[发明专利]一种结合即时定位与地图构建的列车定位系统和方法

说明书

本发明公开了一种结合即时定位与地图构建的列车定位系统，包括信标数据库、车载控制器、定位修正模块：信标数据库中存储有信标数据；车载控制器设有信标识别模块、速度获取模块，将列车里程数据、列车区段定位信息以及列车实时速度发送给定位修正模块；定位修正模块包括环境感知传感器和车载数据处理器，车载数据处理器根据环境信息，利用SLAM技术获取列车的位置，并结合车载控制器提供的数据，实现定位修正。本发明还提供了一种列车定位方法，采用所述的列车定位系统进行定位。本发明不仅实现了列车定位精度的提高，而且不依赖卫星信号进行定位，适用场景较广，同时也不需要新增信标和轨旁设备，维护成本较低。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及列车定位技术。

背景技术

在轨道交通技术领域，需用到列车的定位数据。传统的列车定位技术，通过安装在轨道上的信标或者通过GPS与惯性传感器组合的方式来获取列车当前所在的位置信息，而目前主流的方式是通过无源或有源信标进行列车定位。

对于已有的利用信标定位的轨道交通线路，想要进一步提高定位精度需要增设信标数量甚至重新铺设信标，改造成本高并且施工及维护难度大；而GPS 与惯性传感器组合的定位方式虽然不需要增加巨大的施工量，但自身有一定的局限性，例如隧道环境下GPS很难提供准确的定位，惯性传感器自身的特性导致的累计误差导致定位精度不高，定位误差可能在正负5米甚至精度更低，这意味着利用GPS与惯性传感器进行定位不如信标定位可靠性高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种结合即时定位与地图构建的列车定位系统，在已有的信标定位基础上，无需增加信标安装数量，提高列车定位精度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种结合即时定位与地图构建的列车定位系统，包括：

信标数据库：所述信标数据库中存储有信标数据，包括信标序列号、信标所在位置以及每一个信标序列号对应的一个里程数据；

车载控制器：所述车载控制器设有可识别轨道上安装的信标，并获取当前信标的序列号的信标识别模块，以及可获取当前列车实时速度的速度获取模块，通过访问信标数据库获取信标对应的里程数和列车区段定位，并将列车里程数据、列车区段定位信息以及列车实时速度发送给定位修正模块；

定位修正模块：所述定位修正模块包括安装于列车车头的环境感知传感器和车载数据处理器，所述环境感知传感器用于获取列车运行方向上的环境信息，所述车载数据处理器根据环境信息，利用SLAM技术获取列车的位置，并结合车载控制器提供的数据，实现定位修正。

优选的，所述环境感知传感器包括激光雷达和/或高速相机。

优选的，所述环境信息包括轨面、隧道壁和轨旁设备。

本发明还提供了一种列车定位方法，采用所述的列车定位系统进行定位，包括如下步骤：

S1:从信标识别模块识别到第一个信标起开始进行列车定位，速度获取模块不断获取列车当前的速度，并发送给定位修正模块；

S2：当识别到一个信标时，获取该信标对应的序列号，通过查询信标数据库获取当前列车的里程数和区段定位，将列车里程数数据和区段定位信息发给定位修正模块；

S3:定位修正模块将当前信标的位置作为当前局部特征地图的原点，通过环境感知传感器不断获取列车车头前方的三维空间环境信息，提取具有区分度的特征构建初始的局部特征地图；

S4：根据获取的最新一帧特征，利用SLAM更新局部特征地图；

S5：根据最新一帧特征在局部特征地图上的空间位置，获取列车在局部特征地图上的局部定位；

S6：列车在局部特征地图上的位置的集合表示运行路径，根据原点位置和运行路径计算出列车从上一个信标开始运行的里程数；