專利名稱：用于確定動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)的質(zhì)量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)的質(zhì)量的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
例如，鐵路車輛、如具有一個(gè)或多個(gè)火車頭的火車沿從一個(gè)位置 到另一個(gè)位置的路線行進(jìn)。
一些火車以自動(dòng)模式沿路線行進(jìn)，其中， 在沿路線行進(jìn)之前，控制器預(yù)定例如在沿路線各位置的一個(gè)或多個(gè)火
車參數(shù)，例如速度和程度(notch)設(shè)定。為了預(yù)定沿路線的各位置 的火車參數(shù)，例如控制器可使用預(yù)先存儲(chǔ)各位置的路線的特性(例如 級別(grade))的存儲(chǔ)器。當(dāng)沿路線行進(jìn)時(shí)，重要的是使控制器知 道火車位置，以確保實(shí)際火車參數(shù)在各火車位置跟蹤預(yù)定的火車參 數(shù)。另外，例如，由于路線可包括各種火車參數(shù)限制、如速度限制， 因此，控制器需要知道火車位置何時(shí)正在接近火車參數(shù)限制位置，以 便在需要時(shí)將火車參數(shù)調(diào)節(jié)到符合火車參數(shù)限制。
備選地，火車可通過手動(dòng)模式沿路線行進(jìn)，其中火車操作人員負(fù) 責(zé)手動(dòng)調(diào)節(jié)火車參數(shù)。如同自動(dòng)模式那樣，當(dāng)沿路線行進(jìn)時(shí)，重要的 是使火車操作人員知道火車位置，例如火車位置何時(shí)接近火車參數(shù)限 制位置。然后，火車操作人員將火車參數(shù)手動(dòng)調(diào)節(jié)到符合火車參數(shù)限 制。
常規(guī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成當(dāng)火車沿路線行進(jìn)時(shí)，幫助自動(dòng)模式中的控制器 以及手動(dòng)模式中的火車操作人員提供火車的位置。但是，這些常規(guī)系 統(tǒng)只依靠全球定位衛(wèi)星(GPS)系統(tǒng)，它例如根據(jù)使用無線網(wǎng)絡(luò)或地面 設(shè)備的其它定位系統(tǒng)或衛(wèi)星定位系統(tǒng)來提供火車位置的一個(gè)測量。在 接收到定位系統(tǒng)測量時(shí)，控制器通常使用其存儲(chǔ)器將這種原始位置測量轉(zhuǎn)換成沿路線的距離測量。
如同任何測量系統(tǒng)那樣，定位測量系統(tǒng)易于出錯(cuò)，例如在火車的
GPS接收器無法與充分?jǐn)?shù)量的衛(wèi)星進(jìn)行通信時(shí)，或者控制器的存儲(chǔ)器 中可能將精確的原始GPS測量轉(zhuǎn)換成沿路線的不精確的距離測量的 錯(cuò)誤。因此，有利的是除了沿路線的GPS測量之外還提供獨(dú)立的距離 測量，以便確定提供給控制器或火車操作人員的距離估計(jì)相當(dāng)可靠。 另夕卜，有利的是將質(zhì)量值分配給為控制器或火車操作人員所提供的距 離估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于確定某個(gè)位置處的動(dòng)力 系統(tǒng)的位置估計(jì)的質(zhì)量的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括配置成測量位置處的動(dòng)力系 統(tǒng)的第一參數(shù)的第一傳感器。系統(tǒng)還包括配置成測量位置處的動(dòng)力系 統(tǒng)的第二參數(shù)的第二傳感器。系統(tǒng)還包括第二控制器，它配置成根據(jù)
基于第一參數(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)的第一位置以及基于動(dòng)力系統(tǒng)的第二參數(shù) 的動(dòng)力系統(tǒng)的第二位置來確定動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)和位置估計(jì)的質(zhì) 量。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于確定某個(gè)位置處的動(dòng)力 系統(tǒng)的位置估計(jì)的質(zhì)量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配置成確定位置處的動(dòng)力 系統(tǒng)的速度的速度傳感器。該系統(tǒng)還包括配置成提供動(dòng)力系統(tǒng)的測量 位置的位置確定裝置。系統(tǒng)還包括第二控制器，它配置成在位置確定 裝置提供動(dòng)力系統(tǒng)的測量位置時(shí)的第 一時(shí)間時(shí)期期間確定位置估計(jì) 的質(zhì)量。