1.本发明涉及轨道交通列车定位技术领域，尤其涉及一种列车定位方法及系统。


背景技术：

2.当前市域铁路处于快速发展时期，主流的定位是基于应答器位置查询、列车走行距离累加方式进行列车定位，市域铁路有快速综合定位升级的需求，但是市域铁路平均站间距比较大(通常达到9公里)，应答器的布置较为稀疏、列车要经过一个应答器定位需要行驶相当长的距离，此时主要依靠列车累计走行距离进行定位，但是依靠列车走行距离定位受列车轮径值估算、速传运行状态、加速度计精度，雷达状态等影响会产生误差，导致基于列车定位误差较大。


技术实现要素：

3.本发明提供的列车定位方法及系统，用于现有技术中存在的上述问题，通过在已有的基于应答器和列车累计走行距离对列车进行定位的基础上加入卫星定位、轨道电路区段定位的逻辑判断，提高了对列车定位的准确度和可靠性。
4.本发明提供的一种列车定位方法，包括：
5.获取列车接收到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息；
6.根据所述应答器的位置信息、所述累计走行距离、所述轨道电路载频信号以及所述卫星定位信息，确定列车的实际位置。
7.根据本发明提供的一种列车定位方法，所述根据所述应答器的位置信息、所述累计走行距离、所述轨道电路载频信号以及所述卫星定位信息，确定列车的实际位置，包括：
8.根据列车接收到的所述应答器的位置信息和所述累计走行距离，确定所述列车的第一位置；
9.根据所述卫星定位信息，确定所述列车的第二位置；
10.若所述第二位置与所述第一位置的差值小于预设可接收距离以及所述第二位置、所述第一位置与所述轨道电路载频信号处于同一轨道区段，则将所述第一位置作为所述列车的实际位置。
11.根据本发明提供的一种列车定位方法，所述根据所述应答器的位置信息、所述累计走行距离、所述轨道电路载频信号以及所述卫星定位信息，确定列车的实际位置，还包括：
12.在所述轨道电路载频信号发生变化、所述累计走行距离与所述第二位置的差值超过预设值、所述累计走行距离与所述轨道电路载波信号发生变化的变化点位置的差值超过所述预设值以及所述第二位置与所述轨道电路载波信号发生变化的变化点位置的差值在预设范围内的情况下，根据所述累计走行距离与所述变化点位置，确定修正因子；
13.根据所述修正因子，对所述第一位置中的所述累计走行距离进行修正；
14.根据修正后的第一位置，确定所述列车的实际位置；
15.其中，所述变化点位置是根据所述列车经过所述应答器后采集到的后续轨道区段载频报文确定的。
16.根据本发明提供的一种列车定位方法，所述根据所述应答器的位置信息、所述累计走行距离、所述轨道电路载频信号以及所述卫星定位信息，确定列车的实际位置，还包括：
17.若确定所述第二位置处于预设可用范围内，则根据所述第一位置，确定所述列车的实际位置；
18.若确定所述第二位置位于预设可参考范围内，则根据预设校正方式，对所述第二位置进行校正；
19.在校正后的第二位置处于所述预设可用范围内的情况下，根据所述第一位置，确定所述列车的实际位置。
20.根据本发明提供的一种列车定位方法，所述根据预设校正方式，对所述第二位置进行校正，包括：
21.将连续预设数量个周期内的卫星定位信息以及累计走行距离转移至最新周期上，以获取最新周期的卫星定位信息；
22.根据所述最新周期的卫星定位信息，确定所述列车的第三位置；
23.根据所述第三位置，对所述第二位置进行校正。
24.根据本发明提供的一种列车定位方法，所述根据所述应答器的位置信息、所述累计走行距离、所述轨道电路载频信号以及所述卫星定位信息，确定列车的实际位置，还包括：
25.在所述轨道电路载频信号发生变化、所述卫星定位信息显示所述列车已经经过下一个应答器以及所述列车未接收到所述下一个应答器的位置信息的情况下，若所述累计走行距离与所述第二位置之间的差值超过预设阈值，则将所述第二位置作为所述列车的实际位置。
26.本发明还提供一种列车定位系统，包括：
27.数据获取模块以及列车定位模块；
28.所述数据获取模块，用于获取列车接收到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息；
29.所述列车定位模块，用于根据所述应答器的位置信息、所述累计走行距离、所述轨道电路载频信号以及所述卫星定位信息，确定列车的实际位置。
30.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述列车定位方法的步骤。
31.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述列车定位方法的步骤。
32.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述列车定位方法的步骤。
33.本发明提供的列车定位方法及系统，通过在已有的基于应答器和列车累计走行距
离对列车进行定位的基础上加入卫星定位、轨道电路区段定位的逻辑判断，提高了对列车定位的准确度和可靠性。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明提供的列车定位方法的流程示意图；
36.图2是本发明提供的轨道电路载频配置示意图；
37.图3是本发明提供的列车定位场景示意图之一；
38.图4是本发明提供的列车定位场景示意图之二；
39.图5是本发明提供的列车定位场景示意图之三；
