一种基于卫星差分定位的列车自动对标方法和系统与流程

本发明涉及列车对标技术，具体涉及基于卫星差分定位的列车自动对标方法和系统。

背景技术：

现行的列车运行监控装置LKJ基本采用人工开车对标的方式。列车司机在发车前设定发车参数，包括起始站、发车股道和运行径路等信息。通常以起始站的出站信号机作为开车对标点，当列车运行至出站信号机位置时，通过司机人工操作进入车载数据控制模式(通常模式)，到此人工开车对标过程完成。进入通常模式后，LKJ就可以指示出机车当前所处线路的限速、坡度和距信号机距离等信息，从而指导司机完成驾驶操作。但是如果LKJ指示位置与机车当前的实际位置不一致或距离误差较大，就会导致当前的限速、坡度和前方信号机距离等信息不正确，影响运行效率甚至造成严重后果。

产生此类问题的原因主要有以下几点：

1、司机输入的发车参数与实际所处的发车股道不一致，或者发车股道正确，但设定的对标信号机与实际不符，这样开车对标后就会导致控车数据完全错误。

2、另外人工对标过程本身就存在人为操作误差，也可能由于天气能见度较低等因素的影响，无法确认前方对标信号机编号及准确位置，导致提前或滞后对标，从而导致存在距离误差。

综上所述，目前希望获得一种能够自动确定机车方位、自动识别对标信号机并完成自动开车对标的方法，以便能够大大提高列车运行监控装置的自动化和智能化水平。

目前的开车对标方法主要包括以下方式：

1、根据股道开车对标：此方式为现行的列车对标方式，目前大多数路局都采用这种方式对标，此方式无法消除人工对标的误差，也无法自动识别司机输入发车参数与机车实际的发车位置是否符合，包括前方信号机是否为发车参数中设定的对标信号机。

2、根据应答器开车对标：在需要开车对标的位置，铺设应答器点式设备，当列车经过时根据应答器报文内容执行相应操作。该方式一般用于CTCS-2级别的线路上，而CTCS-0区段不具备该方式的条件，并且该方法无法在发车前自动识别司机输入发车参数与机车实际的发车位置是否符合，也无法确认前方信号机是否为发车参数中设定的对标信号机。

技术实现要素：

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种基于卫星差分定位的列车自动对标方法和系统，提升自动化和智能化，能够避免因司机误输发车参数导致的运行风险，避免在连续发车站场时出现对标信号机设定错误现象，消除人工对标导致的距离误差。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种基于卫星差分定位的列车自动对标方法，包括：

步骤1：LKJ根据设定的发车参数从车载数据中读取当前进路的卫星定位信息；

步骤2：判断卫星定位信息是否稳定，待基于卫星差分定位的卫星定位信息稳定有效后进入下一步骤；

步骤3：判断当前进路的卫星定位信息与目标进路轨迹是否匹配，在两者匹配后执行下一步骤:；

步骤4：进行自动对标，显示前方对标信号机名称以及列车距离前方对标信号机的距离；

步骤5：判断列车是否到达前方对标信号机，若到达则由LKJ自动切换进入通常模式。

根据本发明的基于卫星差分定位的列车自动对标方法的一实施例，在步骤3中，若不匹配则提示司机核对发车参数是否正确。

根据本发明的基于卫星差分定位的列车自动对标方法的一实施例，LKJ通常模式是车载数据控车的模式。

根据本发明的基于卫星差分定位的列车自动对标方法的一实施例，发车参数包括但不限于起始站、发车股道和运行径路。

根据本发明的基于卫星差分定位的列车自动对标方法的一实施例，步骤1的车载数据中部分车站增加卫星定位信息，通过外业采集、内业提取和数据导入三个步骤完成卫星定位车载数据制作，其中卫星定位信息分为辅助功能卫星定位信息和对标信号机卫星定位信息。

本发明还揭示了一种基于卫星差分定位的列车自动对标系统，包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器被配置为存储一系列计算机可执行的指令以及与所述一系列计算机可执行的指令相关联的计算机可访问的数据，

其中，当所述一系列计算机可执行的指令被所述处理器执行时，使得所述处理器进行如上所述的方法。

本发明还揭示了一种非临时性计算机可读存储介质，所述非临时性计算机可读存储介质上存储有一系列计算机可执行的指令，当所述一系列可执行的指令被计算装置执行时，使得计算装置进行如上所述的方法。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的方法主要实现了自动化(在确认到达对标位置后自动进入通常模式，无需司机操作)和智能化(可以自动识别发车站场、发车股道和对标信号机，司机只需要进行确认工作即可)。相对于传统的列车对标方案，本发明能够自动确认机车的精确坐标从而核对司机输入发车参数是否准确，避免了因司机误输发车参数导致的运行风险，能够确认前方的信号机编号，避免了在连续发车站场时出现对标信号机设定错误现象，能够到达对标信号机位置后自动对标，消除了人工对标导致的距离误差。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了差分定位的原理图。