質(zhì)量基于動(dòng)力系統(tǒng)的位置的不確定性以及動(dòng)力系統(tǒng)的速度的 不確定性中的至少一個(gè)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于確定某個(gè)位置的動(dòng)力系 統(tǒng)的位置估計(jì)的質(zhì)量的方法。該方法包括測量位置處的動(dòng)力系統(tǒng)的速 度以及測量動(dòng)力系統(tǒng)的位置。該方法還包括確定動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì) 以及位置估計(jì)的質(zhì)量。確定位置估計(jì)以及位置估計(jì)的質(zhì)量的步驟根據(jù)基于速度的動(dòng)力系統(tǒng)的第一位置以及基于動(dòng)力系統(tǒng)的測量位置的動(dòng) 力系統(tǒng)的第二位置來進(jìn)行。


將參照附圖所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例來提供以上簡要描述的 本發(fā)明的實(shí)施例的更具體描述。要理解，這些附圖僅說明本發(fā)明的典 型實(shí)施例，因此不要看作是對其范圍的限制，將通過使用附圖以附加
特性和細(xì)節(jié)來描述和說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中
圖1是用于確定沿路線的某個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估計(jì)的 質(zhì)量的系統(tǒng)的一個(gè)示范實(shí)施例的側(cè)視圖2是用于確定沿路線的多個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估計(jì)的 質(zhì)量的系統(tǒng)的 一個(gè)示范實(shí)施例的側(cè)一見圖3是沿路線的多個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估計(jì)的質(zhì)量的一 個(gè)示范實(shí)施例的圖4是沿路線的多個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估計(jì)的質(zhì)量的一 個(gè)示范實(shí)施例的圖5是沿路線的多個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估計(jì)的質(zhì)量的一 個(gè)示范實(shí)施例的圖6是配置成確定沿路線的多個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估計(jì) 的質(zhì)量的第二控制器的一個(gè)示范實(shí)施例的框圖7是用于確定沿路線的某個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估計(jì)的 質(zhì)量的系統(tǒng)的一個(gè)示范實(shí)施例的側(cè)視圖；以及
圖8是示出用于確定沿路線的某個(gè)位置處的鐵路車輛的距離估 計(jì)的質(zhì)量的方法的一個(gè)示范實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在描述本發(fā)明的不同實(shí)施例的具體特征時(shí)，相對于本說明書的附 圖使用參考標(biāo)號。不同附圖中的相似或相同的參考標(biāo)號可用于表示本發(fā)明的不同實(shí)施例之間相似或相同的組件。
雖然相對于鐵路車輛或者鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)、具體為具有柴油機(jī)的火 車和火車頭來描述本發(fā)明的示范實(shí)施例，但是本發(fā)明的示范實(shí)施例也 適用于其它用途，例如但不限于非公路用車、船舶、固定單元和農(nóng)用 車輛、客運(yùn)公共汽車，它們均可使用至少一個(gè)柴油機(jī)或者柴油內(nèi)燃機(jī)。 為此，當(dāng)論述指定任務(wù)時(shí)，這包括由柴油動(dòng)力系統(tǒng)所執(zhí)行的工作或要 求。因此，相對于鐵路、海洋、運(yùn)輸車輛、農(nóng)用車輛或非公路用車應(yīng) 用，這可表示系統(tǒng)從當(dāng)前位置到目的地的移動(dòng)。在固定應(yīng)用、例如但 不限于固定發(fā)電站或發(fā)電站網(wǎng)絡(luò)的情況下，指定任務(wù)可表示柴油動(dòng)力
系統(tǒng)將要滿足的瓦特量(例如匿/hr)或者其它參數(shù)或要求。類似地， 柴油燃料發(fā)電單元的工作條件可包括速度、負(fù)載、供給燃料值、時(shí)序 等的一個(gè)或多個(gè)。此外，雖然公開了柴油動(dòng)力系統(tǒng)，但是，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員將易于知道，本發(fā)明的實(shí)施例也可與例如但不限于天然氣動(dòng) 力系統(tǒng)、生物柴油動(dòng)力系統(tǒng)等的非柴油動(dòng)力系統(tǒng)配合使用。此外，如 本文所公開，這類非柴油動(dòng)力系統(tǒng)以及柴油動(dòng)力系統(tǒng)可包括多個(gè)引 擎、其它動(dòng)力源和/或附加動(dòng)力源，例如但不限于電池源、電壓源(例 如但不限于電容器)、化學(xué)源、基于壓力的源(例如但不限于彈簧和/ 或液壓脹接)、電流源(例如但不限于電感器)、慣性源(例如但不限于 飛輪裝置)、基于重力的動(dòng)力源和/或基于化學(xué)的動(dòng)力源。
