用于列车的卫星精确定位系统的制作方法

本发明涉及精确定位技术领域，具体而言，涉及一种用于列车的卫星精确定位系统。

背景技术：

目前，现在铁路系统中对运行列车的动态跟踪的方法是以根据铁路局tdcs现场采集的信号设备轨道电路的占用和出清状态判断列车的位置进行跟踪，采用无线车次号校核系统进行车次号自动校核获得列车车次号，而实现对运行中列车的方位和动向进行跟踪判断。

无论是铁路轨道交通系统中的列车运行自动控制系统(atc)，还是高铁列车运行控制系统(ctcs)等系统中，和其中的轨道电路、有线、无线及无线闭塞中心(rbc)，在遇恶劣气象条件、雷电高压冲击或泥石流等地质灾害，极易造成闭塞系统出现故障，使轨道电路无法正确传送信号机的信息，而目前的列车车载控制设备仅能依靠轨道电路、地面应答器、轨旁电缆、地面无线通信基站等地面设施提供的信号获取当前线路的信息，一旦这些地面列车运行控制发生故障或出现行车调度错误，相互靠近的列车之间不能及时有效地获取对方的行驶状态，列车司机无法保证列车之间的安全距离，而进入前方的闭塞区段将会出现闭塞区间有同一方向、同一股道运行的两列车在运行的可能性，这就有可能引发列车相撞的恶性事故。

由于现有的列车定位系统对列车的定位精度低，从而可能会导致恶性事故发生，并且现有技术运营成本较高，后期维护、技术、备件等需要持续投入大量的资金，因此急需一种定位精度较高的系统来解决现有技术的不足。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种用于列车的卫星精确定位系统，旨在解决现有技术中心列车定位系统的定位精度较低，且定位系统运营成本较高的问题。

一个方面，本发明提出了一种用于列车的卫星精确定位系统，包括：列车车载管理系统、地面列车监控中心系统和卫星精确定位子系统，其中，所述列车车载管理系统用于将卫星数据和列车状态数据，结合列车id信息，通过无线网络将数据实时输出至邻近列车和所述地面列车监控中心系统；所述地面列车监控中心系统用于处理接收的所述数据，所述地面列车监控中心系统还用于车地间信息传输、列车安全监控、列车跟踪、数据记录、状态预警；所述卫星精确定位子系统包括卫星数据系统、卫星差分基准站和列车动态位置解算单元，其中，所述卫星差分基准站用于实时地将观测到的卫星数据，利用网络系统通过有线或无线的方式，将卫星差分数据输出至地面服务器和所述卫星差分基准站覆盖范围内的列车车载移动终端，以完成列车定位数据的校正，进行列车的精确定位；所述列车动态位置解算单元用于对所述列车的速度、轮径进行实时监测，从而实时校准所述列车的位置。

进一步地，所述地面列车监控中心系统包括监控中心服务器和列车监控终端，其中，所述监控中心服务器用于接收卫星定位数据、卫星差分数据、站场微机联锁数据和列车动态数据，并根据所述数据获取精确的列车定位结果；所述列车监控终端，用于对机车、车辆、轨道、线路进行跟踪管理。

进一步地，所述卫星精确定位子系统还包括高精度电子地图，所述高精度电子地图用于实时显示所述列车定位结果。

进一步地，所述地面列车监控中心系统，用于生成所述高精度电子地图。

进一步地，所述地面列车监控中心系统，还用于车地间信息传输、列车安全监控、列车跟踪、数据记录、状态预警。

进一步地，所述地面列车监控中心系统，还用于数据库维护、用户管理、网络安全管理。

本发明的有益效果在于，通过设置列车车载管理系统、地面列车监控中心系统和卫星精确定位子系统，进行列车状态数据、卫星定位数据的采集，并结合高精度电子地图信息，将列车运行状态、站场道岔状态信息解算，结合卫星数据对列车位置进行实时精确定位，同时通过设置列车动态位置解算单元，对列车的速度、轮径进行实时监测，实时校准列车位置，从而实现厘米级的列车精确定位。本系统不仅实现了对列车的精确定位，且本系统结构简单，运行效率高，运行成本低。并且，本系统还能够输出列车控制命令，在对列车精确定位的基础上还能够实现对列车的自动控制及智能化运营管理。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的用于列车的卫星精确定位系统的第一结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于列车的卫星精确定位系统的第二结构示意图；

图3为本发明实施例提供的用于列车的卫星精确定位系统的轨道信息管理系统处理流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，其为本发明实施例提供的用于列车的卫星精确定位系统的第一结构示意图。本发明实施例提供了一种用于列车的卫星精确定位系统，包括：列车车载管理系统、地面列车监控中心系统和卫星精确定位子系统。

