一种铁路巡检的巡检终端的制作方法

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种铁路巡检的巡检终端。

背景技术：

目前铁路巡检终端多采用普通gps进行定位，存在定位精度低，无法准确判断铁道轨道位置。而且在雨棚等半遮挡环境下出现定位偏差较大、甚至不能定位、定位飞点等问题，给实际推广使用带来很多困难，也无法满足铁路巡检的需求。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种铁路巡检的巡检终端，能够实现对铁路巡检的高精度定位。

本发明提供了一种铁路巡检的巡检终端，包括：差分模块、4g模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；

所述差分模块、4g模块、蓝牙模块和供电模块均与所述处理器连接；

所述供电模块用于为所述处理器进行供电；

所述差分模块用于接收定位卫星发送的卫星信号；

所述4g模块用于接收通信基站发送的差分信息，并将所述差分信息发送至所述处理器；所述处理器用于将所述差分信息发送至所述差分模块；

所述差分模块还用于根据所述差分信息和所述卫星信号计算初始定位信息；并将所述初始定位信息发送至所述处理器；

所述处理器还用于通过所述蓝牙模块接收蓝牙道钉发送蓝牙信号；并根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息。

可选的，所述根据所述差分信息和所述卫星信号计算初始定位信息，包括：

根据所述差分信息，修正所述卫星信号，获得修正卫星信号；

判断所述修正卫星信号的强度是否小于第一预设阈值；若小于，删除对应的修正卫星信号；若不小于，则保留对应的修正卫星信号；

根据保留的修正卫星信号的信号强度，对参与定位的修正卫星信号进行加权计算，获得初始定位信息。

可选的，所述根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息，包括：

判断所述蓝牙信号的信号强度是否高于第二预设阈值；

若高于，则基于预先建立的指纹模型，根据所述初始位置信息和所述蓝牙信号，获得最终定位信息；

若不高于，则将所述初始定位信息作为最终定位信息。

可选的，当所述差分模块根据所述差分信息和所述卫星信号计算初始定位信息失败，则向所述处理器发送初始定位信息的空值；

所述根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息，包括：

根据所述蓝牙信号，采用几何定位法，计算最终定位信息。

可选的，当所述处理器接收到所述初始定位信息后，对所述初始定位信息进行卡尔曼滤波，获得高精度定位信息；

所述根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息，包括：

根据所述高精度定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息。

可选的，还包括：蜂鸣器；

所述蜂鸣器与所述处理器连接；

所述蜂鸣器用于在所述处理器的控制下，向用户发送提示声音。

可选的，还包括：马达；

所述马达与所述处理器连接；

所述马达用于在所述处理器的控制下进行震动。

可选的，还包括：至少一个led灯；

所述led灯与所述处理器连接；

所述led灯用于在所述处理器的控制下关闭或打开。

可选的，还包括：话筒和按键；

所述话筒和所述按键均与所述处理器连接；

所述按键用于在用户的操作下向所述处理器发送通信指令；所述处理器用于根据所述通信指令接收用户通过所述话筒发送的语音；并通过所述4g模块输出所述语音。

可选的，还包括：电量检测模块；

所述电量检测模块与所述供电模块和所述处理器均连接；

所述电量检测模块用于实时检测所述供电模块的电量；并将检测的电量发送至所述处理器。

本发明提供的一种铁路巡检的巡检终端，包括：差分模块、4g模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；所述差分模块、4g模块、蓝牙模块和供电模块均与所述处理器连接；所述供电模块用于为所述处理器进行供电；所述差分模块用于接收定位卫星发送的卫星信号；所述4g模块用于接收通信基站发送的差分信息，并将所述差分信息发送至所述处理器；所述处理器用于将所述差分信息发送至所述差分模块；所述差分模块还用于根据所述差分信息和所述卫星信号计算初始定位信息；并将所述初始定位信息发送至所述处理器；所述处理器还用于通过所述蓝牙模块接收蓝牙道钉发送蓝牙信号；并根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息。通过设置蓝牙模块和差分模块，根据初始定位信息和蓝牙信号计算的最终定位信息更加准确，精度更高，可以准确定位到铁路轨道、道岔等，定位精度可以达到10cm以内，定位精度较原有普通gps定位的10米精度，有非常大的提升，能够满足铁路巡检的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的一种铁路巡检的巡检终端的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明提供了一种铁路巡检的巡检终端。下面结合附图对本发明的实施例进行说明。

