一种差分定位系统的制作方法

1.本技术涉及差分信息转发技术领域，特别地涉及一种差分定位系统。


背景技术：

2.重载铁路cbtc列车通过多传感器融合技术实现精准定位，其中一项重要的技术就是北斗卫星定位。使用北斗卫星定位可以将测距误差缩小到10m以内，但是列车定位精确度还是不够高。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本技术提供一种差分定位系统，以进一步提高列车定位的精确度。
4.本技术提供了一种差分定位系统，所述系统包括：差分站子系统和车载设备；所述差分站子系统包括多个差分站基站；所述多个差分站基站间隔设置于铁路上，用于接收卫星定位信息以确定差分数据，并将所述差分数据实时转发给车载设备；所述车载设备用于根据所述差分数据对所述车载设备的实测定位信息进行修正，以获得修正定位信息。
5.本技术在一些实施例中，所述差分站基站包括卫星定位信息接收模块、差分站信号处理模块和差分站主机板；所述卫星定位信息接收模块用于接收卫星定位信息，并根据所述卫星定位信息计算出当前差分站基站所在的地理位置，然后将所述地理位置转换成定位数据发送给差分站信号处理模块；所述差分站信号处理模块用于将所述定位数据转发给差分站主机板；所述差分站主机板用于根据差分站基站的标准地理位置和所述定位数据确定差分数据。
6.本技术在一些实施例中，所述卫星定位信息接收模块包括第一卫星定位信息接收模块和第二卫星定位信息接收模块；所述差分站信号处理模块包括第一差分站信号板和第二差分站信号板；所述卫星定位信息包括第一卫星定位信息和第二卫星定位信息；所述第一卫星定位信息接收模块用于接收第一卫星定位信息，并根据所述第一卫星定位信息计算出当前差分站基站所在的第一地理位置，然后将所述第一地理位置转换成第一定位数据发送给发送给第一差分站信号板；所述第一差分站信号板用于将第一定位数据转发给差分站主机板；所述第二卫星定位信息接收模块用于接收第二卫星定位信息，并根据所述第二卫星定位信息计算出当前差分站基站所在的第二地理位置，然后将所述第二地理位置转换成第二定位数据发送给发送给第二差分站信号板；所述第二差分站信号板用于将第二定位数据转发给差分站主机板；所述差分站主机板用于根据差分站基站的标准地理位置和所述第一定位数据确定第一差分数据，并根据差分站基站的标准地理位置和所述第二定位数据确定第二差分数据。
7.本技术在一些实施例中，所述车载设备包括车载atp主机板；所述差分站主机板还用于在接收到车载atp主机板发送的差分数据获取请求的情况下，将所述第一差分数据和所述第二差分数据发送给车载atp主机板。
8.本技术在一些实施例中，所述车载设备还包括车载信号处理模块和车载北斗接收
模块；所述车载atp主机板用于将所述第一差分数据和所述第二差分数据发送给车载信号处理模块；所述车载信号处理模块用于接收所述第一差分数据和所述第二差分数据，并将所述第一差分数据和所述第二差分数据转发给车载北斗接收模块；所述车载北斗接收模块用于基于当前车载设备所在的实测定位信息以及所述第一差分数据和所述第二差分数据确定修正定位信息。
9.本技术在一些实施例中，所述车载信号处理模块包括第一车载信号板和第二车载信号板；所述车载北斗接收模块包括第一车载北斗接收模块和第二车载北斗接收模块；所述当前车载设备所在的实测定位信息包括第一实测定位信息和第二实测定位信息；所述车载atp主机板用于将第一差分数据发送给第一车载信号板；所述第一车载信号板用于接收所述第一差分数据，并将所述第一差分数据转发给第一车载北斗接收模块；所述第一车载北斗接收模块用于接收所述第一差分数据以及用于接收第一实测定位信息，并根据所述第一差分数据和所述第一实测定位信息确定第一修正定位信息；所述车载atp主机板还用于将第二差分数据发送给第二车载信号板；所述第二车载信号板用于接收所述第二差分数据，并将所述第二差分数据转发给第二车载北斗接收模块；所述第二车载北斗接收模块用于接收所述第二差分数据以及用于接收第二实测定位信息，并根据所述第二差分数据和所述第二实测定位信息确定第二修正定位信息。
10.本技术在一些实施例中，所述车载设备还包括定位信息确定模块；所述定位信息确定用于基于所述第一修正定位信息和所述第二修正定位信息确定修正定位信息。
11.本技术在一些实施例中，所述系统还包括通信控制器模块；所述通信控制器模块用于控制差分站子系统和车载设备之间的信息交互。
12.本技术在一些实施例中，所述系统还包括：数据记录模块，所述数据记录模块与所述差分站子系统和车载设备通信连接，用于记录差分站子系统和车载设备中的数据。
13.本技术在一些实施例中，所述差分站基站还包括电源模块；所述电源模块用于给卫星定位信息接收模块、差分站信号处理模块和差分站主机板供电。
