CN111736192B - 一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法，该系统通过差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块的相互配合，实现以“卫星实时差分定位法”获取精确列车位置的目的，保证了LKJ系统最终获得的列车位置的精确性，满足了LKJ系统对于定位的高精度要求。同时，差分基准站模块中的差分单元的信号接收范围内，至少存在另外一个差分单元，以避免当一个差分单元失效时，数据处理模块无法接收到该差分单元的差分修正值，进而导致数据处理模块无法对行驶到该差分单元附近的列车的列车车载终端模块进行差分修正的情况出现；同时列车车载终端模块和数据处理模块中均存在作为备用的冗余设备，提高了该系统的稳定性。

Description

一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，更具体地说，涉及一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法。

背景技术

随着铁路对列车智能控制需求的不断提高，需要列车运行监控记录系统（LKJ）对列车运行过程实现更为精准的控制，这就要求LKJ系统具有高精准的列车定位信息，能够准确识别列车所处线路、股道、里程标，满足库内调车、站内定点停车和开车对标、区间位置校正等要求，精度需要达到为厘米级。

由于列车定位信息涉及行车控制，一旦LKJ系统采信了不准确甚至错误的列车定位信息，可能引发严重铁路交通事故，造成人员重大伤亡或国家财产重大损失。或者LKJ无法获得任何列车定位信息，也将导致列车无法实现自动控制，被迫采用人工控制或等待救援，同样会影响铁路运营秩序。

而现有的列车定位方法大多存在定位精度差或定位可靠性差等问题，难以满足LKJ系统对于列车定位方法的高精度和高稳定性的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法，以实现提高列车的定位位置的精度和稳定性的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统，包括：差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块；其中，

所述差分基准站模块，包括沿列车运行线路布置的多个差分单元，在所述差分单元的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元，所述差分单元用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

所述列车车载终端模块，包括主终端设备和至少一个冗余终端设备，所述列车车载终端模块用于接收所述预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号计算待修正位置信息，并将所述待修正位置信息发送给所述数据处理模块；和用于将所述数据处理模块返回的差分修正位置发送给LKJ系统，以使所述LKJ系统对所述差分修正位置进行复核；

所述数据处理模块包括主处理设备和至少一个冗余处理设备，所述数据处理模块，用于接收所述待修正位置信息和所述差分单元传输的所述差分修正值，根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块。

可选的，所述差分单元包括一个差分站，每个所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围内；

所述差分站用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块。

可选的，所述数据处理模块根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块的具体过程包括：

根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；

根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置；

将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块。

可选的，所述数据处理模块根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值的具体过程包括：

判断与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站的状态是否正常，如果是，则将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；如果否，则将与所述待修正位置信息次近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值。

