一种用于轨道交通的融合定位方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通定位技术领域，特别是涉及一种用于轨道交通的融合定位方法及系统。

背景技术：

基于下一代无轨道电路的列车定位技术，卫星定位是必然趋势，我国第三代北斗全球卫星定位导航系统在亚太地区的民用定位精度已达到5米，基于北斗的列车定位技术成为必然。但有一个难题需要克服，那就是隧道内定位，以保障定位的连续性。目前隧道内定位技术是一个普遍性难题，尚无一种成熟可靠的技术来解决，仍然存在隧道内机车无法进行连续稳定准确定位的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种用于轨道交通的融合定位方法及系统，以解决隧道内机车无法进行连续稳定准确定位的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于轨道交通的融合定位方法，包括：

获取北斗数据、惯导数据、里程计数据和电子标签数据；所述北斗数据包括北斗定位数据、北斗状态码和北斗修正值；所述惯导数据包括惯导定位数据、惯导状态码和惯导修正值；所述里程计数据包括里程计定位数据、里程计状态码和里程计修正值；所述电子标签数据包括电子标签定位信息、电子标签状态码和电子标签计修正值；

将所述北斗数据和所述惯导数据组合，构建北斗-惯导数据结构体，将所述惯导数据和所述电子标签数据组合，构建惯导-电子标签数据结构体，将所述里程计数据和所述电子标签数据组合，构建里程计-电子标签数据结构体；

由预设定位优先级、所述北斗状态码、所述惯导状态码、所述里程计状态码和所述电子标签状态码，确定当前融合定位结构体；所述当前融合定位结构体为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体或所述里程计-电子标签数据结构体；

采用所述当前融合定位结构体对应的修正值对所述当前融合定位结构体对应的定位数据进行校正，得到融合定位数据。

可选的，在所述采用所述当前融合定位结构体对应的修正值对所述当前融合定位结构体对应的定位数据进行校正，得到融合定位数据之后，还包括：

将所述融合定位数据与预先输入的电子地图进行匹配，并当所述电子地图的经纬度数据与所述融合定位数据一致时，将所述融合定位数据在所述电子地图中标记出来。

可选的，所述由预设定位优先级、所述北斗状态码、所述惯导状态码、所述里程计状态码和所述电子标签状态码，确定当前融合定位结构体，具体包括：

确定预设定位优先级；所述预设定位优先级为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体和所述里程计-电子标签数据结构体的优先级依次从高到底；

当所述北斗状态码和所述惯导状态码均为有效值时，确定所述北斗-惯导数据结构体为当前融合定位结构体；

当所述北斗状态码为有效值且所述惯导状态码为失效值时，确定所述北斗数据结构体为当前融合定位结构体；

当所述北斗状态码为失效值且所述惯导状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述惯导-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体；

当所述惯导状态码为失效值且所述里程计状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述里程计-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体。

可选的，所述采用所述当前融合定位结构体对应的修正值对所述当前融合定位结构体对应的定位数据进行校正，得到融合定位数据，具体包括：

当所述当前融合定位结构体为北斗-惯导数据结构体时，采用所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值为里程计定位数据和电子标签定位数据对惯导定位数据提供的修正数据；

当所述当前融合定位结构体为惯导-电子标签数据结构体时，采用所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值为电子标签定位数据和虚拟电子标签数据对惯导定位数据提供的修正数据；所述虚拟电子标签数据为里程计定位数据与电子标签定位数据的匹配文件；

当所述当前融合定位结构体为里程计-电子标签数据结构体时，采用所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值对所述里程计定位数据进行校正，并将校正后的里程计定位数据确定为融合定位数据；所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值为北斗定位数据、惯导定位数据和电子标签定位数据对里程计定位数据提供的修正数据。

本发明还提供了一种用于轨道交通的融合定位系统，包括：

数据获取模块，用于获取北斗数据、惯导数据、里程计数据和电子标签数据；所述北斗数据包括北斗定位数据、北斗状态码和北斗修正值；所述惯导数据包括惯导定位数据、惯导状态码和惯导修正值；所述里程计数据包括里程计定位数据、里程计状态码和里程计修正值；所述电子标签数据包括电子标签定位信息、电子标签状态码和电子标签计修正值；

