一种基于光栅阵列的列车识别及定位方法、装置和设备

本发明涉及轨道交通列车识别与定位，具体涉及一种基于光栅阵列的列车识别及定位方法、装置和设备。

背景技术：

1、对光纤光栅传感轨道交通道床振动信号的小信号片段提取中所使用的信号是不同轨道交通行车在通过光缆同一测区时产生的振动信号，其中光缆测区指的是轨道交通隧道中所铺设的基于光纤传感技术的超弱光纤阵列(uwfbg)构成的分布式振动传感器。

2、现有技术中，通常在得到轨道交通道床振动信号后，直接通过rms测算及其它方法识别有效行车信号段，但由于轨道交通道床上布设的分布式振动传感器易受外界振动的干扰，采用直接测算的方法由于行车有效信号段相对道床信号信噪比较低，对信号的识别结果存在较大的影响，没有充分利用二者存在的振动信噪比关系，没有从实际信号特征出发，后续定位估计时易受到非列车振动因素带来的干扰，在应用中会出现较大程度的误差。同时如果利用上述方法识别的有效行车信号段进行信号提取则仍然无法得到信号的起始、终止时刻等相关测算信息，无法推广使用，且无法进一步计算获取定位的有效信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种基于光栅阵列的列车识别及定位方法、装置和设备，解决现有技术中对获取的光栅阵列传感信号的处理方式未考虑及剔除干扰信号的影响，导致列车定位和识别不准确的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于光栅阵列的列车识别及定位方法，包括：

4、获取连续道床振动信号，并对所述连续道床振动信号进行分段处理，得到多个分段道床振动信号；

5、分别计算所述多个分段道床振动信号的均方根值，并根据所述均方根值与阈值的关系，确定所述多个分段道床振动信号是否存在有效行车信号段，并对存在有效行车信号段的分段道床振动信号进行拼接，得到行车信号；

6、基于所述行车信号确定列车任意轮轨对应的轮轨信号，并将所述轮轨信号与所述连续道床振动信号进行匹配滤波，得到处理信号；

7、根据所述处理信号的均方根值，确定列车识别结果与实时定位结果。

8、在一些实施例中，所述对连续道床振动信号进行分段处理，包括：

9、采用相同的时间长度，对所述连续道床振动信号进行分帧处理，得到多个相同时间长度的分段道床振动信号。

10、在一些实施例中，所述根据所述均方根值与阈值的关系，确定所述多个分段道床振动信号是否存在有效行车信号段，包括：

11、比较所述道床振动信号对应的均方根值与阈值的大小关系；

12、若所述均方根值大于阈值，则确定对应的道床振动信号存在有效行车信号段。

13、在一些实施例中，所述基于所述行车信号确定列车任意轮轨对应的轮轨信号，包括：

14、遍历所述行车信号，提取所述行车信号中最大波峰处信号和/或最大波谷处信号；以及提取所述行车信号中最小波峰处信号和/或最小波谷处信号；

15、根据相邻的所述最小波峰处信号和/或最小波谷处信号，确定列车车厢；

16、确定与所述列车车厢对应的最大波峰处信号和/或最大波谷处信号，以所述对应的最大波峰处信号和/或最大波谷处信号中相邻两个最大波峰处信号和/或最大波谷处信号之间的信号段，确定轮轨信号。

