一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法技术

本发明专利技术涉及一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法，包括有以下步骤：步骤一：进行机车定位元数据采集及预处理；步骤二：机车行驶轨迹匹配；步骤三：机车轨迹纠偏；步骤四：机车轨迹补全；步骤五：基于完整轨迹元数据生成机车行驶轨迹路线图；本发明专利技术能高效实时对机车进行定位跟踪，且可以进行轨迹回放，提高调车效率和智能化水平，而不完全依赖生产调度的经验水平。系统将自动管理机车不按规定路径行驶、机车超速等安全约束条件，建立风险模型自动报警，提高调车作业过程中的行车安全性，最大程度上降低事故风险。该方法是北斗精确定位、大数据等成熟的前沿技术在钢铁运输行业的综合应用，具有很高的推广价值。具有很高的推广价值。具有很高的推广价值。

A method of locomotive track tracking and deviation correction in plant area based on Beidou Positioning

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法


[0001]本专利技术涉及钢铁企业物流监控系统
，尤其是涉及一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法。

技术介绍

[0002]现有技术中移动终端通常安装有定位装置，通过定位装置接收的定位信息可实时生成用户的运动轨迹，然而生成轨迹的准确度受到定位系统软硬件的误差限制，常出现轨迹丢失、不准确的情况。为解决上述问题，现有技术中常通过预定义的作为引导的路线轨迹对实时生成的运动轨迹进行纠偏，或仅对已经生成的轨迹部分进行静态纠偏。然而，仅对已经生成的轨迹部分进行静态纠偏无法在定位数据产生时实时进行纠偏，难以保证用户实时查看到的运动轨迹的准确性。而依赖于预定义作为引导的路线轨迹实现的运动轨迹纠偏，在没有预定义路线的情况下，则无法对实时生成的运动轨迹进行纠偏，产生的实时运动轨迹可能存在偏离。
[0003]北斗技术已经被广泛应用到厂区机车车载终端中，其可以更好地实现车辆的实时追踪，为车辆的动态监控和管理提供帮助。从智能交通数据处理与轨迹数据挖掘角度出发，车辆的北斗数据可以为交通情况评价、交通行为分析、出行OD预测以及机车车辆运维等诸多方面提供数据支撑。但是由于北斗系统本身存在的误差，如北斗系统运行的稳定性问题(如时间同步、设备网络信号问题)、可靠性问题(如地形、厂房、能源介质管线等对北斗信号接收的干扰)，导致机车在行驶过程中的北斗数据的位置偏移、数据丢失，这对进一步开发和利用北斗数据造成了困扰。对比其它方法，发现当前针对轨迹数据匹配与补全的算法较少，同时现有大多数算法主要是针对采样频率较高轨迹数据的处理，其处理低频采样北斗轨迹点时，匹配精度将会降低，影响机车轨迹跟踪精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是针对上述情况，提供一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法，通过此方法，后台调度可以实时掌控机车位置，合理调度规划最优路径，减少机车捣调和等待时间，减少油耗降低生产成本。
[0005]本专利技术的具体方案是：一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法，包括有以下步骤：步骤一：进行机车定位元数据采集及预处理：通过在机车上安装终端设备和厂内安装定位基站，基于北斗定位来实时获取机车定位元数据，并通过差分定位方式来解算预处理元数据，提高其解算精度；步骤二：机车行驶轨迹匹配：建立覆盖全厂区范围内的铁路线路和机车运行状态的匹配算法，首先通过距离阈值和铁路网拓扑结构确定轨迹点数据的备选路段，在步骤一数据处理的基础上，基于铁路网结构的地图匹配算法对轨迹分段数据按照起始点集合和剩余点集合分别进行地图匹配，最终得到了匹配点集合；
步骤三：机车轨迹纠偏：对于偏离铁路线路的元数据,对其进行路线偏离优化处理,将偏离的轨迹在地理信息系统铁路地图上拟合铁路路线位置,以实现位置的纠偏；步骤四：机车轨迹补全：在步骤三的数据处理基础上，根据轨迹匹配结果，获取需补全的轨迹点对集合，确定缺失轨迹数据列表，提取缺失路段特征点，并计算各个特征点的时间值，实现对缺失轨迹数据的补全；步骤五：基于完整轨迹元数据生成机车行驶轨迹路线图。
[0006]进一步的，本专利技术中所述步骤一中进行机车定位元数据采集及预处理所对应的系统结构具体包括数据查询接口、数据库、数据分析后台、机车定位终端装置和基站装置，其中所述机车定位装置用以采集机车定位元数据并将其传输到数据分析后台进行预处理，所述数据分析后台接收预处理数据进行分析并将结果传输到数据库中进行存储，所述数据查询接口通过调用数据库中的数据从而将机车轨迹信息呈现给用户，可按分钟、小时、日的周期进行机车轨迹查询回放，提供精准的轨迹跟踪数据。