数据结构体构建模块，用于将所述北斗数据和所述惯导数据组合，构建北斗-惯导数据结构体，将所述惯导数据和所述电子标签数据组合，构建惯导-电子标签数据结构体，将所述里程计数据和所述电子标签数据组合，构建里程计-电子标签数据结构体；

融合定位结构体确定模块，用于由预设定位优先级、所述北斗状态码、所述惯导状态码、所述里程计状态码和所述电子标签状态码，确定当前融合定位结构体；所述当前融合定位结构体为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体或所述里程计-电子标签数据结构体；

校正模块，用于采用所述当前融合定位结构体对应的修正值对所述当前融合定位结构体对应的定位数据进行校正，得到融合定位数据。

可选的，所述用于轨道交通的融合定位系统还包括：

匹配模块，用于将所述融合定位数据与预先输入的电子地图进行匹配，并当所述电子地图的经纬度数据与所述融合定位数据一致时，将所述融合定位数据在所述电子地图中标记出来。

可选的，所述融合定位结构体确定模块，具体包括：

定位优先级确定单元，用于确定预设定位优先级；所述预设定位优先级为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体和所述里程计-电子标签数据结构体的优先级依次从高到底；

融合定位结构体确定单元，用于当所述北斗状态码和所述惯导状态码均为有效值时，确定所述北斗-惯导数据结构体为当前融合定位结构体；当所述北斗状态码为有效值且所述惯导状态码为失效值时，确定所述北斗数据结构体为当前融合定位结构体；当所述北斗状态码为失效值且所述惯导状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述惯导-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体；当所述惯导状态码为失效值且所述里程计状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述里程计-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体。

可选的，所述校正模块，具体包括：

第一校正单元，用于当所述当前融合定位结构体为北斗-惯导数据结构体时，采用所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值为里程计定位数据和电子标签定位数据对惯导定位数据提供的修正数据；

第二校正单元，用于当所述当前融合定位结构体为惯导-电子标签数据结构体时，采用所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值为电子标签定位数据和虚拟电子标签数据对惯导定位数据提供的修正数据；所述虚拟电子标签数据为里程计定位数据与电子标签定位数据的匹配文件；

第三校正单元，用于当所述当前融合定位结构体为里程计-电子标签数据结构体时，采用所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值对所述里程计定位数据进行校正，并将校正后的里程计定位数据确定为融合定位数据；所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值为北斗定位数据、惯导定位数据和电子标签定位数据对里程计定位数据提供的修正数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种用于轨道交通的融合定位方法及系统，将北斗高精度定位、惯导、里程计和电子标签的定位信息进行融合处理，可实现车辆在行驶过程中任意环境条件(例如，开阔及遮挡坏境)下的连续稳定精准定位，同时定位精度达到5m；在遮挡环境下(如隧道内、车站雨棚)通过里程计、电子标签技术实现了隧道内定位精度的保持，降低了电子标签的布设密度，从而降低产品成本；构建组合数据结构体，能够在任一种定位方式失效时，切换到另一种定位方式，更好地实现了连续稳定精确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于轨道交通的融合定位方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的用于轨道交通的融合定位方法的实现框图；

图3为本发明实施例提供的用于轨道交通的融合定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出的一种用于轨道交通的融合定位方法及系统，在基于卫星高精度定位的基础上，隧道内定位采取惯导技术，并结合虚拟电子标签技术，解决了隧道内机车无法进行连续稳定准确定位的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的用于轨道交通的融合定位方法的流程图。

参见图1，本实施例的用于轨道交通的融合定位方法，包括：

步骤101：获取北斗数据、惯导数据、里程计数据和电子标签数据。

所述北斗数据包括北斗定位数据、北斗状态码和北斗修正值；所述惯导数据包括惯导定位数据、惯导状态码和惯导修正值；所述里程计数据包括里程计定位数据、里程计状态码和里程计修正值；所述电子标签数据包括电子标签定位信息、电子标签状态码和电子标签计修正值。

所述北斗定位数据包括北斗卫星采集的经纬度、高程、速度、航向和卫星星数等。当北斗定位数据中的所有数据都有效时，北斗状态码为有效值，当北斗定位数据缺失或尚未达到定位状态时，北斗状态码为无效值。所述北斗修正值为北斗定位差分站修正数据对北斗定位终端芯片数据的修正。

