用于创建描述铁路网或在轨道上行驶的车辆的测量数据的计算机实现方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法。本发明涉及一种用于创建描述铁路网或在轨道上行驶的车辆的测量数据的计算机实现方法，其中借助布置在车辆或轨道上的传感器来确定测量值。

背景技术：

1、术语“铁路网”基本上可以理解为是指具有铺设在轨道主体上的钢轨和轨枕的轨道主体连同道岔、架空导线、杆塔和其他设备。术语“铁路网”也可以包括轨道主体周围的区域。术语铁路网的定义问题也可以作为一个可能的测量空间来回答，传感器周围的测量空间可以通过借助传感器确定的测量值来描述。

2、术语“车辆”包括可在轨道上移动的任何车辆。所述车辆例如可以是机车、货车、测量车或测量轮。

3、所述车辆也可以是可在并非通过轨道预设的路径上移动的车辆。所述车辆例如可以是无人机、飞行物或在道路上行驶的汽车。

4、传感器可以位置固定地布置在轨道上或者与其位置无关地布置在车辆上。

5、布置在轨道上的传感器采集测量值，这些测量值描述轨道的当前状态或轨道在测量时间段内的状态。布置在轨道上的传感器例如可以确定描述轨道以及轨道部件(如钢轨)的变形和/或加速度和/或受力状态的测量值。布置在车辆上的传感器例如可以确定描述车辆以及车辆部件的加速度状态和/或运行状态(如能耗)的测量值。在此示例性提及的测量值并不作局限性理解。

6、本领域技术人员可以选择合适的传感器来确定轨道或车辆或者轨道的部件或车辆的部件的期望测量值。

7、根据本发明的方法原则上也可以应用于由多个传感器创建的测量值。

技术实现思路

1、本文所公开的本发明的技术目的是提供一种用于创建同步测量值的方法。所公开的本发明的技术目的特别是提供一种用于创建关于时间和/或关于位置同步的测量值的方法。由此，实现测量值的可比性。借助所述方法，可以将测量值明确且足够精确地与测量位置对应。

2、上述技术目的通过权利要求1而实现。根据本发明的方法的方案是将测量值与单个时间值和/或位置值相关联。该方案可以通过不同的方式实现，下面将对这些方式进行说明。

3、下文所示的方案提出，将通过传感器在时间点t处创建的测量值与由单个计算单元预设的单个时间值相关联。

4、在将根据本发明的方法应用于多个传感器时，将由计算单元预设的单个时间值与通过传感器在时间点t处创建的测量值相关联。

5、存在描述时间点t的单个时间值的说明应理解为是指在根据本发明的方法中，时间点t由单个时间值来描述。可以通过用于描述时间段的时间增量来增大时间值，其中在每个时间点t+1处始终仅存在单个时间值。时间点t通过单个时间值来描述，而其他时间点t+1或t-1则通过其他单个时间值来描述。通过单个计算单元输出这些单个时间值。

6、根据本发明，此举通过以下方式实现：通过与传感器进行通信的传感器计算单元从布置在车辆上的计算单元请求描述时间点t的单个时间值并将该时间值从计算单元传输至传感器计算单元，其中在传感器计算单元中将描述时间点t的单个时间值与测量值对应，使得该时间值描述测量时间点或测量位置，并且将包含测量值和时间值的测量数据存储在数据库中。

7、与根据现有技术的方法不同的是，根据本发明的方法的基本技术方案在于，不将由单独传感器所预设的传感器时间值作为相关时间值进行处理。根据现有技术，这些传感器时间值不够精确，因为根据现有技术，不会将传感器测量值与所选的、原则上无法追踪的任何时间值相关联，或者这些传感器测量值会经受由传感器运行而引起的波动。

8、特别是，在借助多个传感器进行测量时，对描述时间点t的由单个传感器或多组传感器传预设的多个传感器时间值的处理会致使在同一时间点实际实施的测量值作为在不同时间点处实施的测量值进入程序中，因为由各个传感器所输出的传感器时间值是不同的。

9、根据本发明的方案提出，将这些测量值与通过计算单元预设的描述时间点t的单个时间值相关联。本领域技术人员可以设计计算单元，使得视情况由所述计算单元输出的时间值足够精确。与对计算单元所输出的单个时间值进行足够精确的设计相比，对各个传感器时间值的生成进行足够精确的设计是一个成本较高且根本无法执行的过程。因此，根据本发明的方法具有高效的技术效果。

10、对根据本发明的方法的有利效果的上述说明主要与具有计算单元的车辆相关。如果存在多个车辆并且每个车辆上均布置有计算单元，则也可以在更广泛的意义上实现高效的技术效果。也可以通过以下方式来实现该有利技术效果：在例如存在多个车辆的情况下，仅须将这种多个计算单元控制成使得足够精确地输出时间值。借助各个车辆或通过各个计算单元创建的测量数据可以进行比较。