可选的，所述差分单元包括一个差分站，每两个所述差分站构成一组差分组合，每组所述差分组合中的两个差分站分别作为主差分站和冗余差分站；

所述主差分站，用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

所述冗余差分站，用于在当所述主差分站异常时，获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块。

可选的，所述主终端设备包括第一车载主机和第一车载天线；

所述冗余终端设备包括第二车载主机和第二车载天线，所述冗余终端设备作为所述主终端设备的备用设备。

可选的，所述第一车载天线和第二车载天线的设置位置距离保持预设距离值。

可选的，所述主终端设备包括第三车载主机和第三车载天线的第一分路；

所述冗余终端设备包括第四车载主机和所述第三车载天线的第二分路，所述冗余终端设备作为所述主终端设备的备用设备。

可选的，所述主终端设备还用于监视所述冗余终端设备的状态，在当所述冗余终端设备的状态异常时，向所述数据处理模块发送包括状态异常的冗余终端设备的标识信息的报警信息；

所述冗余终端设备还用于监视所述主终端设备的状态，在当所述主终端设备的状态异常时，向所述数据处理模块发送包含所述主终端设备异常信息的报警信息。

可选的，所述主终端设备通过移动通信网络与所述差分基准站模块和所述数据处理模块通信；

所述冗余终端设备通过所述移动通信网络与所述差分基准站模块和所述数据处理模块通信。

可选的，所述移动通信网络包括至少两个移动通信运营商提供的通信网络。

可选的，所述预设卫星系统包括以北斗卫星系统为主，辅助卫星系统为辅构成的复合卫星系统；

所述辅助卫星系统包括GPS、GLONASS和Galileo中的至少一个。

可选的，所述预设卫星系统包括：北斗卫星系统、GPS、GLONASS和Galileo中的至少一个。

一种用于列车运行控制的方法，基于上述任一项所述的用于列车运行控制的卫星差分定位系统实现，所述用于列车运行控制的方法包括：

利用列车车载终端模块接收所述预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号计算待修正位置信息，并将所述待修正位置信息发送给数据处理模块；

利用差分基准站模块的差分单元获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

利用所述数据处理模块接收所述待修正位置信息和所述差分单元传输的所述差分修正值，根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块；

利用所述列车车载终端模块将所述数据处理模块返回的差分修正位置发送给LKJ系统，以使所述LKJ系统对所述差分修正位置进行复核。

可选的，当所述差分单元包括一个差分站，且每个所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围内时，所述根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块包括：

根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；

根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置；

将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块。

可选的，所述根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值包括：

判断与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站的状态是否正常，如果是，则将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；如果否，则将与所述待修正位置信息次近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法，其中，所述用于列车运行控制的卫星差分定位系统包括差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块，通过所述差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块的相互配合，实现以“卫星实时差分定位法”获取差分修正位置的目的，保证了LKJ系统最终获得的差分修正位置的精确性，满足了LKJ系统对于定位的高精度要求。同时，所述差分基准站模块中的差分单元的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元，以避免当一个差分单元失效时，数据处理模块无法接收到该差分单元的差分修正值，进而导致数据处理模块无法对行驶到该差分单元附近的列车的列车车载终端模块进行差分修正的情况出现；同时所述列车车载终端模块和数据处理模块中均存在作为备用的冗余设备（即冗余终端设备和冗余处理设备），提高了所述列车运行控制的卫星差分定位系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为卫星实时差分定位法的架构示意图；

图2为卫星实时差分定位法的原理示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统的结构示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的一种差分单元中差分站的分布方式示意图；

图5为本申请的一个实施例提供的一种用于列车运行控制的方法的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，现有技术中的列车定位方法大多存在定位精度差或定位可靠性差等问题，难以满足LKJ系统对于列车定位方法的高精度和高稳定性的要求。

具体地，现有技术中的列车定位方法大致包括：

a)测速定位法

测速定位是通过不断测量列车的实时运行速度，对列车的实时速度进行积分或求和运算的方法得到列车的运行距离。目前LKJ列车运行监控装置均采用测速定位技术进行列车安全控制。在初始位置精确的情况下，定位精度约10m。测速定位实质上是相对定位，它必须通过其它手段获得机车的初始位置。LKJ系统在机车开车时，由司机人工实现机车与出站信号机对标（或设置应答器实现开车对标），对标后进入实时定位状态，根据机车运行速度计算走行距离，再结合车载预存的线路数据（包括关键设备如信号机位置、轨道线路长度等），实时推算机车距前方信号机距离，从而实现机车定位。

测速定位法实现了机车的连续定位，但存在如下缺陷：

①测速定位法的定位误差随时间而累积，导致定位精度降低而不可用。

②当列车轮对出现磨损、空转、滑行等情况时，会大幅增大定位误差。

③测速定位法计算的是相对距离，必须依赖于车载预存的铁路一维线路数据，否则无法实现绝对定位，如站段调车状态下由于缺乏线路地图辅助，所以无法获得列车的位置。

b）应答器定位法

应答器是一种利用电磁感应技术在特定地点实现地面向机车传输信息的点式设备。配套的车载设备由BTM（Balise Transmission Module，应答器传输模块）和车载天线组成，地面设备为无源应答器。当列车经过无源应答器上方时，应答器接收到BTM车载天线发送的电磁能量后，将能量转换为工作电源，启动电子电路工作，把预先存储的报文循环发送出去，直至电磁能量消失。应答器设备可以简单地理解为一个数据存储器和发送器，当车载天线激活该应答器时，应答器发送报文。