铁路巡检对于定位精度要求相对比较高，要求能够准确地定位到铁路轨道、道岔等，因此需要定位精度不低于10cm。普通巡检终端仅采用gps单点定位技术，铁路信息属于国家重要信息，不能仅依托gps进行定位。随着多个卫星导航系统的出现，全球卫星导航定位系统正逐渐呈现出一种多极竞争与优势互补的崭新局面。传统的依赖于某单一系统进行导航定位的缺陷，使得卫星导航定位多系统集成导航定位技术应运而生。相对于单一系统的导航与定位，卫星导航定位多系统集成定位技术无论是从可用性、可靠性、连续性和精度等各方面都更具优势。而且，gps单点定位精度普遍在10米左右，不能满足铁路巡检的高精度定位要求。因此需要采用卫星导航差分技术，尤其是北斗差分定位技术，进行铁路的巡检。

而且，在车站、道班等区域，由于存在雨棚等遮挡，普通的gps定位不能取得较好的定位结果，存在定位漂移大，甚至漂移到铁轨中去的问题。因此需要在卫星导航差分定位手段之外，还需要采取其它的辅助手段。rfid技术可以辅助gps进行定位，但是存在感应距离近等问题，因此本发明提供的巡检终端采用蓝牙道钉方式，辅助差分卫星导航进行定位。

请参考图1，图1为本发明具体实施例提供的一种铁路巡检的巡检终端的示意图，本实施例提供的一种铁路巡检的巡检终端，包括：差分模块、4g模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；所述差分模块、4g模块、蓝牙模块和供电模块均与所述处理器连接；所述供电模块用于为所述处理器进行供电；所述差分模块用于接收定位卫星发送的卫星信号；所述4g模块用于接收通信基站发送的差分信息，并将所述差分信息发送至所述处理器；所述处理器用于将所述差分信息发送至所述差分模块；所述差分模块还用于根据所述差分信息和所述卫星信号计算初始定位信息；并将所述初始定位信息发送至所述处理器；所述处理器还用于通过所述蓝牙模块接收蓝牙道钉发送蓝牙信号；并根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息。

在对铁路进行监控时，每个巡检人员都会配备一台巡检终端，巡检终端用于对监测点的定位，包括铁路轨道、道岔等，还用于对巡检人员的定位监控。现有技术中的巡检设备定位精度低，无法准确判断铁道轨道位置。本发明提供了一种能够精确定位的巡检终端。该巡检终端包括：差分模块、4g模块、蓝牙模块、处理器和供电模块。

供电模块给处理器供电，由于差分模块、4g模块和蓝牙模块均与处理器连接，因此，处理器可以为差分模块、4g模块和蓝牙模块供电。供电模块可以包括：锂电池和电源管理单元。电源管理单元可以对锂电池进行充放电管理。锂电池用来为处理器充电。

其中，巡检终端还可以利用4g模块与监控设备进行通信，向监控设备上报所述最终定位信息。

其中，差分模块可以为bds/gps差分模块。

在利用本发明进行定位之前，需要在每个监测点设置蓝牙道钉。

差分模块可以接收定位卫星发送的卫星信号，4g模块接收通信基站发送的差分信息，并发送至处理器，处理器将差分信息发送至差分模块，差分模块可以根据卫星信号和差分信息计算巡检终端的初始定位信息，并将该初始定位信息发送至处理器，具体计算过程为：根据所述差分信息，修正所述卫星信号，获得修正卫星信号；判断所述修正卫星信号的强度是否小于第一预设阈值；若小于，删除对应的修正卫星信号；若不小于，则保留对应的修正卫星信号；根据保留的修正卫星信号的信号强度，对参与定位的修正卫星信号进行加权计算，获得初始定位信息。

