[发明专利]一种基于超声波检测的列车定位方法

权利要求书

1.一种基于超声波检测的列车定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在列车的设定数量的设定位置分别安装高度计；

S2、高度计以设定时间间隔监测列车运行过程中枕轨的缺陷特征，获取各自的缺陷特征数据；

S3、通过波形比对算法，根据设定的精确度，分别用缺陷特征数据与预先测量得到的数据库中数据对比，得到各高度计对应的位置数据；

所述精确度为波形对比个数；

所述缺陷特征数据为包含若干缺陷特征对应波形的数组，其表示为：

X＝{X₁,X₂,X₃,……,X_m-1,X_m}，

其中，m为缺陷特征波形数，X_m为第m个波形的幅度值，X为波形的数组对应的向量，即波形向量；

所述预先测量得到的数据库为通过单个高度计测量得到的枕轨缺陷波形数组与枕轨所在位置的一一对应数据库；

所述波形比对算法包括：

S3-1、计算每个波形数组的标准差，表示为：

其中，n为波形采样点个数，x_i为具体采样点采样值；

S3-2、根据标准差，对每个测量到的波形数组作归一化处理，计算波形向量X_j与数据库中对应模板Y_j的绝对距离D_j，其计算方法为：

D_j＝∑(X_j-Y_j)，

j＝1,2,3,……,m；

其中，X_j为单个高度计在j时刻检测到的波形向量；

S3-3、引入修正参数k，使得下述关系成立：

D_jD_j-1，D_j-D_j-1/D_j-1r_th，其中j＝k，k-1，…1，

其中，

r_th为绝对距离的阈值；

S3-4、计算波形向量X_j与数据库中对应模板Y_j的相似系数ρ_xy，其计算方法为：

其中，C_ov(X,Y)为协方差，|ρ_xy|1表示两者不相关，|ρ_xy|＝1表示两个信号完全形同；

S4、对比各位置数据，当存在位置数据相同次数最多的值时，该值为列车的实际位置；当不存在位置数据相同次数最多的值时，重复步骤S3，直到得到位置数据相同次数最多的值。

2.根据权利要求1所述的基于超声波检测的列车定位方法，其特征在于，所述高度计位于列车底部正对枕轨的位置处。

3.根据权利要求2所述的基于超声波检测的列车定位方法，其特征在于，所述高度计至少有三个且间距相同。

4.根据权利要求3所述的基于超声波检测的列车定位方法，其特征在于，所述数据库中对应模板Y_j的检索方法为根据波形向量X_j中的各幅度值排序后按设定精确度对比得到。

5.根据权利要求4所述的基于超声波检测的列车定位方法，其特征在于，所述精确度最小值为3，最大值为m。

6.根据权利要求5所述的基于超声波检测的列车定位方法，其特征在于，所述位置数据即包含波形向量X_j所在位置与绝对距离D_j的数组。