基于多槽区分的隧道中列车定位方法、装置及系统

本技术涉及列车定位，尤其涉及基于多槽区分的隧道中列车定位方法、装置及系统。

背景技术：

1、隧道场景下的定位系统常常还需要借助漏泄同轴电缆(leaky coaxial cable，lcx)将无线信号均匀播发到环境内部。漏泄同轴电缆通常简称为漏缆，与分立式天线相比，其无线电波覆盖更均匀，目前已广泛用于隧道、矿山、铁路和走廊等封闭区域的无线通信。同时，泄露电缆具有安装简单、信号覆盖均匀、总体造价低等优点，在室内、地铁、隧道等地下场景铺设漏缆，能够实现如wifi、移动通信网络信号等无线信号的全域覆盖，进而实现位置检测服务。

2、漏缆的结构如图1所示，漏缆上分布了大量具有周期性的孔槽，以间距d排列。无线信号在lcx内传输的过程中可通过孔槽均匀播发于隧道内部环境。而接收机在接收信号的过程中会同时接收到来自多个孔槽的信号，并且来自不同孔槽的信号是高度耦合的，因此需要很高的时域分辨率才能实现信号的相互分离。music(multiple signalclassification)算法，即多信号分类算法，是一种基于子空间分解的算法，它利用信号子空间和噪声子空间的正交性，构建空间谱函数，通过谱峰搜索，估计信号的参数。利用music算法能够实现来自不同孔槽的信号分离。

3、然而，music算法是一种高分辨率频率/时延估计方法，但当漏缆中的孔间距离d较小时，不同孔槽间时延差异减小，传统的music算法时延分辨力不足，可能导致时延估计错误，进而影响定位性能。以及，通常情况在基于漏缆的列车定位过程中，我们仅关注来自距离接收机最近的孔槽信号，而接收机往往会同时接收到来自多个孔槽的信号。并且传统的漏缆定位算法忽略了孔间干扰的问题，未能及时将来自非其他孔槽的信号剔除，因此定位结果较为粗糙。

4、因此，亟需设计一种能够提高隧道场景下的列车定位的时延分辨力以及定位精度的方法。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术实施例提供了基于多槽区分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多槽区分的隧道中列车定位方法，包括：

3、获取当前接收信号的所有子载波的漏缆信道矩阵，其中，所述接收信号由在隧道中运行的列车上的接收机自漏缆接收到；

4、构建基于所述漏缆上孔槽的伪谱以根据该伪谱得到所述接收机的位置估计值，并根据该位置估计值确定当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号；

5、根据所述目标孔槽的编号和所述漏缆信道矩阵对所述接收信号进行孔间干扰消除处理，仅保留所述接收信号中的所述目标孔槽的信号，以基于该目标孔槽的信号对所述列车进行定位。

6、在本技术的一些实施例中，所述获取当前接收信号的所有子载波的漏缆信道矩阵，包括：

7、确定所述接收机收到的所述接收信号的子载波、基站自所述漏缆发出的发送信号的子载波、噪声向量和子载波信道矩阵之间的对应关系；

8、根据接收天线响应向量、信道损耗和时延对所述子载波信道矩阵进行划分，以确定所述子载波信道矩阵对应的关系参数，其中，所述关系参数包括：所述接收机的位置参数和运行速度参数；

9、构建由所述接收信号的所有子载波的所述子载波信道矩阵组成的漏缆信道矩阵。

10、在本技术的一些实施例中，所述构建基于所述漏缆上孔槽的伪谱以根据该伪谱得到所述接收机的位置估计值，并根据该位置估计值确定当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号，包括：

11、构建基于所述漏缆上孔槽的伪谱，得到所述接收机的位置估计值；

12、将所述伪谱的搜索分辨率设置为所述漏缆上的各孔槽之间的孔间距，根据所述接收机的位置估计值确定当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号和孔槽位置。

13、在本技术的一些实施例中，所述构建基于所述漏缆上孔槽的伪谱，得到所述接收机的位置估计值，包括：

14、根据所述接收机的位置参数、所述运行速度参数、所述接收机收到的所述接收信号和基站自所述漏缆发出的发送信号之间对应关系构建基于所述漏缆上孔槽的伪谱；

15、基于所述伪谱确定所述接收机的位置估计值。

16、在本技术的一些实施例中，所述基于所述伪谱确定所述接收机的位置估计值，包括：

17、对所述伪谱中的所述接收机的位置参数和所述运行速度参数进行二维搜索，得到关于所述接收机的位置估计参数和运行速度估计参数的二维搜索函数；

18、向所述运行速度估计参数赋值0以对所述二维搜索函数进行降维处理，得到所述接收机的位置估计值。

19、在本技术的一些实施例中，所述根据所述目标孔槽的编号和所述漏缆信道矩阵对所述接收信号进行孔间干扰消除处理，仅保留所述接收信号中的所述目标孔槽的信号，以基于该目标孔槽的信号对所述列车进行定位，包括：

20、根据所述目标孔槽的编号和所述漏缆信道矩阵，在所述接收信号中确定除所述目标孔槽以外的其他孔槽的信号；

21、自所述接收信号中去掉除所述目标孔槽以外的其他孔槽的信号，使得所述接收信号中仅保留由所述目标孔槽发出的信号并作为目标接收信号；

22、采用所述目标接收信号计算所述接收机的位置值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多槽区分的隧道中列车定位装置，包括：

24、信道矩阵获取模块，用于获取当前接收信号的所有子载波的漏缆信道矩阵，其中，所述接收信号由在隧道中运行的列车上的接收机自漏缆接收到；

25、伪谱构建模块，用于构建基于所述漏缆上孔槽的伪谱以根据该伪谱得到所述接收机的位置估计值，并根据该位置估计值确定当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号；

26、孔间干扰消除模块，用于根据所述目标孔槽的编号和所述漏缆信道矩阵对所述接收信号进行孔间干扰消除处理，仅保留所述接收信号中的所述目标孔槽的信号，以基于该目标孔槽的信号对所述列车进行定位。

27、本技术的第三个方面提供了一种基于多槽区分的隧道中列车定位系统，包括：

28、漏缆，与基站连接，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；

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信号以作为接收信号；

30、基于多槽区分的隧道中列车定位装置，设置在列车上，所述基于多槽区分的隧道中列车定位装置与所述接收机连接以获取所述接收信号，该基于多槽区分的隧道中列车定位装置用于执行所述的基于多槽区分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多槽区分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多槽区分的隧道中列车定位方法。

33、本技术提供的基于多槽区分的隧道中列车定位方法，获取当前接收信号的所有子载波的漏缆信道矩阵，其中，所述接收信号由在隧道中运行的列车上的接收机自漏缆接收到；构建基于所述漏缆上孔槽的伪谱以根据该伪谱得到所述接收机的位置估计值，并根据该位置估计值确定当前距所述接收机最近的目标孔槽的编号；根据所述目标孔槽的编号和所述漏缆信道矩阵对所述接收信号进行孔间干扰消除处理，仅保留所述接收信号中的所述目标孔槽的信号，以基于该目标孔槽的信号对所述列车进行定位；具有较高的时延分辨能力，能够准确估计出接收机的位置，能够有效降低来自漏缆中其他孔的信号对来自与列车接收机最近的孔信号的干扰，进而能够有效提高隧道中列车定位的精确性。

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。