在涉及船舶的一個(gè)示范示例中，全部移動(dòng)同一個(gè)較大船的多個(gè)拖 船可一起進(jìn)行工作，其中各拖船在時(shí)間上被鏈接，以便完成使較大船 移動(dòng)的任務(wù)。在另一個(gè)示范示例中，單個(gè)船舶可具有多個(gè)引擎。非公 路用車(OHV)可包括具有從位置A到位置B在陸地移動(dòng)的相同任務(wù)的 車隊(duì)，其中各OHV在時(shí)間上被鏈接，以完成該任務(wù)。相對于固定發(fā)電 站，多個(gè)站可集中在一起，共同為特定位置和/或目的發(fā)電。在另一 個(gè)示范實(shí)施例中，提供單個(gè)站，但是其中多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)成該單個(gè)站。 在涉及機(jī)車車輛的 一 個(gè)示范示例中，都使同 一 較個(gè)大負(fù)荷移動(dòng)的多個(gè) 柴油動(dòng)力系統(tǒng)可一起進(jìn)行工作，其中各系統(tǒng)在時(shí)間上^皮鏈接，以完成使較大負(fù)荷移動(dòng)的任務(wù)。在另一個(gè)示范實(shí)施例中，機(jī)動(dòng)車輛可具有一個(gè)以上柴油動(dòng)力系統(tǒng)。
圖l-2示出系統(tǒng)10的一個(gè)示范實(shí)施例，其用于確定例如沿路線20的位置18處鐵路車輛、如包括火車頭17的火車16的距離估計(jì)14的質(zhì)量12 (圖3-4)。距離估計(jì)14基于沿路線20的參考點(diǎn)13，例如行程的目標(biāo)位置、城市邊界、里程碑、地面裝置或者任何相似的參考點(diǎn)。雖然圖1中的參考點(diǎn)13是沿路線20的前面的位置，但是參考點(diǎn)例如可以是沿路線的將來位置。雖然圖l-7的所示實(shí)施例示出用于確定沿某個(gè)路線的鐵路車輛、如火車的距離估計(jì)的質(zhì)量的系統(tǒng)，但是，本發(fā)明的實(shí)施例可用于任何動(dòng)力系統(tǒng)，例如非公路用車(OHV)、船舶以及不是沿鐵路行進(jìn)的其它應(yīng)用。例如，當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)不一定遵照沿預(yù)定路線的規(guī)定距離時(shí)，如同鐵路車輛那樣，本發(fā)明的實(shí)施例可用于為這些動(dòng)力系統(tǒng)確定位置估計(jì)和位置估計(jì)的相應(yīng)質(zhì)量。
系統(tǒng)10包括安置在火車頭17上的速度傳感器22以便測量沿路線20的位置18處的火車16的速度。速度傳感器可以是用于測量火車頭的速度的任何類型的常規(guī)速度傳感器，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的。系統(tǒng)10還包括與速度傳感器22耦合的控制器34。控制器34根據(jù)火車16從參考點(diǎn)13到沿路線20的位置18的速度來確定火車16與沿路線20的參考點(diǎn)13的第一距離30。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，控制器34在火車16在參考點(diǎn)13與位置18之間行進(jìn)的時(shí)間時(shí)期上結(jié)合火車16的速度，以確定第一距離30。雖然圖1所示的速度傳感器22配置成向控制器34發(fā)送速度數(shù)據(jù)，并且控制器34計(jì)算第一距離30，但是，速度傳感器可用于內(nèi)部計(jì)算第一距離30、然后將第 一距離傳送給第二控制器的本發(fā)明的示范實(shí)施例，下面進(jìn)行描述。除了測量的速度之外，速度傳感器22還向控制器34輸出不確定性信號39，隨后將信號39傳送給第二控制器(參見下文)，以用于確定距離估計(jì)14的質(zhì)量12。不確定性信號39指示火車16的測量的速度的不確定性的等級，以及除了作為可調(diào)常數(shù)之外，不確定性信號39例如還可直接從速度傳感器22出來到達(dá)第二控制器28。
系統(tǒng)IO還包括位置確定裝置，例如收發(fā)器24，例如以便提供火車16的測量位置。在一個(gè)示范實(shí)施例中，例如，收發(fā)器24是配置成與多個(gè)全球定位衛(wèi)星44、 46進(jìn)行通信的全球定位衛(wèi)星(GPS)裝置。雖然圖1示出一對全球定位衛(wèi)星44、 46，但是，例如，收發(fā)器24可配置成與兩個(gè)以上全球定位衛(wèi)星進(jìn)行通信。另外，與火車16沿路線20從參考點(diǎn)13到位置18的第一距離30對比，測量位置是例如基于綿度/經(jīng)度的火車16的原始位置，因此與從沿路線20的參考點(diǎn)13的距離不相關(guān)。雖然圖1示出一個(gè)收發(fā)器24(即一個(gè)位置確定裝置)，但是， 一個(gè)以上位置確定裝置、如兩個(gè)或更多GPS傳感器、地面設(shè)備、火車頭操作人員手動(dòng)輸入(例如在識(shí)別里程標(biāo)志時(shí))以及它們的任何