应答器定位技术实质上是关键点的对标定位，精度可达30cm，但存在如下缺陷：

①不能实现机车的连续定位，必须结合其它定位技术才能满足机车实时定位的要求。

②系统设备成本高，在铁路行业的部署和维修难度大。

c）卫星单点定位法

卫星单点定位的基本原理是测量已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据计算用户接收机的具体坐标。如果用户接收机可获取到4颗卫星，则可解算出用户机的二维坐标（x,y,z）。参与计算的卫星数量越多，定位越精准。卫星单点定位的精度一般约10m。

卫星单点定位的优点是系统构成简单，但存在如下缺陷：

①定位偏差大，不满足铁路列车精准控制需求。

②定位精度受环境的影响，如大气层的变化可能导致定位偏差增大。

③若采用GPS系统，存在安全隐患，美国在战时可能关闭中国地区的GPS卫星信号，导致定位不可用，甚至美国可能人为增加干扰，导致定位发生错误。

d）后处理卫星差分定位法

卫星定位总会受到某些固有误差的影响，导致定位结果存在偏差。卫星差分定位技术借助于差分基准站，消除定位结果中的固有误差，从而实现高精度定位结果。这些误差包括：卫星星历误差、卫星钟差、SA干扰误差、与传输途径有关的误差（如电离层、对流层影响）。按时效性分，卫星差分定位可分为事后差分和实时差分。

事后差分，也即后处理差分，用户终端设备采用单点定位方式，连续动态地测量一个时段后，再采用差分站静态数据或事后公布的星历数据，通过差分后处理软件做差分处理，消除固定误差，获得精确坐标。

后处理差分定位的优点是定位精度高，对用户终端设备的要求低，但最突出的缺陷是实时性差，无法用于列车运行控制领域，多用于国土资源勘测等行业。

e）卫星实时差分定位法

卫星实时差分定位技术是在已知精确三维坐标上设立差分基准站，求得伪距修正量或位置修正量，再将这个修正量发送给移动站的用户接收机，对用户接收机的测量数据进行修正，即可消除位置数据的误差，大幅提高定位精度。实时差分技术主要分为RTD和RTK两种。RTD即伪距差分，根据伪距误差解算值修正用户接收机伪距观测值的导航定位方法。RTK即载波相位差分，是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。RTD定位精度一般为亚米级，RTK定位精度可达厘米级。技术原理和系统组成如图1示。当差分站和用户终端设备相距一定范围内时，两者观测到的卫星基本相同，卫星向地面发送电磁波的路径上，电离层和对流层的折射系数可视为一致，也即两者具有相同的误差因子，差分站将该因子作为未知数进行方程式求解，然后通过通信传输网络告知用户终端设备，从而使终端设备消除该误差。在图1中，差分站和用户终端设备通过通信传输网络无线通信。

通信网络的选择决定了差分定位系统的网络框架。一般有数传电台、公共移动通信网络等方式。数传电台的网络结构相对简单，但覆盖距离一般约10km，在同等长度的铁路线上，与5G/4G/3G移动公网相比，采用电台方案，需要建设成倍数量的差分基准站。蜂窝通信网络是广域网，数据传输不受距离的制约，但数据中心需要考虑移动站与差分基准站的距离，若超出范围，定位精度将下降，甚至无法维持差分定位。因此对于列车运行控制而言，采用公共移动通信网络较为实用，但需要数据中心专门负责数据通信。