其中，第一预设阈值可以为39dbhz。

另外，还可以判断原始观测量数据的残差是否低于第三预设阈值，若低于，则将对应的修正卫星信号删除，不利用其进行定位方程的解算；若不低于，则保留对应的修正卫星信号。

在根据保留的修正卫星信号的信号强度，对参与定位的修正卫星信号进行加权计算时，通过位置解算方程获得初始定位信息。

获得初始定位信息后，可以对初始定位信息进行行卡尔曼滤波，抛弃孤点、减少严重多径造成的定位偏差，得到高精度定位信息。

获得高精度定位信息后，可以根据高精度定位信息和蓝牙信号计算最终定位信息，具体过程为：判断所述蓝牙信号的信号强度是否高于第二预设阈值；若高于，则基于预先建立的指纹模型，根据所述高精度定位信息和所述蓝牙信号，获得最终定位信息；若不高于，则将所述高精度定位信息作为最终定位信息。

在本发明中，也可以不对初始定位信息进行滤波，直接根据初始定位信息和蓝牙信号计算最终定位信息。

根据初始定位信息或高精度定位信息，以及蓝牙信号计算最终定位信息的过程为：

当巡检终端同时接收蓝牙信号，如果收不到蓝牙信号，则输出结果以初始定位信息或高精度定位信息为准。如果在卫星导航也能定位同时也接收到蓝牙信号，判断蓝牙信号强度，如果信号强度高于设定的阈值，可以利用预先对位置信息及卫星信息、蓝牙进行进行指纹建模，存储于服务器上，在实际使用时判断卫星信息和蓝牙信息状态，进行指纹比对，获得位置信息。

利用模式匹配的方法来定位一般是分为两个阶段：离线采样阶段(offline-phase)和在线定位阶段(real-timephase)。第一个阶段的目的是建立蓝牙信号强度与采样点关系的数据库，即位置指纹库(fingerprint)或者无线电地图(radiomap)。为了生成数据库，操作人员要在定位区域建立若干采样点，然后依次在采样点上测量接入点的无线信号的强度，并将这些信息录入到数据库。在第二阶段，当用户接移动到某一位置时，将其接收到的无线信号强度信息与位置指纹库的信息利用模式匹配的算法求出用户的位置。常用的匹配算法有：k最近临法和朴素贝叶斯法。本项目采用朴素贝叶斯法，因此重点介绍该方法。

朴素贝叶斯法是一种基于概率统计的定位方法，该方法来源于贝叶斯分类。贝叶斯分类基于贝叶斯定理，它是一种把类的先验知识和从数据中收集的新信息相结合的统计原理。假设在指纹库中采样点的坐标集合为：

l＝{l1,l2,…,ln}

li＝(xi,yi)(1)

其中xi和yi分别为第i个采样点平面坐标；n为采样点的个数。

每个采样点上所观测到的蓝牙节点的信号强度可以写成如下的形式：

si＝(si1,si2,sij,…,sim)(2)

其中sij为第i个采样点对应的第j个蓝牙节点的信号强度；m为总的蓝牙节点的个数；si与li是一一对应的关系。在实时定位阶段，如果用户观测到的信号强度的为su＝(s1,s2,…,sm)，则朴素贝叶斯法就是要求su在指纹库中每个采样点的验后概率p(li|su)。根据贝叶斯定理，验后概率可以表示成如下的形式：

式中，p(su|li)是su在第i个采样点的条件概率；p(li)为第i个采样点的位置在测量区域的先验概率。一般来说，由于用户可能出现在定位区域的任何位置，因此通常认为p(li)服从均匀分布。假设每个采样点上的不同蓝牙节点的信号强度值是相互独立的，则p(su|li)可以用下式来进行计算：

p(su|li)＝p(s1|li)·p(s2|li)·p(sj|li)…p(sm|li)(4)

每个蓝牙节点的信号强度值在第i个采样点上的条件概率p(sj|li)可以通过离线采样阶段的该点的信号强度的先验概率分布函数求得。常用的估计先验概率分布函数的方法有两种：核函数法和直方图法。