組合。另外，雖然圖1所示的火車16包括一個(gè)火車頭，但是，在火車上可包括一個(gè)以上火車頭，并且各火車頭可利用上述位置確定裝置的一個(gè)或多個(gè)對各火車頭確定距離估計(jì)以及距離估計(jì)的相應(yīng)質(zhì)量。通過利用 一個(gè)以上位置確定裝置，可實(shí)現(xiàn)更精確的距離估計(jì)和距離估計(jì)的質(zhì)量。例如，如果10個(gè)位置確定裝置被使用，并且提供21. 3-21. 4英里的范圍的距離，則較好的質(zhì)量將伴隨那個(gè)范圍內(nèi)的距離估計(jì)。但是，如果只有2個(gè)位置確定裝置被使用，并且提供25和30英里的距離，則較差的質(zhì)量將伴隨基于這些距離的距離估計(jì)。在一個(gè)示范實(shí)施例中，在確定距離估計(jì)14時(shí)，第二控制器(參見下文)可計(jì)算從多個(gè)位置確定裝置所提供的多個(gè)距離的平均或標(biāo)準(zhǔn)偏差。例如，如果10個(gè)位置確定裝置提供平均值為21. 3英里的IO個(gè)距離，則這可用作距離估計(jì)。但是，第二控制器可評估例如可在18-27英里之間范圍的這10個(gè)距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差，因此可將距離估計(jì)的質(zhì)量基于該標(biāo)準(zhǔn)偏差。
控制器34與收發(fā)器24耦合。控制器34基于控制器34的存儲(chǔ)器36將火車16的測量位置轉(zhuǎn)換成火車16沿路線20的第二距離32,其中存儲(chǔ)器36存儲(chǔ)基于測量位置的火車16沿路線20的第二距離32。因此，存儲(chǔ)器36實(shí)際上存儲(chǔ)整個(gè)路線20的測量位置(按照煒度/經(jīng)度)的列表以及各測量位置與沿路線20的特定參考點(diǎn)13的距離。雖然圖1所示的收發(fā)器24將測量位置傳送給控制器34，測量位置隨后被轉(zhuǎn)換成與沿路線20的參考點(diǎn)13的第二距離32，但是，收發(fā)器可包括與控制器34的存儲(chǔ)器36相似的內(nèi)部存儲(chǔ)器，它執(zhí)行這種轉(zhuǎn)換。除了測量位置之外，收發(fā)器24還向第二控制器(參見下文)輸出不確定性信號38,以用于確定距離估計(jì)14的質(zhì)量12。例如，不確定性信號38指示火車16的測量位置的不確定性的等級，并且可反映與收發(fā)器進(jìn)行充分通信的全球定位衛(wèi)星44、 46的數(shù)量。不確定性信號38可以是精度衰減因子(DOP)值，它是l與5之間的無單位值，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的，其中更高的數(shù)指示火車16的測量位置的更大不確定性。
系統(tǒng)10還包括第二控制器28，它配置成確定沿路線20的位置18處的火車16的距離估計(jì)14以及沿路線20的位置18處的火車16的距離估計(jì)14的質(zhì)量12。如圖1所示，第二控制器28根據(jù)基于火車速度的火車16沿路線20的第一距離30、基于火車16的測量位置的火車16沿路線20的第二距離32、從速度傳感器22所提供的不確定性信號39以及從收發(fā)器24所提供的不確定性信號38等四個(gè)輸入來確定距離估計(jì)14和距離估計(jì)的質(zhì)量12。雖然圖l示出第二控制器28將它對距離估計(jì)14以及距離估計(jì)14的質(zhì)量12的確定基于第一距離30、第二距離32、不確定性信號39和不確定性信號38等四個(gè)輸入，第二控制器28可將它對距離估計(jì)14和質(zhì)量12的確定基于少于或多于這四個(gè)輸入。在一個(gè)示范實(shí)施例中，例如，第二控制器是卡爾曼濾波器。
如圖1的示范實(shí)施例中還示出的，第二控制器28包括存儲(chǔ)器42。存儲(chǔ)器42存儲(chǔ)與沿路線20的位置18的前面的位置的先前距離估計(jì)和相應(yīng)的先前質(zhì)量值。如作為距離估計(jì)14的質(zhì)量11 (圖3)、 12 (圖4)隨時(shí)間的時(shí)距圖的圖3-4的示范實(shí)施例所示，在第一時(shí)間時(shí)期40(在圖3-4中大約為t=2000-2500)中，收發(fā)器24提供火車16的測量位置。在這個(gè)第一時(shí)間時(shí)期40中，第二控制器28根據(jù)第一距離30、第二距離32、不確定性信號38以及從第二控制器存儲(chǔ)器42所提供的先前質(zhì)量值來確定距離估計(jì)14的質(zhì)量11、 12。