專利名稱：列車gps里程自動修正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種車輛電子定位修正系統(tǒng)，特別是一種用于鐵路的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)。
技術(shù)背景在鐵路運營系統(tǒng)中，要使用許多鐵路特種車輛，例如軌道檢查車、鋼軌探 傷車、地質(zhì)雷達車，這些特種車輛是檢查軌道病害，消除事故隱患、指導(dǎo)線路維修、提高線路平順性、保障行車安全的大型動態(tài)檢測設(shè)備。而特種車輛的里 程修正，也就是列車運行于鐵路線路上的位置測定是一個基本的工程數(shù)據(jù)。在 現(xiàn)有技術(shù)中，是通過線路上的公里牌數(shù)來表示所處位置，而里程的累加是依靠 車輪旋轉(zhuǎn)的周長和旋轉(zhuǎn)的次數(shù)累加而得到里程數(shù)，但是由于車輪原因，如車輪 自身磨損造成圓周變小，或列車制動打滑；或者線路原因，如線路設(shè)置的公里 牌，由于施工改線，造成長鏈或短鏈；甚至在線路的連接線，會出現(xiàn)里程跳變。 這些原因都可以造成里程的不精確性，當特種車輛檢測出線路某一地點有問題 時，而不精確的定位將影響線路工作人員查找線路病害的速度和效率。在現(xiàn)有技術(shù)中是靠人工在軌檢車運行到特定里程處進行里程的修正，修正 病害公里數(shù)位置的重要手段是對軌道的公里牌的標識，現(xiàn)有的對檢測系統(tǒng)的公 里數(shù)的修正是依靠人工修正，操作人員在運行的火車上通過瞭望窗口觀察軌道 兩旁的公里碑，在公里碑與操作人員平行時按下公里置入鍵，這就要求操作人 員事先輸入下一個公里碑的公里數(shù)，而且公里置入時需要及時和準確，現(xiàn)有的 技術(shù)手段既影響測量軌道病害位置的精確度又加重了操作人員的工作負擔(dān)。人 工修正里程存在的問題在于1)列車速度過快造成操作人員無法看清公里牌或?qū)锍绦拚^早或過遲； 2) 天氣原因?qū)Σ僮魅藛T的視線的影響，例如霧、雨、雪、風(fēng)等天氣；3) 人工修正使得操作人員工作負擔(dān)繁重。目前，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，可以采用車上GPS定位，輸出軌道病害的經(jīng) 度緯度，再根據(jù)經(jīng)緯度去查找病害，但由于不知道病害的確切公里，因此不能 自動校對里程。另外，在本領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用于軌道檢查車上的里程校對的方式 還有人工鍵盤輸入，這樣使得軌道檢測系統(tǒng)的里程精確度受到了很大的影響， 并且操作人員的工作負擔(dān)過重，并在夜間行車過程中列車速度快以及視線受干 擾的情況下無法識別鐵路里程牌。發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種列車GPS里程自動修正系統(tǒng),通過 一臺GPS處理計算機接收GPS接收機的信號，并進行實時處理，從而克服了現(xiàn) 有技術(shù)中的缺陷，實現(xiàn)對軌檢車檢測系統(tǒng)提供精度較高、且輸出速率較快的電 子定位數(shù)據(jù)。為此，本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其特征在于包括一處 理計算機，該處理計算機用串行口連接一 GPS接收機，該處理計算機通過網(wǎng)絡(luò) 以串行口連接一旨車檢測系統(tǒng)，其中，GPS接收機將接收到的GPS定位數(shù)據(jù) 以串行口傳輸給所述的處理計算機，所述的軌檢車檢測系統(tǒng)也以串行口傳輸軌 檢車的數(shù)據(jù)。如上所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，在所述的處理計算機中， 進行里程自動匹配和延遲處理和方向判斷處理，處理后的數(shù)據(jù)傳輸給所述的軌 ^r車檢測系統(tǒng)。如上所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，該處理計算機的串行口連 接一控制鍵盤，還可以網(wǎng)絡(luò)以串行口連接一鐵路地理信息系統(tǒng)RailsGIS系統(tǒng)， 傳輸GPS信息和路程信息。如上所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，所述GPS接收才幾為海洋用
