本發(fā)明涉及列車位置監(jiān)控，具體涉及一種ins與gnss組合列車運行監(jiān)控裝置定位系統(tǒng)。

背景技術：

1、現(xiàn)有的列車運行監(jiān)控裝置(lkj)主要用于160km/h普速列車及以下的列車運行控制，屬于中國鐵路列車運行控制系統(tǒng)ctcs-0級、ctcs-1級列車運行控制系統(tǒng)，也是ctcs-2級列車運行控制系統(tǒng)的后備系統(tǒng)。其系統(tǒng)內(nèi)存儲運行區(qū)段范圍內(nèi)鐵路線路里程坐標的鐵路站場數(shù)據(jù)，由gnss、機車信號坐標、站場數(shù)據(jù)、信號設備數(shù)據(jù)和人工輸入數(shù)據(jù)組成的組合定位方法確定列車定位。

2、現(xiàn)有的列車運行監(jiān)控裝置系統(tǒng)(lkj)定位裝置由五個部分組成

3、1、列車運行監(jiān)控主機內(nèi)的定位導航運算部分，其中內(nèi)置存儲器存儲運行區(qū)段范圍內(nèi)各個車站基于鐵路線路里程坐標的鐵路、信號平面布置圖和站內(nèi)所有信號設備名稱及位置坐標數(shù)據(jù)即車站基礎數(shù)據(jù)；

4、2、系統(tǒng)ic卡接口，基本數(shù)據(jù)由ic接口輸入列車的起始的發(fā)車車站名稱、列車車次(運行方向)、列車編組長度、列車牽引噸位等基本參數(shù)。

5、3、人機交互接口，人工通過人機交互單元(簡稱：dmi)鍵盤輸入運行判斷條件參數(shù)數(shù)據(jù)，例如：列車進站進入側線股道時由司機人工輸入側線股道名稱(側線號)；列車進入支線時由司機人工輸入支線名稱(支線號)；列車發(fā)車出站時機車越過出站信號機瞬間由司機人工標定出發(fā)股道基點；列車距離誤差大于監(jiān)控系統(tǒng)設定值時由司機人工在機車頭部越過信號機發(fā)碼點瞬間按壓“自動校正”鍵設定基點；

6、4、地面信息接收單元(信號絕緣節(jié)采集接口)，點式基本定位基點采集收到地面機車信號頻率為起點(預告絕緣節(jié))、機車信號頻率轉(zhuǎn)換點(進站信號機絕緣節(jié))和機車信號終止點(半自動閉塞出站信號機絕緣節(jié))信號作為點式基點，采用機車走行速度傳感器和時間推算走行距離確認列車位置；

7、5、gnss信息接收主機，gnss(全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng))接收裝置確定列車機車位置和運行方向，由于誤差較大，目前僅作為列車接近車站預告絕緣節(jié)和其它機車信號絕緣節(jié)的輔助定位

8、gnss誤差較大，采用民用碼時基本誤差在11m左右，在山區(qū)、城區(qū)誤差更大，由于誤差大于股道間距不能區(qū)分股道編號。在客運站站場建筑物遮蔽不能接收信號，在山區(qū)隧道內(nèi)不能接收衛(wèi)星信號，即使采用差分或偽衛(wèi)星技術可以滿足一般站場的遮蔽問題也不能解決長大隧道內(nèi)以及曲線隧道的信號多徑折射引起的列車快速正確定位問題，所以gnss僅可作為輔助定位使用。而且gnss一旦遭到人為干擾將影響正常列車運行；

9、采用地面信息軌道電路絕緣節(jié)點作為鐵路里程基點其里程坐標精度較高，可以作為列車運行監(jiān)控系統(tǒng)lkj基本定位使用，但是其走行距離采用機車速度表的里程標準，允許誤差是1.5％，誤差較大，僅可用于有機車信號軌道電路的區(qū)段應用，無機車信號軌道電路區(qū)段僅靠里程計推算坐標里程運行，走行距離越長誤差越大。而且里程坐標僅有縱向數(shù)據(jù)，沒有橫向和垂直數(shù)據(jù)，在無機車信號的站內(nèi)道岔區(qū)段由于路徑不同無法定位，也不能區(qū)分到發(fā)線的側線股道編號以及側線股道接車點和發(fā)車點，為了彌補系統(tǒng)誤差保證行車安全，列車運行監(jiān)控系統(tǒng)lkj系統(tǒng)預留了較大的安全距離和速度限制條件，影響了列車運行效率；