所述惯导定位数据包括惯性导航系统采集的经纬度、矢量速度和方向等数据。当惯导定位数据中的所有数据都有效时，惯导状态码为有效值，当惯性导航系统发生故障、惯导定位数据缺失或尚未达到定位状态时，惯导状态码为无效值。所述惯导修正值为里程计速度、电子标签固定位置信息对惯导提供的修正数据。

所述里程计定位数据包括里程计采集的圈数、脉冲数、里程和速度。里程计状态码是否有效的判断方法同上，在此不再赘述。所述里程计修正值为北斗速度信息、惯导速度信息及电子标签位置信息对里程计速度、里程提供的修正数据。

所述电子标签定位信息包括电子标签采集到的经纬度、里程、海拔高度、和道岔号。所述电子标签状态码是否有效的判断方法同上，在此不再赘述。所述电子标签计修正值包括电子标签定位数据和虚拟电子标签数据对惯导定位数据提供的修正数据。

步骤102：将所述北斗数据和所述惯导数据组合，构建北斗-惯导数据结构体，将所述惯导数据和所述电子标签数据组合，构建惯导-电子标签数据结构体，将所述里程计数据和所述电子标签数据组合，构建里程计-电子标签数据结构体。

步骤103：由预设定位优先级、所述北斗状态码、所述惯导状态码、所述里程计状态码和所述电子标签状态码，确定当前融合定位结构体；所述当前融合定位结构体为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体或所述里程计-电子标签数据结构体。具体包括：

确定预设定位优先级；所述预设定位优先级为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体和所述里程计-电子标签数据结构体的优先级依次从高到底。所述北斗数据结构体是由所述北斗数据构建而成的。

当所述北斗状态码和所述惯导状态码均为有效值时，确定所述北斗-惯导数据结构体为当前融合定位结构体。

当所述北斗状态码为有效值且所述惯导状态码为失效值时，确定所述北斗数据结构体为当前融合定位结构体；

当所述北斗状态码为失效值且所述惯导状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述惯导-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体。

当所述惯导状态码为失效值且所述里程计状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述里程计-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体。

步骤104：采用所述当前融合定位结构体对应的修正值对所述当前融合定位结构体对应的定位数据进行校正，得到融合定位数据。具体包括：

1)当所述当前融合定位结构体为北斗-惯导数据结构体时，采用所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值为里程计定位数据和电子标签定位数据对惯导定位数据提供的修正数据。具体的：

里程计定位数据中的里程计速度对惯导定位数据的校正过程为：当校准程序检测判断里程计速度平滑稳定时，将里程计速度持续送给惯导，通过惯导自带的卡尔曼滤波完成对惯导定位数据的修正。

电子标签定位数据(电子标签固定位置信息)对惯导定位数据的校正过程为：当校准程序检测到电子标签定位数据时，将电子标签定位数据赋值给惯导定位数据，输出最终定位数据。

2)当所述当前融合定位结构体为惯导-电子标签数据结构体时，采用所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值为电子标签定位数据和虚拟电子标签数据对惯导定位数据提供的修正数据；所述虚拟电子标签数据为里程计定位数据与电子标签定位数据的匹配文件。具体的：

虚拟电子标签数据对惯导定位数据的校正过程为：当校准程序通过北斗状态码检测到北斗定位数据无效，并检测到惯导定位精度超出10m/s时，启动虚拟电子标签数据对惯导定位数据的校准，虚拟电子标签数据持续给惯导定位数据提供量测值，通过惯导自带的卡尔曼滤波完成校准修正过程。电子标签定位数据对惯导定位数据的校正过程同步骤1)。

3)当所述当前融合定位结构体为里程计-电子标签数据结构体时，采用所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值对所述里程计定位数据进行校正，并将校正后的里程计定位数据确定为融合定位数据；所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值为北斗定位数据、惯导定位数据和电子标签定位数据对里程计定位数据提供的修正数据。具体为：

