列车定位过程中的信标检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种列车定位过程中的信标检测方法。
【背景技术】
[0002]现有的列车定位方法中，列车获得和更新位置的策略可以简述为:
[0003]列车根据检测到第一个无源定位信标作为列车初始位置，其中检测是通过信标检测列车上的天线位置实现。
[0004]然后根据第二个检测的无源定位信标确定列车的行进方向，其中第二信标检测时需要判定该信标是不是期望信标，进而确定列车的包络，其中列车的包络包括整个车身的位置，包括列车车头位置，车尾位置，列车中心位置等。即列车根据检测到的两个连续无源定位信标建立列车位置和方向。
[0005]列车根据测速测距功能计算出的列车位移，在列车先前建立的位置基础上持续更新位置。
[0006]列车会根据后续检测到的无源定位信标更新校准列车位置。
[0007]在步骤4中，即列车建立位置后，在根据后续定位信标更新校准列车时，现有的信标选择算法需要做如下处理:
[0008]记录列车相对上一次定位信标的移动路径(Mot1n Path，MP)。
[0009]MP每周期都需要更新，因为列车在这期间可能发生了位移。
[0010]当列车运行方向发生变化时，MP中需要添加反向路径；如果列车再次改变方向，则需要对MP中的路径进行合并(即列车发生多次反向)；由于可能发生多次反向，需要设计一定的MP合并策略。
[0011]当列车穿过道岔时，MP需要添加新的路径。
[0012]当列车穿过道岔后，然后又折返，重新穿过道岔，需要对MP进行裁剪和更新。
[0013]当列车在信标窗口发生折返(有时是多次折返)时，需要对信标是否丢失进行处理。由于信标或信标天线本身信号强弱的特性，信标天线可以在某个范围内读取到信标。因此本文中提到的信标窗口是指:车辆上的信标天线有可能读取到某个信标的特定区域。
[0014]沿着列车前进方向，结合数据库中对信标布置的定义，搜索期望信标，即下一个用于定位的信标。
[0015]除了沿着列车前进方向搜索期望信标，还需要在前面记录的MP路径中搜索期望?目标，这是因为MP中可能存在没有被读到，又没有被判定为丢失的彳目标；ΜΡ中也可能存在已经丢失的信标，如果有，也有可能成为期望信标。
[0016]由于位置不确定性的存在，MP并不是一个精确的移动路径。
[0017]现有的信标算法基于移动路径，对移动路径的操作需要大量计算，而这些计算操作实现复杂；在1?中搜索信标也存在很多不确定性。由于计算和搜索方式的复杂性，导致现有的信标选择算法逻辑繁琐，进而导致场景分析困难，扩展性差，难以解决遇到的新的异常场景。
[0018]而信标的选择不当，可能发生安全问题。这是因为，在实际运营中，存在信标没有被读取到，或者误读，或者信标的安装位置错误等情况，这些都会导致列车位置的更新失败或者位置确定不准确的问题。
[0019]列车在一定范围的轨道内搜索是否有信标存在，其方法可以简述如下:
[0020]在数据库中定义轨道的ID (唯一标示)和Length (长度)，每段被道岔分割的轨道称为一个Edge (边)。
[0021]轨道上的每个点，由{Edgeld，Offset (相对Edge起点的偏移大小)}来唯一标示，其中Offset要小于EdgeLength。一个点也称为一个Coordinate (坐标)。
[0022]信标是布置在Edge上的，信标所在的位置用其在Edge上的Coordinate来标示。一个信标的基础信息包括{信标ID，信标Coordinate}。
[0023]根据每个信标的Coordinate为信标ID和EdgeId建立索引，即根据EdgeId可以知道这条Edge上面有哪些信标。
[0024]如果在Edge上随意取一段轨道，则该轨道可以用{Edgeld，StartOffset,EndOffset}标不，其中 StartOffset 小于 EndOffset，EndOffset 小于 EdgeLength。这段轨道也可以称为一个Segment，StartOffset为对应轨道段即Segment的起始位置即偏移位置，EndOffset为对应轨道段的结束位置。