雖然本發(fā)明的示范實(shí)施例涉及根據(jù)第一距離30、第二距離32、不確定性信號38和先前質(zhì)量值來確定質(zhì)量ll、 12的第二控制器28,但是，第二控制器28可根據(jù)少于或多于這些值來確定質(zhì)量11、 12。圖4的示范實(shí)施例的質(zhì)量12(單位為英尺)是圖3的示范實(shí)施例的質(zhì)量11的絕對值，除了收發(fā)器24無法提供火車16的測量位置時(shí)的第二時(shí)間時(shí)期48 (下面進(jìn)行論述)之外。作為一個(gè)示例，如果在第一時(shí)間時(shí)期40中時(shí)間"=2600，第一距離30為IOO英尺，第二距離32為95英尺，不確定性信號38為4 (高)，以及ti之前的先前質(zhì)量值為3英尺，則第二控制器28可確定質(zhì)量12為4英尺。由于不確定性信號38為高，所以第二控制器28可能會(huì)將質(zhì)量12從其前面的值3英尺增加到值4英尺。因此，第二控制器28根據(jù)不確定性信號38、第一距離30、第二距離32和先前質(zhì)量值基本上連續(xù)傳播質(zhì)量12。另外，第二控制器28通過將質(zhì)量12與第二距離32相加(如果第二距離32小于第一距離30),或者通過從第二距離32減去質(zhì)量12(如果第二距離32大于第一距離30)，來計(jì)算距離估計(jì)14。在這個(gè)示例中，第二距離32小于第一距離30,因此第二控制器28將質(zhì)量12與第二距離32相加，以便得到距離估計(jì)14: 95英尺+4英尺=99英尺。繼續(xù)這個(gè)示例，在第一時(shí)間時(shí)期40中的第二時(shí)間t2=2800，第一距離30為250英尺，第二距離32為240英尺，不確定性信號38為2 (低)，以及前面的質(zhì)量12為3英尺(如前面所計(jì)算的)。例如，由于不確定性信號38為低，所以第二控制器28可能會(huì)將質(zhì)量12從其前面的值4英尺減小到值3英尺。另外，第二控制器28將火車16在稍后時(shí)間t2的距離估計(jì)15(圖1)計(jì)算為第二距離32與新質(zhì)量12之和240英尺+3英尺=243英尺。圖1示出火車16在相應(yīng)時(shí)刻L、 t2的距離估計(jì)14、 15。上述示例中的數(shù)值距離只是示范性的，因此第二控制器28可確定與上述值相同或不同的值。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，速度傳感器22連續(xù)測量火車頭17的速度，向控制器34連續(xù)提供速度信息，因此第二控制器28以連續(xù)時(shí)間間隔為基礎(chǔ)來接收第一距離30的數(shù)據(jù)。但是，收發(fā)器24沒有例行提供火車16的連續(xù)測量位置，而是例如根據(jù)衛(wèi)星信號的可用性以及其它因素以稀疏的時(shí)間間隔來提供這些測量位置。因此，第二控制器28以稀疏的時(shí)間間隔為基礎(chǔ)從控制器34接收第二距離32的數(shù)據(jù)。根據(jù)提供給第二控制器28的相應(yīng)第一和第二距離30、 32的數(shù)據(jù)的連續(xù)和稀疏時(shí)間間隔的差別，第二控制器28以稀疏的時(shí)間間隔為基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)確定距離估計(jì)的質(zhì)量12，這有效地充當(dāng)對于基于連續(xù)時(shí)間間隔所提供的第一距離30的校正。
如圖3-4的示范實(shí)施例進(jìn)一步所示，在第二時(shí)間時(shí)期48中(大約為t=3000-3500),收發(fā)器24停止提供火車16的測量位置。為了確定收發(fā)器24是否已經(jīng)停止提供火車16的測量位置，控制器34比較第一距離30和第二距離32，以便確定第二距離32相對于第一距離30的精度，并且還確定精度下降到低于閾值等級是否達(dá)到時(shí)間的閾值時(shí)期。如果控制器34確定收發(fā)器24已經(jīng)停止提供任何測量位置，或者測量位置不夠精確，則該控制器向第二控制器28發(fā)送信號，以修改它計(jì)算距離估計(jì)14的質(zhì)量12的方法，下面進(jìn)行論述。在第二時(shí)間時(shí)期48中，圖3的質(zhì)量ll基本上是平坦的，如同這個(gè)具體實(shí)施例中那樣，第二控制器28基本上使當(dāng)前質(zhì)量與先前質(zhì)量值相等。但是，對于圖4的實(shí)施例中的距離估計(jì)14的質(zhì)量12，第二控制器28根據(jù)收發(fā)器24已經(jīng)停止提供火車16的測量位置之前的質(zhì)量值以及基于火車16的速度的不確定性的一對可配置常數(shù)K1、K2按下式來確定質(zhì)量12的增加
質(zhì)量增加(t)-K2 x前面的質(zhì)量x t+Kl x t
因此，在圖4的第二時(shí)間時(shí)期48的初始部分期間，質(zhì)量12基本上是具有基于收發(fā)器24已經(jīng)停止提供測量位置之前的前面的質(zhì)量與基于速度不確定性的可配置常數(shù)K2之積的斜率的遞增線條。在第二時(shí)間時(shí)期48中，當(dāng)收發(fā)器24又開始與控制器34進(jìn)行通信時(shí)，第二控制器28根據(jù)收發(fā)器24又開始進(jìn)行通信以提供火車16的測量位置之前的前面的質(zhì)量以及基于不確定性信號38的斜度按照下式來確定質(zhì)量12的減小
