可靠地確定對(duì)象尤其是沿著已知路線(xiàn)移動(dòng)的車(chē)輛的位置的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于對(duì)在已知路線(xiàn)上移動(dòng)的對(duì)象，尤其是例如列車(chē)的車(chē)輛，確定對(duì)于鐵路運(yùn)輸而言是安全的位置和／或定位的方法，其特征在于，通過(guò)在給定時(shí)間一方面根據(jù)至少涉及到一個(gè)衛(wèi)星的基本測(cè)量并且另一方面根據(jù)對(duì)所述已知路線(xiàn)的可靠映射進(jìn)行有效計(jì)算，從而確定所述對(duì)象的所述位置和／或所述定位。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于安全地確定沿著定位部件已知的路線(xiàn)移動(dòng)的對(duì)象的位置和/或定位的方法。術(shù)語(yǔ)“路線(xiàn)”指的是車(chē)輛被嚴(yán)格限定在其中移動(dòng)的通過(guò)任意和可變截面的管狀表面界定的一個(gè)空間子集。在可以忽略該管道的截面的情況下，其給出二個(gè)聯(lián)系該移動(dòng)體的經(jīng)度、緯度和高度的方程。本專(zhuān)利技術(shù)更確切地涉及一種用于確定在其準(zhǔn)確路徑已知的鐵道上移動(dòng)的列車(chē)的位置的方法。相同的原理還可以應(yīng)用到其中已知單個(gè)方程(在已知表面上的移動(dòng)體的移動(dòng))的情況。本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于確定車(chē)輛對(duì)于鐵路運(yùn)輸而言是安全的位置和/或定位車(chē)輛的方法，也就是說(shuō)它涉及能對(duì)在已知路線(xiàn)上移動(dòng)的車(chē)輛按給定的概率準(zhǔn)瞬時(shí)地確定其位置，或者更確切地確定在一路段中所述車(chē)輛不存在其中的各個(gè)區(qū)段。該位置是基于使用以下統(tǒng)稱(chēng)為“衛(wèi)星”的導(dǎo)航衛(wèi)星或等效的陸地導(dǎo)航塔。已知可在計(jì)算相對(duì)于三個(gè)衛(wèi)星的位置的幫助下確定對(duì)象，例如是列車(chē)的，準(zhǔn)確位置，接收來(lái)自所述各衛(wèi)星的信息的接收器能夠在相對(duì)高的精度下計(jì)算所述移動(dòng)體的坐標(biāo)。然而，必須添加對(duì)世界時(shí)間的準(zhǔn)確測(cè)量，對(duì)于在接收器，例如列車(chē)中設(shè)置的接收器上對(duì)此的實(shí)現(xiàn)可能會(huì)是復(fù)雜的和有些昂貴的。另外，應(yīng)注意必須使這些衛(wèi)星屬于同一個(gè)星座并且它們使用相同的基準(zhǔn)時(shí)間。出于這個(gè)原因，通常使用第四個(gè)衛(wèi)星，以通過(guò)求解具有四個(gè)未知數(shù)的四方程系統(tǒng)達(dá)到對(duì)所涉及的對(duì)象的準(zhǔn)確定位，從而獲得所涉及點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)以及時(shí)間值。實(shí)際上，根據(jù)這些衛(wèi)星的坐標(biāo)信息，通過(guò)計(jì)算從想確定其位置的接收器體到所述各個(gè)衛(wèi)星的距離確定這些未知量。在民用和軍用領(lǐng)域中，已經(jīng)采取了許多提高所使用信息的數(shù)量和/或品質(zhì)的策略，以使改進(jìn)這些測(cè)量的精度成為可能。對(duì)此，尤其可以提到下述幾個(gè)方面增加測(cè)量中所涉及到的衛(wèi)星的數(shù)量(包括地面設(shè)施)，相關(guān)相繼的測(cè)量以減小某些誤差起因的影響，本地相關(guān)信息(例如DGPS、WAAS)的無(wú)線(xiàn)電廣播(通過(guò)衛(wèi)星等)，通過(guò)利用衛(wèi)星載波器的同步提高計(jì)時(shí)測(cè)量的精度，使用由地面監(jiān)視網(wǎng)或衛(wèi)星星座網(wǎng)廣播的維護(hù)和控制信息。匯編這些各種各樣的信息項(xiàng)以便盡可能地精煉感興趣對(duì)象的位置的最有可能的值和提高它的精度。另外，還提出編碼和自相關(guān)技術(shù)以便確保防止電磁干擾或者防止測(cè)量時(shí)易于出現(xiàn)的惡意行為。最后，對(duì)于某些應(yīng)用，衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以添加能進(jìn)一步改進(jìn)可使用信息的數(shù)量和質(zhì)量的輔助傳感器，例如航空學(xué)中的大氣壓力傳感器，和多普勒雷達(dá)耦合的車(chē)軸旋轉(zhuǎn)傳感器，部分或完全的慣性(導(dǎo)航)站，等等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
