技术领域
[0001] 本
发明涉及一种电车定位系统，尤其涉及一种基于位移授权的有轨电车定位追踪系统。
背景技术
[0002] 载客量适中、设计新颖、造价相对低廉的有轨电车成为当前国内新兴的现代化交通方式。有轨电车综合指挥调度系统TIDS(Tramway Integrated Dispatching System)可以指挥轨道交通行车，保证电车运行安全，提高运输效率以及传递交通信息。电车定位追踪作为TIDS系统的重要组成部分，是电车实时调度、有序运行的前提，是有轨电车运营管理现代化、智能化的保障和
基础。
[0003] 传统的有轨电车采用全球导航定位系统GNNS作为定位手段。采用GNNS系统定位简易，仅需在电车头尾安装接收天线与接收机即可；同时造价低廉可以极大程度上降低工程总体造价。
[0004] 但采用GNNS定位存在很大局限性。当电车穿越隧道或者经过高大建筑遮蔽物时，GNNS
信号会发生丢失。此时电车将丢失定位，变成“迷途”列车。此外，GNNS数据具有一定的“漂移”特征，会极大影响电车的定位精确性。另外，仅利用GNNS数据无法完全描述电车的转线、折返等作业状态。
发明内容
[0005] 发明目的：本发明提出一种基于位移授权的有轨电车定位追踪系统，可以实时定位、追踪电车。
[0006] 技术方案：本发明所述的一种基于位移授权的有轨电车定位追踪系统，该系统包括：
[0007] 电车定位模
块，用于获取电车自车辆基地运行至正线的出库过程中的GNNS数据，识别电车运行方向，并计算出电车在地图上的初始
位置，完成初始定位；
[0008] 电车追踪模块，用于在电车定位模块完成初始定位后，实时接收电车GNNS数据、速度
传感器数据以及轨旁设备的状态信息，对上述数据进行数据融合生成电车位移授权，实时追踪电车位置。
[0009] 进一步地，所述GNNS数据包括电车所在位置的经、纬度信息、电车运行的GNNS速度(GPS卫星测定的电车运行速度)以及当前GNNS的可用状态。
[0010] 进一步地，所述电车定位模块还用于检测电车是否已被并系统识别并正确定位，对未被识别的电车，寻求GNNS数据中的经纬度点与在地图上距离最近的可识别点作为映射解，得到映射解集，若映射解集为空，判定该电车未由车辆基地驶入正线，否则在连续周期内对映射解集分布进行判定，确定电车运行方向。
[0011] 进一步地，所述地图为站场地图，所述可识别点为GNNS数据转换到可参与逻辑运算的站场平面坐标。
[0012] 进一步地，所述电车定位模块还用于检查当前周期是否有轨道
电路占用状态，若该周期内有轨道电路占用，则通过占用状态所在边从映射解集中唯一确定映射解，否则筛选距离轨道电路最小值所在位置最优解输出。
[0013] 进一步地，所述电车追踪模块还用于对电车位移授权进行有效性判断，若位移授权无效，则采用轨旁设备获取的电车位置代替位移授权计算出的电车位置，并利用速度传感器信息修正位移授权，根据电车的实际运行方向与修正后的位移授权生成最终的位移授权，将电车从前一位置移动至授权指示的位置。
[0014] 进一步地，所述电车追踪模块还用于检查授权的终点是否折返区段，若是，则根据电车运行的
驾驶舱激活端与电车
车轮转动方向重新确定电车运行方向，更换电车的运行任务，并根据该任务为电车重新分配车次号，更新电车的运行目的地。
[0015] 进一步地，所述电车追踪模块还用于判断接受的CNNS数据是否无效，速度传感器是否正常，若正常，则根据电车行驶距离生成初始位移授权；否则判定当前电车定位信号丢失，该电车成为迷途车，通过当前电车的区间运行平均速度对电车可能位置进行估算，利用估算值确定当前电车的初始位移授权，根据轨旁设备反映的状态信息，进一步对位移授权进行修正，得到最终授权，根据最终的位移授权将电车从前一位置移动至授权所指示的位置。
[0016] 进一步地，所述电车追踪模块还用于实时追踪电车位置，当电车接近环线占用时，判定电车行进至岔区，开始转线作业准备，获取前方
道岔扳动位置，并确认前方道岔是否处于
锁闭，结合电车运行任务，以及道岔锁闭位置追踪系统判断当前电车是否进行转线作业，若当前电车有转线任务，则加载转线有向地图，将当前位置向转线有向地图进行映射计算，求取当前电车位置的映射解，以确定转线后的电车位置。
[0017] 进一步地，该系统还包括：
[0018]
人机交互模块，用于向电车定位模块、电车追踪模块获取数据，显示电车当前位置以及电车的实时步进运动。
[0019] 有益效果：本发明具有以下有益效果：
[0020] 1、通过对GNNS数据、速度
传感器数据以及轨旁设备状态进行数据融合，解决了单纯利用GNNS数据易造成的电车定位丢失问题；
[0021] 2、校准GNNS数据初始定位的误差；
[0022] 3、弥补了GNNS数据无法对转线、折返作业电车进行追踪的
缺陷；
[0023] 4、电车丢失定位信号后，系统可以通过区间运行时间与轨旁设备信息推断电车位置，实现对电车的持续、精确的定位追踪，保证了系统的可靠性和