質(zhì)量減小(t)-前面的質(zhì)量+斜度(基于不確定性信號)因此，從收發(fā)器24提供的不確定性信號38的值越低，則又降至收發(fā)器24已經(jīng)停止提供測量位置之前的質(zhì)量值的范圍的質(zhì)量的減小越大。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解， 一旦收發(fā)器24停止提供測量位置，則質(zhì)量12增加，因?yàn)閮H使用 一個(gè)距離測量(速度)，并且不會(huì)顯著依靠GPS距離測量，直到不確定性信號38再次較低。
控制器34可切換到自動(dòng)模式。在自動(dòng)模式中，控制器34確定火車16開始沿路線20的行程之前沿路線20的各位置的火車16的初始參數(shù)。在自動(dòng)模式中，控制器34利用距離估計(jì)14和距離估計(jì)的質(zhì)量12將即將到達(dá)的位置19處(圖1)的初始參數(shù)調(diào)節(jié)到沿路線20的即將到達(dá)的位置19(圖l)的修改參數(shù)。例如，當(dāng)確定是否修改為即將到達(dá)的位置19所計(jì)劃的初始參數(shù)時(shí)，在最壞情況的情形下，自動(dòng)模式的控制器34可使用初始位置18處的距離估計(jì)14和質(zhì)量12。例如，如果距離估計(jì)14的質(zhì)量12為10英尺，則控制器34可計(jì)劃將即將到達(dá)的位置19的初始參數(shù)重置為比即將到達(dá)的位置19短IO英尺的位置，取決于設(shè)置即將到達(dá)的位置19處的初始參數(shù)的重要性。另外，控制器34可利用即將到達(dá)的位置19的距離估計(jì)15來確認(rèn)火車16實(shí)際處于即將到達(dá)的位置19的時(shí)間，以便跟蹤即將到達(dá)的位置19的初始參數(shù)的精確性。更具體來說，在一個(gè)示范實(shí)施例中，如果初始參數(shù)是火車16的速度，則距離估計(jì)14和距離估計(jì)的質(zhì)量12可用于將火車的初始速度參數(shù)調(diào)節(jié)到火車的在即將到達(dá)的位置19之前的某個(gè)距離處的修改速度參數(shù)(其中質(zhì)量12可用于確定即將到達(dá)的位置19之前的距離)，以便符合沿路線20的即將到達(dá)的位置19處的速度限制?？刂破?4可從自動(dòng)模式切換到手動(dòng)模式，其中火車操作人員確定沿路線的各位置處的火車的初始參數(shù)。在質(zhì)量12處于控制器34的存儲(chǔ)器36中存儲(chǔ)的預(yù)定可接受范圍之外時(shí)，控制器34配置成從自動(dòng)模式切換到手動(dòng)模式。圖6示出例如第二控制器28的內(nèi)部操作的框圖的一個(gè)示范實(shí)施例。圖6只是第二控制器28的一個(gè)框圖布置的示例，因此各種其它框圖布置是可能的。
圖7示出系統(tǒng)IO，的一個(gè)附加實(shí)施例，其用于確定沿路線20，的位置18，處的火車16，的距離估計(jì)的質(zhì)量12，。系統(tǒng)IO，包括確定沿路線20，的位置18，處的火車16，的速度的速度傳感器22，。系統(tǒng)IO，還包括測量火車16，的位置的收發(fā)器24，。系統(tǒng)IO，還包括在收發(fā)器24，測量火車16，的位置的第一時(shí)間時(shí)期40，期間確定距離估計(jì)的質(zhì)量12，的第二控制器28'。如圖5和圖7所示，質(zhì)量12，基于火車16，的速度的不確定性信號38'和不確定性信號39，。雖然示范實(shí)施例描述了質(zhì)量12，基于速度和測量位置的不確定性之和，但是質(zhì)量12，可以僅基于這些不確定性其中之一。如圖5的圖所示，在第二時(shí)間時(shí)期48中，由于質(zhì)量12，基于速度和測量位置的不確定性之和，質(zhì)量12，連續(xù)增加到更大數(shù)量(大約為4000英尺)，但是，可調(diào)節(jié)系統(tǒng)IO，的其它形式使得質(zhì)量12，不連續(xù)增加到這類大的量。第二控制器28，配置成^^艮據(jù)第一距離30，、第二距離32，和距離估計(jì)的質(zhì)量12，來確定距離估計(jì)。
圖8示出用于確定沿路線20的位置18處的火車16的距離估計(jì)14的質(zhì)量12的方法100的一個(gè)示范實(shí)施例的流程圖。方法IOO在101處開始于測量沿路線20的位置18處的火車16的速度(102)。方法IOO還包括測量火車16的位置(104)。在結(jié)束于107之前，方法IOO還包括根據(jù)基于火車速度的火車16沿路線20的第一距離30以及基于火車16的測量位置的火車16沿路線20的第二距離32來確定火車16沿路線20的距離估計(jì)14和距離估計(jì)的質(zhì)量12。