從而本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)目的是說(shuō)明一種對(duì)在已知路線(xiàn)上移動(dòng)的對(duì)象，更不必說(shuō)是列車(chē)，允許安全位置和/或定位的方法和設(shè)備。術(shù)語(yǔ)安全位置指的是在每次計(jì)算中重新規(guī)定的其誤差等級(jí)小于10-9并且最好能達(dá)到10-12的位置，或者更確切地在某區(qū)段外不存在列車(chē)。本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于對(duì)在已知路線(xiàn)上移動(dòng)的對(duì)象，尤其是例如列車(chē)的車(chē)輛，確定對(duì)于鐵路運(yùn)輸而言是安全的位置和/或定位的方法，其特征在于，通過(guò)在給定時(shí)間一方面根據(jù)至少涉及到一個(gè)衛(wèi)星的基本測(cè)量并且另一方面根據(jù)對(duì)所述已知路線(xiàn)的可靠映射進(jìn)行有效計(jì)算，從而確定所述對(duì)象的所述位置和/或所述定位。所述可靠映射最好使得到二個(gè)帶有三個(gè)表示要確定其位置和/或定位的所述對(duì)象的坐標(biāo)的未知量的關(guān)系式成為可能，同時(shí)通過(guò)從至少一個(gè)的位置已知的衛(wèi)星發(fā)送的信息得到這三個(gè)未知量之間的至少另一個(gè)的關(guān)系式。更確切地，本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種方法，其中每個(gè)基本測(cè)量包括沿所述路線(xiàn)確定二個(gè)里程點(diǎn)之間一個(gè)個(gè)體(individual)域，所述域取決于所述基本測(cè)量的計(jì)時(shí)測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差、光速、一個(gè)與所涉及衛(wèi)星和鐵道的路線(xiàn)相關(guān)的系數(shù)以及一個(gè)定義任何測(cè)量記錄的誤差散布幾何的加權(quán)因子，從而預(yù)先確定所述個(gè)體域中不存在該列車(chē)的概率。每個(gè)測(cè)量結(jié)果是重復(fù)的(redundant)會(huì)是有益的，這使得有可能通過(guò)多個(gè)同時(shí)在相同的給定時(shí)間基于不同的衛(wèi)星或一對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行的基本測(cè)量記錄確定多個(gè)個(gè)體域。依據(jù)第一實(shí)施例，通過(guò)一對(duì)衛(wèi)星利用相同的基準(zhǔn)時(shí)間實(shí)現(xiàn)一次基本測(cè)量。這對(duì)衛(wèi)星最好屬于相同的星座。依據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)屬于一個(gè)星座的至少一個(gè)的衛(wèi)星以及一個(gè)和該沿著已知路線(xiàn)移動(dòng)的對(duì)象鏈接的接收器實(shí)現(xiàn)基本測(cè)量，所述接收器具有一個(gè)和衛(wèi)星所屬于的所述星座的基準(zhǔn)時(shí)間同步的時(shí)鐘。這意味著這足以滿(mǎn)足為了同時(shí)得到多個(gè)基本測(cè)量增加衛(wèi)星的數(shù)量。最好確定公共域的存在，公共域定義為各個(gè)，最好是所有，個(gè)體域的交集。把不具有和該公共域共用的點(diǎn)的個(gè)體域舍棄掉是特別有好處的。這里，如是存在非零的公共域，把可能存在該移動(dòng)對(duì)象的域確定為非舍棄的個(gè)體域的組合。從此推出該組合域外的不存在概率定義為已知的各個(gè)體域內(nèi)不存在概率的乘積。依據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例，這些定義該組合域的個(gè)體域取決于一個(gè)定義誤差分布幾何的參數(shù)，該參數(shù)大于或等于確定用來(lái)定義該組合域的各個(gè)體域而選擇的參數(shù)。本專(zhuān)利技術(shù)還涉及一種設(shè)備，用于對(duì)在已知路線(xiàn)上移動(dòng)的對(duì)象，最好是例如列車(chē)的車(chē)輛，確定對(duì)于鐵路運(yùn)輸而言是安全的位置和/或定位，其至少包括-和所述對(duì)象關(guān)聯(lián)的部件，包括，至少一個(gè)的中央計(jì)算機(jī)，至少一個(gè)的對(duì)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)的接收器/譯碼器，一個(gè)無(wú)線(xiàn)電接口以及一個(gè)包括由所述對(duì)象完成的路線(xiàn)映射的數(shù)據(jù)庫(kù)，-中央部件，包括，一個(gè)中央計(jì)算機(jī)，一個(gè)或多個(gè)無(wú)線(xiàn)電接口，一個(gè)總線(xiàn)系統(tǒng)，一個(gè)包括該路線(xiàn)的映射的數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)用于管理對(duì)所述映射的修改的應(yīng)用和至少一個(gè)的操縱臺(tái)，以及移動(dòng)體/中央部件的接口件和人/移動(dòng)體的接口件。