北斗定位数据对里程计定位数据的校正过程为：当校准程序检测到里程计定位数据中的里程计速度发生突变，而北斗定位数据中的北斗速度稳定平滑时，将北斗速度赋值给里程计速度，完成对里程计速度的校正。

惯导定位数据对里程计定位数据的校正过程为：当校准程序通过检测北斗状态码判断北斗信号无效，校准程序检测到里程计速度发生突变，而惯导定位数据中的惯导速度稳定平滑时，将惯导速度赋值给里程计速度，完成对里程计速度的校正。

电子标签定位数据对里程计定位数据的校正过程为：校准程序读到电子标签固定位置数据信息时，把此数据赋值给里程计定位数据，完成对里程计定位数据的校正。

步骤105：将所述融合定位数据与预先输入的电子地图进行匹配，并当所述电子地图的经纬度数据与所述融合定位数据一致时，将所述融合定位数据在所述电子地图中标记出来。

如图2所示，在实际应用中，上述实施例中的用于轨道交通的融合定位方法的具体实现过程如下：

步骤1：实时采集下列传感器数据：北斗高精度定位、惯导、里程计、电子标签。

步骤2：对各路采集数据进行必要的数据信息提取，构建对应的数据结构体。具体的：

(1)提取采集到的北斗数据中的经纬度、高程、速度、航向角等信息，同时加入北斗状态码、北斗修正值等信息，将上述两类不同类型的数据组建成结构体。所述结构体为一组不同类型的数据变量。

所述状态码由至少1个有效信息组合而成。指示状态码的数据从采集的传感器信息中提取，根据传感器采集的此类信息，建立与状态码的对应关系，判断状态码是否有效。判断过程：当所有信息都有效时，状态码位置有效，程序解析状态码为有效。当采集的传感器发生故障、数据缺失、尚未达到定位状态时，则相应的状态码位置无效，提示状态码为无效。状态码无效不做标示此结构体无效的判断，当结构体中的状态码无效时，可以用作单路调试查看数据源。单北斗结构体数据为“北斗+惯导”定位组合提供北斗定位数据，同时为北斗定位单路输出提供数据。

所述修正值为北斗定位差分站修正数据对北斗定位终端芯片数据的修正，修正过程为差分站将差分修正信息输出给定位终端，通过定位芯片自带的rtk差分修正算法实现对定位数据的修正，输出最终定位数据。

(2)提取采集到的惯导数据中的经纬度、矢量速度、方向等数据信息，同时加入新的惯导状态码、实时定位精度、惯导修正值等信息，将上述不同类型的数据组建成结构体。单惯导结构体数据为“惯导+电子标签”结构体提供惯导数据，并为模块单路状态查看及调试提供数据源。所述惯导修正值为里程计速度、电子标签固定位置信息对惯导提供的修正数据。里程计速度对惯导定位的修正过程为：当校准程序检测判断里程计速度平滑稳定时，将里程计速度数据持续送给惯导，通过惯导自带的卡尔曼滤波完成对惯导定位数据的修正；电子标签固定位置信息对惯导的修正过程为：当校准程序检测到电子标签数据时，将电子标签数据赋值给惯导定位数据，输出最终定位数据。

(3)提取采集到的里程计数据中的圈数、脉冲数、里程、速度等信息，同时加入里程计状态码和里程计修正值等信息，将上述不同类型的数据组建成结构体。所述里程计修正值为北斗、惯导速度信息对里程计速度的校准数据，校准程序优先使用北斗速度数据对里程计速度进行校准，当校准程序检测到里程计速度数据发生突变而北斗速度数据稳定平滑时，将北斗速度数据赋值给里程计，完成对里程计的速度修正；当校准程序通过检测状态码状态判断北斗信号无效，校准程序检测到里程计速度数据发生突变而惯导速度数据稳定平滑时，将惯导速度数据赋值给里程计，完成对里程计的速度校准。单里程计结构体设计为“里程计+电子标签”结构体提供里程计数据，并为模块单路定位状态查看及调试提供数据源。

(4)提取采集到的标签数据中的经纬度、里程、海拔高度、道岔号等信息，同时加入电子标签状态码、电子标签修正值等信息，将上述不同类型的数据组建成结构体。所述修正值为虚拟电子标签数据。单标签结构体设计为“里程计+电子标签”结构体、“惯导+电子标签”结构体提供标签数据，并为模块单路定位状态查看及调试提供数据源。