本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明的實(shí)施例，以及還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的專利范圍由權(quán)利要求來定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員 想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權(quán)利要求的文字語言完全 相同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語言的非 實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則它們意在處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。部件列表
部件標(biāo)號名稱
10系統(tǒng)
10,系統(tǒng)
11質(zhì)量
12質(zhì)量
13參考點(diǎn)
14距離估計(jì)
15距離估計(jì)
16火車
17火車頭
18位置
19即將到達(dá)的位置
20路線
20'路線
22速度傳感器
22,速度傳感器
24收發(fā)器
24,收發(fā)器
28第二控制器
28'第二控制器
30第一距離
30'第一距離
32第二距離
32'第二距離34控制器
36存儲(chǔ)器
38不確定性信號
38'不確定性信號
39不確定性信號
39'不確定性信號
40■ 第一時(shí)間時(shí)期
40,第一時(shí)間時(shí)期
42第二控制器存儲(chǔ)器
44多個(gè)全球定位衛(wèi)星
48第二時(shí)間時(shí)期
100方法
102測量
104測量
106確定 。
權(quán)利要求
1. 一種用于確定位置(18)處的動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)(14)的質(zhì)量(12)的系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括第一傳感器(22)，配置成測量所述位置處的所述動(dòng)力系統(tǒng)的第一參數(shù)；第二傳感器(24)，配置成測量所述位置處的所述動(dòng)力系統(tǒng)的第二參數(shù)；以及第二控制器(28)，配置成根據(jù)基于所述第一參數(shù)的所述動(dòng)力系統(tǒng)的第一位置(30)以及基于所述動(dòng)力系統(tǒng)的所述第二參數(shù)的所述動(dòng)力系統(tǒng)的第二位置(32)來確定所述動(dòng)力系統(tǒng)的所述位置估計(jì)(14)和位置估計(jì)的所述質(zhì)量(12)。
2. 如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(IO),其中所述動(dòng)力系統(tǒng)是鐵路車輛，所述位置估計(jì)是沿線路(20)的位置處 的所述鐵路車輛的距離估計(jì)；所述第一傳感器(22)配置成測量沿所述路線(20)的所述位置(18) 處的所述鐵路車輛的第 一參數(shù)；所述第二傳感器(24)配置成測量沿所述路線(20)的所述位置(18) 處的所述鐵路車輛的第二參數(shù)；以及所述第二控制器(28)配置成根據(jù)基于所述第一參數(shù)的所述鐵路 車輛沿路線的第一距離(30)以及基于所述鐵路車輛的所述第二參數(shù) 的所述鐵路車輛沿路線的第二距離(32)來確定所述鐵路車輛沿所述 路線(20)的所述距離估計(jì)(14)和所述距離估計(jì)的所述質(zhì)量(12)。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(10),其中所述第一傳感器是配置成測量沿路線的所述位置處的所述鐵路 車輛的速度的速度傳感器(22);所述第二傳感器是配置成提供所述鐵路車輛的測量位置的.位置 確定裝置(24);以及所述第二控制器(28)配置成根據(jù)基于所述鐵路車輛速度的所述 第一距離(30)以及基于所述鐵路車輛的所述測量位置的所述第二距 離(32)來確定所述距離估計(jì)(14)和所述距離估計(jì)的所述質(zhì)量(12)。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述鐵路車輛是具有多個(gè) 火車頭(17)的火車(16)，各火車頭(17)包括至少一個(gè)速度傳感器 (22)、至少一個(gè)位置確定裝置(24)和所述第二控制器(28)，以根據(jù) 所述第一距離(30)和所述第二距離(32)來確定所述距離估計(jì)(14)和 所述距離估計(jì)的所述質(zhì)量(12)。
5. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括與所述速度傳感器(22)和所述第二控制器(2 8)耦合的控制器 (34)，所述控制器(34)配置成根據(jù)沿路線的所述位置(18)之前的鐵路 車輛的所述速度來確定所述鐵路車輛沿路線(28)的所述第一距離 (30)。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(34)與所述位 置確定裝置(24)耦合，所述控制器(34)配置成基于所述控制器的存儲(chǔ) 器(36)將所述鐵路車輛的所述測量位置轉(zhuǎn)換成所述鐵路車輛沿路線 的所述第二距離(32),所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)基于所述測量位置的所述 鐵路車輛沿路線的所述第二距離(32)。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述位置確定裝置(24)配置成向所述第二控制器(28)傳送不確 定性信號(38)，所述不確定性信號指示所述鐵路車輛的所述測量位置 的不確定性等級；所述速度傳感器(22)配置成向所述控制器(34)傳送不確定性信 號(39),所述不確定性信號(39)隨后被傳送給所述第二控制器(28)， 所述不確定性信號指示火車的測量速度的不確定性等級。
8. —種用于確定位置(18，)處的動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)的質(zhì)量(12，) 的系統(tǒng)(IO，)，所述系統(tǒng)包括速度傳感器(22，)，配置成確定所述位置(18，)處的所述動(dòng)力系統(tǒng)的速度；位置確定裝置(24')，配置成提供所述動(dòng)力系統(tǒng)的測量位置；以及第二控制器(28')，配置成在所述位置確定裝置提供動(dòng)力系統(tǒng)的 所述測量位置時(shí)的第一時(shí)間時(shí)期(40')期間確定位置估計(jì)的所述質(zhì)量 (12，)，所述質(zhì)量(12，)基于所述動(dòng)力系統(tǒng)的所述位置的不確定性(38') 和所述動(dòng)力系統(tǒng)的速度的不確定性(39')中的至少一個(gè)。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)(IO，)，其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)是沿路 線(20，)的位置(18，)處的鐵路車輛，所述位置估計(jì)是鐵路車輛沿線路 的距離估計(jì)，以及其中所述速度傳感器(22，)配置成確定沿所述路線(20，)的所述位置 (18，)處的所述鐵路車輛的速度；所述位置確定裝置(24，)配置成提供所述鐵路車輛的測量位置；以及所述第二控制器(28，)配置成在所述位置確定裝置(24，)提供鐵 路車輛的所述測量位置時(shí)的第一時(shí)間時(shí)期(40，)期間確定距離估計(jì)的 所述質(zhì)量(12')，所述質(zhì)量(12，)基于所述鐵路車輛的所述位置的不確
10. —種用于確定位置(18)處的動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)(14)的質(zhì) 量(12)的方法(100),所述方法(100)包括測量(102)位置(18)處的動(dòng)力系統(tǒng)的速度； 測量(104)動(dòng)力系統(tǒng)的位置；以及根據(jù)基于速度的動(dòng)力系統(tǒng)的第 一 位置(3 0)以及基于動(dòng)力系統(tǒng)的 測量位置的動(dòng)力系統(tǒng)的第二位置(32)來確定(106)動(dòng)力系統(tǒng)的位置估 計(jì)(14)和位置估計(jì)(14)的質(zhì)量(12)。
全文摘要
本發(fā)明為“用于確定動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)的質(zhì)量的系統(tǒng)和方法”。提供一種用于確定位置(18)處的動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)(14)的質(zhì)量(12)的系統(tǒng)(10)。該系統(tǒng)包括配置成測量位置處的動(dòng)力系統(tǒng)的第一參數(shù)的第一傳感器(22)。該系統(tǒng)還包括配置成測量位置處的動(dòng)力系統(tǒng)的第二參數(shù)的第二傳感器(24)。該系統(tǒng)還包括第二控制器(28)，它配置成根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的基于第一參數(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)的第一位置(30)以及基于第二參數(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)的第二位置(32)來確定動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)和位置估計(jì)的質(zhì)量(12)。還提供一種用于確定位置(18)處的動(dòng)力系統(tǒng)的位置估計(jì)(14)的質(zhì)量(12)的方法(100)。
文檔編號B61L25/00GK101531203SQ200910129640
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者A·K·庫馬, V·V·南德卡 申請人:通用電氣公司