[发明专利]一种基于高铁线性标志、卫星和里程仪的里程定位方法

权利要求书

1.一种基于高铁线性标志/卫星/里程仪的里程定位方法,其特征为所述方法包含以下步骤：

步骤1，里程仪数据采集与处理：

在轨道车某轮轴外侧安装一高分辨率光电里程仪，里程仪按固定频率向工控机发送累计脉冲数，记录N_L，i；

步骤2，卫星数据采集与处理：

步骤2.1，卫星数据采集：

通过卫星接收机接收卫星数据，更新率不小于1Hz；

步骤2.2，卫星数据良好性判断：

卫星接收机按照设定频率输出ECEF坐标系下的XYZ信息，采用XYZ坐标数据计算里程；每接收一组卫星数据，判断卫星信息良好性；当卫星状况良好时，计算卫星里程增量，否则不记录；卫星状况良好判据为：卫星数NUM>n1，且位置精度强弱度PDOP<n2，其中，n1不小于4，n2不大于3；

步骤2.3，卫星里程增量与对应的里程仪脉冲增量计算：

ΔLG,i=(XG,i-XG,i-1)2+(YG,i-YG,i-1)2+(ZG,i-ZG,i-1)2---(1)]]>

ΔN_G,i＝N_L，i-N_L，i-1                    （2）

其中，(X_G，i，Y_G，i，Z_G,i)为i时刻对应的卫星定位的轨道车位置信息；

ΔL_G,i为i-1时刻到i时刻卫星定位的的轨道车里程增量；

ΔN_G，i为i-1时刻到i时刻的里程仪脉冲增量；

步骤2.4，更新累积里程：

L1,i=Σm=1iΔLG,m---(3)]]>

其中，L_1，i为i时刻的累积里程；

ΔL_G,m为m-1时刻到m时刻卫星定位的的轨道车里程增量；

步骤3，高铁线性标志数据采集与处理：

步骤3.1，高铁线性标志标号采集：

通过高铁线性标志获取装置可以接收到包括横向距离D_C、垂向距离H_C、左里程仪累计脉冲数N_L,j的数据包，采用查表在线性标志数据库中得到对应的三维坐标(X_C，i，Y_C，i，Z_C,i)；

步骤3.2，高铁线性标志里程增量与对应的里程仪脉冲增量：

计算每相邻两个高铁线性标志点之间的距离ΔL_C,i：

ΔLC,i=(XC,j-XC,j-1)2+(YC,j-YC,j-1)2+(ZC,j-ZC,j-1)2---(4)]]>

计算对应的里程仪脉冲增量ΔN_C,j：

ΔN_C,j＝N_C,j-N_C，j-1                          （5）

步骤3.3，更新累积里程L_1,j：

L1,j=Σk=1jΔLC,j---(6)]]>

步骤4，里程仪刻度系数实时标定：

步骤4.1，基本里程仪刻度系数计算：

里程仪光电编码器为N脉冲/转，车轮直径为D米，则刻度系数基础值k₀为：

k0=πDN---(7)]]>

步骤4.2，刻度系数κ计算与修正：

以T为一个标定时间窗口，利用高精度的卫星数据和高铁线性标志数据，对刻度系数进行标定；

设在T时间间隔内有m组卫星数据有效，n组高铁线性标志数据有效，若m+n>p，其中p为不小于10的自然数，则计算并修正里程仪刻度系数；否则，令Δk_i=Δk_i-1；

刻度系数修正值计算公式如下：

设：ΔL＝[ΔL_G,1  ΔL_G,2…ΔL_G,m  ΔL_C，1  ΔL_C，2…ΔL_C,n]^T      （8）

ΔN＝[ΔN_G,1  ΔN_G,2…ΔN_G,m  ΔN_C,1  ΔN_C,2…ΔN_C,n]^T            （9）

则：Δk_i=(ΔN^T·ΔN)^-1·ΔN^T·ΔL                 （10）

令：k=k₀+Δk_i                                     （11）

步骤5，里程计算：

L=L_O+k(N_L-N_O)                                     （12）

其中，L为当前里程，

N_L为当前脉冲数，

L_O为最近修正时刻的里程，

N_O为最近修正时刻的脉冲数。