列车时空定位和立体多维通信、占用检查和系统同步方法技术方案

本发明专利技术列车时空定位和立体多维通信、占用检查和系统同步方法，利用低轨道卫星星座通信导航授时功能或移动通信网络的传输通道传递导航增强信息提高定位的精度和缩短初始定位时间，或/和利用低轨道卫星的定位卫星功能，增强导航信号强度，或辅以GNSS系统、地面基准站、移动通信基站联合定位，提高定位精度和可用性，同时可采用采用惯性导航和轮轴测速等测速定位方法实现冗余和互补定位，可通过轨道沿线铺设信标如应答器等，一方面在隧道等弱导航信号下解决列车定位，另一方面实现轨道占用检查和列车完整性判断，列首和/或列尾信号设备读取应答器编号和信息获取列车位置和完整性状态，通过低轨道卫星星座、或GSM

【技术实现步骤摘要】
列车时空定位和立体多维通信、占用检查和系统同步方法


[0001]本专利技术属于轨道交通领域，利用低轨道卫星星座通信导航授时功能或移动通信网络的传输通道传递导航增强信息提高定位的精度和缩短初始定位时间，或/和利用低轨道卫星的定位卫星功能，增强导航信号强度，或辅以GNSS系统、地面基准站、移动通信基站联合定位，提高定位精度和可用性，同时可采用采用惯性导航和轮轴测速等测速定位方法实现冗余和互补定位，可通过轨道沿线铺设信标如应答器等，一方面在隧道等弱导航信号下解决列车定位，另一方面实现轨道占用检查和列车完整性判断，列首和/或列尾信号设备读取应答器编号和信息获取列车位置和完整性状态，通过低轨道卫星星座、或GSM
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R等移动通信技术、或无线通信如WLAN等建立的立体通信（车地通信、车
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车通信、列车首尾设备间通信）传递列车位置和列车完整性状态，地面获取列车位置，从而实现轨道占用检查和列车完整性检查，降低轨旁设备种类和数量，同时利用低轨卫星星座的授时实现系统时钟同步，提高运输效率。