[0007]本专利技术相对于其它方法有以下优点：1、与现有技术相比，本专利技术的优点是通过充分考虑铁路线路的几何形状、拓扑关系以及相邻轨迹点之间的时间和速度信息，建立轨迹数据匹配和补全算法，对轨迹缺失部分进行补全，提高了机车轨迹路线的准确性和完整性，解决了机车行驶轨迹无处可查的困境，且专利技术的地图匹配算法的匹配效果佳，计算逻辑简单，计算过程便捷，并且数据补全的准确性和修复率高，提高了管控手段，对生产调度组织决策分析和机车超速等违章行为管控具有很好的作用，通过该系统可减少机车捣调时间，降低生产成本。
[0008]2、本专利技术能高效实时对机车进行定位跟踪，且可以进行轨迹回放，提高调车效率和智能化水平，而不完全依赖生产调度的经验水平。系统将自动管理机车不按规定路径行驶、机车超速等安全约束条件，建立风险模型自动报警，提高调车作业过程中的行车安全性，最大程度上降低事故风险。该方法是北斗精确定位、大数据等成熟的前沿技术在钢铁运输行业的综合应用，具有很高的推广价值。
附图说明
[0009]图1是本专利技术的硬件系统结构图；图2是本专利技术的总体实施流程图；图3是本专利技术的实施例中机车轨迹跟踪回放界面示意图。
具体实施方式
[0010]本专利技术是一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法，包括有以下步骤：步骤一：进行机车定位元数据采集及预处理，通过在机车上安装终端设备和厂内不同位置处安装定位基站，基于北斗定位来实时获取机车定位元数据，并通过差分定位方式来解算预处理元数据，提高其解算精度；步骤二：进行机车行驶轨迹匹配，建立覆盖全厂范围内的铁路线路和机车运行状态（方向、速度）的匹配算法，首先通过距离阈值和铁路网拓扑结构确定轨迹点数据的备选路段，在步骤一的数据处理的基础上，基于铁路网结构的地图匹配算法对轨迹分段数据按照起始点集合和剩余点集合分别进行地图匹配，最终得到了匹配点集合；
步骤三：进行机车轨迹纠偏，对于偏离铁路线路的元数据,对其进行路线偏离优化处理,将偏离的轨迹在地理信息系统铁路地图上拟合铁路路线位置,以实现位置的纠偏；步骤四：进行机车轨迹补全，在步骤三的数据处理基础上，根据轨迹匹配结果，获取需补全的轨迹点对集合，确定缺失轨迹数据列表，提取缺失路段特征点，并计算各个特征点的时间值，实现对缺失轨迹数据的补全：步骤五：基于完整轨迹元数据生成机车行驶轨迹路线图(参见附图3)。
[0011]进一步的，本实施例中所述步骤一中进行机车定位元数据采集及预处理所对应的系统结构具体包括数据查询接口、数据库、数据分析后台、机车定位终端装置和基站装置，其中所述机车定位装置用以采集机车定位元数据并将其传输到数据分析后台进行预处理，所述数据分析后台接收预处理数据进行分析并将结果传输到数据库中进行存储，所述数据查询接口通过调用数据库中的数据从而将机车轨迹信息呈现给用户，可按分钟、小时、日的周期进行机车轨迹查询回放，提供精准的轨迹跟踪数据。
[0012]参见附图1，是本专利技术的硬件结构示意图，通过数据查询接口、数据库、数据分析后台、机车定位终端装置（即车载定位装置）和设置在厂区各处的基站装置，进行机车定位元数据采集及预处理；附图2则是本专利技术中整个系统方法的实施流程图。
[0013]本专利技术与现有技术相比，本专利技术的优点是通过充分考虑铁路线路的几何形状、拓扑关系以及相邻轨迹点之间的时间和速度信息，建立轨迹数据匹配和补全算法，对轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗定位的厂区机车轨迹跟踪及纠偏方法，其特征在于，包括有以下步骤：步骤一：进行机车定位元数据采集及预处理：通过在机车上安装终端设备和厂内安装定位基站，基于北斗定位来实时获取机车定位元数据，并通过差分定位方式来解算预处理元数据，提高其解算精度；步骤二：机车行驶轨迹匹配：建立覆盖全厂区范围内的铁路线路和机车运行状态的匹配算法，首先通过距离阈值和铁路网拓扑结构确定轨迹点数据的备选路段，在步骤一数据处理的基础上，基于铁路网结构的地图匹配算法对轨迹分段数据按照起始点集合和剩余点集合分别进行地图匹配，最终得到了匹配点集合；步骤三：机车轨迹纠偏：对于偏离铁路线路的元数据,对其进行路线偏离优化处理,将偏离的轨迹在地理信息系统铁路地图上拟合铁路路线位置,以实现位置的纠偏；步骤四：机车轨迹补全：在步骤三的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗涛，舒帮君，周质钢，周旋，杨荧，
申请(专利权)人：宝武集团鄂城钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：