40.图6是本发明提供的对列车的第二位置进行校正的场景示意图；
41.图7是本发明提供的列车定位场景示意图之四；
42.图8是本发明提供的列车定位系统的结构示意图；
43.图9是本发明提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.列车定位的准确性收多方条件限制，可以归结为三大类：传感器精度，设备运行环境、定位融合方法导致的定位精度差异。其中传感器精度依赖于当前传感器技术水平，而设备运行环境是无法改变的，因此，基于定位融合方法是提升定位精度及可靠性的较为可行的途径，本发明提供的列车定位方法，针对市域铁路特点，融合了应答器定位、轨道电路区间定位、卫星定位以及列车测距定位，通过逻辑判断实现对列车的定位，具体实现如下。
46.图1是本发明提供的列车定位方法的流程示意图，如图1所示，方法包括：
47.s1、获取列车接收到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息；
48.s2、根据应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息，确定列车的实际位置。
49.需要说明的是，上述方法的执行主体可以是计算机设备。
50.可选地，列车在经过布置在市域铁路各轨道区段的应答器时，该应答器发送报文数据给列车，列车对报文数据进行解析后，可以知道该应答器的位置信息、该应答器距离下一应答器之间的距离以及该应答器与后续路线中轨道电路载频信号变化点之间的距离。
51.对于长、大区段，应答器布置稀疏，一般为5m-0.9km之间布置一个(其在站内布置间隔小，但是在站间布置间隔较大)，采用应答器的列车定位方式相对准确，其误差主要受
应答器辐射范围影响，精度一般在0.5米。
52.速度传感器：通过车轮在一定时间内的走行距离的速度，该速度乘以本周期时间得出本周期走行距离，将各个周期走行距离累计得到累计走行距离。
53.雷达：利用多普勒效益进行测速，安装在列车底部，通过发射波与回波的频率差，可以测出目标对雷达的径向相对运行速度，累计走行距离计算方法与速传相同。
54.市域铁路采用的zpw2000轨道铁路所采用的高频信号分为四种：1700hz、2000hz、2300hz和2600hz。
55.每一种载频又分为1型与2型。1型的频率是原频率加1.4hz；2型的频率是原频率减1.3hz。
56.因此，载频共有8种，如表1所示：
57.表1
58.下行上行1700-1(1701.4hz)2000-1(2001.4hz)2300-1(2301.4hz)2600-1(2601.4hz)1700-2(1698.7hz)2000-2(1998.7hz)2300-2(2298.7hz)2600-2(2598.7hz)
59.轨道区段的载频配置：按照表1的顺序进行设置，具体如图2所示，根据列车接收到的轨道铁路载频信号与轨道区段之间的对应关系，可以判断列车所处的轨道区段。
60.通过对得到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息(例如北斗定位信息)进行逻辑判断，便可以确定列车的实际位置。
61.本发明提供的列车定位方法，通过在已有的基于应答器和列车累计走行距离对列车进行定位的基础上加入卫星定位、轨道电路区段定位的逻辑判断，提高了对列车定位的准确度和可靠性。
62.进一步地，在一个实施例中，步骤s2可以具体包括：
63.s20、根据列车接收到的应答器的位置信息和累计走行距离，确定列车的第一位置；
64.s21、根据卫星定位信息，确定列车的第二位置；
65.s22、若第二位置与第一位置的差值小于预设可接收距离以及第二位置、第一位置与轨道电路载频信号处于同一轨道区段，则将第一位置作为列车的实际位置。
66.可选地，根据应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息，判断应答器、速度传感器与雷达、轨道电路以及卫星是否异常，并根据判断结果将其分为以下四个场景：
67.场景一、应答器、速度传感器与雷达、轨道电路以及卫星定位均正常；
68.场景二：应答器、轨道电路以及卫星定位均正常，速度传感器与雷达异常；
69.场景三：卫星定位异常；
70.场景四；应答器异常。
71.对于场景一(参照图3)，若根据列车接收到的应答器的位置信息(绝对位置)和累计走行距离计算得到的列车的第一位置，与根据卫星定位信息确定的列车的第二位置之间的差值小于预设可接收距离，并且列车的第一位置、列车的第二位置以及接收到的轨道电
路载频信号都处于同一轨道区段，则将计算出的列车的第一位置作为列车的实际位置。
72.例如，应答器给列车传送应答器的位置信息为a，此后列车通过速度传感器与雷达计算经过该应答器后列车的累计走行距离为b，所以列车此时通过应答器与累计走行距离得出列车的第一位置为a+b。
73.卫星通过差分定位得到的定位信息认为列车位置为(x1，y1)，以列车的第一位置(a+b)为圆心，设预设可接收距离为r，则可接受区域为一个圆，若卫星定位位置为(x1，y1)位于该可接收区域内，则认为上述得到的列车的第一位置在合理范围内，则可以将根据应答器的位置信息(a)与累计走行距离(b)得到的列车的第一位置(a+b)与卫星定位信息均值合理范围内，
74.此时，列车的第一位置(a+b)与列车的第二位置(x1,y1)均在轨道电路为2300-1的区段上，所以若此时列车接收到2300-1的载频则判断列车位置可用，即取列车的第一位置(a+b)作为列车的实际位置。