具体而言，列车车载管理系统用于将卫星数据和列车状态数据，结合列车id信息，通过无线网络将数据实时输出至邻近列车和所述地面列车监控中心系统。

具体而言，列车车载管理系统安装在列车驾驶室，由列车导航系统、语音对讲通讯、车—车通信系统、车—地通信系统、数据通信监测、卫星通信、gsm通信、列车控制系统等组成。车载系统主要将卫星数据和列车状态数据，结合列车id号，利用无线网络将数据实时发送给邻近列车和地面列车监控中心。被系统解算后的结果以图形显示、信号复示、语音播报、警示告警、命令控制等形式进行相应输出，使运行中的列车可以自动感知站场线路、道岔、站场状态、运行距离、运输作业计划等，实现列车、道岔、站台屏蔽门的自动控制。

具体而言，地面列车监控中心系统用于处理接收的所述数据，所述地面列车监控中心系统还用于车地间信息传输、列车安全监控、列车跟踪、数据记录、状态预警；地面列车监控中心系统包括监控中心服务器和列车监控终端，其中，所述监控中心服务器用于接收卫星定位数据、卫星差分数据、站场微机联锁数据和列车动态数据，并根据所述数据获取精确的列车定位结果；所述列车监控终端，用于对机车、车辆、轨道、线路进行跟踪管理。所述地面列车监控中心系统，用于生成所述高精度电子地图。地面列车监控中心系统，还用于车地间信息传输、列车安全监控、列车跟踪、数据记录、状态预警。地面列车监控中心系统，还用于数据库维护、用户管理、网络安全管理。

具体而言，地面列车监控中心管理系统由服务器、监控终端(pc电脑)和地面监控软件等组成。

(1)监控中心服务器

在站场区域，通过无线网络或地面有线网络接收卫星定位数据、卫星差分数据、站场微机联锁数据和列车动态数据后，服务器后台软件通过解码解算，获得精确的列车定位结果，该结果通过站场高精度电子地图(gis)实时显示出列车位置、移动轨迹和运行状态，定位精度可达厘米级。对于区间无道岔区段轨道，通过卫星单点定位和轨道走向，结合列车运行状态和自有动态推演算法软件校正，可以有效保证机车任意时刻实时精确定位。

(2)列车监控终端

列车监控终端是指连接在地面网络系统中的管理人员桌面电脑，主要为了方便地面各专业人员对机车、车辆、轨道、线路等管理要素的跟踪管理。

地面列车监控中心系统主要完成数据处理、高精度电子地图(gis)生成、车—地信息传输、列车安全监控、列车跟踪、数据记录、状态预警等，也完成数据库维护、用户管理、网络安全管理等功能。

具体而言，卫星精确定位子系统包括卫星数据系统、卫星差分基准站和列车动态位置解算单元，其中，所述卫星差分基准站用于实时地将观测到的卫星数据，利用网络系统通过有线或无线的方式，将卫星差分数据输出至地面服务器和所述卫星差分基准站覆盖范围内的列车车载移动终端，以完成列车定位数据的校正，进行列车的精确定位；所述列车动态位置解算单元用于对所述列车的速度、轮径进行实时监测，从而实时校准所述列车的位置。卫星精确定位子系统还包括高精度电子地图，所述高精度电子地图用于实时显示所述列车定位结果。

具体而言，基于卫星的“车—地”、“车—车”通信系统，通过采集列车运行状态数据、站场道岔检测数据实现列车厘米级的实时精确定位，结合完全自主知识产权的软件算法、高精度电子地图实现列车、轨道、站台、调度的全息化智能运行控制系统。

卫星精确定位子系统由卫星数据系统、卫星差分基准站、高精度电子地图(gis)和列车动态位置解算单元组成。

卫星差分基准站，即为动态差分定位基准站，是建立在铁路轨道或站场区域能实时接收卫星系统数据，并能对相对观测点计算求差的信息工作站。卫星差分基准站工作时，实时地将观测到的卫星数据，利用网络系统通过有线或无线的方式，将卫星差分数据传送给地面服务器和本基准站覆盖范围内的列车车载移动终端，以完成列车定位数据的校正，实现列车的精确定位。

同时通过列车动态位置解算单元，对列车的速度、轮径进行实时监测，实时校准列车位置，从而实现厘米级的列车精确定位。

可以理解的是，本实施例通过设置列车车载管理系统、地面列车监控中心系统和卫星精确定位子系统，进行列车状态数据、卫星定位数据的采集，并结合高精度电子地图信息，将列车运行状态、站场道岔状态信息解算，结合卫星数据对列车位置进行实时精确定位，同时通过设置列车动态位置解算单元，对列车的速度、轮径进行实时监测，实时校准列车位置，从而实现厘米级的列车精确定位。本系统不仅实现了对列车的精确定位，且本系统结构简单，运行效率高，运行成本低。并且，本系统还能够输出列车控制命令，在对列车精确定位的基础上还能够实现对列车的自动控制及智能化运营管理。

基于上述实施例的另一种可能的实现方式中，参阅图2所示，其为本发明实施例提供的用于列车的卫星精确定位系统的第二结构示意图。与上述实施例不同的是，本实施方式的卫星精确定位系统还包括轨道信息管理系统，所述轨道信息管理系统用于通过车-车、车-地通信系统，进行站台屏蔽门和道岔的状态监测。通过车-车、车-地通信系统，实现站台屏蔽门、道岔的状态监测，实现轨道信息的智能化管理。