的GPS接收機。如上所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，所述GPS接收機具有一天 線，所述天線設(shè)置在軌檢車車頂， 一根連接線連接所述天線和所述GPS接收機。如上所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，所述GPS接收機設(shè)置在主 機臺上，并設(shè)有單獨的供應(yīng)電源。如上所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，設(shè)置在軌檢車車頂上的天 線周圍是開闊的。如上所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，該處理計算機將GPS數(shù)據(jù) 通過延遲處理和實時性處理和里程數(shù)據(jù)庫進行匹配，得到實時的火車所在位置 里程數(shù)，在傳輸?shù)剿鲕墮z車檢測系統(tǒng)和/或鐵路地理信息系統(tǒng)。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具備的優(yōu)點和特點是1、本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)法解決了 GPS接收;bL輸出數(shù)據(jù) 時的延遲性，大大提高了 GPS接收機動態(tài)測量的準確度，并且使用成本較低的 GPS接收機，經(jīng)過算法處理能使其性能達到甚至超過價格昂貴的實時GPS接收 機02 、本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)利用GPS接收機的經(jīng)度、綿度、 方向角等相關(guān)參數(shù)，與已經(jīng)建立的線路上的公里牌的經(jīng)度煒度及方向角的數(shù)據(jù) 庫，進行匹配比較和延遲輸出處理，而得到正在運行的火車的確切公里數(shù)，并 將實時計算出來的公里數(shù)每間隔一段距離實時輸出到檢測系統(tǒng)中，達到修正檢 測系統(tǒng)的里程標示。而GPS里程修正系統(tǒng)滿足提速的需要，在列車速度高時里 程校準不受速度較大影響。3、本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)精確度高，使工務(wù)人員查找軌 道病害快速而準確。操作簡單，用戶只需要幾個按鍵即可使系統(tǒng)自動運行，工 作過程無需干預(yù)，因此大大提高工作效率，減輕工作人員負擔(dān)。4 、本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)能才艮據(jù)GPS輸出的方向角正確 的判斷列車的運行方向，并由此判斷出鐵路線的上下行線。

圖1為本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)的示意圖； 圖2為本實用新型的列車GPS里程自動修正方法中的里程自動匹配和延遲 處理步驟示意圖；圖3為本實用新型的列車GPS里程自動修正方法中的GPS方向角判斷步驟 示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)及其修正方法要解決的技術(shù) 問題、技術(shù)特征和所取得的技術(shù)效果更加明了和準確的理解，現(xiàn)對照附圖說明 本實用新型的具體實施例。圖1為本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)的示意圖，由圖可見，本 實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)包括一處理計算機4,該處理計算機4 通過串行口連接一 GPS接收機2，該處理計算機4通過網(wǎng)絡(luò)以串行口連接一軌 檢車檢測系統(tǒng)5，所述GPS接收機2具有一天線1，該天線l設(shè)置在軌檢車(圖 中未示出)車頂， 一連接線3連接該天線1和GPS接收機2，所述GPS接收機2 設(shè)置在主機臺(圖中未示出)上，并設(shè)有單獨的供應(yīng)電源6，其中，GPS接收機2 將接收到的GPS定位數(shù)據(jù)以串行口傳輸給所述的處理計算機4，所述的旨車 檢測系統(tǒng)5也以串行口傳輸軌檢車的數(shù)據(jù)，在所述的處理計算機中，進行定位 延遲、里程判斷和方向判斷處理，處理后的數(shù)椐傳輸給所述的軌檢車檢測系統(tǒng)。 該處理計算機的串行口連接一控制鍵盤7，還可以網(wǎng)絡(luò)以串行口連接一鐵路地 理信息系統(tǒng)RailsGIS系統(tǒng)8，傳輸GPS信息和路程信息。設(shè)置在旨車車頂上的天線1周圍是開闊的，即周圍盡量沒有遮擋，使天 線工作環(huán)境良好。其中鐵路地理信息系統(tǒng)RailsGIS系統(tǒng)可以是公知技術(shù)中的成 熟系統(tǒng)。
