可靠地确定对象尤其是沿着已知路线移动的车辆的位置的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对在已知路线上移动的对象，尤其是例如列车的车辆，确定对于铁路运输而言是安全的位置和／或定位的方法，其特征在于，通过在给定时间一方面根据至少涉及到一个卫星的基本测量并且另一方面根据对所述已知路线的可靠映射进行有效计算，从而确定所述对象的所述位置和／或所述定位。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于安全地确定沿着定位部件已知的路线移动的对象的位置和/或定位的方法。术语“路线”指的是车辆被严格限定在其中移动的通过任意和可变截面的管状表面界定的一个空间子集。在可以忽略该管道的截面的情况下，其给出二个联系该移动体的经度、纬度和高度的方程。本专利技术更确切地涉及一种用于确定在其准确路径已知的铁道上移动的列车的位置的方法。相同的原理还可以应用到其中已知单个方程(在已知表面上的移动体的移动)的情况。本专利技术涉及一种用于确定车辆对于铁路运输而言是安全的位置和/或定位车辆的方法，也就是说它涉及能对在已知路线上移动的车辆按给定的概率准瞬时地确定其位置，或者更确切地确定在一路段中所述车辆不存在其中的各个区段。该位置是基于使用以下统称为“卫星”的导航卫星或等效的陆地导航塔。已知可在计算相对于三个卫星的位置的帮助下确定对象，例如是列车的，准确位置，接收来自所述各卫星的信息的接收器能够在相对高的精度下计算所述移动体的坐标。然而，必须添加对世界时间的准确测量，对于在接收器，例如列车中设置的接收器上对此的实现可能会是复杂的和有些昂贵的。另外，应注意必须使这些卫星属于同一个星座并且它们使用相同的基准时间。出于这个原因，通常使用第四个卫星，以通过求解具有四个未知数的四方程系统达到对所涉及的对象的准确定位，从而获得所涉及点的三个坐标以及时间值。实际上，根据这些卫星的坐标信息，通过计算从想确定其位置的接收器体到所述各个卫星的距离确定这些未知量。在民用和军用领域中，已经采取了许多提高所使用信息的数量和/或品质的策略，以使改进这些测量的精度成为可能。对此，尤其可以提到下述几个方面增加测量中所涉及到的卫星的数量(包括地面设施)，相关相继的测量以减小某些误差起因的影响，本地相关信息(例如DGPS、WAAS)的无线电广播(通过卫星等)，通过利用卫星载波器的同步提高计时测量的精度，使用由地面监视网或卫星星座网广播的维护和控制信息。汇编这些各种各样的信息项以便尽可能地精炼感兴趣对象的位置的最有可能的值和提高它的精度。另外，还提出编码和自相关技术以便确保防止电磁干扰或者防止测量时易于出现的恶意行为。最后，对于某些应用，卫星定位系统可以添加能进一步改进可使用信息的数量和质量的辅助传感器，例如航空学中的大气压力传感器，和多普勒雷达耦合的车轴旋转传感器，部分或完全的惯性(导航)站，等等。
技术实现思路
从而本专利技术的一个目的是说明一种对在已知路线上移动的对象，更不必说是列车，允许安全位置和/或定位的方法和设备。术语安全位置指的是在每次计算中重新规定的其误差等级小于10-9并且最好能达到10-12的位置，或者更确切地在某区段外不存在列车。本专利技术涉及一种用于对在已知路线上移动的对象，尤其是例如列车的车辆，确定对于铁路运输而言是安全的位置和/或定位的方法，其特征在于，通过在给定时间一方面根据至少涉及到一个卫星的基本测量并且另一方面根据对所述已知路线的可靠映射进行有效计算，从而确定所述对象的所述位置和/或所述定位。所述可靠映射最好使得到二个带有三个表示要确定其位置和/或定位的所述对象的坐标的未知量的关系式成为可能，同时通过从至少一个的位置已知的卫星发送的信息得到这三个未知量之间的至少另一个的关系式。更确切地，本专利技术涉及一种方法，其中每个基本测量包括沿所述路线确定二个里程点之间一个个体(individual)域，所述域取决于所述基本测量的计时测量误差的标准偏差、光速、一个与所涉及卫星和铁道的路线相关的系数以及一个定义任何测量记录的误差散布几何的加权因子，从而预先确定所述个体域中不存在该列车的概率。每个测量结果是重复的(redundant)会是有益的，这使得有可能通过多个同时在相同的给定时间基于不同的卫星或一对卫星进行的基本测量记录确定多个个体域。