11、根据通用的技术原理，铁路网中的位置也可以通过时间值t来确定。将测量值与足够精确地描述时间点t的单个时间值相关联可以足够精确地确定测量位置。如果需要，可以补充性地通过根据现有技术的其他方法尤其借助时间值来确定位置。

12、时间值与测量值的关联可以设计成使得控制传感器的传感器计算单元根据需要从计算单元请求单个时间值并在将该单个时间值从计算单元传输至传感器计算单元之后将所述时间值与测量值相关联。

13、由此创建的测量值是与可能由传感器所创建的传感器时间值无关的值。处于根据本发明的方法下游的方法的特征在于，仅对通过计算单元预设的时间值进行处理。

14、通过由计算单元来输出单个时间值并将测量值与该单个时间值相关联可以实现测量值的同步。

15、在考虑到一个传感器的情况下，可以实现在一个时间段中的各个时间点处的测量值的同步，该时间段包括这些时间点。

16、在考虑到多个传感器的情况下，可以实现通过第一传感器测得的第一测量值的确定与通过第二传感器测得的第二测量值的确定的同步。此外，在通过单个时间值描述的时间点t处确定的第一测量值和第二测量值是可比较的。

17、此外，根据本发明的方法并不局限于借助测量值输出传感器时间值的传感器。根据本发明的方法可以独立于用于输出传感器时间值的传感器的特性来实施。

18、根据通用的技术原理，已知除了测量值之外还输出传感器时间值的传感器。发明人认为，这个传感器时间值对于铁路相关应用的处理而言不够精确，因此，建议将测量值与通过计算单元创建的时间值相关联。在应用根据本发明的方法时，通过传感器创建的传感器时间值基本上是不重要的。在实施根据本发明的方法时，可以删除传感器时间值。然而，这些测量数据也可以包括传感器时间值。

19、根据本发明的方法的特征最佳地在于效率高。并非对各个传感器时间值进行同步，而是将测量值与通过由计算单元集中预设且描述时间点t的单个时间值相关联，从而可以省去同步传感器时间值的步骤。

20、根据本发明的方法的有利效果将以车辆在道路网中的位置确定为例进行说明。本领域技术人员也可以通过应用在有别于用于确定位置的传感器的其他传感器上来实现该有利效果，以便在其他传感器的运行中也实现这个有利效果。

21、根据通用的技术原理，车辆在道路网中的位置可以通过多个传感器来确定。使用根据现有技术的方法对通过各个传感器确定的各个位置值或可由各个测量值推导出的各个位置值彼此进行匹配，以便能够足够精确地确定车辆的位置。然而，根据在此所讨论的方法的发明人的观点，这些方法不够精确，因为根据现有技术的方法都是基于使用各个传感器的各个传感器时间值进行定位。根据发明人的经验，各个传感器时间值具有时间差，该时间差使得根据现有技术的定位方法不准确。

22、用于定位车辆的根据本发明的方法的一个可能应用在于，将借助用于确定位置的传感器确定的测量值分配给通过计算单元预设的单个时间值。因此，为通过多个传感器或通过单个传感器确定的所有用于确定位置的测量值均分配有单个时间值。根据在此所进行的讨论，单个时间值的分配也包括在时间点t处创建测量值，在根据本发明的方法中，该时间点仅通过单个时间值来定义。

23、在使用一个传感器时，确保借助一个传感器在通过计算单元预设的时间点t、t+n(n＝1、2、3...)处确定测量值。在使用多个传感器时，消除上述时间差。

24、在使用根据本发明的方法的情况下，可以更精确地对车辆进行定位。

25、根据本发明的方案还可以通过以下方式实现：通过与传感器进行通信的传感器计算单元从布置在车辆上的计算单元请求描述位置的单个位置值并将所述位置值从计算单元传输至传感器计算单元，其中在所述传感器计算单元中将测量值与所述位置值对应，使得所述位置值描述测量位置并且存储包括所述测量值和所述时间值和/或所述位置值和/或所述测量模式的测量数据。

26、根据通用的技术原理，已知用于在铁路网中确定位置的不同方法，这些方法以不同的形式提供位置数据。位置数据的确定并不是根据本发明的方法的一部分。在此情况下，参阅相关的现有技术。

