[发明专利]一种自适应FKF地图匹配方法及系统

说明书

本发明提出一种自适应FKF地图匹配方法及系统，1设备安装、系统初始化，惯导初始对准、卫星信号稳定性跟踪；2数据采集；3数据解析；4数据融合；5数据存储与输出；系统包括GNSS、IMU、里程计三个数据采集模块，以及卫星姿态解算单元、INS姿态解算单元、MM/DR航位推移单元和数据融合单元四个主要单元。有益效果：该系统将轨道电子地图信息与MM/DR地图航位推移单元相结合，实现轨道地图与传统组合定位系统的融合，实时修正位置与速度解算结果。

技术领域

本发明属于列车导航定位领域，具体涉及到一种基于轨道电子地图跟踪匹配的列车定位方法。

背景技术

地图匹配即从基准图中根据特征匹配和识别，将存在误差的定位信息修正到相对可信的电子地图中，随着高精度轨道电子地图的构建，地图匹配技术在列车定位中的应用越来越广泛。由于列车运行在既定线路上，轨道电子地图对列车形成强约束，可以作为列车定位的辅助条件，参与车辆位置和速度解算，提高定位精度，在列车定位中有重要意义。

随着GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星定位系统)技术的不断发展，卫星定位在铁路行业得到了广泛的应用，同时对列车定位产生了重要的影响，其连续、实时的特点可以为列车提供较为精确的速度位置信息，辅助列车运行控制系统，提高列车运行安全性和智能化。然而卫星信号受环境干扰严重，在卫星失锁等情况下无法提供准确的位置服务。

除了GNSS卫星定位和应答器等列车定位技术外，INS(Inertia NavigationSystem，惯性导航系统)、多普雷达等技术也可用于列车定位。惯导系统通过测量列车的加速度、角速度等参量，利用参考位置进行计算最终得到列车的速度位置信息，然而随着时间积累势必会引入误差，无法满足长时间精确定位的要求，对于列车定位而言，定位的精度和可靠性是两个重点要考虑的方面。

轨道电子地图将全球卫星定位系统、地理信息系统等先进技术进行融合，将含地理要素的空间信息与轨道信息相结合并应用于列车定位技术。这使得列车运行控制系统不仅能实时获取列车精确的位置、速度和时间等信息，还能正确判断列车所处状态并作为列车定位的重要补充手段。结合GIS技术的高精度数字轨道地图可以辅助实现准确定位，车载设备可以根据数字轨道地图的线路信息进行列车运行控制。利用地图匹配技术，不仅能够修正列车运行时的定位误差还能够提高列车运行控制系统的可靠性及稳定性。轨道电子地图中还能保存应答器、信号机、桥梁隧道等线路信息，使列车在运行中可以实时掌握线路数据信息。同时在辅助列车定位、铁路既有线路复测、扩能改造工程中对新建和改造轨道的地图更新，等方面有重要意义。

在列车定位系统中，GNSS卫信号星在开阔路段能提供高精度、实时的位置速度估计，但是其信号容易受到环境的干扰，行车过程中的遮挡区域其导航定位功能基本不可用；IMU惯性姿态信息能提供全自主的运动状态监测而无需任何外部信息，对姿态信息进行积分运算能实现位置速度和姿态的估计，但其误差随时间累积，且车辆震动等扰动情况对姿态信息干扰严重；电子地图能提供车辆运行的道路特征和行车轨迹信息，但无法独立完成定位功能，需提供外部位置、速度和航向等信息，用于实现航位推算。

发明内容

本发明目的是提供一种自适应FKF地图匹配方法。

本发明的技术方案：一种自适应FKF地图匹配方法：

Step 1：设备安装、系统初始化，惯导初始对准、卫星信号稳定性跟踪；

Step 2：数据采集，包括GNSS卫星信号、惯性导航姿态数据、里程计数据和轨道电子地图数据，GNSS卫星信号包括导航电文解算需要的星历数据、经纬度和高程位置数据、东-北-天向速度数据、卫星信号质量数据，惯性导航姿态数据主要包括加速度计和陀螺仪信息；

Step 3：数据解析阶段包括基于GNSS卫星信号的导航电文解析、惯性导航单元的INU姿态解算和基于里程计速度、轨道电子地图的MM/DR地图一维里程推移；