一种实现轨道车辆定位校验的方法和系统与流程

本发明涉及轨道交通控制技术领域，特别涉及一种实现轨道车辆定位校验的方法和系统。

背景技术：

着电子技术的飞速发展，大量的电子控制器件在汽车领域中的得到广泛使用，使得车辆的精确控制和无人驾驶开发成为可能。轨道车无人驾驶的控制一般有两种方案，一种方案是通过在轨道车上布置大量的传感器，车辆基于传感器实时采集的信息自行控制，如车速、方向等；另一种方案是车辆按照控制中心规划的行驶方案行驶。由于第二种方案可以省去大量传感器的布置，降低成本，因此第二种方案得到更多使用。然而，基于各自复杂的原因，车辆按照规划行驶的过程中也可能会出现方向或速度的偏差，因此在更安全的方案中，有必要在轨道无人驾驶车辆的行驶过程中，对各种信息进行采集、处理和控制，比如行驶路线、行驶速度、行驶位置、停靠等。

现有技术中，一般采用gps远程定位系统对车辆位置进行实时监控，但是其精度有限，信号不佳，通信有延迟。或者在轨道旁铺设rfid标签，车辆外部设置读卡器，但rfid技术的测量精度误差达到两三米。因此希望能够设计出实时性更高、准确性更高的方案来对轨道无人驾驶车辆进行定位，并根据定位对车辆行驶的相关数据信息进行校验控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种实现轨道车辆定位校验的方法和系统，使得对车辆的定位和控制更加实时、可靠、准确。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种实现轨道车辆定位校验的方法，包括以下步骤：

获取光电传感器发送的触发信号，并将发送触发信号的光电传感器所在位置与规划的行驶方案进行对比分析，得出控制策略；

将控制策略发送至车辆控制器，以使车辆实际的行驶位置与行驶方案中规划的行驶位置一致。

本方案在车辆出发前先对车辆的行驶方案进行规划，得到计划的车辆行驶方案，通过光电传感器发送的触发信号得到车辆行驶过程中实际的行驶位置，实现对车辆的定位；再将车辆实际的行驶位置和行驶方案中计划的行驶位置进行比对，判断车辆是否在计划的路线上行驶以及是否行驶到计划的位置，从而给出控制策略，以调整车辆的实际行驶速度，使得车辆实际的行驶位置与行驶方案中规划的行驶位置一致，达到对车辆实际行驶位置进行校正的目的。本方案当车辆经过光电传感器，刚好将光电传感器发射的激光遮挡住时，光电传感器即刻发送触发信号，根据发出触发信号的光电传感器的编码，即可得到车辆实际的行驶位置，光电传感器灵敏度高、反应速度快，且不存在通信信号受干扰的问题，因此可以保证对车辆进行定位的实时性和准确性。在接收到光电传感器发送的触发信号时，提取该时刻的车辆计划行驶位置，将其与车辆实际行驶位置进行对比，即可判断出车辆是否在计划的行驶位置上，达到对车辆实际行驶位置进行验证的目的，对调整车辆实际行驶速度提供了依据，因此可以保证对车辆进行控制的可靠性。

为了更加完善在本方案，所述获取光电传感器发送的触发信号，并将发送触发信号的光电传感器所在位置与规划的行驶方案进行对比分析，得出控制策略的步骤，包括：

获取设置在轨道旁的光电传感器发送的触发信号；

根据规划的行驶方案判断车辆计划行驶的位置；

将发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置进行对比分析，得出控制策略。

本方案中所述光电传感器包括发射端和接收端，分别相对设置在轨道两旁，当车辆经过时，会遮挡住发射端射向接收端的激光，此时光电传感器发送触发信号，根据该光电传感器的编码即可得知车辆实际的行驶位置，因此将对发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置进行对比分析，即可判断车辆是否在计划的路线上行驶以及是否行驶到计划的位置，同时也作为得出控制策略的依据。

为了更加完善在本方案，所述对发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置进行对比分析，得出控制策略的步骤，包括：

若发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置一致，则得出的控制策略为不改变车辆实际的速度；

若发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置不一致，但该光电传感器在车辆规划行驶路线上，则得出的控制策略为调整车辆行驶速度；

