设备无法收到来自信息发送设备的信息，从而判断该区段轨道 被列车占用。
[0005] (2)、计轴器
[0006] 计轴器通过检测进入区段的轮轴数目和离开区段的轮轴数的方法，确认列车是否 占用或离开该区段，以此证明该区段是否处于空闲状态。
[0007] 上述现有的轨道占用检测方法是利用轨道电路或计轴器等地面设备实现的，建设 成本较高，轨道电路和计轴器作为电气设备，需要定期的性能测试和参数校准，人力资源费 用和设备维护费用较高。
【发明内容】
[0008] 本发明的实施例提供了一种基于卫星定位的列车轨道占用检测方法，以实现利用 车载设备来完成列车的区间轨道占用计算。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种基于卫星定位的列车轨道占用检测方法，包 括：
[0010] 列车头部和尾部的卫星定位接收机接收卫星星历数据和伪距数据，根据所述卫星 星历数据和伪距数据计算出所述列车的车头和车尾的定位位置；
[0011] 根据设定的定位漏检率和误检率计算出所述列车的定位水平保护距离；
[0012] 根据所述列车的定位水平保护距离，结合电子地图将所述列车的车头和车尾的定 位位置映射在轨道线路上，得到所述列车在所述轨道线路上的占用区间。
[0013] 优选地，所述的列车头部和尾部的卫星定位接收机接收卫星星历数据和伪距数 据，根据所述卫星星历数据和伪距数据计算出所述列车的车头和车尾的定位位置，包括：
[0014] 为了计算出列车的车头位置或者车尾位置的定位点的三维位置（Xu，Yu，Z u)，在可 见卫星中选择至少四颗卫星进行伪距测量，产生伪距方程组：
[0015] Pi= I I S j-u I I +Ctu
[0016] 所述伪距方程组展开得到：
【主权项】
1. 一种基于卫星定位的列车轨道占用检测方法，其特征在于，包括： 列车头部和尾部的卫星定位接收机接收卫星星历数据和伪距数据，根据所述卫星星历 数据和伪距数据计算出所述列车的车头和车尾的定位位置； 根据设定的定位漏检率和误检率计算出所述列车的定位水平保护距离； 根据所述列车的定位水平保护距离，结合电子地图将所述列车的车头和车尾的定位位 置映射在轨道线路上，得到所述列车在所述轨道线路上的占用区间。
2. 根据权利要求1所述的基于卫星定位的列车轨道占用检测方法，其特征在于，所述 的列车头部和尾部的卫星定位接收机接收卫星星历数据和伪距数据，根据所述卫星星历数 据和伪距数据计算出所述列车的车头和车尾的定位位置，包括： 为了计算出列车的车头位置或者车尾位置的定位点的三维位置（Xu，Yu，Zu)，在可见卫 星中选择至少四颗卫星进行伪距测量，产生伪距方程组： Pi= Ms J-U11+ctu 所述伪距方程组展开得到：
P 指第j颗卫星的伪距，X j、yj、Zj指第j颗卫星的三维位置，t u列车车头位置或者车 尾位置安装的卫星定位接收机的钟差； 通过线性迭代方法来求解所述伪距方程组，得到所述列车的车头位置或者车尾位置的 定位点的三维位置（Xu，Yu，Zu)。
3. 根据权利要求2所述的基于卫星定位的列车轨道占用检测方法，其特征在于，所述 的通过线性迭代方法来求解所述伪距方程组，得到所述列车的车头位置或者车尾位置的定 位点的三维位置（X u，Yu，Zu)，包括： 设偏移量（ΔΧυ，Λ yu，Azu)表示所述列车的车头位置或者车尾位置的定位点的真实位 置（xu，yu，zu)与定位点近似位置(m)之间的偏差； 所述近似位置(丸，D的初始值设置为（〇. 〇. 〇)，通过迭代运算求出近似位置 (元，I)的最终值，将所述伪距方程组在近似位置（夂，兔(，￡")处按泰勒级数展开， 得到用已知坐标和伪距测量的线性函数表示的位置偏移量（AXu，Ayu，Azu)，求得结果如 下： Δ p = ΗΔ X 即 Δ X = r1 Δ P 其中
所述axj，ayj，azj表示由所述列车的车头位置或者车尾位置的定位点的近似位置指向 第j颗卫星的单位矢量的方向余弦，通过获取不少于4颗卫星的伪距信息和星历信息，利 用上述方程通过迭代运算求解出4个未知量A Xu，Ayu，Azu，Atu来，并求解出近似位置 的最终值； 根据所述偏移量（ΔΧυ，Ayu，Azu)和近似位置(?，:^，的最终值，计算出所述列 车的车头位置或者车尾位置的定位点的真实位置（xu，yu，zu)。
4.根据权利要求3所述的基于卫星定位的列车轨道占用检测方法，其特征在于，所述 的根据设定的定位漏检率和误检率计算出所述列车的定位水平保护距离，包括： 考虑测量噪声的线性化测量方程如下所示： y = Hx+ ε 其中ε是nXl测量误差矢量； 对所述线性关联矩阵H进行QR分解得到奇偶变换矩P ; 计算出与所选取的每颗卫星线性关联的斜率SLOPE(i):
式中，A = 01?)-?' S = PtP ; SLOPEmax为所选取的卫星线性关联的最大斜率； 计算
上述公式中的X为检测门限，Γ是伽马函数，自由度k=可见卫星数-4, f_t(x)为中 心X 2密度函数，Pfa为设定的误检概率； 计算
上述公式中的fN.a(x)为非中心X2密度函数，X为检测门限，j为整数，P md为设定的定 位漏检率，λ为非中心X 2密度函数的非中心参量， 计算出临界偏差记pbias :
所述λ是非中心X 2密度函数的非中心参量，所述〇 UEKE是设定的卫星伪距测量误差 的标准差； 所述列车的定位水平保护距离HPL的计算公式如下： HPL = SLOPEmaxXpbias〇
5. 根据权利要求3所述的基于卫星定位的列车轨道占用检测方法，其特征在于，所述 的根据所述列车的定位水平保护距离，结合电子地图将所述列车的车头和