技术介绍

[0002]铁路运输繁忙，列车开行速度越来越快，列车间追踪间隔越来越小，且列车运行跨越地域范围广阔，为满足高效率铁路运输，需要提高列车运行控制系统，而列车精准定位和测速、轨道占用检查和列车完整性检查是其中关键技术。
[0003]现有的轨道列车定位和测速、系统时钟同步、轨道占用检查和列车完整性检查现状存在下述问题：基于轨道电路的列车定位技术定位精度低，且轨旁设备多，设备容易受钢轨电气特性及环境影响，基于轨道电路的区间占用和列车完整性检查需钢轨作为载体易受环境和电磁影响；基于计轴轨道电路的列车定位、占用检查和列车完整性检查容易受干扰，且不能传递信息；单独基于查询应答器或信标的列车定位技术，轨旁设备多，定位成本高且维护困难，大部分条件仅用于定位校准；基于交叉环线定位可用于站内精准定位，可用于自动驾驶列车精准定位和停车；基于测速定位如轮轴测速存在空转轮滑以及误差积累问题，基于多普勒雷达测速存在环境干扰且误差积累；基于惯性导航定位不受外部环境的影响，但存在误差积累问题，不能独立用于列车的定位导航，且定位坐标与列车运行轨迹需要换算，计算复杂。
[0004]采用基于导航卫星的定位方法容易受隧道及山区环境影响。
[0005]基于网络的同步，实现较为复杂。
[0006]因此需要进一步提高列车定位测速的精度、可靠度和可用度，同时降低轨旁或地面设备减轻维护工作。
[0007]经专利检索，与本专利技术有一定关系的专利主要有以下专利：
1、申请号为“201910881644.9”、申请日为“2019
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09
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18”、公开号为“CN112526570A”、公开日为“2021
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03
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19”、名称为“列车定位方法及装置”、申请人为“中车株洲电力机车研究所有限公司”的中国专利技术专利，本专利技术公开了一种列车定位方法及装置，列车定位方法包括：从卫星接收机获取列车的差分位置信息，并且从惯性导航单元获取所述列车的行驶信息；以及，根据所述差分位置信息及所述行驶信息进行定位解算，以输出所述列车的定位信息。本专利技术提升了定位精度，降低了误差，而且便于实施部署，建设成本低。
[0008]2、申请号为“202011163343.1”、申请日为“2020
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10
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27”、公开号为“CN112265570A”、公开日为“2021
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01
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26”、名称为“一种列车定位方法及系统”、申请人为“武汉虹信科技发展有限责任公司”的中国专利技术专利，本专利技术实施例提供一种列车定位方法及系统，包括：根据预设周期获取列车车载TAU上报的主备用网络MR信息；将所述主备用网络MR信息和基站Cell ID信息发送至OMC系统；所述OMC系统将所述主备用网络MR信息和所述基站Cell ID信息与基准数据进行比对，依据预设算法得到所述列车的实际物理位置。本专利技术实施例通过采用基于车载TAU上报的主备用双网MR信息进行列车位置定位，能取代传统列车定位系统，避免了重复建设，并节省设备投资成本。
[0009]3、申请号为“202011171858.6”、申请日为“2020
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10
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28”、公开号为“CN112224240A”、公开日为“2021
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01
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15”、名称为“高速列车定位系统及定位方法”、申请人为“重庆交通大学”的中国专利技术专利，本专利技术提出了一种高速列车定位系统及定位方法，所述高速列车定位系统由深度学习定位模块、卫星导航定位模块、轮轴速度传感定位模块、轮径参数修正模块和定位信息融合模块组成；深度学习定位模块、卫星导航定位模块和轮轴速度传感定位模块均与定位信息融合模块电气连接；轮径参数修正模块与轮轴速度传感定位模块电气连接；所述定位方法能控制前述模块协同工作，保证定位操作的精确、连续和稳定。本专利技术的有益技术效果是：提出了一种高速列车定位系统及定位方法，该方案能有效提高定位的精确性，避免重新标定轮径的人工操作，并且还能对故障原因作初步的自动排查。
[0010]4、申请号为“202110533933.7”、申请日为“2021
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05
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15”、公开号为“CN113259840A”、公开日为“2021
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08
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13”、名称为“基于LTE性能参数进行列车定位系统”、申请人为“西南交通大学”的中国专利技术专利，本专利技术属于列车定位