若发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置不一致，且该光电传感器不在车辆规划行驶路线上，则得出的控制策略为停止车辆行驶。

本方案中得出的控制策略包括不改变车辆行驶速度、改变车辆行驶速度以及停止车辆行驶三类策略。其中不改变车辆速度时，说明车辆实际的行驶位置与车辆计划的行驶位置一致，因此不需要改变车辆的实际行驶速度；需要调整车辆行驶速度时，说明车辆实际的行驶位置与车辆计划的行驶位置不一致，但在规划行驶的路线上，因此增大或减小车辆的实际行驶速度，使车辆实际行驶位置与车辆计划的行驶位置一致即可；需要停止车辆行驶时，说明车辆实际的行驶位置不仅与车辆计划的行驶位置不一致，而且还不在规划行驶的路线上，因此需要停止车辆行驶，再即刻做出新的路线规划，使得车辆回到规划行驶的路线上，或进入停车场内，以免与轨道上其他按照规划的行驶方案行驶的车辆发生冲突，甚至交通事故。

为了更加完善在本方案，所述若发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置不一致，但该光电传感器在车辆规划行驶路径上，则得出的控制策略为调整车辆行驶速度的步骤，包括：

若发送触发信号的光电传感器所在位置在车辆计划行驶的位置之前，则得出的控制策略为减小车辆行驶速度；

若发送触发信号的光电传感器所在位置在车辆计划行驶的位置之后，则得出的控制策略为增加车辆行驶速度。

为了更加完善在本方案，在所述获取光电传感器发送的触发信号的步骤之前，还包括步骤：

向车辆控制器发送规划的行驶方案；

所述行驶方案中包括车辆的行驶路线，以及行驶路线上的道路特性；

所述道路特性包括行驶路线上的关键节点，以及关键节点的信息。

本方案在车辆行驶之前，需要接收行驶方案，按照行驶方案中的行驶路线进行行驶，在行驶过程中，按照道路特性中关键节点的信息控制车辆行驶速度。所述关键节点包括行驶路线上的特殊区域，比如上坡、下坡、转弯、进展、并轨、分轨等，关键节点的信息包括车辆在此关键节点处计划的行驶速度和方向。因此在计划方案中，车辆按照计划的速度行驶，在某时刻t即应该行驶到一个计划的既定位置。

一种实现轨道车辆定位校验的系统，包括：

轨道管理系统，用于获取光电传感器发送的触发信号，并将发送触发信号的光电传感器所在位置与规划的行驶方案进行对比分析，以得出控制策略，并将控制策略发送至车辆控制器；

光电传感器，设置在轨道旁，有车辆经过时，向轨道管理系统发送触发信号；

车辆控制器，根据轨道管理系统发送的控制策略，控制车辆的速度，以使车辆实际的行驶位置与行驶方案中规划的行驶位置一致。

为了更加完善在本方案，所述轨道管理系统包括位置编码器、位置比较器；其中：

所述位置编码器用于规划车辆的行驶方案，以及编辑行驶方案中的道路特性，并将行驶方案发送至车辆控制器；

所述位置比较器用于对发送触发信号的光电传感器所在位置与规划的行驶方案进行对比分析，得出控制策略，并将控制策略发送至车辆控制器，使得车辆控制器根据控制策略控制车辆的行驶速度，以使车辆实际的行驶位置与行驶方案中规划的行驶位置一致。

为了更加完善在本方案，所述光电传感器包括光电发射端、光电接收端，所述光电发射端、光电接收端分别相对设置在轨道两旁，当光电接收端不能接收到光电发射端发射的激光时，向轨道管理系统发送触发信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明根据光电传感器发送的触发信号实现对车辆进行实时定位，再与计划行驶的位置进行对比，能够及时校正车辆实际行驶位置，并验证车辆是否偏航行驶。

本发明使用光电传感器确定车辆的实际行驶位置，相比于在车辆上设置远程通信的方式，可能因途中环境等因素，造成信号不良等问题，使得车辆实际行驶定位不准确，而本发明使用的光电传感器反应速度快，探测灵敏度高，能及时向轨道管理系统发送触发信号，以表示车辆的实际行驶位置。