[0025]判断一个Coordinate是否在一个Segment内，可以用以下方法:Coordinate的 EdgeId 要等于 Segment 的 Edgeld ；Coordinate 的 Offset 要大于等于 Segment 的StartOffet,同时要小于等于 Segment 的 EndOffset。
[0026]判断一定范围的轨道(Segment)是否有信标存在，则可以用以下方法:根据Segment的EdgeId和索引表，找到该Edge上所有的信标ID ;循环每个信标ID，根据信标ID取出信标Coordinate，判断Coordinate是否在给定的Segment，如果是，说明该信标在给定的Segment范围内，即找到所需信标。
[0027]可以根据以上方法判断列车天线位置的某个范围A内有没有信标。如果把范围A的大小赋值为信标窗口 B的大小，则可以表述为“判断列车天线位置的窗口 B内有没有信标”，这句话等价于“判断列车天线位置是否在某个信标的窗口 B内”。这是因为如果某个信标在天线位置的窗口 B范围内，那么天线位置必然也在该信标的窗口 B内。如对于RFID信标，列车的天线和信标之间通过RF来读取，天线可以在一定的距离范围内都可以读到信标，超过一定的范围内则不能读取到信标，所以上述信标的窗口 B也即为天线能够读取到信标的位置范围。
[0028]因此以上方法可以用来根据数据库搜索来判断列车天线位置是否在某个信标的窗口内。
【发明内容】
[0029]本发明所要解决的技术问题是提供一种列车定位过程中的信标检测方法，能够准确实现定位信标的预测以及信标的准确读取，能够更好的检测与记录信标的漏读、错读、早读和晚读，从而能正确更新列车位置。
[0030]为解决上述技术问题，本发明提供的列车定位过程中的信标检测方法包括如下步骤:
[0031]步骤一、设置信标窗口状态机，所述信标窗口状态机包括两个状态，第一状态对应于列车的天线不处于任何信标窗口内，第二状态对应于所述列车的天线处于某个信标窗口内；当所述列车的天线处于某个所述信标窗口内时所述列车的天线能够实现对对应信标的读取；在初始化阶段，所述信标窗口状态机处于所述第一状态。
[0032]步骤二、列车运行后经过所述列车的前方的第一个信标窗口时，所述信标窗口状态机切换到所述第二状态，所述列车的天线读取第一个信标，并通过所述第一个信标建立所述列车的位置并等待所述列车离开所述第一信标窗口 ；所述列车继续前行并离开所述第一个信标窗口后所述信标窗口状态机切换到第一状态。
[0033]步骤三、所述列车运行过程中根据通过前一个信标确定的位置的基础上持续更新位置，且所述列车根据当前位置在数据库中搜索并确定所述天线是否位于某个所述信标窗口内，如果所述天线不在任何所述信标窗口内，所述信标窗口状态机保持为所述第一状态；如果所述天线位于某一所述信标窗口内，转换到后续步骤四。
[0034]步骤四、所述信标窗口状态机切换到所述第二状态，将所述搜索到的某一所述信标窗口对应的信标标记为期望信标，等待检测到所述期望信标。
[0035]步骤五、在所述期望信标的窗口范围内如果所述列车通过所述天线检测到所述期望信标，则通过所述期望信标的位置信息对所述列车的位置进行更新并等待所述列车离开所述期望信标的窗口。
[0036]步骤六、所述列车继续前行离开所述期望信标的窗口后，判断所述列车的位置是否是通过所述期望信标的位置信息更新，如果是，则所述信标窗口状态机切换到所述第一状态；如果不是，则将步骤五中所述期望信标为丢失信标并进行信标丢失处理后将所述信标窗口状态机切换到所述第一状态；切换到所述第一状态之后，转回到步骤三继续进行前行过程中的后续其它信标检测。
[0037]进一步的改进是，如果步骤三中所述天线不在任何所述信标窗口内而实际上所述天线检测到某个信标，令该信标为预期外信标。
[0038]如果所述预期外信标为所述丢失信标，则所述丢失信标晚读，所述丢失信标的实际安装位置比理论要求位置靠后。
[0039]如果所述预期外信标为所述前一个