(1)核函数法。该方法利用核函数来求出各采样点的每个蓝牙节点的信号强度的先验概率分布，比较常用的是高斯核函数

(2)直方图法。该方法先画出各个采样点离线阶段每个蓝牙节点的信号强度值分布的直方图，然后利用直方图得到落在不同区间的信号强度的概率。

在求出了用户观测信号强度在每个采样点的验后概率分布后，将取得最大概率的那个采样点作为用户最终的位置lu，结果可以用下面的公式表示：

lu＝max{p(li|su)}

在本发明中，当所述差分模块根据所述差分信息和所述卫星信号计算初始定位信息失败，则向所述处理器发送初始定位信息的空值；所述根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息，包括：根据所述蓝牙信号，采用几何定位法，计算最终定位信息。

若卫星导航信号不能获得定位结果，仅能收到蓝牙信号，则接收到蓝牙信号的信号强度折算出距离蓝牙源的距离，并在整体坐标框架上进行位置信息的给出。蓝牙定位采用几何法定位法，通过边长交会的方法求出终端的位置信息。由于蓝牙的观测量是信号强度，因此要建立信号强度随着距离变化的函数关系式。

本发明提供的巡检终端，还包括：蜂鸣器；所述蜂鸣器与所述处理器连接；所述蜂鸣器用于在所述处理器的控制下，向用户发送提示声音。

其中，处理器可以在用户通过操作按键的情况下，向蜂鸣器发送打开指令，蜂鸣器根据该打开指令发出提示声音。该提示声音可以表示报警提示。例如，当遇到突发等情况时，佩戴巡检终端的人员可以通过巡检终端的报警按钮，一键实现sos呼救，后台响应后进入应急搜救预案。

在本发明中，巡检终端还可以包括：话筒和按键；所述话筒和所述按键均与所述处理器连接；所述按键用于在用户的操作下向所述处理器发送通信指令；所述处理器用于根据所述通信指令接收用户通过所述话筒发送的语音；并通过所述4g模块输出所述语音。

该用户为巡检人员，当巡检人员操作该按键时，可以通过话筒向其它智能设备发送语音。例如，请求救助语音，支援语音等。

巡检终端还可以包括：扬声器，扬声器与处理器连接，处理器可以控制扬声器向巡检人员发送语音，这样，可以使巡检人员与管理者进行互动。

在本发明中，巡检终端还可以包括：马达；所述马达与所述处理器连接；所述马达用于在所述处理器的控制下进行震动。

在巡检终端中可设置电子围栏功能，电子围栏可关联具体人员或班组，当佩戴巡检终端的人员越过电子围栏时，通过蜂鸣器和振动马达提示佩戴人员触发电子围栏，如佩戴人员未退出电子围栏，则巡检终端持续通过蜂鸣器和振动告警同时向后台系统发送告警信息，通知监控人员采取相应操作。

在本发明中，巡检终端还可以包括：至少一个led灯；所述led灯与所述处理器连接；所述led灯用于在所述处理器的控制下关闭或打开。

该led灯可以通过亮灯的方式来进行报警提示。

在本发明中，对巡检人员的提示可通过蜂鸣器、马达、led来进行提示，用于工作状态(是否巡检到位)和通知信息(例如危险提示、跌倒报警)提醒等，不同类型的警示信息可通过蜂鸣器发声长短和间隔不同加以区分。

在本发明中，巡检终端还可以包括：电量检测模块；所述电量检测模块与所述供电模块和所述处理器均连接；所述电量检测模块用于实时检测所述供电模块的电量；并将检测的电量发送至所述处理器。

当处理器判断检测的电量小于预设电量时，可通过蜂鸣器、马达和led灯等中的一种或多种进行提示。

在本发明中，巡检终端还可以包括usb接口，usb接口与所述处理器连接，所述usb接口可以用于充电或传输数据。

本发明提供的巡检终端定位精度更高，可以准确定位到铁路轨道、道岔等，定位精度可以达到10cm以内，定位精度较原有普通gps定位的10米精度，有非常大的提升，满足铁路巡检的需求。通过结合了蓝牙场强感应定位，对于雨棚遮挡条件下，也可以进行不低于5米的定位精度。

以上，为本发明提供的一种铁路巡检的巡检终端。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。