本发明将车辆的实际行驶位置和计划的行驶位置进行对比，即可判断车辆是否正常行驶，对得出控制策略的结果提供有力的支撑，对车辆进行实时定位，避免车辆偏离计划的行驶路线，降低安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明车辆定位和验证方法流程图；

图2为本发明光电探测器设置示意图；

图3为本发明道路特性位置编码示意图；

图4为本发明需要减小车辆实际行驶速度时的示意图；

图5为本发明需要增加车辆实际行驶速度时的示意图。

主要元件符号说明

1-轨道，2-光电传感器，3-车辆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本发明提出了一种实现轨道车辆定位校验的系统，包括轨道管理系统、若干个光电传感器和车辆控制器，轨道管理系统与光电传感器之间建立通信连接，轨道管理系统还与车辆控制器之间建立通信连接。

其中，轨道管理系统，用于获取光电传感器发送的触发信号，并对发送触发信号的光电传感器所在位置与规划的行驶方案进行对比分析，以得出控制策略，并将控制策略发送至车辆控制器。

若干个光电传感器分别设置在轨道旁的不同位置，有车辆经过时，向轨道管理系统发送触发信号。

车辆控制器主要用于根据轨道管理系统发送的控制策略，控制车辆的速度，以使车辆实际的行驶位置与行驶方案中规划的行驶位置一致。

更具体地，所述轨道管理系统包括位置编码器、位置比较器。其中：

所述位置编码器用于规划车辆的行驶方案，以及编辑行驶方案中的道路特性，并将行驶方案发送至车辆控制器；

所述位置比较器用于对发送触发信号的光电传感器所在位置与规划的行驶方案进行对比分析，得出控制策略，并将控制策略发送至车辆控制器，使得车辆控制器根据控制策略控制车辆的行驶速度，以使车辆实际的行驶位置与行驶方案中规划的行驶位置一致。

更具体地，光电传感器包括光电发射端、光电接收端，所述光电发射端、光电接收端分别相对设置在轨道两旁，当光电接收端接收到光电发射端发射的激光时，说明此时没有车辆经过，当光电接收端不能接收到光电发射端发射的激光时，说明此时车辆正经过，则向轨道管理系统发送触发信号。

关于系统的更多描述可以参见下面方法实施例中的相关内容。

如图1所示，基于上述系统，本实施例提供了一种实现轨道车辆定位校验的方法，包括以下步骤：

步骤s100：向车辆控制器发送规划的行驶方案。

轨道管理系统根据车辆当前的位置设定该车辆的行驶方案，所述行驶方案中包括行驶的初始位置和目的地位置，即行驶路线，以及行驶路线上的道路特性。所述道路特性包括关键节点的坐标、关键节点的信息，关键节点可以看作轨道线路上的特殊区域，比如上坡、下坡、转弯、进站、并轨、分轨等，关键节点的信息可以看作车辆在行驶路线上的行驶速度和方向，包括了关键节点处计划的行驶速度和方向。

需要说明的是，所述轨道管理系统已知车辆行驶路径的距离，并且设定了车辆的行驶速度，因此可以得出车辆行驶至位置a时的时间t，同样也可以得出车辆在时间t时到达的位置a。换句话说，所述轨道管理系统在设定车辆行驶路线时，一并计划了车辆全程的行驶速度和行驶时间，即在t1时刻车辆的行驶速度应为v1，此时车辆行驶的位置应为s1(或车辆行驶的位置与初始位置应相距s1)；在t2时刻车辆的行驶速度应为v2，此时车辆行驶的位置应为s2。

轨道管理系统将规划的行驶方案发送至车辆控制器，车辆控制器根据行驶方案中控制车辆的行驶速度。如图3所示，当车辆行驶到位置a时，轨道管理系统的位置编码器将位置b、位置c等的道路特性发送至车辆控制器。作为另一种实施方式，也可以在车辆出发时，将行驶路线的道路特性一次性发送至车辆控制器。

步骤s200：获取光电传感器发送的触发信号，对发送触发信号的光电传感器所在位置与规划的行驶方案进行对比分析，得出控制策略；将控制策略发送至车辆控制器，以使车辆实际的行驶位置与行驶方案中规划的位置一致。