圖1中的GPS接收機2精度和輸出速率要能保證處理計算機對GPS數(shù)據(jù)處 理的及時性和可預(yù)見性。在本實用新型中最好選用海洋用的GPS接收機，并經(jīng) 過GPS處理計算機的處理，從而能滿足速度、精度和實時性的要求。在該系統(tǒng) 中，為避免成本過高，使用的是非實時GPS接收機，因此，必須進行定位延遲 處理，否則在行進的列車上就不可能獲得準確的數(shù)據(jù)。軌道檢查車作為對軌道行車安全和養(yǎng)護維修的重要大型機械設(shè)備，主要通 過檢測儀器檢測出軌道的病害位置，檢測系統(tǒng)內(nèi)通過軸編碼器，也就是利用車 輪的周長和車輪旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)累加計算公里數(shù)來確定病害位置；而機車制動或本 身軌道公里碑不是實際的整公里都造成系統(tǒng)內(nèi)公里的誤差。處理后的數(shù)據(jù)傳輸 給所述的軌檢車檢測系統(tǒng)后，對檢測系統(tǒng)的公里數(shù)進行修正。本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)工作原理是利用GPS接收機的經(jīng) 度、煒度、方向角等相關(guān)參數(shù)，與已經(jīng)建立的線路上的公里牌的經(jīng)度緯度及方 向角的數(shù)據(jù)庫，進行匹配比較和延遲輸出處理，而得到正在運行的火車的確切 公里數(shù)，并將實時計算出來的公里數(shù)每間隔一段距離實時輸出到檢測系統(tǒng)中， 達到修正檢測系統(tǒng)的里程標示。列車GPS里程自動修正方法包括里程自動匹配和延遲處理、GPS方向判斷 處理和里程數(shù)據(jù)庫的建立。里程自動匹配和延遲處理是在里程數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上 進行里程自動判別，自動修正是以不斷地從GPS接收機中獲取數(shù)據(jù)，不斷地進 行與里程數(shù)據(jù)庫匹配和延遲處理，得到當前的里程并向檢測系統(tǒng)輸出。圖2為本實用新型的列車GPS里程自動修正方法中的里程自動匹配和延遲 處理步驟示意圖。在這一過程中首先將GPS接收機的GPS數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)?GPS處理計算機中，GPS處理計算機將GPS數(shù)據(jù)通過延遲處理和實時性處理與里 程數(shù)據(jù)庫進行匹配，得到實時的火車所在位置里程數(shù)。具體為步驟1為接收GPS數(shù)據(jù)；步驟2為判斷在里程數(shù)據(jù)庫中是否有與當 前軌檢車位置相匹配的里程，如果無相匹配的里程則返回步驟1，如果有相匹 配的里程則進行步驟3;步驟3為基于延遲時間Le，,y的距離修正；步驟4為計
算當前里程；步驟5為里程增減判斷；步驟6為里程增減處理，包括減里程處 理和增里程處理，即根據(jù)里程數(shù)據(jù)庫中相匹配的里程與距離修正后的數(shù)據(jù)，進 行里程增減處理，在減里程處理中，當前里程Keurrent =匹配的里程數(shù)K +當前軌才企車和里程數(shù)據(jù)庫中匹配里程的距離D-速度VX (延遲時間Tde,.y +傳輸時間 Ttr,Mf"),在增里程處理過程中，當前里程K,enl =匹配的里程數(shù)K -當前軌檢車 和里程數(shù)據(jù)庫中匹配里程的距離D +速度VX(延遲時間Td +傳輸時間T—);步驟7為輸出當前里程K,ent,當前里程K隨加是一非整公里數(shù)據(jù)；步 驟8為非整公里截斷，輸出整公里Kleu ent,計算從非整公里到達整公里的時間 t- (Kleurrent - Keurren) /V;步驟9為經(jīng)過延遲時間T;步驟10為向檢測系統(tǒng)輸出修正里程Kl current o在步驟3中，如果處于當前軌道車和里程數(shù)據(jù)庫中最近的距離D位于延遲 距離Ddelay (延遲時間Tdel,y x速度V)和兩個GPS周期距離Drrequen =Tfreque x V的區(qū) 域內(nèi)，即DdeUy《D<2xDfre,uence，則直接進入修正區(qū)域，即采用所接收的GPS數(shù) 椐給出的路程數(shù)據(jù)，進入步驟4的處理；如果當前軌道車和里程數(shù)椐庫中最近 的距離D處于兩個GPS周期距離Dr罕柳和距離Dar ( 一個GPS周期Tf，e +延遲 時間Tde,ay+GPS傳輸時間Ttransrer x速度V )的區(qū)域內(nèi),距離Ddr是可能的最大誤差， 即2 x Dfrequen < D < Ddf則采用下一個GPS數(shù)據(jù)給出的路程數(shù)據(jù)，進入步驟4的 處理，把步驟2所接收的GPS數(shù)據(jù)作為處于預(yù)修正區(qū)域的指令。其中延遲時間Tdeuy是指GPS接收機自身延遲時間；傳輸時間Ttr,^r指從GPS接收機的一段GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾PS處理計算機的時間，等于接收到GPS數(shù)據(jù)的 開始時間減接收到GPS數(shù)據(jù)的結(jié)束時間。圖3為本實用新型的列車GPS里程自動修正方法中的GPS方向判斷處理步 驟示意圖。具體為步驟1為接收GPS數(shù)據(jù)；步驟2為判斷在里程數(shù)據(jù)庫中是否 有與當前軌檢車位置相匹配的里程，如果無相匹配的里程則返回步驟1，如果 有相匹配的里程則進行步驟3和4;步驟3為判斷此時軌檢車運行于數(shù)據(jù)庫記 錄相符合的復(fù)線的上行線還是下行線，要求GPS實時數(shù)據(jù)的方向角和里程數(shù)據(jù)