14.与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
15.本技术提供的一种差分定位系统，通过在铁路上间隔设置多个差分站基站，以接收卫星定位信息和确定差分数据，并将差分数据实时转发给车载设备，以使所述车载设备根据所述差分数据对所述车载设备的实时定位信息进行修正，获得修正定位信息，提高了列车定位的精确度。此系统可用于铁路机车的精准定位，大大提高了列车定位的精确性。
附图说明
16.在下文中将基于实施例并参考附图来对本技术进行更详细的描述：
17.图1为本技术实施例提供的差分定位系统模块框图；
18.图2为本技术实施例提供的差分定位整体流程图。
具体实施方式
19.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本技术的限制，本领域普通技术人员在没有
做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
20.为便于对本发明实施例的理解，下面先对差分定位进行简单介绍：差分定位其基本原理为：将一台gps接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离校正数，并由基准站实时将校正数据发送出去。用户接收机在进行gps观测的同时，也接收到基准站发出的校正数，并对其定位结果进行校正，从而提高定位精度。
21.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
22.如果申请文件中出现“第一\第二\第三”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
24.实施例一
25.使用北斗卫星定位可以将测距误差缩小到10m以内，而差分站是北斗定位系统中的重要校准设备，配备了差分站的北斗定位误差将进一步缩小，且差分站的信号有效覆盖直径为70km，符合列车在大长区间运行标准。
26.现阶段差分北斗卫星定位系统已广泛应用于多个领域，但是差分站的数据接收和转发架构不适用于现有的重载铁路cbtc系统架构，本技术首次提出适用于列车定位的差分站硬件架构以及双通道信息交互平台，设计一种符合安全等级sil4要求，能够与车载atp进行数据交互的差分站子系统硬件结构。
27.图1为本技术实施例提供的一种差分定位系统的模块框图，请参阅图1，所述差分定位系统应用于列车的精确定位。所述系统包括：差分站子系统101和车载设备102；所述差分站子系统101包括多个差分站基站；所述多个差分站基站间隔设置于铁路上，用于接收卫星定位信息以确定差分数据，并将所述差分数据实时转发给车载设备102；所述车载设备102用于根据所述差分数据对所述车载设备102的实测定位信息进行修正，以获得修正定位信息。
28.在本实施例中，差分站子系统101是卫星定位系统的地面设备，包括多个差分站基站，多个差分站基站可在铁路上间隔一定距离设置，用于接收卫星定位数据以确定差分数据。车载设备102包括车载atp，车载设备作为车载移动站，可以有多个，本实施例以一个车载设备为例，当列车经过多个差分站基站时，自动选择距离列车最近的一个差分站基站，通过车载atp向所述最近的差分站基站发起建链请求，该差分站基站在接收到所述车载atp发送的差分数据获取请求的情况下，将差分数据实时转发给车载设备，车载设备作为移动站接收差分站数据，结合车载北斗接收模块自身的位置信息(即实时定位信息)计算出更加精确的定位(即修正定位信息)。
29.本技术在一些实施例中，所述差分站基站包括卫星定位信息接收模块、差分站信
号处理模块和差分站主机板；所述卫星定位信息接收模块用于接收卫星定位信息，并根据所述卫星定位信息计算出当前差分站基站所在的地理位置，然后将所述地理位置转换成定位数据发送给差分站信号处理模块；所述差分站信号处理模块用于将所述定位数据转发给差分站主机板；所述差分站主机板用于根据差分站基站的标准地理位置和所述定位数据确定差分数据。
30.本技术在一些实施例中，所述卫星定位信息接收模块包括第一卫星定位信息接收模块和第二卫星定位信息接收模块；所述差分站信号处理模块包括第一差分站信号板和第二差分站信号板；所述卫星定位信息包括第一卫星定位信息和第二卫星定位信息；所述第一卫星定位信息接收模块用于接收第一卫星定位信息，并根据所述第一卫星定位信息计算出当前差分站基站所在的第一地理位置，然后将所述第一地理位置转换成第一定位数据发送给发送给第一差分站信号板；所述第一差分站信号板用于将第一定位数据转发给差分站主机板；所述第二卫星定位信息接收模块用于接收第二卫星定位信息，并根据所述第二卫星定位信息计算出当前差分站基站所在的第二地理位置，然后将所述第二地理位置转换成第二定位数据发送给发送给第二差分站信号板；所述第二差分站信号板用于将第二定位数据转发给差分站主机板；所述差分站主机板用于根据差分站基站的标准地理位置和所述第一定位数据确定第一差分数据，并根据差分站基站的标准地理位置和所述第二定位数据确定第二差分数据。