該接收器/譯碼器最好包括一個(gè)和衛(wèi)星星座的基準(zhǔn)時(shí)間同步的時(shí)鐘。本專(zhuān)利技術(shù)的設(shè)備最好還包括多個(gè)輔助傳感器。該中央部件最好可隨意是便攜式的。用來(lái)確定沿已知路線(xiàn)移動(dòng)的對(duì)象，更具體地是列車(chē)，的位置和/或定位的方法事實(shí)上可以根據(jù)二種不同的運(yùn)行方式予以解釋-線(xiàn)性方式，當(dāng)列車(chē)沿著在其位置附近沒(méi)有分叉的鐵道行進(jìn)時(shí)，以及-拓?fù)浞椒绞?，?dāng)列車(chē)正在進(jìn)入轉(zhuǎn)轍點(diǎn)區(qū)段時(shí)或者當(dāng)它還不能肯定它已經(jīng)離開(kāi)該區(qū)段時(shí)。本專(zhuān)利技術(shù)更確切地涉及在線(xiàn)性方式下移動(dòng)的列車(chē)的位置。在於拓?fù)浞绞较碌囊苿?dòng)情況中，例如在轉(zhuǎn)轍點(diǎn)區(qū)的情況下，后面所說(shuō)明的實(shí)現(xiàn)例子使得有可能迅速地從拓?fù)浞绞睫D(zhuǎn)接到線(xiàn)性方式，并且從而應(yīng)用依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的方法。當(dāng)然，沿著已知路線(xiàn)移動(dòng)的車(chē)輛的一般化例如可包括在渠道網(wǎng)中移動(dòng)的船，在已知其確切路線(xiàn)的公路上移動(dòng)的汽車(chē)等等。應(yīng)注意到的是，在鐵路信令的領(lǐng)域中，該對(duì)象，更確切地列車(chē)，的路線(xiàn)是準(zhǔn)確安全地知道的。從而它簡(jiǎn)單方便地檢查列車(chē)是否正在接近危險(xiǎn)點(diǎn)(鐵道的特殊段)并且對(duì)它后面的列車(chē)發(fā)出它的存在的信號(hào)直至后者可以在沒(méi)有任何與它相撞的風(fēng)險(xiǎn)下駛?cè)?。鐵路系統(tǒng)中的刷新時(shí)間最多應(yīng)在一秒到數(shù)秒。線(xiàn)性方式在該方式下，根據(jù)通過(guò)二個(gè)里程點(diǎn)定義的一個(gè)域，即由二個(gè)用于其確切路徑是已知的一條確定鐵道的曲線(xiàn)坐標(biāo)定義的可靠間隔(或者如果不是確切路徑則至少是安全含義上的可能路徑)，定位列車(chē)，其有可能在按所需要的那樣小的誤差等級(jí)下定義列車(chē)的不存在。該鐵軌的映射給出三個(gè)坐標(biāo)(高度、緯度和經(jīng)度)間的二個(gè)可靠已知的方程。該映射存儲(chǔ)在一個(gè)安全數(shù)據(jù)庫(kù)中并且在開(kāi)始服務(wù)時(shí)裝到列車(chē)上，通過(guò)常規(guī)鐵路運(yùn)輸安全手段如編碼、冗余保證其內(nèi)容的完整性。其更新，當(dāng)適當(dāng)時(shí)，最好通過(guò)適當(dāng)?shù)膮f(xié)議管理。第三個(gè)方程將通過(guò)涉及至少一個(gè)衛(wèi)星最好一對(duì)衛(wèi)星的基本測(cè)量給出。即-測(cè)量一個(gè)衛(wèi)星和設(shè)置在該移動(dòng)體(該列車(chē))上的接收器之間的傳輸時(shí)間，其定義所述衛(wèi)星和該按收器之間的距離，這是在所述接收器具有一個(gè)和該衛(wèi)星屬于的星座的基準(zhǔn)時(shí)間同步的情本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
用于對(duì)在已知路線(xiàn)上移動(dòng)的對(duì)象，尤其是例如列車(chē)的車(chē)輛，確定對(duì)于鐵路運(yùn)輸而言是安全的位置和／或定位的方法，其特征在于，通過(guò)在給定時(shí)間一方面根據(jù)至少涉及到一個(gè)衛(wèi)星的基本測(cè)量并且另一方面根據(jù)對(duì)所述已知路線(xiàn)的可靠映射進(jìn)行有效計(jì)算，從而確定所述對(duì)象的所述位置和／或所述定位。

【技術(shù)特征摘要】
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：簡(jiǎn)皮爾費(fèi)朗卡特，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：阿爾斯托姆比利時(shí)股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：BE[比利時(shí)]