庫數(shù)據(jù)復(fù)線的方向角相減的絕對值小于常數(shù)0. 5,且速度要達到5公里/小時； 步驟4為判斷此時旨車運行于數(shù)據(jù)庫記錄相符合的單線，要求GPS實時數(shù)據(jù) 的方向角和里程數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的單線方向角相減的絕對值在常數(shù)180.5和179.5 之間或者小于常數(shù)0. 5，且速度要達到5公里/小時。GPS處理計算機同時也是一個動態(tài)的地理信息系統(tǒng)，顯示鐵路線路電子地 圖和列車動態(tài)運行軌跡，使用戶了解列車的具體位置和GPS相關(guān)信息。GPS處理計算機每隔一定距離傳輸里程數(shù)到列車上的檢測系統(tǒng)，達到實時 修正才企測系統(tǒng)的里程標記。里程數(shù)據(jù)庫的建立可以采用固有的、人工建立或通過GPS在線建立，在本 實施例中可以采用上述公知的方式建立。通過利用GPS系統(tǒng)全球、全天候工作，能為用戶提供連續(xù)、實時的三維位 置，三維速度和精密時間，不受天氣的影響，定位精度高，單機定位精度優(yōu)于 10米，功能多的優(yōu)點。在多輛軌道檢查車上的檢測系統(tǒng)中測試本發(fā)明的列車GPS 里程自動修正系統(tǒng)及其修正方法試驗證明，效果良好完全可以代替人工操作以 及修正里程精確。也成功的用于雷達地質(zhì)車上，滿足了雷達地質(zhì)車對里程精度 的更高要求。以上所述，僅為本實用新型的具體實施例，當不能以此限定本實用新型實 施的范圍，即大凡依本實用新型申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等同史化與 修飾，皆應(yīng)仍屬本實用新型專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其特征在于包括一處理計算機，該處理計算機用串行口連接一GPS接收機，該處理計算機通過網(wǎng)絡(luò)以串行口連接一軌檢車檢測系統(tǒng)，其中，GPS接收機將接收到的GPS定位數(shù)據(jù)以串行口傳輸給所述的處理計算機，所述的軌檢車檢測系統(tǒng)也以串行口傳輸軌檢車的數(shù)據(jù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其特征在于該處理 計算機的串行口連接一控制鍵盤，還可以網(wǎng)絡(luò)以串行口連接一鐵路地理信息系 統(tǒng)RailsGIS系統(tǒng)，傳輸GPS信息和路程信息。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其特征在于所 述GPS接收機為海洋用的GPS接收機。
4、 如權(quán)利要求1所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其特征在于所述 GPS接收機具有一天線，所述天線設(shè)置在軌檢車車頂， 一根連接線連接所述天 線和所述GPS接收機。
5、 如權(quán)利要求1或4所述的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其特征在于所 述GPS接收機設(shè)置在主機臺上，并設(shè)有單獨的供應(yīng)電源。
專利摘要一種列車GPS里程自動修正系統(tǒng)，其中，包括一處理計算機，該處理計算機用串行口連接一GPS接收機，該處理計算機通過網(wǎng)絡(luò)以串行口連接一軌檢車檢測系統(tǒng)，其中，GPS接收機將接收到的GPS定位數(shù)據(jù)以串行口傳輸給所述的處理計算機，所述的軌檢車檢測系統(tǒng)也以串行口傳輸軌檢車的數(shù)據(jù)。本實用新型的列車GPS里程自動修正系統(tǒng)法解決了GPS接收機輸出數(shù)據(jù)時的延遲性，大大提高了GPS接收機動態(tài)測量的準確度；滿足提速的需要，在列車速度高時里程校準不受速度較大影響；本實用新型精確度高，使工務(wù)人員查找軌道病害快速而準確，操作簡單，用戶只需要幾個按鍵即可使系統(tǒng)自動運行，工作過程無需干預(yù)，提高了工作效率，減輕工作人員負擔(dān)。
文檔編號G01S5/00GK201016738SQ20062011909
公開日2008年2月6日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日
發(fā)明者任勝偉, 鐵 劉, 夏亮光, 超 楊, 許貴陽, 陳東生, 魏世斌 申請人:鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測研究所