31.在本实施例中，考虑到设备共因故障，地面差分站基站和车载移动站均配置两块不同厂家的北斗板卡用于卫星信息接收。两块不同厂家的北斗板卡，即第一差分站信号板和第二差分站信号板，第一差分站信号板和第二差分站信号板上均有两个独立运行的cpu进行周期输出比较，若输出比较不一致，则该信号板立刻宕机。差分站系统通过信号板和北斗卫星定位模块的接口实现北斗数据的接收。卫星定位信息接收模块内部包含两个不同厂家的信息接收模块，即第一卫星定位信息接收模块和第二卫星定位信息接收模块，第一卫星定位信息接收模块和第二卫星定位信息接收模块相互独立，负责接收卫星发出的定位信息，根据该信息计算出当前设备所在的地理位置，然后将位置信息转换为固定格式的定位信息报文发送给信号板，信号板将该信息转发给差分站主机板。本实施例采用双卫星定位信息接收模块以及双差分站信号板，还可以有效提升获取差分数据的稳定性。
32.本技术在一些实施例中，所述车载设备包括车载atp主机板；所述差分站主机板还用于在接收到车载atp主机板发送的差分数据获取请求的情况下，将所述第一差分数据和所述第二差分数据发送给车载atp主机板。
33.在本实施例中，第一差分数据和第二差分数据来自于不同的卫星信息接收模块，属于异构的差分信息，车载atp主机板接收异构的差分信息，并通过车载信号处理模块将其发送给车载atp主机板，车载atp主机板在将所述第一差分数据和第二差分数据分别通过第一车载信号板和第二车载信号板发送给第一车载北斗接收模块和第二车载北斗接收模块，用以确定修正定位信息。差分站基站的第一差分站信号板和第二差分站信号板互为主备关系，当一系宕机时，另一系可立即升为主系继续运行。第一差分站信号板和第二差分站信号板上均有两个独立运行的cpu进行周期输出比较，若输出比较不一致，则该系立刻宕机。
34.本技术在一些实施例中，所述车载设备还包括车载信号处理模块和车载北斗接收模块；所述车载atp主机板用于将所述第一差分数据和所述第二差分数据发送给车载信号
处理模块；所述车载信号处理模块用于接收所述第一差分数据和所述第二差分数据，并将所述第一差分数据和所述第二差分数据转发给车载北斗接收模块；所述车载北斗接收模块用于基于当前车载设备所在的实测定位信息以及所述第一差分数据和所述第二差分数据确定修正定位信息。
35.本技术在一些实施例中，所述车载信号处理模块包括第一车载信号板和第二车载信号板；所述车载北斗接收模块包括第一车载北斗接收模块和第二车载北斗接收模块；所述当前车载设备所在的实测定位信息包括第一实测定位信息和第二实测定位信息；所述车载atp主机板用于将第一差分数据发送给第一车载信号板；所述第一车载信号板用于接收所述第一差分数据，并将所述第一差分数据转发给第一车载北斗接收模块；所述第一车载北斗接收模块用于接收所述第一差分数据以及用于接收第一实测定位信息，并根据所述第一差分数据和所述第一实测定位信息确定第一修正定位信息；所述车载atp主机板还用于将第二差分数据发送给第二车载信号板；所述第二车载信号板用于接收所述第二差分数据，并将所述第二差分数据转发给第二车载北斗接收模块；所述第二车载北斗接收模块用于接收所述第二差分数据以及用于接收第二实测定位信息，并根据所述第二差分数据和所述第二实测定位信息确定第二修正定位信息。
36.本技术在一些实施例中，所述车载设备还包括定位信息确定模块；所述定位信息确定用于基于所述第一修正定位信息和所述第二修正定位信息确定修正定位信息。
37.在本实施例中，第一修正定位信息和第二修正定位信息来自于车载设备的不同车载北斗接收模块，基于第一修正定位信息和第二修正定位信息计算二者的差异，确定最终的修正定位信息，从而一定程度上降低卫星信息定位漂移的概率。
38.本技术在一些实施例中，所述系统还包括通信控制器模块；所述通信控制器模块用于控制差分站子系统和车载设备之间的信息交互。
39.在本实施例中，通信控制器模块负责差分站子系统与车载设备之间的信息交互。
40.本技术在一些实施例中，所述系统还包括：数据记录模块，所述数据记录模块与所述差分站子系统和车载设备通信连接，用于记录差分站子系统和车载设备中的数据。
41.在本实施例中，数据记录模块用于记录差分站子系统和车载设备中的数据，包括记录卫星数据转发过程及异常情况。
42.本技术在一些实施例中，所述差分站基站还包括电源模块；所述电源模块用于给卫星定位信息接收模块、差分站信号处理模块和差分站主机板供电。
43.实施例二