27、类似于上述单个时间值，单个位置值描述单个位置。其他单个位置值描述其他单个位置。

28、类似于单个时间值，可以将测量值与单个位置值相关联，通过计算单元预设所述位置值。借此以等效的方式解决本发明的上述问题。

29、用户可以对将一个或多个测量值与单个时间值或单个位置值相关联的上述方法进行概览。由此创建的测量数据可以包括一个或多个测量值、一个时间值和一个位置值。

30、上述将一个或多个测量值与单个时间值相关联旨在将所述单个时间值分配给在通过单个时间值描述的时间点t处确定的测量值。作为补充或替代方案，可以将描述位置的单个位置值分配给一个或多个测量值。

31、根据通用的技术原理，在时间点t1、t2...tn(n＝1、2、3...)处或在测量位置处确定测量值可以通过测量模式来描述。

32、根据本发明的方案可以通过以下方式实现：通过与传感器进行通信的传感器计算单元从布置在车辆上的计算单元请求单个测量模式并将所述测量模式从计算单元传输至传感器计算单元，其中在所述传感器计算单元中将测量值与所述测量模式对应，使得所述测量模式描述一个测量时间点或测量位置并且存储包括测量值和时间值和/或位置值和/或测量模式的测量数据。

33、测量模式可以包括由传感器在哪些时间点t1、t2....tn(n＝1、2、3...)处和/或在哪些位置处确定测量值的信息。通过由计算单元对单个测量模式的集中预设，实现仅根据单个测量模式来通过所述传感器创建一个测量值或者通过这些传感器创建若干测量值。这还包括仅将测量数据存储在数据库中，这些测量数据仅包括根据单个测量模式创建的一个测量值或根据单个测量模式创建的若干测量值。

34、上述说明包括以下方法步骤：通过传感器计算单元从计算单元请求单个时间值和/或单个位置值和/或单个测量模式。这个方法步骤也可以省略。

35、借助根据现有技术的方法，可以通过时间值和/或位置值足够精确地确定位于轨道上车辆的位置。尤其是在通过计算单元对车辆进行精确的位置确定并且处理后的时间值足够精确的情况下，计算单元的位置的确定特别是可以足够精确地确定。处理后的时间值可以通过由计算单元输出时间值来实现并且可以由此产生。通过计算单元预设单个时间值和/或单个位置值和/或单个测量模式以及通过另一计算单元进行位置确定，可能会产生易于避免的误差，这是因为可能会引起运行波动或所使用的计算单元之间的延迟。

36、根据本发明的方法具有以下技术效果：传感器的位置以及因此进行测量的测量位置可以足够精确地确定，因为该位置确定是通过由计算单元输出的值或数学公式进行的，特别是通过由计算单元输出的时间值和/或位置值和/或测量模式进行的。

37、由计算单元所预设的时间值和/或位置值和/或模式与传感器的时钟无关。

38、根据本发明的方法的特征可以在于，根据网络协议、诸如网络时间协议(ntp)、精确时间协议(ptp)，或根据预设的时间格式，创建时间值。

39、单个时间值可以采用不同的时间格式，其中通过计算单元集中预设不同格式的单个时间点。上述请求时间值的步骤表明，传感器计算单元请求采用所需的时间格式的时间值。

40、根据本发明的方法的特征可以在于，所述测量数据包括统一的时间格式。

41、可以将测量数据与采用上述格式的时间值一同存储。将测量数据中所包含的时间格式转换为统一的时间格式不会影响根据本发明的方法的上述效果，因为时间值不会因时间格式的变化而有所改变。

42、根据本发明的方法的特征可以在于，所述位置值是轨道网络中的相对位置说明和/或绝对位置说明和/或根据相关标准确定的位置说明。

43、根据本发明的方法的特征可以在于，所述测量模式包括关于确定每个时间段的测量值的说明、确定测量值所在的测量位置的说明或在车辆所行驶过的距离内确定测量值的说明。

44、测量模式可以包括针对哪些时间值和/或针对哪些位置确定测量值的数学公式。在此情况下，由计算单元集中预设这些时间值和/或这些位置。存在单个时间值或位置。

45、根据本发明的方法的特征可以在于，在时间点t处将单个时间值与参考时间值进行匹配，并且如果需要，通过根据数学原理在匹配时间段内连续改变时间值的在时间点t之后的时间增量，将时间值与参考时间值之间的时间差最小化。

46、在此所提出的对时间值和参考时间值进行匹配(abgleiches)以及进一步对时间值和参考时间值进行适配(anpassens)的方法原则上可以独立于一个测量值或多个测量值与单个时间值或单个位置值或单个测量模式的上述关联而实施。对时间值和参考时间值进行匹配以及进一步对时间值和参考时间值进行适配的方式可以作为独立的方法而实施。

47、参考时间值例如可以通过原子钟来定义。根据通用的技术原理，原子钟可以通过数据通信手段进行查询。由于这种查询无法在铁路网的所有位置处进行，因此，无法在时间值与原子时间之间进行永久匹配。因此，可能会出现时间差。结合图式在以下附图说明中对在匹配时间段内对时间值进行的适配进行说明。