10、由于gnss的誤差以及列車運行監(jiān)控系統(tǒng)lkj機車里程器的誤差較大，需要通過人機交互單元(dmi)輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)和輸入基準位置定標，輸入站名、車次、側線號、支線號和出站信號機校正點作為基點和校正點，一旦輸入數(shù)據(jù)錯誤或者漏輸數(shù)據(jù)基點，將影響列車安全正常運行。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術中存在的技術缺陷和技術弊端，本發(fā)明實施例提供克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種ins與gnss組合列車運行監(jiān)控裝置定位系統(tǒng)，具體方案如下：

2、所述系統(tǒng)包括列車運行監(jiān)控主機、gnss信息接收主機、ins慣性導航系統(tǒng)、地面信息接收單元和人機交互單元；所述列車運行監(jiān)控主機內(nèi)存儲有車站基礎數(shù)據(jù)庫，所述車站基礎數(shù)據(jù)庫中存儲車站站場及信號平面布置圖數(shù)據(jù)，所述車站基礎數(shù)據(jù)包含列車運行區(qū)段內(nèi)的預告點、進站口、出站口、股道、信號機、絕緣節(jié)以及道岔等信號設備的編號、大地坐標以及鐵路里程坐標數(shù)據(jù)；

3、所述人機交互單元用于接收司機在發(fā)車前輸入的列車基本數(shù)據(jù)、股道編號，以及列車頭部越過出站信號機瞬間司機給出的開車信號和其它人機交互功能；

4、gnss信息接收主機用于接收gnss衛(wèi)星定位信號；

5、所述地面信息接收單元用于接收絕緣節(jié)信號和機車信號；

6、所述列車運行監(jiān)控主機用于基于股道編號、開車信號、出站信號機以及車站基礎數(shù)據(jù)庫，確定列車頭部此時的大地坐標，并以此大地坐標作為ins慣性導航系統(tǒng)起始的基準點發(fā)送給ins慣性導航系統(tǒng)；

7、所述大地坐標可以是地理坐標，也可以是基于車站基礎數(shù)據(jù)某一基點可以轉(zhuǎn)換的相對坐標；所述ins慣性導航系統(tǒng)用于在獲取基準點時開始工作，并在基準點位置基礎上跟隨列車的位置變化計算動態(tài)坐標變量，基于基準點的大地坐標和動態(tài)坐標變量，計算出列車運行過程中頭部的大地坐標；所述列車運行監(jiān)控主機還用于基于gnss衛(wèi)星定位信號和絕緣節(jié)信號更新ins慣性導航系統(tǒng)的基準點，進行列車運行過程中的位置誤差校正。

8、進一步地，所述列車運行監(jiān)控主機基于gnss衛(wèi)星定位信號和絕緣節(jié)信號進行列車運行過程中的位置誤差校正具體包括：

9、當?shù)孛嫘畔⒔邮諉卧邮盏浇^緣節(jié)信號時，以此時絕緣節(jié)信號對應的絕緣節(jié)的大地坐標作為新的基準點，更新ins慣性導航系統(tǒng)的基準點，對列車的當前位置進行重新定位，以實現(xiàn)列車運行過程中的位置誤差校正；

10、當?shù)孛嫘畔⒔邮諉卧唇邮盏浇^緣節(jié)信號，且基于ins慣性導航系統(tǒng)計算出的列車頭部的大地坐標累積誤差后不能區(qū)分不同股道號，而此時gnss信息接收主機接收到的gnss衛(wèi)星定位信號中的位置坐標可以區(qū)分不同股道號時，將此時gnss衛(wèi)星定位信號中的位置坐標作為新的基準點，更新ins慣性導航系統(tǒng)的基準點，對列車的當前位置進行重新定位，以實現(xiàn)列車運行過程中的位置誤差校正；

