安全、自主地确定列车在轨道上的位置信息的方法与流程

文档序号:22629374发布日期:2020-10-23 19:43阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于安全确定列车(58)在轨道上的位置信息的方法,

其中,所述列车(58)的车载系统(1)识别轨旁结构,

其特征在于,所述轨旁结构包括无源轨旁结构(56,56a-56e),所述无源轨旁结构在它们被所述车载系统(1)识别时是无源的,

其中,所述车载系统(1)通过所述车载系统(1)的第一定位阶段(50)的第一传感器布置(60)来确定所述无源轨旁结构(56,56a-56e)的外观特征、相对于所述列车(58)的当前距离(93)和相对于所述列车(58)的当前角度位置(94,95),

其中,所述车载系统(1)存储地图数据库(10),在所述地图数据库(10)中记录了所述无源轨旁结构(56,56a-56e)的地理参考位置(100)和外观特征,

其中,所述第一定位阶段(50)利用所确定的外观特征和所记录的外观特征,来将由所述第一传感器布置(60)测量的无源轨旁结构(56,56a-56e)分配(14;29,28)给记录在所述地图数据库(10)中的无源轨旁结构(56,56a-56e),

其特征在于,关于所述列车(58)的第一位置信息(52)从所确定的当前距离(93)和当前角度位置(94,95)与通过所述第一定位阶段(50)分配的无源轨旁结构(56,56a-56e)的记录位置(100)的比较来导出(14;30),

其特征在于,关于所述列车(58)的第二位置信息(54)从由所述车载系统(1)的第二定位阶段(51)的第二传感器布置(61)确定的卫星信号来导出,

并且其特征在于,所述第一位置信息(52)和所述第二位置信息(54)经受数据融合(19),产生关于所述列车(58)的合并位置信息(55)。

2.根据权利要求1所述的方法,

其特征在于,所述合并位置信息(55)还包括合并的列车速度,并且优选地进一步包括对应的速度置信区间和速度角分量,诸如上、北、东,

其特征在于,所述第一传感器布置(60)和/或所述第二传感器布置(61)包括一个或多个惯性单元(9;12,16;26,27,85,86)、多普勒雷达系统(8)或里程表(7),并且其特征在于,所述第一位置信息(52)和所述第二位置信息(54)分别包括第一列车速度和第二列车速度,

并且其特征在于,所述数据融合(19)包括确定所述合并的列车速度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,

其特征在于,所述第一传感器布置(60)包括一个或多个光学成像传感器(5,6;11),特别是视频传感器(24)和/或lidar传感器(25),优选地,其中,所述第一传感器布置(60)进一步包括一个或多个惯性单元(9;12,16;26,27)、雷达系统(8)或里程表(7)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,

其特征在于,所述第二传感器布置(61)包括一个或多个gnss-sbasrx传感器(83,84,15),并且优选地,其中,所述第二传感器布置(61)进一步包括一个或多个惯性单元(9;16;85,86)、雷达系统(8)或里程表(7)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,

其特征在于,所述第一定位阶段(50)包括至少两个具有单独的第一传感器子布置(71,72)的独立定位链(73,74),每个定位链(73,74)为相应的无源轨旁结构(56,56a-56e)提供独立的一组外观特征、当前距离(93)和当前角度位置(94,95),

其中,对于每个组,对记录的无源轨旁结构(56,56a-56e)进行单独的分配(29,28),并导出独立的第一阶段位置子信息(75,76),

并且其特征在于,所述第二定位阶段(51)包括至少两个具有单独的第二传感器子布置(77,78)的独立定位链(79,80),每个定位链(77,78)提供关于所述列车(58)的独立的第二阶段位置子信息(81,82),

特别是其中,每个链(3,74,79,80)包括检测链故障模式的监测功能(88,90)。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述数据融合(19)包括:第一步骤,其中单独地将每一个定位阶段(50,51)的位置子信息(75,76,81,82)进行融合或合并(30,22),以获得所述第一位置信息和所述第二位置信息(52,54);第二步骤,其中将所述第一位置信息和第二位置信息(52,54)进行融合(19),以获得所述合并位置信息(55)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,用于位置确定(14;30)的无源轨旁结构(56,56a-56e)被选择为使得通过所述第一传感器布置(60)测量的无源轨旁结构(56,56a-56e)到记录的无源轨旁结构(56,56a-56e)的分配(14;29,28)以高于预定阈值的置信度完成,其中,对于无源轨旁结构识别,初始位置被用于从所述地图数据库(10)中选择要识别的预期前方结构(56;56a-56e),所述预期前方结构(56;56a-56e)具有预期结构类型和预期角度位置以及预期距离,其与分配的无源轨旁结构(56,56a-56e)的近期历史一起使用,作为用于将测量的轨旁结构(56,56a-56e)分配给记录的轨旁结构(56,56a-56e)的匹配约束,并且优选地,而在没有特定的轨旁结构(56,56a-56e)被预期或者在近期的历史中被跟踪到的情况下,使用被存储为模板的通用无源结构进行匹配。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述车载系统(1)将所述合并位置信息(55)作为列车位置报告消息(59d)报告给将轨道路线分配给列车(58)的监控实体,