稳定性。
附图说明
[0024] 图1是本发明系统示意图。
[0025] 图2是实施实例中电车定位模块流程示意图。
[0026] 图3是实施实例中电车追踪模块流程示意图。
[0027] 图4是实施实例中电车转线作业流程示意图。
[0028] 图5是实施实例中出现“轻跳”/迷途车现象处理流程示意图。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和
实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0030] 请参见图1，其示出了本发明所述的基于位移授权的有轨电车定位追踪系统的示意图，该系统包括：
[0031] M1：电车定位模块。该模块在电车出库前通过连续接收GNNS数据确定电车运行方向，在此基础上，通过空间坐标变换计算出电车位置的平面坐标，经由映射
算法将电车位置映射至有向站场图上，确定电车初始位置。若GNNS数据出现“漂移”误差，即在映射至站场有向地图的过程中会出现定位至邻近轨道的误差，则通过轨道电路的占用对电车位置进行修正，确保电车初始位置的正确。
[0032] M2：电车追踪模块。该模块实时接收电车GNNS数据，速度传感器数据以及轨旁设备的状态信息，对其进行数据融合生成电车位移授权实时追踪电车位置。通过速度传感器对授权的有效性进行判断从而确保电车实时追踪的精确性。
[0033] 此外，系统还包括人机交互模块，电车定位模块及电车追踪模块处理后生成的电车位置信息发送至人机交互模块的HMI界面，从而实现在
人机界面上可以看到电车当前位置以及电车的实时步进运动。
[0034] 图2为实施例中电车定位模块的流程示意图，其主要处理步骤如下：
[0035] P201：电车定位模块接收来自车载系统发送的GNNS数据。GNNS数据包括电车所在位置的经、纬度信息，电车运行的GNNS速度以及当前GNNS的可用状态。
[0036] P202：电车定位模块对接收到的GNNS数据进行空间坐标变换。将系统不可识别的GNNS数据转换为系统内部可参与逻辑运算的站场平面坐标。
[0037] P203：电车定位模块检验该电车是否已被系统识别并正确定位。对于已经正确定位的电车，定位模块将不再对其进行定位处理，转由电车追踪模块对该电车位置进行持续追踪。
[0038] P204：电车定位模块将处理后的系统可识别的GNNS信息转发至电车追踪模块，交由电车追踪模块完成对已定位电车的持续追踪。
[0039] P205：若此前该电车未被系统识别，电车定位模块将转换后的站场平面坐标通过映射算法即寻求该坐标距离站场地图距离最近的点(采用GNNS的系统误差作为筛查的
阈值)作为映射解。由于GNNS数据存在飘移误差，而有向站场图是利用一维的边和偏移量来定位电车位置，故可能造成结果映射至多条边上，形成多个映射解。将其收集进而形成映射解集。
[0040] P206：电车定位模块通过检查映射解集是否为空判断GNNS数据映射是否成功。
[0041] P207：若无任何结果即映射失败，电车定位模块则认定该电车未行驶在已有站场图上，即电车还未由车辆基地驶入正线。
[0042] P208：若映射成功，则连续5个周期对该结果进行分析表决判定电车行驶的趋势，进而确定电车运行方向。
[0043] P209：电车定位模块检查当前周期是否有轨道电路占用状态。
[0044] P210：若该周期内有轨道电路占用，则通过占用状态所在边从映射解集中唯一确定映射解。
[0045] P211：若该周期无轨道电路占用，则在映射解集中筛选距离轨道电路最小值作为位置最优解输出。
[0046] P212：将最终计算得到的结果发送至人机交互模块的HMI界面显示。
[0047] 当电车穿越隧道或经过高大建筑遮蔽物时，GNNS数据接收会发生中断。此时电车追踪模块模拟速度传感器信息实时计算电车位移授权，实现无GNNS下的电车连续追踪。
[0048] 当电车位于折返轨时，电车追踪模块会根据运行时刻表更新该电车的车次号，同时
指定电车新的目的地。
[0049] 当电车出现“轻跳”现象时，电车追踪模块会在当前位置的基础上重新根据GNNS数据寻找电车的最新位置，并更新电车的位移授权，确保电车定位不会发生丢失。
[0050] 图3是实施例中电车追踪模块的流程示意图。其主要处理步骤如下所示：
[0051] P301：电车追踪模块接收来自电车定位模块转发的系统可识别的GNNS位置数据。
[0052] P302：电车追踪模块解析该GNNS数据，通过GNNS状态值判定该GNNS数据是否有效。
[0053] P303：若该GNNS数据有效，电车追踪模块采用GNNS数据对电车位置进行追踪。与电车定位模块类似，电车追踪模块将GNNS数据进行映射计算。但由于电车运行的连续性，故映射解必然在电车运行的上一周期所在边上，因此电车追踪模块获得唯一映射解。
