列车及其定位方法和装置与流程

本发明涉及列车技术领域，尤其涉及一种列车及其定位方法和装置。

背景技术：

gnss(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)作为列车的定位技术是未来轨道交通的一个发展趋势，但gnss存在诸多局限性，主要表现在gnss信号受环境影响较大，信号不稳定，对于安全性要求严苛的轨道交通来说，无疑是一个致命的缺陷。现有的解决办法是采用多个传感器相互配合，进而弥补gnss的相关缺陷。但是，该方法存在的缺陷是，在多个传感器给出的位置数据差异较大时，无法从这些位置数据中得到可靠的位置信息。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种列车定位方法，实现在三定位系统中准确的获取列车的当前位置信息。

本发明的第二个目的在于提出一种列车定位装置。

本发明的第三个目的在于提出一种列车。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种列车定位方法，包括：获取多个定位系统检测到的位置数据；针对每个所述定位系统，识别所述定位系统的信号强度，并根据所述信号强度获取所述定位系统的权重值；根据多个所述定位系统的所述权重值和所述位置数据，获取列车的当前位置信息。

根据本发明的一个实施例，所述多个定位系统包括卫星导航系统、超宽带载波定位系统和速度传感器中的至少两个。

根据本发明的一个实施例，所述信号强度包括所述定位系统信号强度的最大强度值和接收到的当前强度值，所述识别所述定位系统的信号强度，并根据所述信号强度获取所述定位系统的权重值，具体包括：将所述当前强度值和所述最大强度值的比值，作为该定位系统的权重值；其中，所述定位系统为所述卫星导航系统和/或所述超宽带载波定位系统。

根据本发明的一个实施例，所述的列车定位方法，还包括：根据卫星导航系统和/或所述超宽带载波定位系统的权重值，确定所述速度传感器的权重值，其中，各个所述定位系统的权重值的总和为预设阈值。

根据本发明的一个实施例，还包括：当所述卫星导航系统和所述超宽带载波定位系统的权重值的和大于所述预设阈值时，识别所述权重值中的最小权重值；将所述最小权重值设置为0。

根据本发明的一个实施例，所述获取列车的当前位置信息，具体包括：获取每个所述定位系统的权重值与所述位置数据的乘积，并将所述乘积相加的和作为当前位置信息。

根据本发明实施例的列车定位方法，在获取多个定位系统检测到的位置数据的同时，针对每个定位系统，识别定位系统的信号强度，并根据信号强度获取定位系统的权重值，然后根据多个定位系统的权重值和位置数据，获取列车的当前位置信息。由此，本发明实施例的列车定位方法，能够根据多个定位系统的信号强度与位置数据来综合计算列车的当前位置信息，有效提高在定位系统的位置信息相差较大时的定位准确性，确保列车运行的安全。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种列车定位装置，包括：位置数据获取模块，用于获取多个定位系统检测到的位置数据；权重值获取模块，用于针对每个所述定位系统，识别所述定位系统的信号强度，并根据所述信号强度获取所述定位系统的权重值；位置信息获取模块，用于根据多个所述定位系统的所述权重值和所述位置数据，获取列车的当前位置信息。

根据本发明的一个实施例，所述多个定位系统包括卫星导航系统、超宽带载波定位系统和速度传感器中的至少两个。

根据本发明的一个实施例，所述信号强度包括所述定位系统信号强度的最大强度值和接收到的当前强度值，所述权重值获取模块，还用于：将所述当前强度值和所述最大强度值的比值，作为该定位系统的权重值；其中，所述定位系统为所述卫星导航系统和所述超宽带载波定位系统。

根据本发明的一个实施例，所述权重值获取模块，还用于：根据所述卫星导航系统和/或所述超宽带载波定位系统的权重值，确定所述速度传感器的权重值，其中，各个所述定位系统的权重值的总和为预设阈值。

根据本发明的一个实施例，所述位置信息获取模块，还用于：当所述卫星导航系统和所述超宽带载波定位系统的权重值的和大于所述预设阈值时，识别所述权重值中的最小权重值；将所述最小权重值设置为0。

根据本发明的一个实施例，所述位置信息获取模块，还用于：获取每个所述定位系统的权重值与所述位置数据的乘积，并将所述乘积相加的和作为当前位置信息。

根据本发明实施例的列车定位装置，位置数据获取模块获取多个定位系统检测到的位置数据的同时，权重值获取模块针对每个定位系统，识别定位系统的信号强度，并根据信号强度获取定位系统的权重值，然后位置信息获取模块根据多个定位系统的权重值和位置数据，获取列车的当前位置信息。由此，本发明实施例的列车定位装置，能够根据多个定位系统的信号强度与位置数据来综合计算列车的当前位置信息，有效提高在定位系统的位置信息相差较大时的定位准确性，确保列车运行的安全。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种列车，包括所述列车定位装置。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的列车定位方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的列车定位方法的流程图；

