一种基于北斗系统的列车曲线行驶里程精准定位方法与流程

本发明涉及列车定位技术领域，具体涉及一种基于北斗系统的列车曲线行驶里程精准定位方法。

背景技术：

当前，在列车定位领域上大多采用gps定位法，即通过美国gps进行定位。然而，gps定位法技术被国外垄断，价格昂贵，安全性低。

随着我国北斗卫星逐步建设与完善，北斗卫星在列车定位中的前景越发广阔，应用条件趋于成熟，采用我国自主建设的北斗卫星对列车运行安全保障具有重要意义。列车在直线行驶时，由于航向角不会偏差过大，采用“北斗”卫星定位法可以获得较高的定位精度。但当列车进行曲线行驶时。“北斗”卫星定位法就会出现较大误差，经实地测试误差高达10-20米。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于北斗系统的列车曲线行驶里程精准定位方法，可以提高利用北斗系统对列车进行定位的精度，使得北斗系统可以更好地应用于列车定位上。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于北斗系统的列车曲线行驶里程精准定位方法，包括如下步骤：

s1、将铁路线路划分为若干直线线条，每条直线线条作为一个小区间，利用每个小区间的起始点坐标、终点坐标、起始点至终点的里程、航向角，通过差分迭代计算当前小区间中的列车位置；

s2、建立曲线三次多项式：

步骤s1中通过差分迭代所得的列车位置坐标qi为而列车实际位置坐标wi为已知的列车运行方向航向角ai，可得到列车位置点的斜率ji，则对比验证方程的斜率为1/ji，对比验证方程为：

通过已知三次多项式方程可得到定位点

进一步地，步骤s1的具体过程为：

将铁路线路分割为若干直线线条，每条直线线条作为一个小区间；记小区间i的起始点坐标ai、终点坐标bi、起始点至终点的里程li及航向角ai为已知条件，qi为小区间i中的列车位置坐标；起始点与列车位置的连接线与起始点切线的夹角为αi，终点与列车位置的连接线与终点切线夹角为βi；xi为列车位置与起始点切线的垂足坐标，yi为列车位置与终点切线的垂足坐标；

通过以下公式求出差分定位点(xi，yi)：

式中：h＝(yi-xi)/n，n为小区间数量；通过累积迭代计算出第i段小区间中列车位置qi的坐标

本发明的有益效果在于：通过本发明，可以提高利用北斗系统对列车进行定位的精度，使得北斗系统可以更好地应用于列车定位上，消除国外技术垄断，对人民出行安全起到至关重要的作用。

附图说明

图1为本发明实施例中的差分迭代步骤的示例图；

图2为本发明实施例中的验证步骤的示例图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

本实施例提供一种基于北斗系统的列车曲线行驶里程精准定位方法，利用差分迭代法配合线路信息验证以确定列车曲线行驶时的定位信息，可以实现很高的定位精度，误差不超过0.5米。具体包括如下步骤：

s1、铁路线路是由无数基本元素构成。可分割成无数简单直线线条，本实施例方法中将每条直线线条称为小区间。当北斗系统进行间隔位置信息采集时，可以获得一系列定位坐标数据，包括每个小区间的起点和终点的坐标、里程、曲率半径、方位角，从而可以利用加权迭代公式方便地计算出该段铁路线路上任何一个位置的坐标。

如图1所示，记小区间i的起始点坐标ai、终点坐标bi、起始点至终点的里程li及航向角ai为已知条件，qi为小区间i中的列车位置坐标。起始点与列车位置的连接线与起始点切线的夹角为αi，终点与列车位置的连接线与终点切线夹角为βi；xi为列车位置与起始点切线的垂足坐标，yi为列车位置与终点切线的垂足坐标；

通过以下公式求出差分定位点(xi，yi)：

式中：h＝(yi-xi)/n，n为小区间数量；通过累积迭代可计算出第i段小区间中列车位置qi的坐标

根据以上步骤所得到的数据依旧存在累积误差。可通过路线信息验证法抵消误差，其中心思想为将定位轨迹与线路信息数据库进行比较，通过比对以确定列车的具体位置。具体过程为：

s2、如图2所示，将铁路线路的曲线段上的线路信息数据建立曲线三次多项式：

列车运行到曲线段时，航向角变大，步骤s1中通过差分迭代所得的列车位置坐标qi为而列车实际位置坐标wi为已知的列车运行方向航向角ai，可得到列车位置点的斜率ji，则对比验证方程的斜率为1/ji，对比验证方程为：

通过已知三次多项式方程可得到定位点即为列车的匹配坐标。此时误差由原来的wq缩短为wd。

由此可见，通过本实施例方法，可以提高利用北斗系统对列车进行定位的精度，使得北斗系统可以更好地应用于列车定位上，

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。