44.在实施例一的基础上，本实施例通过具体实施案例来对实施例一中所述的方法进行说明。差分站子系统101包括多个差分站基站。图2为本技术实施例提供的差分定位整体流程图，请参阅图2，每一个差分站基站都包括有第一卫星定位信息接收模块、第二卫星定位信息接收模块、第一差分站信号板、第二差分站信号板和差分站主机板；以及电源模块、通信控制器模块、数据记录模块。考虑设备共因故障，地面差分站基站和车载移动站均配置两块不同厂家的北斗板卡用于卫星信息接收，即第一卫星定位信息接收模块、第二卫星定位信息接收模块。信号处理模块由两个信号处理板组成，负责采集卫星定位信息接收模块发出的定位信息报文，并转发至主机模块；主机模块由两个主机板卡组成，作为地面差分站应用程序的硬件载体，负责执行差分站信息内部信息的逻辑运算；通信控制器模块负责与
外界设备的信息交互；记录模块负责记录卫星数据转发过程及异常情况。
45.主机模块应用软件的运行平台采用的二乘二取二平台，两个板卡互为主备关系，当一系宕机时，另一系可立即升为主系继续运行。同时一个板卡上有两个独立运行的cpu进行周期输出比较，若输出比较不一致，则该系立刻宕机。
46.卫星定位子系统在持续工作时，地面差分站设备的卫星信息接收模块将卫星信息通过内网传给信号板，信号板与主机板通信，并将卫星信息打包给差分站的主机板。当有车载atp与差分站通过差分站的通信控制板完成信息建链并发送数据请求帧时，差分站向请求的车载atp回复消息应答帧。车载atp在收到差分站的卫星信息后，由车载的信号板发送给车载北斗板卡的卫星接收模块上。特别地，为了区分卫星数据的来源，用第一差分站信号板来接收第一卫星定位信息接收模块的卫星信息，用第二差分站信号板来接收第二卫星定位信息接收模块的卫星信息，通过差分站主机板分别对两份数据进行打包，发送给车载atp主机。车载atp在解析该数据时，也分别对应解析来自第一差分站信号板的数据和来自第二差分站信号板的数据，并分别发送给车载atp的第一车载北斗接收模块和第二车载北斗接收模块。在进行atp内部逻辑运算时，也对两份数据单独处理。差分站的两个卫星信息接受模块与车载移动站的两个卫星信息接收模块为唯一对应的关系。基于该架构，车载atp接收到异构的差分信息，通过atp内部计算得到的二者差异，从而一定程度上降低卫星信息定位漂移的概率。
47.在本实施例中，差分站子系统通过信号板和北斗卫星定位模块的接口实现北斗数据的接收。卫星定位信息接收模块内部包含两个不同厂家的信息接收模块，即第一卫星定位信息接收模块和第二卫星定位信息接收模块。第一卫星定位信息接收模块和第二卫星定位信息接收模块相互独立，负责接收卫星发出的定位信息，根据该信息计算出当前设备所在的地理位置，然后将位置信息转换为固定格式的定位信息报文分别发送给第一差分站信号板和第二差分站信号板，第一差分站信号板和第二差分站信号板将来自不同卫星定位信息接收模块的两路数据转发给差分站主机板。
48.地面差分站将存储的第一卫星定位信息接收模块和第二卫星定位信息接收模块的数据分别存放在队列中，若队列的长度大于125个字节，将队列进行拆包处理，使单个信息包中应用报文信息长度最长为125字节。按照外网数据的组包格式发送至通信控制器模块。差分站子系统作为被动方，当有车载atp主动发起建链请求后相应建链，在收到atp的信息查询帧后回复应答帧。一个差分站子系统可与多个管辖范围内的车载atp进行建链。
49.综上，本技术提供的一种差分定位系统，通过在铁路上间隔设置多个差分站基站，以接收卫星定位信息和确定差分数据，并将差分数据实时转发给车载设备，以使所述车载设备根据所述差分数据对所述车载设备的实时定位信息进行修正，获得修正定位信息，提高列车定位的精确度。此系统使得铁路cbtc列车能够接收到更加精准的卫星定位信息，使用该卫星定位信息参与到多传感器融合的列车定位算法中，可以大大提高列车定位的精确性。
50.在本技术实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的。
51.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而
且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.虽然本技术所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本技术而采用的实施方式，并非用以限定本技术。任何本技术所属技术领域内的技术人员，在不脱离本技术所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本技术的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。