卫星差分定位系统由差分站、数据中心、移动站等3部分组成。1）差分基准站：用于长期连续跟踪观测卫星信号，求得差分修正值，再通过通信网络实时将修正值传输到数据中心。2）数据中心：用于管理各参考站的运行，接收和处理各参考站的数据，实现数据入库和分流；根据各移动站的用户请求和当前位置，进行参考站匹配和数据分发。3）移动站：实时从北斗/GPS/GLONASS/Galileo等卫星系统获得导航电文，解算当前位置，并将当前位置发送给数据中心，从数据中心获得差分修正值，对位置修正，从而实现高精度定位结果。

如图2所示，是一种采用5G/4G/3G公共移动通信网络实现差分数据传输的设计，图2中以北斗卫星（GNSS，Global Navigation Satellite System）为例，该系统比较适合铁路列车这种长远距离运行的场景。该方案的优点是定位精度高、实时性好，满足LKJ列车运行控制需求，但在系统的可靠性和可用性方面并不满足列车控制的要求，不能稳定获得高精度定位解，具体如下：

①铁路沿线任一差分站故障，将导致该差分站计划覆盖范围内的列车差分定位不可用（即导致该差分站计划覆盖范围内的列车定位精度偏差增大，不满足精准控车要求）。

②数据中心的服务器及网络设备故障，将导致所有列车的差分定位不可用（即导致列车定位精度偏差增大，不满足精准控车要求）。

③车载终端一旦故障，将导致所在列车的差分定位完全不可用。

④卫星系统故障或信号干扰、数据通信误码或偶发的运算错误等问题，可能导致输出错误定位结果。

有鉴于此，为了解决现有技术中的定位方法存在的定位精度差或者稳定性差等问题，本申请实施例提供了一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统，包括：差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块；其中，

所述差分基准站模块，包括沿列车运行线路布置的多个差分单元，在所述差分单元的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元，所述差分单元用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

所述列车车载终端模块，包括主终端设备和至少一个冗余终端设备，所述列车车载终端模块用于接收所述预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号计算待修正位置信息，并将所述待修正位置信息发送给所述数据处理模块；和用于将所述数据处理模块返回的差分修正位置发送给LKJ系统，以使所述LKJ系统对所述差分修正位置进行复核；

所述数据处理模块包括主处理设备和至少一个冗余处理设备，所述数据处理模块，用于接收所述待修正位置信息和所述差分单元传输的所述差分修正值，根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块。

所述用于列车运行控制的卫星差分定位系统包括差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块，通过所述差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块的相互配合，实现以“卫星实时差分定位法”获取差分修正位置的目的，保证了LKJ系统最终获得的差分修正位置的精确性，满足了LKJ系统对于定位的高精度要求。同时，所述差分基准站模块中的差分单元的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元，以避免当一个差分单元失效时，数据处理模块无法接收到该差分单元的差分修正值，进而导致数据处理模块无法对行驶到该差分单元附近的列车的列车车载终端模块进行差分修正的情况出现；同时所述列车车载终端模块和数据处理模块中均存在作为备用的冗余设备（即冗余终端设备和冗余处理设备），提高了所述列车运行控制的卫星差分定位系统的稳定性。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统，如图3所示，包括：差分基准站模块30、数据处理模块20和列车车载终端模块10；其中，

所述差分基准站模块30，包括沿列车运行线路布置的多个差分单元31，在所述差分单元31的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元31，所述差分单元31用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块20；

所述列车车载终端模块10，包括主终端设备11和至少一个冗余终端设备12，所述列车车载终端模块10用于接收所述预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号计算待修正位置信息，并将所述待修正位置信息发送给所述数据处理模块20；和用于将所述数据处理模块20返回的差分修正位置发送给LKJ系统40，以使所述LKJ系统40对所述差分修正位置进行复核；

所述数据处理模块20包括主处理设备21和至少一个冗余处理设备22，所述数据处理模块20，用于接收所述待修正位置信息和所述差分单元31传输的所述差分修正值，根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块10。