75.本发明提供的列车定位方法，通过在传统的基于应答器与列车累计走行距离实现列车定位的基础上，引入卫星定位与轨道电路，对应答器与列车累计走行距离实现列车定位的方式的合理性进行判断，提高了列车定位的可靠性。
76.进一步地，在一个实施例中，步骤s2还可以具体包括：
77.s23、在轨道电路载频信号发生变化、累计走行距离与第二位置的差值超过预设值、累计走行距离与轨道电路载波信号发生变化的变化点位置的差值超过预设值以及第二位置与轨道电路载波信号发生变化的变化点位置的差值在预设范围内的情况下，根据累计走行距离与变化点位置，确定修正因子；
78.s24、根据修正因子，对第一位置中的累计走行距离进行修正；
79.s25、根据修正后的第一位置，确定列车的实际位置；
80.其中，变化点位置是根据列车经过应答器后采集到的后续轨道区段载频报文确定的。
81.可选地，列车经过一个应答器后，采集到包含后续区段轨道区段载频报文时可以获取以下两点信息：
82.1、该应答器距轨道电路载频信号发送变化的变化点之间的距离(即该应答器距下一应答器距离)
83.2、该应答器的位置信息
84.列车接收轨道电路载频信号变化时(踩到第二个应答器时)可获取列车从上一个应答器到第二个应答器的累计走行距离。
85.若此时，列车的累计走行距离与根据卫星定位信息确定的列车第二位置的差值超过预设值，并且该累计走行距离与轨道电路载波信号发生变化的变化点位置的差值也超过上述预设值，则认为速度传感器和雷达异常，对应上述场景二。
86.此时，需要对计算得到的累计走行距离进行修正，具体地：根据累计走行距离与变化点位置，确定修正因子；
87.根据修正因子，对第一位置中的累计走行距离进行修正；
88.根据修正后的第一位置，确定列车的实际位置。
89.例如，如图4所示，列车踩到第一个应答器的位置信息为1000m，载频报文信息中提
示绝对位置1500m处为轨道电路载频信号发送变化的变化点位置(也即是第二个应答器位置)，因此当列车接收轨道电路载频信号发送变化时(采集到第二个应答器时)，列车已运行了500m，同时卫星定位信息确定的列车的第二位置与变化点位置之差在预设范围内，但是此时列车计算的累计走行距离为450m，产生了50m的误差，因此认为列车实际每运行100m会少计算10m的走行距离(此时列车计算走行距离为90m)，在后续计算累计走行距离时，,乘以修正因子(变化点位置500/累计走行距离450)作为计算的累计走行距离值。
90.根据得到的修正后的累计走行距离对上述得到的列车的第一位置进行修改，并将修正后的第一位置作为列车的实际位置。
91.本发明提供的列车定位方法，能够避免因速度传感器和雷达故障导致列车定位失败而导致的行车安全事故的发生。
92.进一步地，在一个实施例中，步骤s2还可以具体包括：
93.s26、若确定第二位置处于预设可用范围内，则根据第一位置，确定列车的实际位置；
94.s27、若确定第二位置位于预设可参考范围内，则根据预设校正方式，对第二位置进行校正；
95.s28、在校正后的第二位置处于预设可用范围内的情况下，根据第一位置，确定列车的实际位置。
96.进一步地，在一个实施例中，步骤s27可以具体包括：
97.s271、将连续预设数量个周期内的卫星定位信息以及累计走行距离转移至最新周期上，以获取最新周期的卫星定位信息；
98.s272、根据最新周期的卫星定位信息，确定列车的第三位置；
99.s273、根据第三位置，对第二位置进行校正。
100.可选地，对于上述场景三(参见图5)，若确定卫星定位信息跳变，则判断根据卫星定位信息确定的列车的第二位置是否处于预设可用范围(即卫星定位可用范围)，若确定上述第二位置在预设可用范围内，则将根据场景一得到的列车的第一位置，作为列车的实际位置。
101.其中，预设可用范围可以根据上周期的列车头的位置与上周期列车的累计走行距离之和圆心，其半径可根据路线环境测试情况进行配置，例如将可用范围的半径设置为10m。
102.根据卫星定位信息确定列车的第二位置，并判断列车的第二位置是否处于预设可参考范围(即卫星定位可用范围)内，若确定列车的第二位置在预设可参考范围内，则采用预设校正方式对卫星定位信息进行修正，具体地：
103.参见图6，将连续预设数量个(例如4个)周期内的卫星定位信息以及连续4个周期内累计走行距离转移至最新周期上，以获取最新周期的卫星定位信息(x，y)：
104.x＝(x1+b1+b2+b3+b4+x2+b2+b3+b4+x3+b3+b4+x4+b4)/4
105.y＝(y1+y2+y3+y4)/4
106.其中，x1～x4分别为第一周期至第四周期的卫星定位横坐标，y1～y4分别为第一周期至第四周期的卫星定位纵坐标，b1～b4分别是第一周期至第四周期的列车累计走行距离。
107.根据最新周期的卫星定位信息(x，y)，确定列车的第三位置，并根据列车的第三位置，对列车的第二位置进行校正。
108.若校正后的第二位置处于预设可用范围内，根据场景一计算得到的列车的第一位置，确定列车的实际位置；否则，根据传统的应答器的位置信息以及列车的累计走行距离对列车进行定位。
109.其中，预设可参考范围可以根据上周期的列车头的位置与上周期列车的累计走行距离之和圆心，其半径可根据路线环境测试情况进行配置，例如将可参考范围的半径设置为15m。