依据第一实施例，通过一对卫星利用相同的基准时间实现一次基本测量。这对卫星最好属于相同的星座。依据另一优选实施例，通过属于一个星座的至少一个的卫星以及一个和该沿着已知路线移动的对象链接的接收器实现基本测量，所述接收器具有一个和卫星所属于的所述星座的基准时间同步的时钟。这意味着这足以满足为了同时得到多个基本测量增加卫星的数量。最好确定公共域的存在，公共域定义为各个，最好是所有，个体域的交集。把不具有和该公共域共用的点的个体域舍弃掉是特别有好处的。这里，如是存在非零的公共域，把可能存在该移动对象的域确定为非舍弃的个体域的组合。从此推出该组合域外的不存在概率定义为已知的各个体域内不存在概率的乘积。依据一优选实施例，这些定义该组合域的个体域取决于一个定义误差分布几何的参数，该参数大于或等于确定用来定义该组合域的各个体域而选择的参数。本专利技术还涉及一种设备，用于对在已知路线上移动的对象，最好是例如列车的车辆，确定对于铁路运输而言是安全的位置和/或定位，其至少包括-和所述对象关联的部件，包括，至少一个的中央计算机，至少一个的对来自一个或多个卫星的信号的接收器/译码器，一个无线电接口以及一个包括由所述对象完成的路线映射的数据库，-中央部件，包括，一个中央计算机，一个或多个无线电接口，一个总线系统，一个包括该路线的映射的数据库，一个用于管理对所述映射的修改的应用和至少一个的操纵台，以及移动体/中央部件的接口件和人/移动体的接口件。该接收器/译码器最好包括一个和卫星星座的基准时间同步的时钟。本专利技术的设备最好还包括多个辅助传感器。该中央部件最好可随意是便携式的。用来确定沿已知路线移动的对象，更具体地是列车，的位置和/或定位的方法事实上可以根据二种不同的运行方式予以解释-线性方式，当列车沿着在其位置附近没有分叉的铁道行进时，以及-拓扑方方式，当列车正在进入转辙点区段时或者当它还不能肯定它已经离开该区段时。本专利技术更确切地涉及在线性方式下移动的列车的位置。在於拓扑方式下的移动情况中，例如在转辙点区的情况下，后面所说明的实现例子使得有可能迅速地从拓扑方式转接到线性方式，并且从而应用依据本专利技术的方法。当然，沿着已知路线移动的车辆的一般化例如可包括在渠道网中移动的船，在已知其确切路线的公路上移动的汽车等等。应注意到的是，在铁路信令的领域中，该对象，更确切地列车，的路线是准确安全地知道的。从而它简单方便地检查列车是否正在接近危险点(铁道的特殊段)并且对它后面的列车发出它的存在的信号直至后者可以在没有任何与它相撞的风险下驶入。铁路系统中的刷新时间最多应在一秒到数秒。线性方式在该方式下，根据通过二个里程点定义的一个域，即由二个用于其确切路径是已知的一条确定铁道的曲线坐标定义的可靠间隔(或者如果不是确切路径则至少是安全含义上的可能路径)，定位列车，其有可能在按所需要的那样小的误差等级下定义列车的不存在。该铁轨的映射给出三个坐标(高度、纬度和经度)间的二个可靠已知的方程。该映射存储在一个安全数据库中并且在开始服务时装到列车上，通过常规铁路运输安全手段如编码、冗余保证其内容的完整性。其更新，当适当时，最好通过适当的协议管理。第三个方程将通过涉及至少一个卫星最好一对卫星的基本测量给出。即-测量一个卫星和设置在该移动体(该列车)上的接收器之间的传输时间，其定义所述卫星和该按收器之间的距离，这是在所述接收器具有一个和该卫星属于的星座的基准时间同步的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对在已知路线上移动的对象，尤其是例如列车的车辆，确定对于铁路运输而言是安全的位置和／或定位的方法，其特征在于，通过在给定时间一方面根据至少涉及到一个卫星的基本测量并且另一方面根据对所述已知路线的可靠映射进行有效计算，从而确定所述对象的所述位置和／或所述定位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：简皮尔费朗卡特，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆比利时股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]