一种列车线路故障点精确定位方法与系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109975851A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910272316.9G01C22/00(2006.01)(22)申请日2019.04.04B61L25/02(2006.01)(71)申请人河南思维轨道交通技术研究院有限公司地址450001河南省郑州市高新技术产业开发区科学大道97号2号楼3层201号(72)发明人段祥玉谢香峰陈军丁文昊赵霄王岁儿(74)专利代理机构郑州中原专利事务所有限公司41109代理人张春李想(51)Int.Cl.G01S19/47(2010.01)G01S19/50(2010.01)G01C21/16(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种列车线路故障点精确定位方法与系统(57)摘要本发明公开一种列车线路故障点精确定位方法与系统，方法为列车线路检测和惯性测量开启，检测卫星信号有效性，若有效，惯性测量数据和卫星数据融合优化，输出经纬度和速度信息，若无效，惯性测量数据和轮对数据融合优化，输出经纬度和速度信息，列车控制系统依据速度信息输出公里标信息，而后经纬度信息、速度信息、公里标信息和故障信息叠加存储传输；系统包括导航计算机、卫星导航系统、惯性测量单元、列车线路检测系统、列车控制系统和存储单元，卫星导航系统与惯性测量单元均与导航计算机连接，导航计算机与列车控制系统连接，导航计算机与列车控制系统均与存储单元连接，存储单元与列车线路检测系统连接，适用性强、精度高的优点。CN109975851ACN109975851A权利要求书1/2页1.一种列车线路故障点精确定位方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤一：列车线路检测系统开启故障检测，同时，惯性测量单元进行惯性测量，导航计算机实时检测当前列车的卫星信号，判断卫星信号状态是否有效；若有效，则转入步骤二，若无效则转入步骤四；步骤二：卫星信号有效，导航计算机采集惯性测量单元数据和卫星信号数据，并将卫星信号数据进行同步处理；步骤三：导航计算机以同步后的卫星信号数据作为观测量，与惯性测量单元数据进行融合优化估计后，输出精确的经纬度信息和速度信息，而后转入步骤六；步骤四：卫星信号无效，导航计算机采集惯性测量单元数据和列车控制系统输出的轮对速度数据，并将轮对速度信息进行同步处理；步骤五：导航计算机以同步后的轮对速度信息为观测量，与惯性测量单元数据进行融合优化估计后，输出精确的经纬度信息和速度信息，而后转入步骤六；步骤六：导航计算机将精确的速度信息反馈给列车控制系统，列车控制系统输出与精确速度信息相对应的公里标信息；步骤七：列车将公里标信息、精确经纬度信息和故障信息叠加存储传输，以便故障点的分析和查询。2.根据权利要求1所述的列车线路故障点精确定位方法，其特征在于：所述步骤一中的惯性测量为列车惯性空间中六个自由度运动信息的测量，所述六个自由度运动信息包括三维角运动和三维线运动。3.根据权利要求1所述的列车线路故障点精确定位方法，其特征在于：所述步骤二和步骤四中的同步处理包括数据协议解析、数据格式转化以及数据信息时间同步和数据信息预处理。4.根据权利要求1所述的列车线路故障点精确定位方法，其特征在于：所述步骤三和步骤五中融合优化估计为卡尔曼滤波优化，所述卡尔曼滤波优化为根据导航状态方程和外部观测量，计算出最精确的经纬度信息和速度信息。5.一种存储介质，其特征在于：所述存储器上存储有能够被处理器执行的指令，所述指令用于执行如权利要求1~4任一项所述的方法。6.一种包含有权利要求5所述的存储介质的列车线路故障点精确定位系统，其特征在于：它包括导航计算机、卫星导航系统、惯性测量单元、列车线路检测系统、列车控制系统和存储单元，所述卫星导航系统的输出端与惯性测量单元的输出端均与导航计算机连接，所述导航计算机的输入输出端与列车控制系统输出输入端双向连接，所述导航计算机的输出端与列车控制系统的输出端均与存储单元连接，所述存储单元与列车线路检测系统的输出端连接。7.根据权利要求6所述的列车线路故障点精确定位系统，其特征在于：所述导航计算机包括数据通讯同步模块、捷联惯性解算模块和信息融合滤波模块，所述数据同步通讯模块与捷联惯性解算模块均与信息融合滤波模块连接。8.根据权利要求7所述的列车线路故障点精确定位系统，其特征在于：所述数据同步通讯模块与卫星导航系统的输出端连接，所述捷联惯性解算模块与惯性测量单元的输出端连接，所述信息融合滤波模块的输出端与列车控制系统的输入端连接，所述列车控制系统的2CN109975851A权利要求书2/2页输出端与数据通讯同步模块连接。9.根据权利要求6所述的列车线路故障点精确定位系统，其特征在于：所述惯性测量单元为MEMS惯性测量、光