图3为本发明一个具体实施例的列车定位方法的流程图；

图4为本发明实施例的列车定位装置的方框示意图；

图5为本发明实施例的列车的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的列车及其定位方法和装置。

图1为本发明实施例的列车定位方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的列车定位方法，包括以下步骤：

s101：获取多个定位系统检测到的位置数据。

s102：针对每个定位系统，识别定位系统的信号强度，并根据信号强度获取定位系统的权重值。

s103：根据多个定位系统的权重值和位置数据，获取列车的当前位置信息。

根据本发明的一个实施例，多个定位系统包括卫星导航系统、超宽带载波定位系统和速度传感器中的至少两个，即，由卫星导航系统、超宽带载波定位系统和速度传感器组成的三定位系统。

具体而言，本发明实施例提出的定位方法基于gnss+umb+速度传感器的三定位系统，实现安全定位。其中，gnss是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，例如美国的gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、俄罗斯的glonass(globalnavigationsatellitesystem，全球导航卫星系统)、欧洲的galileo(galileosatellitenavigationsystem，伽利略卫星导航系统)、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统；uwb为ultrawideband，超宽带载波定位。

还需要说明的是，在理想的情况下，各个定位系统的检测位置数据都是精确且可靠的，此时，每个定位系统的位置应是保持一致的，例如，在本发明实施例中，采用字母a、b、c分别代表gnss系统、umb系统和速度传感器采集的到位置数据。进而，三个定位系统的位置数据还可进一步分解为由经度、纬度和海报高度进行表示，即a＝[ax，ay，ah]，b＝[bx，by，bh]，c＝[cx，cy，ch]。则，在理想情况下应有：

而实际的情况往往是存在偏差的，即各定位系统给出的位置数据差别越大则误差越大，因此，需要采用本申请提出的列车定位方法以根据多个定位系统的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息。

进一步地，根据本发明的一个实施例，获取列车的当前位置信息，具体包括：获取每个定位系统的权重值与位置数据的乘积，并将乘积相加的和作为当前位置信息。

具体地，可以将位置信息表示为：l＝ma+nb+rc，其中，l为列车的当前位置信息，m为gnss系统的权重值，n为umb系统的权重值，r为速度传感器的权重值。

也就是说，在三定位系统中，实时获取各定位系统检测到的当前列车的位置数据，同时，针对每个定位系统，识别该定位系统发送位置数据时的信号强度，以根据信号强度获取各定位系统的权重值。应当理解的是，一个定位系统的信号强度可以决定该定位系统的权重值。然后根据各个定位系统的权重值和获取的位置数据，获取列车的当前位置信息。

由此，本申请通过对每个定位系统分配权重，并根据该定位系统的信号强度来获取权重值，以及每个定位系统的位置数据，从而实现对列车位置信息的准确获取。

进一步地，信号强度包括定位系统信号强度的最大强度值和接收到的当前强度值。识别定位系统的信号强度，并根据信号强度获取定位系统的权重值，具体包括：将当前强度值和最大强度值的比值，作为该定位系统的权重值。

其中，定位系统为卫星导航系统和/或超宽带载波定位系统，即，gnss系统的权重值m和uwb系统的权重值n可通过信号强度获取。

应当理解的是，由于在某一特定场景下，各定位系统的误差不可知，因此，可依据各定位系统接收到的信号强度来确定其相应的权重。

具体而言，通过定位系统获取位置数据之前，先对定位系统进行检测，以获取该定位系统可发送的信号强度的最大强度值，然后在应用该定位系统进行检测时，实时获取接收到的当前强度值，然后将当前强度值与该定位系统的最大强度值作比，并将比值作为该定位系统的权重值，从而实现定位系统的信号强度越大，则越信任其检测的位置数据。

举例来说，在对gnss进行信号强度检测时，可测得gnss的信号强度的最大强度值为gmax，而在列车实时运行过程中接收到的信号强度为gp，则gnss系统的权重值m＝gp/gmax；在对uwb进行信号强度检测时，可测的uwb系统的信号强度的最大强度值为umax，而在列车运行过程中接收到的信号强度为up，则uwb系统的权重值n＝up/umax。

进一步地，还可根据卫星导航系统和/或超宽带载波定位系统的权重值，确定速度传感器的权重值。其中，各个定位系统的权重值的总和为预设阈值。

应当理解的是，在本发明实施例中，gnss系统和uwb系统的权重值均可通过其信号强度的最大强度值与接收到的当前强度值来计算获取，而速度传感器的误差是因为轮胎打滑空转等原因导致的累积误差，所以对速度传感器的信任程度可取决于gnss系统和uwb系统的信号强度，即，当gnss系统和uwb系统都不可信时，才有理由更多的信任速度传感器。

具体而言，在本发明实施例中，速度传感器的权重值r可为预设阈值与gnss系统和uwb系统的权重值之差，可选地，预设阈值为1，则速度传感器的权重值r＝1-m-n，即，gnss系统的权重值m、uwb系统的权重值n和速度传感器的权重值r的和为预设阈值1。

应当理解的是，在本发明实施例中，只有m和n的和小于1时，才可根据m和n获取r。换言之，通过信号强度可获取gnss系统的权重值m和uwb系统的权重值n，然后获取gnss系统的权重值与uwb系统的权重值的和，即m+n，进而判断m+n是否小于1，如果m+n＜1，则令r＝1-m-n。