(5)提取里程计结构体的里程、速度等信息，电子标签结构体的里程、区段号、道岔号等信息，同时加入里程计修正值、电子标签修正值等信息，将上述不同类型的数据组合在一起，形成新的“里程计-电子标签”数据结构体。

该结构体状态码由单独里程计的状态码与电子标签状态码组合而成，只有当两者状态码都有效时，该组合体状态码才有效，若两者状态码有一个无效或者全部无效时，该组合体状态码无效。

“里程计-电子标签”数据结构体对应的修正值为北斗、惯导、电子标签对里程计的修正值。北斗、惯导修正值对里程计的修正过程见里程计结构体中北斗、惯导对其的修正过程(步骤(3))。电子标签对里程计的修正过程为校准程序读到电子标签固定位置数据信息时，把此数据赋值给里程计，完成对里程计数据的修正。

(6)提取惯导的经纬度、矢量速度、方向等数据信息，电子标签的经纬度、海拔高度、修正值等信息，将上述不同类型信息组合在一起，形成新的“惯导-电子标签”数据结构体。

该结构体状态码由单独惯导的状态码与电子标签状态码组合而成，只有当两者状态码都有效时，该组合体状态码才有效，若两者状态码有一个无效或者全部无效时，该组合体状态码无效。

“惯导-电子标签”数据结构体对应的修正值为电子标签数据和虚拟电子标签数据对惯导定位数据的修正值。虚拟电子标签对惯导定位数据的修正过程为：当校准程序通过状态码检测到北斗定位数据无效，并检测到惯导定位精度超出10m/s时，启动虚拟电子标签对惯导的校准，虚拟电子标签数据持续给惯导提供量测值，通过惯导自带的卡尔曼滤波完成校准修正过程。固定电子标签对惯导的修正校准过程见(2)。

(7)提取北斗的经纬度、速度、高程等信息，惯导的经纬度、矢量速度、矢量方向、修正值等信息，将上述不同类型的数据组合在一起，形成新的“北斗+惯导”数据结构体。本结构体中修正值为里程计、电子标签数据对惯导定位数据的修正，修正过程同(2)。

该结构体状态码由单独北斗的状态码与惯导状态码组合而成，只有当两者状态码都有效时，该组合体状态码才有效，若两者状态码有一个无效或者全部无效时，该组合体状态码无效。

步骤3：通过数据校准子程序，进行各路传感器数据结构体参数的相互校准与数据融合。(通过本步骤实现第二步骤中状态修正校准，通过修正数据实现数据实时更新，同时进行数据融合，具体过程在此不再赘述)

(1)电子标签对里程计校准。当数据校准程序检测到“里程计-电子标签”结构体中电子标签有读数时，将标签的位置数据赋值给里程计，同时里程计计数清零，实现电子标签对里程计误差校准。

(2)电子标签对惯导校准。当数据校准程序检测到“惯导-电子标签”结构体中电子标签有读数时，将标签位置数据发送给惯导模块，实现电子标签对惯导的误差校准。

(3)构建“虚拟电子标签”过程：由于电子标签可准确的提供固定位置经纬度信息，本过程是将非经纬度的里程数据与对应位置的经纬度数据匹配起来，因此本过程又称为构建“虚拟电子标签”。构建“虚拟电子标签”的目的是便于实现对惯导的校准以及“经纬度-里程”显示转换。具体过程为：北斗高精度定位设备实时采集运行线路上的经纬度信息，以第一个采集点为起点，计算连续采集的采集点与第一个采集点之间的距离，当此距离小于1米时丢弃该采集点，第一个大于1米的数据出现时，记录，并以此点为起点，持续本过程，采集长度为整条线路，完成新建“里程-经纬度”匹配数据文件，使“里程”数据实时与对应位置的“经纬度”数据匹配，形成“虚拟电子标签”文本数据库。

