基于漏缆的隧道中列车定位方法、装置及系统

本技术涉及列车定位，尤其涉及基于漏缆的隧道中列车定位方法、装置及系统。

背景技术：

1、近年来，随着交通事业快速发展，对隧道内的定位需求不断增加。现有的隧道场景下的定位大致分为三类：基于卫星信号的定位方法、基于非卫星信号的定位方法以及多种技术结合的方法。基于卫星信号的隧道定位首先需要模拟出真实卫星信号，然后通过转发器、漏缆、天线等装置将模拟信号播发至内部环境中，所需成本较高且生成模拟信号时需考虑不同定位系统间的时间基准转换；而基于非卫星信号的隧道定位技术与室内定位技术相似，不仅在建设成本上存在局限，而且常由于使用基于时间的定位方法，定位精度不佳。也就是说，现有的基于卫星信号和非卫星信号的隧道场景下的列车定位系统在维护和建设成本、定位精度等方面存在局限。

2、另外，5g系统虽然可以实现更高定位精度，但现有的5g prs的播发会占用一定的通信资源，在配置prs资源时，所占用的ofdm符号个数需要折中考虑接收prs的信噪比、资源开销和测量性能等多方面因素。通常情况下，1个prs资源包含的ofdm符号个数越多，接收端进行相干合并积累处理后的信噪比越大，测量性能越好，但是资源开销大，一定程度上会影响通信性能。同时，现有基于5g信号的定位方法大都基于时间或者角度测量，100mhz 5g系统的定位精度为米级，带宽为400mhz的5g毫米波系统达到亚米级，定位精度有限。

3、因此，亟需设计一种能够降低隧道场景下的列车定位的建设与维护成本，并提高定位精度的方法。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术实施例提供了基于漏缆的隧道中列车定位方法、装置及系统，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

2、本技术的一个方面提供了一种基于漏缆的隧道中列车定位方法，包括：

3、自当前获取的用于漏缆定位的通导一体化信号中提取对应的载波相位信息和码相位信息，其中，该通导一体化信号由在隧道中运行的列车上的接收机自漏缆接收到；

4、获取所述漏缆中当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号，并根据所述载波相位信息、码相位信息和所述目标孔槽的编号构建载波和码相位联立方程组；

5、采用扩展卡尔曼滤波的方式，基于所述目标孔槽的编号固定所述载波和码相位联立方程组中的载波相位的整周模糊度并确定所述接收机的位置，以实现对所述列车的定位。

6、在本技术的一些实施例中，所述通导一体化信号包括：通信模块和定位模块；

7、所述定位模块包括：一个高功率定位导频和一个连续低功率信号；

8、所述通信模块包括：通信信号。

9、在本技术的一些实施例中，所述获取所述漏缆中当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号，包括：

10、获取所述列车当前的先验位置信息；

11、根据所述先验位置信息确定所述漏缆中当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号。

12、在本技术的一些实施例中，所述根据所述载波相位信息、码相位信息和所述目标孔槽的编号构建载波和码相位联立方程组，包括：

13、根据所述载波相位信息和所述目标孔槽的编号分别构建所述接收机的两个天线各自对应的载波观测方程，以及，根据所述码相位信息和所述目标孔槽的编号分别构建所述接收机的两个天线各自对应的码相位测量方程；

14、将所述接收机的两个天线各自对应的载波观测方程和码相位测量方程进行联立，得到该接收机的载波和码相位联立方程组。

15、在本技术的一些实施例中，所述根据所述载波相位信息和所述目标孔槽的编号分别构建所述接收机的两个天线各自对应的载波观测方程，以及，根据所述码相位信息和所述目标孔槽的编号分别构建所述接收机的两个天线各自对应的码相位测量方程，包括：

16、根据所述载波相位信息、所述接收机的每个天线分别与所述漏缆之间的垂直距离、所述接收机的位置、所述目标孔槽的编号、所述漏缆上各个孔槽之间的孔间距、所述漏缆的相对介电常数、载波信号波长、基站分别与每个所述天线之间的接收机时差和载波相位的整周模糊度，构建所述接收机的两个天线各自对应的载波观测方程；

