一种基于UWB的有轨列车多维空间定位方法、装置及设备与流程

本发明涉及列车定位，具体为一种基于uwb的有轨列车多维空间定位方法、装置及设备。

背景技术：

1、在金属矿山、非金属矿山作业场景中，uwb定位技术已广泛应用于有轨电车、单轨吊列车、井下作业人员的位置监测。该技术依靠精确测算无线电信号在收发设备间的飞行时间解算两点间距，再利用多组测距数据交会求解目标空间坐标，需部署多台uwb定位基站组网协同完成列车定位。与此同时，传统uwb定位方案还存在以下局限：仅可对单一水平面内的少量移动目标实现可靠定位；若两列列车分布于同一空间但分属不同平面，或是同一水平面内多列列车近距离并行运行时，常规uwb系统无法对各列车位置有效甄别区分。因此如何依托单台uwb定位基站对多维空间内的列车进行精准定位是现有技术亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、针对现有技术难以依托单台uwb定位基站对多维空间内的列车进行精准定位的技术问题，本发明提供了一种基于uwb的有轨列车多维空间定位方法、装置及设备，当列车位于同一空间同一平面时，通过构建水平定位参考线，并将列车粗定位信息映射至虚拟水平线上获取里程值，根据水平定位参考线与里程值确定列车所在子平面，从而获取列车最终位置，实现了对同一水平面内多列列车近距离并行运行的精准定位；当列车位于同一空间不同平面时，根据高程定位参考线、列车粗定位信息以及限界位置确定列车最终位置，实现了对同一空间、不同平面的列车的精准定位。解决了现有技术难以依托单台uwb定位基站对多维空间内的列车进行精准定位的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于uwb的有轨列车多维空间定位方法，包括以下步骤：

3、若列车位于同一空间同一平面，则通过平面轨道将平面进行划分获取若干子平面，将平面轨道信息映射至虚拟水平线上构建水平定位参考线，获取单一uwb定位基站采集的列车粗定位信息，将列车粗定位信息映射至虚拟水平线上获取里程值，基于水平定位参考线与里程值确定列车所在子平面，从而获取列车最终位置；

4、若列车位于同一空间不同平面，则根据高程轨道高度获取虚拟空间线高度，根据虚拟空间线高度与列车高度获取限界位置，将高程轨道信息映射至虚拟空间线上构建高程定位参考线，基于高程定位参考线、列车粗定位信息以及限界位置确定列车最终位置。

5、优选的，所述通过平面轨道将平面进行划分获取若干子平面，包括：

6、以相邻平面轨道间的水平中心线为划分边界将平面进行划分获取若干子平面；

7、其中，子平面的数目等于平面轨道数目。

8、优选的，所述将平面轨道信息映射至虚拟水平线上构建水平定位参考线，包括：

9、以单一uwb定位基站与静态定位标签的水平中心线为虚拟水平线；

10、将平面轨道信息中的区段起始点映射到虚拟水平线上，并将区段状态信息关联挂载至虚拟水平线上的区段映射点位上，将平面轨道信息中的道岔点映射到虚拟水平线上，并将平面轨道信息中的道岔状态信息关联挂载至虚拟水平线上的道岔映射点位上，从而得到水平定位参考线。

11、优选的，所述基于水平定位参考线与里程值确定列车所在子平面，从而获取列车最终位置，包括：

12、将里程值与水平定位参考线上的里程区间进行比对确定列车对应的目标里程区间，根据目标里程区间的关联信息确定列车对应的目标子平面，从而获取列车最终位置。

13、优选的，所述根据高程轨道高度获取虚拟空间线高度，包括：

14、根据高程轨道中地面轨道与空中轨道的高度获取中位高度，将中位高度作为虚拟空间线高度。

15、优选的，所述根据虚拟空间线高度与列车高度获取限界位置，包括：

16、根据虚拟空间线高度与列车高度中的上列车高度获取上限界位置，根据虚拟空间线高度与列车高度中的下列车高度获取下限界位置。

17、优选的，所述基于高程定位参考线、列车粗定位信息以及限界位置确定列车最终位置，包括：

18、在列车运行过程中，若获取到障碍信息，且障碍信息对应的侵入边界超过限界位置，则报错，否则，将列车粗定位信息映射至虚拟空间线上获取里程值，将里程值与高程定位参考线上的里程区间进行比对确定列车对应的目标里程区间，从而获取列车最终位置。

19、采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

20、（1）当列车位于同一空间同一平面时，通过构建水平定位参考线，并将列车粗定位信息映射至虚拟水平线上获取里程值，根据水平定位参考线与里程值确定列车所在子平面，从而获取列车最终位置，实现了对同一水平面内多列列车近距离运行的精准定位；当列车位于同一空间不同平面时，根据高程定位参考线、列车粗定位信息以及限界位置确定列车最终位置，实现了对同一空间、不同平面的列车的精准定位。解决了现有技术难以依托单台uwb定位基站对多维空间内的列车进行精准定位的技术问题；

21、（2）考虑到单台uwb定位基站仅能解算出定位标签与基站之间的直线距离，当同一空间同一水平面内多列列车在邻近轨道近距离行驶时，仅依靠测距结果会出现位置混淆，难以判定各列车实际所在轨道。因此，通过划分出多个独立子平面，每条轨道唯一对应一个专属子平面，通过将里程值与水平定位参考线上的里程区间进行比对确定列车所在的具体里程区间，再通过目标里程区间的关联信息确定列车对应的目标子平面，从而确定了列车所属轨道，实现了对同一水平面内多列列车近距离运行时的精准定位；另外，当同一空间不同平面多辆列车在轨道行驶时，仅依靠测距结果仍然会出现位置混淆，难以判定各列车实际所在轨道，因此，通过将里程值与高程定位参考线上的里程区间进行比对确定列车对应的目标里程区间，从而获取列车最终位置，实现了对同一空间、不同平面的列车的精准定位。

22、本发明还提供了一种基于uwb的有轨列车多维空间定位装置，适用于所述的一种基于uwb的有轨列车多维空间定位方法，包括：

23、判断模块，用于判断列车间的位置关系，当判断列车位于同一空间同一平面时，则驱动定位运算模块通过平面轨道将平面进行划分获取若干子平面，将平面轨道信息映射至虚拟水平线上构建水平定位参考线，获取单一uwb定位基站采集的列车粗定位信息，将列车粗定位信息映射至虚拟水平线上获取里程值，基于水平定位参考线与里程值确定列车所在子平面，从而获取列车最终位置；当判断列车位于同一空间不同平面时，则驱动定位运算模块根据高程轨道高度获取虚拟空间线高度，根据虚拟空间线高度与列车高度获取限界位置，将高程轨道信息映射至虚拟空间线上构建高程定位参考线，基于高程定位参考线、列车粗定位信息以及限界位置确定列车最终位置。

24、采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

25、当列车位于同一空间同一平面时，通过构建水平定位参考线，并将列车粗定位信息映射至虚拟水平线上获取里程值，根据水平定位参考线与里程值确定列车所在子平面，从而获取列车最终位置，实现了对同一水平面内多列列车近距离并行运行的精准定位；当列车位于同一空间不同平面时，根据高程定位参考线、列车粗定位信息以及限界位置确定列车最终位置，实现了对同一空间、不同平面的列车的精准定位。解决了现有技术难以依托单台uwb定位基站对多维空间内的列车进行精准定位的技术问题。

26、本发明还提供了一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行所述的一种基于uwb的有轨列车多维空间定位方法的步骤。

27、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行所述的一种基于uwb的有轨列车多维空间定位方法的步骤。