在本实施例中，所述用于列车运行控制的卫星差分定位系统包括差分基准站模块30、数据处理模块20和列车车载终端模块10，通过所述差分基准站模块30、数据处理模块20和列车车载终端模块10的相互配合，实现以“卫星实时差分定位法”获取差分修正位置的目的，保证了LKJ系统40最终获得的差分修正位置的精确性，满足了LKJ系统40对于定位的高精度要求。同时，所述差分基准站模块30中的差分单元31的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元31，以避免当一个差分单元31失效时，数据处理模块20无法接收到该差分单元31的差分修正值，进而导致数据处理模块20无法对行驶到该差分单元31附近的列车的列车车载终端模块10进行差分修正的情况出现；同时所述列车车载终端模块10和数据处理模块20中均存在作为备用的冗余设备（即冗余终端设备12和冗余处理设备22），提高了所述列车运行控制的卫星差分定位系统的稳定性。

在图1中，所述列车车载终端模块10的主终端设备11和冗余终端设备12均包括一个车载天线和一个车载主机，所述主终端设备11和冗余终端设备12中的车载天线和车载主机可以通过加入“第一”“第二”的序号的方式加以区分。在本申请的其他实施例中，所述主终端设备11和冗余终端设备12中的车载天线可以共用，即共用同一个车载天线，但主终端设备11和冗余终端设备12使用的车载天线的分路不同。所述主终端设备11和冗余终端设备12的输出连接由一个交换机，通过交换机实现向LKJ系统40的信号输出。

在数据处理模块20中，主处理设备21和冗余处理设备22均包括一个差分服务器和一个路由器，所述路由器通过通信网络与其他模块进行通信，在图3中，所述通信网络为5G/4G/3G通信网络。

在差分基准站模块30中，每个差分单元31均包括一个差分站主机和一个天线终端，天线终端通过射频（Radio Frequency，RF）方式与差分站主机通信。

下面对本申请实施例提供的用于列车运行控制的卫星差分定位系统的各个模块的可行具体结构进行描述。

参考图4，图4为本申请的一个实施例提供的一种差分基准站模块30的布置方式示意图，在本实施例中，所述差分单元31包括一个差分站，每个所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围内；

所述差分站用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块20。

在本实施例中，每个所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围内，具体地，参考图4，所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围的边缘，只要实现列车在运行过程中，能够同时被至少两个所述差分站的信号接收范围覆盖即可。

在此基础上，所述数据处理模块20根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块10的具体过程包括：

根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；

根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置；

将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块10。

所述待修正位置信息是指所述列车车载终端模块10根据所述卫星信号计算出的一个粗略的列车车载终端模块10所在的位置信息，即所述待修正位置信息可以粗略代表搭载所述列车车载终端模块10的列车的所在位置，所述数据处理模块20可以根据该待修正位置信息确定列车车载终端模块10的大概位置，从而确定与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值，并将该差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值。

而当与所述待修正位置信息距离最近的差分站状态异常时，所述数据处理模块20还可以将与所述待修正位置信息距离次近的差分站的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值，即在本申请的一个实施例中，所述数据处理模块20根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值的具体过程包括：

判断与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站的状态是否正常，如果是，则将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；如果否，则将与所述待修正位置信息次近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值。

在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，所述差分单元31包括一个差分站，每两个所述差分站构成一组差分组合，每组所述差分组合中的两个差分站分别作为主差分站和冗余差分站；

所述主差分站，用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块20；

所述冗余差分站，用于在当所述主差分站异常时，获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块20。

即在本实施例中，所述差分站以双差分站冗余的方式布置，一组所述差分组合中的两个差分站的设置位置可以紧邻，当一个差分站状态异常时，另一差分站可以保证该差分组合的功能正常。