11、其中，將gnss衛(wèi)星定位信號中位置坐標與車站基礎數(shù)據(jù)中股道坐標數(shù)據(jù)對比，判斷能否區(qū)分不同股道號。

12、進一步地，所述gnss信息接收主機為gns接收機或gnss+rtk差分接收器，所述gnss衛(wèi)星定位信號為gnss或gnss+rtk差分信號。

13、進一步地，所述絕緣節(jié)信號包括起始點絕緣節(jié)信號、轉(zhuǎn)換點絕緣節(jié)信號以及結束點絕緣節(jié)信號，所述車站基礎數(shù)據(jù)庫中存儲有起始點絕緣節(jié)、轉(zhuǎn)換點絕緣節(jié)以及結束點絕緣節(jié)對應的大地坐標，所述列車運行監(jiān)控主機還用于在所述地面信息接收單元接收到絕緣節(jié)信號后，基于車站基礎數(shù)據(jù)庫中存儲的起始點絕緣節(jié)、轉(zhuǎn)換點絕緣節(jié)以及結束點絕緣節(jié)對應的大地坐標，獲取該絕緣節(jié)信號對應的大地坐標。

14、進一步地，所述列車運行監(jiān)控主機還用于，若有gnss衛(wèi)星定位信號，即gnss信息接收主機接收到gnss衛(wèi)星定位信號時，如果gnss衛(wèi)星定位信號中位置坐標與車站基礎數(shù)據(jù)中股道數(shù)據(jù)對比能夠區(qū)分不同股道號時，將gnss衛(wèi)星定位信號中的位置坐標作為列車運行監(jiān)控備用位置數(shù)據(jù)使用。

15、進一步地，所述列車運行監(jiān)控裝置定位系統(tǒng)還包括機車速度傳感器，所述機車速度傳感器用于：以最新的起始基準點或基準點為起點，在機車運行過程中按機車速度表和時間累計計算累計里程數(shù)據(jù)，并作為最終備用運行數(shù)據(jù)；所述列車運行監(jiān)控主機還用于：當基于ins慣性導航系統(tǒng)計算出的列車頭部的大地坐標累積誤差后不能區(qū)分不同股道號，且gnss信息接收主機接收到的gnss衛(wèi)星定位信號中的位置坐標也不能區(qū)分不同股道號時，通過累計里程數(shù)據(jù)計算列車此時的坐標，作為定位數(shù)據(jù)使用。

16、進一步地，所述列車運行監(jiān)控主機還用于，在沒有絕緣節(jié)信號時，若有gnss信息接收主機接收的gnss衛(wèi)星定位信號，如果gnss衛(wèi)星定位信號中位置坐標與車站基礎數(shù)據(jù)中股道數(shù)據(jù)對比能夠區(qū)分不同股道號，將gnss衛(wèi)星定位信號中位置坐標作為ins慣性導航系統(tǒng)的起始基準點。

17、進一步地，所述人機交互單元包括ic卡接口、顯示器及功能鍵；

18、所述ic卡接口連接ic卡，通過ic卡輸入列車基礎數(shù)據(jù)，輸出運行監(jiān)控記錄數(shù)據(jù)；所述顯示器用于顯示列車運行數(shù)據(jù)，所述功能鍵用于輸入現(xiàn)場補充數(shù)據(jù)，其中，所述列車基礎數(shù)據(jù)包括車次、監(jiān)控交路、車站號、列車種類、制動類型車速等級、總重、輛數(shù)、計長、機車型號、機車輪徑和發(fā)車股道號。

19、進一步地，所述開車信號具體為：在列車發(fā)車走行過程中列車頭部越過出站信號機瞬間司機在人機交互單元按下的開車鍵信號。所述開車信號用于gnss和ins數(shù)據(jù)誤差不能區(qū)分股道時的系統(tǒng)定位備用基點。

20、本發(fā)明具有以下有益效果：

21、1)本發(fā)明提供的一種ins與gnss組合列車運行監(jiān)控裝置定位系統(tǒng)，定位數(shù)據(jù)精度更高，可以自動確定列車徑路和判斷信號設備位置，可以自動準確判斷列車運行前方的運行條件和行車許可距離，提高了運輸效率和安全性；

22、2)本發(fā)明提供的一種ins與gnss組合列車運行監(jiān)控裝置定位系統(tǒng)，可以自動確定列車徑路、側線股道、支線發(fā)車口和出站信號機坐標編號名稱，減少司機運行途中人工輸入數(shù)據(jù)的頻次和內(nèi)容，提高了運輸效率和安全性。