(4)根据沿线测试形成的“虚拟电子标签”文本，构建里程计“里程-经纬度”匹配文件。

(5)运用“虚拟电子标签”对惯导校准。当形成“里程-经纬度”匹配文件后，该数据将送给电子标签结构体修正值，以备用。当状态判定采取“惯导+电子标签”定位组合时，同时判定惯导定位精度超出10m/s时，(见步骤2)将该修正值信息持续发送给惯导模块，给惯导位置计算提供量测值参考，通过惯导内嵌的卡尔曼滤波算法实现对惯导发散的约束和精度校准。

(6)北斗对里程计的校准。提取步骤2中(1)构建的“北斗”数据结构体中的速度信息，当程序检测到里程计速度发生突变而北斗速度数据平滑时，将北斗速度赋值给里程计，实现对里程计“空转或侧滑”的校准；同时每隔1km与里程计计算出的速度信息进行对比，当比较两者速度不一致时，将北斗速度信息赋值给里程计。

步骤4：设置定位优先级，在此基础上，监测解析步骤2过程中每个数据结构体的状态码，判断状态码是否有效，根据状态码的设计规则，选择相应定位组合方式。判断输出哪一种结构体数据，并将对应结构数据经过相应修正值修正后，进行定位数据输出。

定位优先级的设定从高到低依次为：北斗+惯导、北斗、惯导+电子标签、里程计+电子标签。

状态码设计规则为：当北斗与惯导状态码解析为状态正常时，优先使用此种定位组合；当惯导状态解析为失效或故障，而北斗状态码解析为有效时，使用北斗定位输出；当北斗状态码解析为失效时，优先使用惯导+电子标签定位组合；当惯导状态码解析为失效、发散或故障时，使用里程计+电子标签定位组合。

步骤5：状态输出及其状态切换

将步骤4的输出的定位数据与电子地图进行匹配。电子地图为预先安装在系统用户显示界面的高精度地图显示模块，当电子地图检测到与自身经纬度数据一致的定位数据时，将该定位数据地图中标记出来，完成定位数据在电子地图上的匹配与显示。由于本实施例进行了里程与经纬度的互相匹配(见步骤3中的(3))，所以显示过程能够根据需要，实现经纬度与里程的实时切换显示。

本实施例的前端数据采用一分为二的工作模式，同时给主控制器板和相应板卡模块发送数据，当有某一路数据异常时，能够保证数据的准确度和稳定性。一分为二的工作模式由逻辑电路、驱动器、触发锁存器和门电路组成，满足信号长距离大功率稳定传输。

本实施例以柜式插拔方式设计，采用具有高稳定性的金手指通过背板金手指插槽方式物理连接。

本实施例由主控制器板、惯导板卡模块(简称惯导板)、北斗板卡模块(简称北斗板)、里程计设备、电子标签设备和上位机系统组成。

主控制器板与惯导板卡模块、北斗板卡模块通过金手指插槽方式经过背板进行物理连接。同时主控制器板与各个独立系统板卡模块，各个独立模块之间中分别采用菊花型拓扑结构和星型拓扑结构，两种链接方式相结合，实现了主控制器和板卡模块之间，板卡模块和板卡模块之间都能建立通讯链路，确保前端设备数据在最短的路径、最短的时间内进行传输。另外板卡模块与板卡模块之间的工作是独立完成的，避免了各个板卡模块之间相互干扰，提高板卡模块运行的稳定性。

主控制器板负责总的数据信息采集汇总、融合、存储备份等工作，惯导板主要负责惯导数据信息的处理、北斗板主要负责北斗、gps卫星数据的处理。三者之间通过串行总线或并行总线进行通信，任何两者之间都建立了通信链路，满足不同数据之间交叉使用，提高位置精度。里程计设备和电子标签设备主要为主控制器板和惯导板提供独立的位置信息。里程计和主控制器板之间通过正交信号连接，根据正交信号的特点，主控制器板能够识别出里程计的行程和方向。电子标签和主控制器板之间通过rs-232接口连接。主控制器板把惯导板卡模块和北斗板卡模块的数据信息进行再次融合，根据状态判断结果，将定位数据通过uart通信方式发送给上位机系统。

本实施例提供七种模式位置定位信息，分别为惯导模式、北斗模式、里程计模式、电子标签模式、惯导+北斗组合模式、里程计+电子标签组合模式、惯导+电子标签组合模式。结合具体使用场所环境自动切换，任何时候都能提供至少一路位置信息输出，实时监控机车的实际位置。

