[发明专利]一种高精度高速列车实时定位系统方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种列车定位方法，尤其涉及一种高精度高速列车实时定位系统方法。

背景技术

我国高速列车的运行速度已经达到300Km/h。在列车运行过程中，精确的列车定位对于列车调度，车距控制都有很大的帮助。列车的定位结果直接关系到各个列车的安全。目前，列车定位主要是依靠GPS，车载里程计以及车载惯性导航器件完成，如图1所示。但是这样的定位方式存在诸多问题。

GPS可以在空旷的地方达到高精度的定位（<10m），但是如果列车进入隧道、行驶在山间或者楼宇之间，GPS信号会受到很严重的干扰，使得定位信息非常不准确。而山间，隧道又是列车行驶过程中较为危险的路段，因此在这些路段获得高精度的定位非常重要。

在GPS信号不准确的时候可以采用车载里程计或惯性导航器对列车位置进行补偿。但二者也有各自的缺陷。车载里程计通过记录车轮旋转圈数加之车轮半径信息得到定位结果，但列车轮常常会发生打滑，定位结果会随着时间的增加急剧递增。加装惯性导航器的成本非常高，并且惯性导航器也不能消除累积误差，车辆的定位误差还是会随着时间的增加而不断递增。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种可用以全天候、任意环境下、实时列车位置估计的高精度高速列车实时定位系统方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种高精度高速列车实时定位系统方法，该方法包括如下步骤：

1）初始化步骤：

1.1）列车初始位置该列车的初始位置由2维坐标系下的列车位置(x₀，y₀)^T和2维坐标系下的列车朝向角θ组成，T为转置符号；

1.2）初始化中需要设定粒子的个数N，并且初始化每一个粒子的坐标这里[i]为第i个粒子表示的列车位置；每个粒子表征一个列车位置和朝向角；

1.3）初始化系统噪声Q和观测噪声R，系统噪声Q值表示里程计的误差，观测噪声R值表示激光雷达的观测误差；

2）采集里程计信息：

使用车轮里程计信息v_k和电子罗盘方向θ_k，k为时刻；

3）根据列车运动模型预测列车位置：

列车运动模型为：