其中,所述监控实体使用监控地图数据库以用于将轨道路线分配给列车(58),

并且其中,所述车载系统地图数据库(10)至少关于其用于确定所述列车(58)的位置所需的内容而定期地与所述监控地图数据库同步。

9.根据权利要求8所述的方法,

其特征在于,在已经确定(19)所述列车的合并位置信息(55)之后,所述列车(58)评估由所述第一传感器布置(60)感测的无源轨旁结构(56,56a-56e)的位置,并根据存储在所述车载系统(1)中的地图数据库(10)来确定由所述第一传感器布置(60)感测的位置与预期位置之间的差异,并将确定的高于阈值的差异报告给所述监控实体,

其特征在于,所述监控实体收集来自多个列车(58)的所报告的确定的差异,

并且其特征在于,在由多个列车(58)报告与无源轨旁结构(56,56a-56e)有关的确定的差异的情况下,所述监控实体在成功的验证过程之后更新其监控地图数据库,并将被存储在所述车载系统(1)中的地图数据库(10)与所述监控地图数据库同步。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一传感器布置(60)和/或第二传感器布置(61)的传感器数据、和/或第一位置信息(52)和/或第二位置信息(54)、和/或第一阶段位置子信息(75,76)和/或第二阶段位置子信息(81,82)经受针对故障情况的监测(18;30,36,42;88,90),包括检查(18;30,36,42)来自统计误差模型的预期值范围,并且优选地还包括交叉检查每个阶段的第一阶段位置子信息和第二阶段位置子信息。

11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,对于卫星测量中的故障情况,特别是多路径误差、电离层传播误差和/或卫星缺陷,通过相对于投影值创新(42)比较卫星测量或通过比较码和载波测量,所述第二传感器布置(61)的传感器数据经受所述监测(18;88,90;36,42)。

12.根据权利要求10或11所述的方法,

其特征在于,所述监测(18;30,88,90;36,42)包括冗余卫星测距测量(98a,98b)之间的第二定位阶段(51)的一致性检查,

并且其特征在于,被包括在存储在所述车载系统(1)中的地图数据库(10)中的轨道轨迹用作约束,以便从2个卫星(97a,97b)的对中获得所述列车(58)的沿轨道1d位置信息(d1-d6),并检查(42)多对的2个卫星(97a,97b)的一致性,

特别是其中,所述监测(88,90;36)应用自主完整性监测类型算法。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,关于所述列车(58)的合并位置信息(55)包括沿其轨道的1d置信区间。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一定位阶段(50)使用来自所述车载地图数据库(10)的信息,以便特别是通过卡尔曼滤波器来预测即将到来的无源轨旁结构(56,56a-56e),并且以便从所述第一传感器布置(60)的传感器数据中相应地选择有限的关注领域,从而有助于找到所述无源轨旁结构(56;56a-56e)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,

其特征在于,在存储在所述车载系统(1)中的地图数据库(10)显示了在所述列车的(58)的限定附近区域中的若干轨道的情况下,那么针对所述若干轨道中的每个轨道上的列车,将通过所述第一传感器布置(60)所测量的列车(58)的航向角和航向角变化与通过地图数据库(10)所计算的列车(58)的若干候选航向角和航向角变化进行比较,

其特征在于,确定与由所述第一传感器布置(60)测量的航向角和航向角变化最佳匹配的候选航向角和航向角变化,

其特征在于,所述合并位置信息(55)被用于指示所述若干轨道中的所述列车(58)在其上行驶的一个轨道,

并且其特征在于,在由所述合并位置信息(55)指示的所述轨道与具有最佳匹配的所述轨道相同的情况下,所述合并位置信息(55)被验证,否则无效。


技术总结
提供一种安全、自主地确定列车在轨道上的位置信息的方法,列车的车载系统识别无源轨旁结构,车载系统通过第一定位阶段的第一传感器布置来确定无源轨旁结构的外观特征、相对于列车的当前距离和相对于列车的当前角度位置,车载系统存储地图数据库,第一定位阶段将由第一传感器布置测量的无源轨旁结构分配给记录在地图数据库中的无源轨旁结构,关于列车的第一位置信息从确定的当前距离和当前角度位置与通过第一定位阶段分配的无源轨旁结构的记录位置的比较来导出,关于列车的第二位置信息从由车载系统的第二定位阶段的第二传感器布置确定的卫星信号来导出,第一位置信息和第二位置信息经受数据融合,产生合并位置信息。

技术研发人员:乌尔里希·卡尔贝勒;哈拉尔德·鲍尔;皮埃尔·勒·马格特
受保护的技术使用者:泰雷兹管理与服务德国股份有限公司
技术研发日:2020.04.10
技术公布日:2020.10.23
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