如果m+n＞1，则采用如图2所示的方法进一步获取速度传感器的权重值r。s201：当卫星导航系统和超宽带载波定位系统的权重值的和大于预设阈值时，识别权重值中的最小权重值。

s202：将最小权重值设置为0。

具体而言，获取gnss系统的权重值m和uwb系统的权重值n，进而判断m是否大于n，如果m＞n，则令n＝0，使得r＝1-m-0；如果m＜n，则令m＝0，使得r＝1-0-m。

也就是说，实际操作中，可能出现gnss系统与uwb系统的位置数据均具有较强可信度的情况，即，gnss系统的权重值m和uwb系统的权重值n的数据均较大，进而使得，m+n＞1，那么，此时仅需要通过gnss系统与uwb系统中可信度最强的一个与速度传感器组合，用于获取列车的当前位置信息。换言之，当m+n＞1时，则切除gnss系统和uwb系统中信号强度较弱的一个。如果m＝n＝0.5，此时，可考虑将m和n中的任一个设置为0，即，既可通过gnss系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息，也可通过uwb系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息。

具体而言，分别获取gnss系统与uwb系统的权重值m和n，然后在m+n＞1时，判断m和n的大小关系，如果m大于n，则通过gnss系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息；如果m小于n，则通过uwb系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息；如果m＝n＝0.5，既可通过gnss系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息，也可通过uwb系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息。

还需要说明的是，在本发明实施例中，还可能出现m+n＝1的情况，则按照m+n＞1时的策略进一步计算列车的当前位置信息，例如，判断m和n的大小关系，如果m大于n，则通过gnss系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息，如果m小于n，则通过uwb系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息；如果m＝n＝0.5，此时，可考虑将m和n中的任一个设置为0，即，既可通过gnss系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息，也可通过uwb系统的权重值和位置数据与速度传感器的权重值与位置数据获取列车的当前位置信息。

根据本发明的一个具体实施例，如图3所示，列车定位方法，包括以下步骤：

s301：获取gnss系统信号的的最大强度值gmax和uwb系统信号的最大强度值umax。

s302：在列车运行过程中实时获取gnss系统、uwb系统和速度传感器检测的位置数据。

s303：在获取三定位系统检测的位置数据时，获取gnss系统和uwb系统的当前信号强度gp和up。

s304：分别计算gnss系统和uwb系统的权重值m和n。其中，m＝gp/gmax，n＝up/umax。

s305：判断m+n是否大于1。

如果是，则执行步骤s306；如果否，则执行步骤s307。

s306：若m＞n，则令n＝0；若m＜n，则令m＝0。

s307：令r＝1-m-n。

s308：根据gnss系统检测的位置数据a及其权重值m、uwb系统检测的位置数据b及其权重值n以及速度传感器检测的位置数据c及其权重值r计算列车的当前位置信息。

综上所述，根据本发明实施例的列车定位方法，在获取多个定位系统检测到的位置数据的同时，针对每个定位系统，识别定位系统的信号强度，并根据信号强度获取定位系统的权重值，然后根据多个定位系统的权重值和位置数据，获取列车的当前位置信息。由此，本发明实施例的列车定位方法，能够根据多个定位系统的信号强度与位置数据来综合计算列车的当前位置信息，有效提高在定位系统的位置信息相差较大时的定位准确性，确保列车运行的安全。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种列车定位装置。

图4为本发明实施例的列车定位装置的方框示意图。如图4所示，该列车装置包括：位置数据获取模块10、权重值获取模块20和位置信息获取模块30。

其中，位置数据获取模块10用于获取多个定位系统检测到的位置数据；权重值获取模块20用于针对每个定位系统，识别定位系统的信号强度，并根据信号强度获取定位系统的权重值；位置信息获取模块30用于根据多个定位系统的权重值和位置数据，获取列车的当前位置信息。

进一步地，多个定位系统包括卫星导航系统、超宽带载波定位系统和速度传感器中的至少两个。

进一步地，信号强度包括定位系统信号强度的最大强度值和接收到的当前强度值，权重值获取模块20，还用于：将当前强度值和最大强度值的比值，作为该定位系统的权重值；其中，定位系统为卫星导航系统和超宽带载波定位系统。

进一步地，权重值获取模块20，还用于：根据卫星导航系统和/或超宽带载波定位系统的权重值，确定速度传感器的权重值，其中，各个定位系统的权重值的总和为预设阈值。

进一步地，列车包括三个定位系统，位置信息获取模块30，还用于：当卫星导航系统和超宽带载波定位系统的权重值的和大于预设阈值时，识别权重值中的最小权重值；将最小权重值设置为0。

进一步地，位置信息获取模块30，还用于：获取每个定位系统的权重值与位置数据的乘积，并将乘积相加的和作为当前位置信息。

需要说明的是，前述对列车定位方法实施例的解释说明也适用于该实施例的列车定位装置，此处不再赘述。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种列车，如图5所示，列车200包括列车定位装置100。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的列车定位方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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