48、根据本发明的方法的特征可以在于，时间增量的变化是线性的或遵循数学公式。在此，可以使用根据现有技术的方法。

49、独立于上述用于创建同步测量值的方法，根据本发明的方法的特征也可以在于，通过传感器计算单元从传感器读出传感器标识并将所述传感器标识传输至计算单元。

50、读出传感器标识以及将传感器标识传输至计算单元可以作为独立的方法而实施。这样能防止由未经授权的人员来更换传感器。

51、根据本发明的方法的特征可以在于，根据通过第一传感器确定的第一测量值和通过第二传感器确定的第二测量值创建改进的测量值，所述改进的测量值通过第一测量值和第二测量值的平均值或通过第一测量值和第二测量值的插值来确定。

52、根据本发明的方法的特征可以在于，根据包括通过第一传感器在通过统一的时间格式给定的时间点处创建的第一测量值的第一测量数据以及包括通过第二传感器在通过统一的时间格式给定的时间点处创建的第二测量值的第二测量数据创建改进的测量数据，所述改进的测量数据通过第一测量数据和第二测量数据的平均值或通过第一测量数据和第二测量数据的插值来确定。

53、所提及的第一传感器和第二传感器可以是不同的传感器。

54、所提及的第一传感器和第二传感器可以涉及同一传感器，这个传感器例如在不同时间点处确定测量值。根据已知的方法，特别是在校准行驶期间，第一传感器和第二传感器可以涉及同一传感器。

55、上述方法步骤还可以涉及第一测量值或第一测量数据与第二测量值或第二测量数据的比较，其中通过不同的测量方法或测量系统来确定所述测量值或测量数据。

56、原则上，根据第一测量数据和第二测量数据来创建改进的测量数据，其中借助现有技术中已知的数学方法对第一测量数据与第二测量数据之间的可能存在的任何差异进行内插或平滑处理。这种数学平滑法的最简单的形式是在不考虑到各个测量值的情况下根据两个测量值得出一个平均值。上述求平均值可以通过第一测量值的第一加权和第二测量值的第二加权来进行补充。

57、根据本发明的方法的特征可以在于，将所述测量值与描述参考物体的参考测量值进行匹配，并且通过确定相似度将所述测量值与参考物体对应。

58、上述术语“测量值”可以理解为某个时间点处的一个测量值或多个测量值以及/或者理解为测量值在时间段内的时间或空间变化。测量值在时间段内的时间或空间变化可以借助数学公式来描述，该数学公式可以采用通用的技术原理来确定。

59、根据本发明的方法的特征可以在于，将这个测量值或这些测量值与一个集中预设的时间值或一个集中预设的位置值对应(反之亦然)。根据本发明的方法的特征可以在于，将多个测量值与多个集中预设的时间值或多个集中预设的位置值对应(反之亦然)。

60、至少就所述及的对应而言，对应于这个时间点或这些时间点或者对应于这个位置的测量值更精确。将可能的误差减小至所确定的测量值。

61、与此相应地，参考测量值可以理解为在参考时间点处确定的参考测量值和/或参考测量值在参考时间段内的时间或空间变化。参考测量值在参考时间段内的时间或空间变化也可以采用通用的技术原理进行描述。

62、因此，测量值与参考测量值或测量数据与参考测量数据的每次匹配都会更精确。

63、在铁路行业中，例如测量值的时间和/或空间变化与参考时间值的时间和/或空间变化一起应用，因此，在铁路网中定位物体时不会受到限制。例如，可以通过将描述轨距的测量值的时间和/或空间变化与相应的参考测量值进行匹配来进行定位。上述描述轨距的测量值在此仅是示例性的并且不局限为适用于定位的测量值。作为描述轨距的测量值的补充或替代方案，也可以根据通用的技术原理使用如gps信号等测量值。

64、通过对时间值的上述集中预设，可以更精确地在一个时间点处确定所需的测量值。此外，还可以更精确地确定测量值的时间和/或空间变化。总体上可以更准确地实施基于测量值与参考测量值的比较的后续方法(如定位)，因为确定测量值的误差较小。

65、上述说明述及测量值和参考测量值。本领域技术人员也可以将此说明应用于测量数据和参考测量数据的处理。

66、根据本发明的方法的特征还可以在于，将测量数据与描述参考物体的参考测量数据进行匹配，并且通过确定相似度将所述测量数据与参考物体对应。

67、根据上述定义，测量数据与测量值的不同之处在于，除了这个测量值或这些测量值之外，测量数据还包括时间值和/或位置值和/或测量模式。