对于主终端设备11和冗余终端设备12，可选的，所述主终端设备11包括第一车载主机和第一车载天线；

所述冗余终端设备12包括第二车载主机和第二车载天线，所述冗余终端设备12作为所述主终端设备11的备用设备。

所述第一车载天线和第二车载天线的设置位置距离保持预设距离值。所述预设距离值可以为1米、1.5米、2米等。

此外，所述主终端设备11和冗余终端设备12的具体布置方式还可以为：所述主终端设备11包括第三车载主机和第三车载天线的第一分路；

所述冗余终端设备12包括第四车载主机和所述第三车载天线的第二分路，所述冗余终端设备12作为所述主终端设备11的备用设备。

可选的，在本申请的一个实施例中，所述主终端设备11还用于监视所述冗余终端设备12的状态，在当所述冗余终端设备12的状态异常时，向所述数据处理模块20发送包括状态异常的冗余终端设备12的标识信息的报警信息；

所述冗余终端设备12还用于监视所述主终端设备11的状态，在当所述主终端设备11的状态异常时，向所述数据处理模块20发送包含所述主终端设备11异常信息的报警信息。

对于列车车载终端模块10、差分基准站模块30和数据处理模块20之间的通信方式，可选的，所述主终端设备11通过移动通信网络与所述差分基准站模块30和所述数据处理模块20通信；

所述冗余终端设备12通过所述移动通信网络与所述差分基准站模块30和所述数据处理模块20通信。

所述移动通信网络包括但不限于3G、4G和5G移动通信网络。为了保证移动通信网络的信号稳定性，避免某一移动通信运营商提供的通信网络的信号盲区或弱信号区域的影响，所述移动通信网络包括至少两个移动通信运营商提供的通信网络。

对于所述预设卫星系统，可选的，所述预设卫星系统包括以北斗卫星系统为主，辅助卫星系统为辅构成的复合卫星系统；

所述辅助卫星系统包括GPS（Global Positioning System，全球定位系统）、GLONASS（Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统或称格洛纳斯）和Galileo（Galileo Satellite Navigation System，伽利略卫星导航系统）中的至少一个。

所述辅助卫星系统是指当所述北斗卫星系统的状态异常时，临时使用的卫星系统。

可选的，所述预设卫星系统还可以包括：北斗卫星系统、GPS、GLONASS和Galileo中的至少一个。

相应的，本申请实施例还提供了一种用于列车运行控制的方法，基于上述任一实施例所述的用于列车运行控制的卫星差分定位系统实现，如图5所示，所述用于列车运行控制的方法包括：

S101：利用列车车载终端模块接收所述预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号计算待修正位置信息，并将所述待修正位置信息发送给数据处理模块；

S102：利用差分基准站模块的差分单元获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

S103：利用所述数据处理模块接收所述待修正位置信息和所述差分单元传输的所述差分修正值，根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块；

S104：利用所述列车车载终端模块将所述数据处理模块返回的差分修正位置发送给LKJ系统，以使所述LKJ系统对所述差分修正位置进行复核。

可选的，当所述差分单元包括一个差分站，且每个所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围内时，所述根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块包括：

根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；

根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置；

将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块。

可选的，所述根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值包括：

判断与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站的状态是否正常，如果是，则将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；如果否，则将与所述待修正位置信息次近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值。

综上所述，本申请实施例提供了一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统及方法，其中，所述用于列车运行控制的卫星差分定位系统包括差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块，通过所述差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块的相互配合，实现以“卫星实时差分定位法”获取差分修正位置的目的，保证了LKJ系统最终获得的差分修正位置的精确性，满足了LKJ系统对于定位的高精度要求。同时，所述差分基准站模块中的差分单元的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元，以避免当一个差分单元失效时，数据处理模块无法接收到该差分单元的差分修正值，进而导致数据处理模块无法对行驶到该差分单元附近的列车的列车车载终端模块进行差分修正的情况出现；同时所述列车车载终端模块和数据处理模块中均存在作为备用的冗余设备（即冗余终端设备和冗余处理设备），提高了所述列车运行控制的卫星差分定位系统的稳定性。

本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种用于列车运行控制的卫星差分定位系统，其特征在于，包括：差分基准站模块、数据处理模块和列车车载终端模块；其中，