结合图3所示，其为本发明实施例提供的用于列车的卫星精确定位系统的轨道信息管理系统处理流程示意图。轨道信息管理系统处理流程为：通过卫星定位参考基准站获取观测数据以及机车定位流动终端输出的其他信息，将观测数据和其他信息打包成数据包进行传输，通过解码解算后，分别将解码解算后的数据传送至地图操作跟踪监控单元，以及坐标转化投影变换单元；坐标转化投影变换单元将接收的地图坐标数据与地图相匹配，经地图匹配单元匹配坐标后，将数据输出至地图操作跟踪监控单元，地图操作跟踪监控单元结合精密电子地图和空间地理信息后输出数据，输出的数据结合实际作业要求、列车轨迹和其他数据输出管理调度命令至机车定位流动终端。

本系统在采集机车状态数据、卫星定位数据、轨道高精度电子地图等信息源点的基础上，将列车运行状态、站场道岔状态信息解算，结合卫星数据对列车位置进行实时精确定位，输出列车控制命令，实现列车的自动控制及智能化运营管理。

具体而言，1、列车智能导航与自动控制功能：

(1)通过与列车控制装置接口，按智能导航系统和运行计划，自动控制列车的加速、制动、限速、停车等自动驾驶功能。

(2)自动判定列车距前方和后方线路(道岔)、尽头线等的距离，并可设置安全距离告警，通过与列车控制装置接口，以防止冲、挤、脱、撞等事故发生。

(3)以线路图或运行图的形式，实时显示列车在当前轨道的精确位置。

(4)实时显示当前列车的运行状态(速度、方向等)。

(5)实时显示列车前方、后方站场、邻车、道岔状态，并显示与当前位置的距离。

(6)以语音播报的方式，提醒机车前方站场、邻车、道岔状态和距离；提醒轨道作业防护点、线路特殊点、限速点等。

(7)通过与列车控制装置接口，控制列车在非正常运行状态(如冒进信号、违规驾驶、线路故障等)的自动停车。

(8)自动判定列车距前方机车的距离，实现接近告警，限速或停车，避免追尾事故。

(9)自动判定列车在规定区域的超速行驶并限速。

(10)通过车-地通信系统，与道岔、站台屏蔽门进行接口，实现对其自动控制。

(11)通过与列车控制装置接口，列车进出站的自动鸣笛，安全预警。

(12)特殊情况下的人工干预限速、停车及人工接管。

2、智能运营管理功能

基础信息的管理

(1)提供列车乘务员、运营管理人员基本信息管理功能

(2)列车(车辆)、站场、道岔、轨道区段信息管理功能

(3)站场和区间高精度电子地图绘制与调整功能

(4)站场和区间轨道线路特殊点地理坐标标定功能

车—车、车—地、车—人的动态管理

(1)列车位置状态、运行状态的实时监控

(2)列车运行计划的自动下发及执行

(3)列车运行信息的自动记录与上报

(4)列车到站、入库信息的自动记录与上报

(5)沿线临时动态监控点的信息的传输与上报(含临时性维修、地质灾害或其他危险情况)，并通过列车自动控制系统实现列车的限速或停车。

(6)车-车、车-地、车-人的实时语音对讲功能

数据记录与历史数据回放分析

(1)在地面服务器系统中，可以全程记录所有机车和线路状态的全部数据。

(2)可以按条件对任意列车或任意时段的行车数据进行回放分析。

具体而言，本系统硬件采取了2×2取2多冗余双热备独立设计思路，保证了系统工作的高可靠性与高稳定性。系统后备电源采用自适应列车环境的电源适配接口，内置智能充放电电路，以保证系统正常供电或在外电缺失时的电池后备供电；

(1)本系统的关键设备全部采用双单元冗余设计，即系统数据发生、检测、通信、处理和结果输出及供电全部采用双单元配置，按照设备间可靠性校验，保证系统在某一单元设备故障时，不会影响系统的正常工作；

(2)本系统对设备单元采用模块化设计，可自动检测设备本身的工作状态并实时跟踪设备运行情况，相关监测结果通过自组网络可自动传输到外部设备或监控中心，一旦发现设备故障，系统将实时提示或报警。

并且，本系统采用多重软件算法的列车监测与校验机制，保证数据的实时性与准确性。

可以理解的是，本实施例通过设置列车车载管理系统、地面列车监控中心系统和卫星精确定位子系统，进行列车状态数据、卫星定位数据的采集，并结合高精度电子地图信息，将列车运行状态、站场道岔状态信息解算，结合卫星数据对列车位置进行实时精确定位，同时通过设置列车动态位置解算单元，对列车的速度、轮径进行实时监测，实时校准列车位置，从而实现厘米级的列车精确定位。本系统不仅实现了对列车的精确定位，且本系统结构简单，运行效率高，运行成本低。并且，本系统通过输出列车控制命令，对列车、道岔和站台屏蔽门进行自动控制，在对列车精确定位的基础上还能够实现对列车的自动控制及智能化运营管理，极大地提高了自动控制系统的控制效率，降低了自动控制系统的运营成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。