车辆在轨道上行驶时，可能会因为轨道摩擦程度不同等外界原因，即使按照设定的速度行驶，也与计划行驶的位置稍有偏差，那么偏差积累起来后，则会产生一段比较大的距离。因此需要时常对车辆行驶的实际位置进行定位，并且进行验证和校正。本方案在轨道的两侧设置光电传感器，所述光电传感器包括光电发射端、光电接收端，将光电发射端和光电接收端相对的设置在轨道的两侧。当车辆经过光电传感器时，车辆将发射端发射的激光遮挡住，光电接收端即不能接受到激光，说明此时有车辆经过。并且本方案所使用的光电传感器灵敏度高，反应速度快，光电接收端在未接受到激光后的毫秒内，即会向轨道管理系统发送触发信号。

也可以将所述光电传感器设置在每一个关键节点处，如图2所示，假设某个关键节点为转弯的特殊区域，那么可以将光电传感器设置在进入关键节点之前的位置和/或离开关键节点的位置。

当车辆行驶到某光电传感器处时，该光电传感器即会向轨道管理系统发送触发信号，假设光电传感器向轨道管理系统发送触发信号的时间为t，那么轨道管理系统调取时间t时车辆计划的行驶位置，并且对光电传感器所在的位置和车辆计划的行驶位置进行比对，得出控制策略。得出的所述控制策略包括：

若发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置一致，则得出的控制策略为不改变车辆实际的速度，比如在时间t时发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置一致，则不需要对车辆的实际行驶速度进行调整，依然按照计划行驶即可。

若发送脉冲信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置不一样，但该光电传感器在车辆规划行驶路线上，则说明车辆在时间t时实际行驶的位置与计划行驶的位置有偏差，可能在计划行驶的位置之前或之后，那么则得出需要对车辆当前实际行驶速度进行调整的控制策略。比如图4中(实线车辆为实际行驶的车辆，虚线车辆为计划行驶的车辆)在时间t时发送触发信号的光电传感器所在位置在车辆计划行驶的位置之前，则得出需要减小车辆当前实际行驶速度的控制策略；比如图5中在时间t时发送触发信号的光电传感器所在位置在车辆计划行驶的位置之后，则得出需要增加车辆当前实际行驶速度的控制策略。

若发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶的位置不一致，且该光电传感器不在车辆规划行驶路线上，则说明车辆已经偏离了计划的行驶路线，可能在分轨、并轨时走错了路线，那么则需要停止车辆行驶，即刻规划出新的路线，以使该车辆重新进入正确的路线或进入停车站。

本发明使用轨道管理系统对车辆的行驶方案进行规划，包括车辆的行驶路线以及该路线上的道路特性，得出车辆在该路线上各段道路行驶时的速度，车辆控制器按照规划的行驶路线和所需行驶速度控制车辆在轨道上行驶；设置于轨道旁的光电传感器向轨道管理系统发送触发信号，以表示车辆实际的行驶位置，轨道管理系统对发送触发信号的光电传感器所在位置与车辆计划行驶位置进行比对，判断车辆实际的行驶位置与计划的行驶位置是否一致，以得出控制策略，车辆控制器根据控制策略控制车辆实际的行驶速度，以使车辆实际行驶位置与计划行驶位置一致。本发明根据光电传感器发送的触发信号实现对车辆进行实时定位，再与计划行驶的位置进行对比，实现对车辆实际位置进行验证的目的；根据控制策略调整车辆实际行驶速度，使得车辆实际的行驶位置与规划的行驶位置一致，实现对车辆实际行驶位置进行校正的目的。

本发明使用光电传感器确定车辆的实际行驶位置，相比于在车辆上设置远程通信的方式，可能因途中环境等因素，造成信号不良等问题，使得车辆实际行驶定位不准确，而本发明使用的光电传感器反应速度快，探测灵敏度高，能及时向轨道管理系统发送触发信号，以表示车辆的实际行驶位置。

本发明将车辆的实际行驶位置和计划的行驶位置进行对比，即可判断车辆是否正常行驶，对得出控制策略的结果提供有力的支撑，对车辆进行实时定位，避免车辆偏离计划的行驶路线，降低安全风险。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

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