110.需要说明的是，若根据卫星定位信息确定的列车的第二位置并在预设可用范围内，也不在预设可参考范围内，则根据传统的应答器的位置信息以及列车的累计走行距离对列车进行定位。
111.本发明提供的列车定位方法，解决了因卫星定位信息发生跳变导致的列车定位不准确的问题，在一定程度上，提高了列车的定位精度。
112.进一步地，在一个实施例中，步骤s2还可以具体包括：
113.s29、在轨道电路载频信号发生变化、卫星定位信息显示列车已经经过下一个应答器以及列车未接收到下一个应答器的位置信息的情况下，若累计走行距离与第二位置之间的差值超过预设阈值，则将第二位置作为列车的实际位置。
114.可选地，在轨道电路载频信号发生变化、卫星定位信息显示列车已经经过下一个应答器，并且列车未接收到下一个应答器的位置信息的情况下，则可以确定此时应答器异常，对应上述场景四。
115.由于列车在运行过程中可用获取到后续部分区域内的应答器间距，因此可用根据定位信息来判断列车是否丢失了应答器，进而采用卫星进行定位。
116.若累计走行距离与列车的第二位置(根据卫星定位信息确定的)之间的差值超过预设阈值(例如15m)，则将列车第二位置作为列车的实际位置。
117.如图7所示，上一应答器汇报距下一应答器为1000m，但是列车累计走行距离已经到达1100m，(1100-1000)/1000》2％，同时卫星定位信息显示的列车的第二位置位于下一应答器的右侧，且列车的第二位置与累计走行距离之间的差值大于15m，则使用卫星定位的列车位置(即列车的第二位置)作为列车的实际位置。
118.本发明提供的列车定位方法，能够避免因应答器故障导致列车定位失败而导致的行车安全事故的发生，基于卫星定位方式实现对列车的全程定位。
119.下面对本发明提供的列车定位系统进行描述，下文描述的列车定位系统与上文描述的列车定位方法可相互对应参照。
120.图8是本发明提供的列车定位系统的结构示意图，如图8所示，包括：
121.数据获取模块810以及列车定位模块811；
122.数据获取模块810，用于获取列车接收到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息；
123.列车定位模块811，用于根据应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息，确定列车的实际位置。
124.本发明提供的列车定位系统，通过在已有的基于应答器和列车累计走行距离对列
车进行定位的基础上加入卫星定位、轨道电路区段定位的逻辑判断，提高了对列车定位的准确度和可靠性。
125.图9是本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(communication interface)911、存储器(memory)912和总线(bus)913，其中，处理器910，通信接口911，存储器912通过总线913完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器912中的逻辑指令，以执行如下方法：
126.获取列车接收到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息；
127.根据应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息，确定列车的实际位置。
128.此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机电源屏(可以是个人计算机，服务器，或者网络电源屏等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
129.进一步地，本发明公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的列车定位方法，例如包括：
130.获取列车接收到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息；
131.根据应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息，确定列车的实际位置。
132.另一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的列车定位方法，例如包括：
133.获取列车接收到的应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息；
134.根据应答器的位置信息、累计走行距离、轨道电路载频信号以及卫星定位信息，确定列车的实际位置。
135.以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
136.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上
述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机电源屏(可以是个人计算机，服务器，或者网络电源屏等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
137.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。