图2示出了股道的卫星定位点数据制作的示意图。

图3示出了本发明的基于卫星差分定位的列车自动对标方法的一实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图3示出了本发明的基于卫星差分定位的列车自动对标方法的一实施例的流程。本实施例的方法的实施步骤详述如下。

步骤S1：设定发车参数，LKJ根据发车参数(包括输入的站场名以及发车股道等信息)从车载数据中读取当前进路的卫星定位信息。

列车司机在发车前设定发车参数，发车参数包括起始站、发车股道和运行径路等信息。

车载数据中部分车站增加卫星定位信息，通过外业采集、内业提取和数据导入三个步骤完成卫星定位车载数据制作，其中卫星定位信息分为辅助功能卫星定位信息和对标信号机卫星定位信息。

在本实施例中，是依据差分定位技术来获取机车坐标。图1示出了差分定位原理，如图1所示，在各大站场安装差分参考站(基准站)，基准站将其观测值通过3G/4G或铁路内网实时发送至地面数据中心，数据中心根据接收到的观测值与基准站的已知坐标计算出当前环境下的修正值，同时将修正值通过3G/4G无线网络发送至每台机车(移动站)，每台机车通过无线接收装置接收到坐标修正值，利用此修正值对机车上卫星接收装置获取的原始机车坐标进行修正，从而获得更加精确的机车坐标。

股道数据采集包括外业采集、内业提取和数据文件整合三部分。外业数据采集主要使用基于GPS+INS辅助定位的激光+全景移动背包完成。内业提取首先使用融合软件，通过融合GPS、INS和激光数据将原始外业测绘数据生成具有真实地理参考的站场三维场景(点云和全景)，用于内业数据提取。数据文件整合，根据控件名称的一一对应，将测绘的地理几何信息(真实地理坐标)添加到已有的LKJ车载数据中，用于后续机车开车对标。

车载数据制作是将采集到的卫星定位数据制作到车载数据中。卫星定位数据点分为两类：辅助功能卫星定位点和对标信号机卫星定位点如图2所示。根据股道的长度和弯曲度不同，每个股道上辅助功能卫星定位点的数量不同，但至少要能够保证在误差允许范围内能够描述该股道的变化趋势，用于同机车的坐标进行匹配。

步骤S2：判断卫星定位信息是否稳定，在卫星定位信息(即机车差分定位坐标)的结果稳定有效后进入下一步骤。

步骤S3：判断当前进路的卫星定位信息与目标进路轨迹是否匹配。若匹配则执行步骤S4(即进行自动对标过程)，如果不匹配则执行步骤S7。

步骤S4：进行自动对标，显示前方对标信号机名称以及距离前方对标信号机的距离。

步骤S5：判断列车后倒计距是否为0，若为0则执行下一步骤。即，动车后显示器的距离值随着列车的走行距离递减，当距离为0时表示机车已经运行至对标信号机，此时应当进行对标操作。

步骤S6：LKJ自动切换进入通常模式(即车载数据控车的模式)，流程结束。

步骤S7：提示司机核对发车参数是否正确，流程结束。

此外，本发明还公开了一种基于卫星差分定位的列车自动对标系统，包括处理器和存储器。存储器被配置为存储一系列计算机可执行的指令以及与这一系列计算机可执行的指令相关联的计算机可访问的数据。当这一系列计算机可执行的指令被处理器执行时，使得处理器进行如图3实施例所述的方法。由于方法实施例在前述内容中已经详述，在此不再赘述。

本发明还揭示了一种非临时性计算机可读存储介质，非临时性计算机可读存储介质上存储有一系列计算机可执行的指令，当这一系列可执行的指令被计算装置执行时，使得计算装置进行如图3实施例所述的方法。由于方法实施例在前述内容中已经详述，在此不再赘述。

此外，本发明还有一个替代方案：采用点式应答器方式自动对标，在每个股道发车位置铺设地面应答器，列车经过应答器后，根据收到的报文信息进行自动的开车对标。此替代方案也能够消除人工对标的误差，但由于只有当列车经过应答器时才会收到定位信息，无法在发车之前对司机输入发车参数进行核对，因此存在发车参数误输的隐患。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。