17、在一些实施例中，所述将所述轮轨信号与所述连续道床振动信号进行匹配滤波，得到处理信号，包括：

18、以所述轮轨信号作为滤波器，对所述连续道床振动信号进行零相位数字滤波，得到处理信号。

19、在一些实施例中，所述根据所述处理信号的均方根值，确定列车识别结果与实时定位结果，包括

20、提取所述处理信号的均方根值的极值点信号；

21、根据所述极值点信号，确定对应的上升趋势点和下降趋势点；

22、根据所述上升趋势点和所述下降趋势点，确定列车位置。

23、在一些实施例中，所述根据所述上升趋势点和所述下降趋势点，确定列车位置，包括：

24、获取多个传感器监测的实时数据；

25、对所述多个传感器的实时数据进行融合，得到融合数据；

26、对所述融合数据进行kalman滤波，获得列车实时位置数据。

27、第二方面，本发明还提供了一种基于光栅阵列的列车识别及定位装置，包括：

28、获取模块，用于获取连续道床振动信号，并对所述连续道床振动信号进行分段处理，得到多个分段道床振动信号；

29、行车信号确定模块，用于分别计算所述多个分段道床振动信号的均方根值，并根据所述均方根值与阈值的关系，确定所述多个分段道床振动信号是否存在有效行车信号段，并对存在有效行车信号段的分段道床振动信号进行拼接，得到行车信号；

30、处理信号确定模块，用于基于所述行车信号确定列车任意轮轨对应的轮轨信号，并将所述轮轨信号与所述连续道床振动信号进行匹配滤波，得到处理信号；

31、列车识别定位结果确定模块，用于根据所述处理信号的均方根值，确定列车识别结果与实时定位结果。

32、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；

33、所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

34、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法中的步骤。

35、第四方面，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存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法中的步骤。

36、与现有技术相比，本发明提供的基于光栅阵列的列车识别及定位方法、装置和设备，首先获取连续道床振动信号，并对所述连续道床振动信号进行分段处理，得到多个分段道床振动信号；随后分别计算所述多个分段道床振动信号的均方根值，并根据所述均方根值与阈值的关系，确定所述多个分段道床振动信号是否存在有效行车信号段，并对存在有效行车信号段的分段道床振动信号进行拼接，得到行车信号；随后基于所述行车信号确定列车任意轮轨对应的轮轨信号，并将所述轮轨信号与所述连续道床振动信号进行匹配滤波，得到处理信号；最后根据所述处理信号的均方根值，确定列车识别结果与实时定位结果。本发明提高了有效行车信号段相比于道床信号段的信噪比，使得后续rms测算结果进一步精确表征有效行车信号段在原始道床信号的位置，并且对rms测算的极值结果进一步计算有效行车信号段的进入、离开测区时间等参数，在初步确定列车对测区的占用的基础上进一步通过kalman滤波与多传感器联合速度与位置估计的方法完成对列车识别与实时定位工作。

技术特征：

1.一种基于光栅阵列的列车识别及定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法，其特征在于，所述对连续道床振动信号进行分段处理，包括：

3.根据权利要求1所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法，其特征在于，所述根据所述均方根值与阈值的关系，确定所述多个分段道床振动信号是否存在有效行车信号段，包括：

4.根据权利要求1所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法，其特征在于，所述基于所述行车信号确定列车任意轮轨对应的轮轨信号，包括：

5.根据权利要求1所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法，其特征在于，所述将所述轮轨信号与所述连续道床振动信号进行匹配滤波，得到处理信号，包括：

6.根据权利要求1所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法，其特征在于，所述根据所述处理信号的均方根值，确定列车识别结果与实时定位结果，包括

7.根据权利要求6所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法，其特征在于，所述根据所述上升趋势点和所述下降趋势点，确定列车位置，包括：

8.一种基于光栅阵列的列车识别及定位装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7所述的基于光栅阵列的列车识别及定位方法中的步骤。

技术总结本发明公开了一种基于光栅阵列的列车识别及定位方法、装置和设备，方法包括：获取连续道床振动信号，并对所述连续道床振动信号进行分段处理，得到多个分段道床振动信号；分别计算所述多个分段道床振动信号的均方根值，并根据所述均方根值与阈值的关系，确定所述多个分段道床振动信号是否存在有效行车信号段，并对存在有效行车信号段的分段道床振动信号进行拼接，得到行车信号；基于行车信号确定列车任意轮轨对应的轮轨信号，并将所述轮轨信号与所述连续道床振动信号进行匹配滤波，得到处理信号；根据所述处理信号的均方根值，确定列车识别结果与实时定位结果。本发明实现了提高了有效行车信号段相比于道床信号段的信噪比，提高了行车定位精度。技术研发人员：王立新,黄龙庭,王洪海,徐一旻,李政颖,江山,宋珂,姜德生受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15