[发明专利]SIL4安全级的多传感器信息融合定位系统及方法

说明书

本发明涉及一种SIL4安全级的多传感器信息融合定位系统及方法，该系统包括数据采集模块和车载安全计算机模块，所述数据采集模块包括GNSS数据采集模块和ODO数据采集模块，所述车载安全计算机模块包括数据库模块、与所述GNSS数据采集模块和ODO数据采集模块连接的信息融合模块、与所述信息融合模块连接的虚拟信标模块以及控制软件。与现有技术相比，本发明具有安全性高、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及信号领域，尤其是涉及一种SIL4安全级的多传感器信息融合定位系统及方法。

背景技术

采用GNSS技术不仅能够降低轨旁轨旁装备的数量，还能够很好的减低建设以及运营方面的成本，不仅如此还可以增高铁路营运方面的管理上面的水平。常用的列车定位方法各有自身的优缺点，到目前为止无一种的定位的技术可以比较有效率的单独的解决列车的定位技术上的问题。

多传感器组合的定位，对于列车而言，是能够有效的提升整个列车组合定位系统上的容错的性能、位置上的信息的可信度以及时空上面所能覆盖的范围,是当前列车测速定位技术的重要发展方向。国内外基于GNSS的多传感器信息融合的定位技术研究逐步成熟，国内外对工程实际应用都提上了日程。欧洲下一代铁路信号控制系统，亦将GNSS的应用作为关键技术点；随着北斗卫星定位系统日趋完善，国内铁路信号领域也开展了“空天地”等项目，加大推进GNSS的工程应用。但是GNSS在铁路信号领域应用中，如何实现安全完善度4级，一直是阻碍其工程实践的难题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种SIL4安全级的多传感器信息融合定位系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种SIL4安全级的多传感器信息融合定位系统，包括数据采集模块和车载安全计算机模块，所述数据采集模块包括GNSS数据采集模块和ODO数据采集模块，所述车载安全计算机模块包括数据库模块、与所述GNSS数据采集模块和ODO数据采集模块连接的信息融合模块、与所述信息融合模块连接的虚拟信标模块以及控制软件，所述数据库模块包括电子地图数据库与虚拟信标数据库，其中：

所述GNSS数据采集模块用于采集多组GNSS数据，所述GNSS数据包括速度和位置信息；

所述ODO数据采集模块用于采集多组不同轮轴上的ODO数据，所述ODO数据包括速度信息；

所述信息融合模块用于融合GNSS数据和ODO数据得到安全融合信息，所述安全融合信息包括速度和位置信息；

所述虚拟信标模块用于根据所述安全融合信息中的位置信息，对比虚拟信标数据库，进行虚拟信标捕获，获得安全信标定位；

所述控制软件接收所述安全融合信息和安全信标定位。

优选地，所述GNSS数据由GNSS接收机根据接收的卫星信息与差分基站采集的卫星差分信息生成，其中：

所述GNSS接收机还用于RAIM故障检测和信噪比检测，所述RAIM故障检测用以剔除故障卫星，所述信噪比检测用于规避定位信号传递过程中的多路径或替代途径影响；

所述差分基站还用于基于确定位置检测和差分信息验证，所述确定位置检测判断是否出现卫星控制站或个别卫星故障，所述差分信息验证剔除潜在故障卫星信号与差分信号。

优选地，所述安全融合信息得到过程具体为：依次进行安全性判别和卡尔曼滤波处理，所述安全性判别包括GNSS数据安全性判别和ODO数据安全性判别，对应获得GNSS安全速度与位置信息和ODO安全速度信息；

所述卡尔曼滤波用于提高安全性判别后的信息精度，得到安全融合信息。

优选地，所述ODO数据安全性判别具体为：对ODO数据依次进行ODO健康监测、ODO组合故障安全表决和ODO运动模型诊断；