[0054] P304：电车追踪模块通过检查是否求得映射解判断当前周期映射计算是否成功。
[0055] P305：若当前映射成功，电车追踪模块通过映射解生成电车当前的初始位移授权。即初步确定电车在当前周期的位置。
[0056] P306：电车追踪模块检查当前电车计算得到的位移授权是否合理。
[0057] P307：若授权不合理，检查环线、轨道电路、信号机等轨旁设备的状态。通过该状态对授权进行修正，将环线、轨道电路、信号机获得电车的固有位置与授权得到的最终位置进行比对，若比对有异，采用固有位置替代授权算出的位置进行修正。
[0058] P308：利用速度传感器信息修正位移授权。
[0059] P309：检查授权的终点是否折返区段。
[0060] P310：若授权终点为折返区段，则电车追踪模块根据电车运行的驾驶舱激活端与电车车轮转动方向重新确定电车运行方向。
[0061] P311：待电车确定新的运行方向后，电车追踪模块更换电车的运行任务，并根据该任务为电车重新分配车次号，更新电车的运行目的地。
[0062] P312：电车追踪模块结合电车的实际运行方向与修正后的位移授权生成最终的位移授权。
[0063] P313：电车追踪模块根据位移授权，将电车从前一位置移动至授权指示的位置。
[0064] P314：电车追踪模块将移动后的电车位置实时发送至人机交互模块的HMI界面显示。
[0065] P315：若当前接收的GNNS数据无效，电车追踪模块检查速度传感器是否工作正常。
[0066] P316：若速度传感器工作正常，电车追踪模块接收速度传感器数据并将其转化为系统可识别量。
[0067] P317：由于TIDS系统的通讯周期为500ms，电车追踪模块判定在该时间周期下电车是匀速行驶的。根据s＝vt计算电车行驶距离。
[0068] P318：电车追踪模块根据电车行驶距离生成初始位移授权。
[0069] P319：若GNNS数据、速度传感器信息均无效，电车追踪模块判定当前电车定位信号丢失，该电车成为“迷途车”。转入“轻跳”/“迷途车”子模块处理。
[0070] 当电车运行至转换轨时，电车追踪模块会根据当天的计划运行时刻表自动为电车分配当天的运行任务。
[0071] 图4为实施例中电车转线作业的流程示意图，其主要处理步骤如下：
[0072] P401：追踪系统实时追踪电车位置，电车接近环线占用时，追踪系统判定电车行进至岔区，开始转线作业准备。
[0073] P402：追踪系统获取前方道岔扳动位置，并确认前方道岔是否处于锁闭。
[0074] P403：结合电车运行任务，以及道岔锁闭位置追踪系统判断当前电车是否进行转线作业。
[0075] P404：若当前电车有转线任务，电车追踪模块加载转线后的有向地图。
[0076] P405：将当前位置向转线有向地图进行映射计算，求取当前电车位置的映射解。
[0077] P406：对求得的映射解进行后续处理。
[0078] 图5是实施实例中出现“轻跳”/迷途车现象处理流程示意图。其主要处理步骤如下：
[0079] P501：电车追踪模块判定电车无法接收任何定位信号，进入找寻“迷途”电车子模块。
[0080] P502：由于电车运行的连续性，子模块通过当前电车的区间运行平均速度对电车可能位置进行估算，利用估算值确定当前电车的初始位移授权。
[0081] P503：检查当前电车运行区间内所有的环线、轨道电路、信号机等轨旁设备状态。
[0082] P504：根据轨旁设备反映的状态信息，进一步对位移授权进行修正，得到最终授权。
[0083] P505：根据最终的位移授权将电车从前一位置移动至授权所指示的位置。
[0084] P506：将移动后的电车位置发送人机交互模块的HMI界面显示。
[0085] P507：子模块通过检查通讯状态，GNNS数据有效性以及速度传感器信息等状态确定当前电车是否恢复定位信号。
[0086] P508：若电车已经恢复通讯状态，子模块转回电车追踪模块正常进行电车运行追踪。
[0087] 本发明技术方案提供的电车定位追踪方法，通过对GNNS数据、速度传感器数据以及轨旁设备状态进行数据融合，解决了单纯利用GNNS数据易造成的电车定位丢失问题；校准了GNNS数据初始定位的误差；弥补了GNNS数据无法对转线、折返作业电车进行追踪的缺陷。当电车丢失定位信号后，系统可以通过区间运行时间与轨旁设备信息推断电车位置。从而使得在任何情况下均可以完成对电车的持续、精确的定位追踪，减小了对外部通讯环境的依赖，进而提高了TIDS系统的可靠性与精确性，为调度员及时准确做出决策提供了可靠保障。
[0088] 本发明可以用于通用或专用
计算机系统环境或配置中，例如：个人计算机、
服务器计算机、多处理系统等。
[0089] 以上所述仅是发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。