，尤其为基于LTE性能参数进行列车定位系统，包括LTE定位系统，所述LTE定位系统包括指纹定位，匹配定位方法，指纹定位技术，LTE相关性能，研究的内容，系研究的方法和研究的技术路线，所述LTE定位系统就是利用无线通信和高效位置定位技术对列车进行定位，可以让人们得到列车当前所在的位置，本专利技术基于Pytorch框架搭建神经网络模型。Pytorch提供了许多现有的求损失函数、反向传播、梯度下降算法，为设计提供了帮助，在程序读取数据后，通过编程方法能删除其中异常的数据，提高定位的精度。通过多次修改调整参数，不断训练后，最终能得出一个精确定位的模型。
[0011]5、申请号为“202110597668.9”、申请日为“2021
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05
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31”、公开号为“CN113335341A”、公开日为“2021
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09
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03”、名称为“基于GNSS和电子地图拓扑结构的列车定位系统及方法”、申请人为“卡斯柯信号有限公司”的中国专利技术专利，本专利技术涉及一种基于GNSS和电子地图拓扑结构的列车定位系统及方法，包括GNSS卫星定位接收机模块、卡尔曼滤波器模块、地图匹配算法模块和车载电子地图模块；所述的GNSS卫星定位接收机模块通过卡尔曼滤波器模块与地图匹配算法模块连接，所述的地图匹配算法模块与车载电子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用低轨道卫星星座的通信导航授时功能，传输导航增强信息，和/或自身星基导航系统播放导航卫星观测信息和增强导航信号，或备份的定位导航能力，可与GNSS系统、地面基准站联合或独立定位，或辅以移动通信基站联合定位，减少地面弱场区和盲区，实现高精度、连续可用列车定位，并降低初始定位时间，可通过连续定位换算成列车速度进而实现测速功能，或作为列车定位校准和修正轮轴测速的轮滑空转影响；可再结合惯性导航、轮轴测速或雷达测速等测速方法实现连续测速定位，尤其在隧道或导航信号弱场区实现连续测速定位，需绝对位置信息进行累计误差校准；可通过有源或无源信标（包含应答器、特征设备识别、图形识别如二维码等）、交叉环形和轨道电路等单一或组合定位技术，进行列车定位校准，实现轨道密集区线路识别或站内股道识别；结合车载电子地图，根据现场应用环境选择定位技术，实现列车的精确连续可靠的定位测速。2.低轨道卫星通过接收GNSS系统或地面基准站精准时钟源信号获取高精度时钟源，也可通过自身装备原子钟等设备获取高精度时钟源，通过星间通信以及估计算法等措施保持高度同步，这样低轨道卫星星座内卫星均具有分布式同步高精度时钟源，地面终端设备和地面关口站通过定位授时获取连续可靠精准时间，或通过低延时传输通道获取连续可靠精准时间，地面关口站再将授时分发给地面信号系统实现分布式网络同步，车载设备通过卫星终端设备获取卫星连续可靠的高精度时钟，实现信号系统及周边设备的精准时钟同步和精准时间，或作为系统时间基准进行校准或系统时钟备份；列车车载信号设备端、地面信号设备等可自行维护本地系统时钟，车载设备本地时钟通过通信进行分布式同步并可通过获取卫星时钟进行校准，地面设备各系统本地时钟通过通信与地面时钟基准站进行分布式同步，地面时钟基准站通过获取卫星授时或自身原子钟等设备维护精准时钟源。3.可利用低轨道卫星星座的低延时传输通信特点，终端可以直接通过低轨道卫星星座相连直接交互数据，通过地面关口站接入地面信号网络和/或地面监测网络实现终端与地面设备间交互数据，可利用低轨道卫星星座的传输通道构建车
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车双向通信、车
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地双向通信和列车首尾设备间通信、或立体多维通信（通过不同通信技术构建包括车
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车双向通信、车
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地双向通信和列车首尾设备间通信），实现通信通道多重冗余和设备冗余。4.可单独或组合采用低轨道卫星星座实现的车
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地传输通道、GSM
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R等移动通信技术、或采用无线通信如WLAN和WIMAX和Mesh等、微波通信、数传电台、波导管、泄露电缆、感应环线等单独或组合构建单独或冗余车
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地双向通信，通信技术可以根据现场应用等条件选择，同时可采用调制、信道编码与交织、功率控制、多址、扩频、跳频和智能定向天线等技术提高通信可靠性；可单独或组合采用低轨道卫星星座的终端直接相连的传输通道、移动通信技术和轨旁移动通信基站实现终端直接相连的传输通道、微波通信、数传电台、感应通信、WLAN、WIMAX等无线通信技术，列车装备对应的通信设备构建单独或冗余车
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车通信，通信技术可以根据现场应用等条件选择，同时可采用调制、信道编码与交织、功率控制、多址、扩频、跳频和智能定向天线等技术提高通信可靠性；可单独或组合采用低轨道卫星星座的终端直接相连的传输通道、移动通信技术和轨旁移动通信基站实现终端直接相连的传输通道、微波通信、数传电台、感应通信、WLAN、WIMAX等无线通信技术，或单独及组合采用列车贯通线实现总线或点对点通信技术，列车首尾均装备对应的通信设备构建单独或冗余列车首尾设备间通信，通信技术可以根据现场应用等条件选择，同时可采用调制、信道编码与交织、功率控制、多址、扩频、跳频和智能定向天线等技术提高通信可靠性。
5.当地面信号设备获取的列车首尾定位精准连续且可靠，可采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：陈建明，
类型：发明
国别省市：