所述差分基准站模块，包括沿列车运行线路布置的多个差分单元，在所述差分单元的信号接收范围内，至少存在另外一个所述差分单元，所述差分单元用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

所述列车车载终端模块，包括主终端设备和至少一个冗余终端设备，所述列车车载终端模块用于接收所述预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号计算待修正位置信息，并将所述待修正位置信息发送给所述数据处理模块；和用于将所述数据处理模块返回的差分修正位置发送给LKJ系统，以使所述LKJ系统对所述差分修正位置进行复核；

所述数据处理模块包括主处理设备和至少一个冗余处理设备，所述数据处理模块，用于接收所述待修正位置信息和所述差分单元传输的所述差分修正值，根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块；

所述差分单元包括一个差分站，每个所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围内；

所述差分站用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块的具体过程包括：

根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；

根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置；

将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值的具体过程包括：

判断与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站的状态是否正常，如果是，则将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；如果否，则将与所述待修正位置信息次近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每两个所述差分站构成一组差分组合，每组所述差分组合中的两个差分站分别作为主差分站和冗余差分站；

所述主差分站，用于获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

所述冗余差分站，用于在当所述主差分站异常时，获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主终端设备包括第一车载主机和第一车载天线；

所述冗余终端设备包括第二车载主机和第二车载天线，所述冗余终端设备作为所述主终端设备的备用设备。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一车载天线和第二车载天线的设置位置距离保持预设距离值。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主终端设备包括第三车载主机和第三车载天线的第一分路；

所述冗余终端设备包括第四车载主机和所述第三车载天线的第二分路，所述冗余终端设备作为所述主终端设备的备用设备。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主终端设备还用于监视所述冗余终端设备的状态，在当所述冗余终端设备的状态异常时，向所述数据处理模块发送包括状态异常的冗余终端设备的标识信息的报警信息；

所述冗余终端设备还用于监视所述主终端设备的状态，在当所述主终端设备的状态异常时，向所述数据处理模块发送包含所述主终端设备异常信息的报警信息。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主终端设备通过移动通信网络与所述差分基准站模块和所述数据处理模块通信；

所述冗余终端设备通过所述移动通信网络与所述差分基准站模块和所述数据处理模块通信。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述移动通信网络包括至少两个移动通信运营商提供的通信网络。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设卫星系统包括以北斗卫星系统为主，辅助卫星系统为辅构成的复合卫星系统；

所述辅助卫星系统包括GPS、GLONASS和Galileo中的至少一个。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设卫星系统包括：北斗卫星系统、GPS、GLONASS和Galileo中的至少一个。

13.一种用于列车运行控制的方法，其特征在于，基于权利要求1-12任一项所述的用于列车运行控制的卫星差分定位系统实现，所述用于列车运行控制的方法包括：

利用列车车载终端模块接收所述预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号计算待修正位置信息，并将所述待修正位置信息发送给数据处理模块；

利用差分基准站模块的差分单元获取预设卫星系统的卫星信号，根据接收的所述卫星信号确定差分修正值，并将所述差分修正值传输给所述数据处理模块；

利用所述数据处理模块接收所述待修正位置信息和所述差分单元传输的所述差分修正值，根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块；

利用所述列车车载终端模块将所述数据处理模块返回的差分修正位置发送给LKJ系统，以使所述LKJ系统对所述差分修正位置进行复核；

当所述差分单元包括一个差分站，且每个所述差分站的设置位置位于与所述差分站相邻的另一差分站的信号接收范围内时，所述根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置，并将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块包括：

根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；

根据所述待修正位置信息和与所述待修正位置信息匹配的差分修正值计算所述差分修正位置；

将所述差分修正位置发送给所述列车车载终端模块。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述待修正位置信息，将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值包括：

判断与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站的状态是否正常，如果是，则将与所述待修正位置信息距离最近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值；如果否，则将与所述待修正位置信息次近的所述差分站发送的差分修正值作为与所述待修正位置信息匹配的差分修正值。

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