17、以及，根据所述码相位信息、所述接收机的每个天线分别与所述漏缆之间的垂直距离、所述接收机的位置、所述目标孔槽的编号、所述漏缆上各个孔槽之间的孔间距、所述漏缆的相对介电常数以及基站分别与每个所述天线之间的接收机时差，构建所述接收机的两个天线各自对应的码相位测量方程。

18、在本技术的一些实施例中，所述采用扩展卡尔曼滤波的方式，基于所述目标孔槽的编号固定所述载波和码相位联立方程组中的载波相位的整周模糊度并确定所述接收机的位置，以实现对所述列车的定位，包括：

19、根据所述载波和码相位联立方程组构建扩展卡尔曼滤波矩阵；

20、基于所述扩展卡尔曼滤波矩阵构建所述载波相位的整周模糊度的搜索函数；

21、应用整数高斯变换的方式将所述搜索函数转化为目标搜索函数；

22、采用扩展卡尔曼滤波的方式，根据所述目标孔槽的编号及所述目标搜索函数迭代求解得到所述载波相位的整周模糊度并确定所述接收机的位置，以实现对所述列车的定位。

23、本技术的另一个方面提供了一种基于漏缆的隧道中列车定位装置，包括：

24、通导信号获取模块，用于自当前获取的用于漏缆定位的通导一体化信号中提取对应的载波相位信息和码相位信息，其中，该通导一体化信号由在隧道中运行的列车上的接收机自漏缆接收到；

25、方程联立模块，用于获取所述漏缆中当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号，并根据所述载波相位信息、码相位信息和所述目标孔槽的编号构建载波和码相位联立方程组；

26、模糊度固定模块，用于采用扩展卡尔曼滤波的方式，基于所述目标孔槽的编号固定所述载波和码相位联立方程组中的载波相位的整周模糊度并确定所述接收机的位置，以实现对所述列车的定位。

27、本技术的第三个方面提供了一种基于漏缆的隧道中列车定位系统，包括：

28、漏缆，所述漏缆沿所述隧道的长度与方向铺设在所述隧道内，所述漏缆上的每个孔槽均设有唯一编号，各孔槽之间的孔间距相同；且所述漏缆与基站连接，用于将自所述基站发出的通导一体化信号自各个所述孔槽发出；

29、接收机，设有双天线且固定设置在列车上，用于在列车运行于隧道中时，接收基站自漏缆发出的所述通导一体化信号；

30、基于漏缆的隧道中列车定位装置，设置在列车上，所述基于漏缆的隧道中列车定位装置与所述接收机连接以获取所述通导一体化信号，该基于漏缆的隧道中列车定位装置用于所述的基于漏缆的隧道中列车定位方法。

31、本技术的第四个方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的基于漏缆的隧道中列车定位方法。

32、本技术的第五个方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的基于漏缆的隧道中列车定位方法。

33、本技术提供的基于漏缆的隧道中列车定位方法，自当前获取的用于漏缆定位的通导一体化信号中提取对应的载波相位信息和码相位信息，其中，该通导一体化信号由在隧道中运行的列车上的接收机自漏缆接收到；获取所述漏缆中当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号，并根据所述载波相位信息、码相位信息和所述目标孔槽的编号构建载波和码相位联立方程组；采用扩展卡尔曼滤波的方式，基于所述目标孔槽的编号固定所述载波和码相位联立方程组中的载波相位的整周模糊度并确定所述接收机的位置，以实现对所述列车的定位，通过采用通导一体化信号进行载波相位定位及基于漏缆孔信息的载波相位的整周模糊度快速固定的方法，能够有效降低隧道场景中的列车定位的建设与维护成本，并能够有效提高隧道中列车定位的精度及效率。

34、本技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本技术的实践而获知。本技术的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

35、本领域技术人员将会理解的是，能够用本技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本技术能够实现的上述和其他目的。