本实施例中的用于轨道交通的融合定位方法，不同于已有的定位切换方式，该融合定位方法特点在于：第一，所有定位数据资源融合并行使用，而非单纯切换选择；第二，通过状态码分析及定位优先级设计实现定位组合的智能切换，保证定位数据连续稳定精确输出；第三，充分利用每一路传感器数据资源，进行相互校准，提高定位精度。第四，故障导向安全设计，任一路定位传感器出现故障，不影响终端融合定位数据的连续稳定输出。

本发明还提供了一种用于轨道交通的融合定位系统，图3为本发明实施例提供的用于轨道交通的融合定位系统的结构示意图。参见图3，本实施例的用于轨道交通的融合定位系统包括：

数据获取模块301，用于获取北斗数据、惯导数据、里程计数据和电子标签数据；所述北斗数据包括北斗定位数据、北斗状态码和北斗修正值；所述惯导数据包括惯导定位数据、惯导状态码和惯导修正值；所述里程计数据包括里程计定位数据、里程计状态码和里程计修正值；所述电子标签数据包括电子标签定位信息、电子标签状态码和电子标签计修正值。

数据结构体构建模块302，用于将所述北斗数据和所述惯导数据组合，构建北斗-惯导数据结构体，将所述惯导数据和所述电子标签数据组合，构建惯导-电子标签数据结构体，将所述里程计数据和所述电子标签数据组合，构建里程计-电子标签数据结构体。

融合定位结构体确定模块303，用于由预设定位优先级、所述北斗状态码、所述惯导状态码、所述里程计状态码和所述电子标签状态码，确定当前融合定位结构体；所述当前融合定位结构体为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体或所述里程计-电子标签数据结构体。

校正模块304，用于采用所述当前融合定位结构体对应的修正值对所述当前融合定位结构体对应的定位数据进行校正，得到融合定位数据。

作为一种可选的实施方式，所述用于轨道交通的融合定位系统还包括：

匹配模块305，用于将所述融合定位数据与预先输入的电子地图进行匹配，并当所述电子地图的经纬度数据与所述融合定位数据一致时，将所述融合定位数据在所述电子地图中标记出来。

作为一种可选的实施方式，所述融合定位结构体确定模块303，具体包括：

定位优先级确定单元，用于确定预设定位优先级；所述预设定位优先级为所述北斗-惯导数据结构体、北斗数据结构体、所述惯导-电子标签数据结构体和所述里程计-电子标签数据结构体的优先级依次从高到底。

融合定位结构体确定单元，用于当所述北斗状态码和所述惯导状态码均为有效值时，确定所述北斗-惯导数据结构体为当前融合定位结构体；当所述北斗状态码为有效值且所述惯导状态码为失效值时，确定所述北斗数据结构体为当前融合定位结构体；当所述北斗状态码为失效值且所述惯导状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述惯导-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体；当所述惯导状态码为失效值且所述里程计状态码、所述电子标签状态码均为有效值时，确定所述里程计-电子标签数据结构体为当前融合定位结构体。

作为一种可选的实施方式，所述校正模块304，具体包括：

第一校正单元，用于当所述当前融合定位结构体为北斗-惯导数据结构体时，采用所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述北斗-惯导数据结构体对应的修正值为里程计定位数据和电子标签定位数据对惯导定位数据提供的修正数据。

第二校正单元，用于当所述当前融合定位结构体为惯导-电子标签数据结构体时，采用所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值对所述惯导定位数据进行校正，并将校正后的惯导定位数据确定为融合定位数据；所述惯导-电子标签数据结构体对应的修正值为电子标签定位数据和虚拟电子标签数据对惯导定位数据提供的修正数据；所述虚拟电子标签数据为里程计定位数据与电子标签定位数据的匹配文件。

第三校正单元，用于当所述当前融合定位结构体为里程计-电子标签数据结构体时，采用所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值对所述里程计定位数据进行校正，并将校正后的里程计定位数据确定为融合定位数据；所述里程计-电子标签数据结构体对应的修正值为北斗定位数据、惯导定位数据和电子标签定位数据对里程计定位数据提供的修正数据。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。