本发明涉及电子地图领域，具体涉及一种列控车载的定位方法、系统及车载终端。
背景技术：
传统的列控车载定位设计中普遍采用车轮速度传感器、雷达和加速度等外部设备实现列车运行速度和走行距离的计算。同时，地面通过设置信标设备，车载设置读取器实现列车走行距离的校正；或者通过人工对标的方式进行人工校正。
随着卫星导航系统的技术发展，同时叠加项目成本的约束需求及简化外部传感器维护的需求，基于卫星的自主定位技术逐渐引入到了铁路列控系统中。基于卫星定位，需要建立一个坐标系统，同时铁路列控系统防护的信号元素需要在这个坐标系统中体现。鉴于铁路运行路线比较固定，列车基于计划调度指定的线路运行。通过离线设计铁路线路的电子地图，在电子地图中描述卫星导航信息与线路位置的对应关系，同时将信号元素描述在与线路位置相同的坐标系统中，能够实现列控车载的安全可靠的定位及安全防护需求。
目前的电子地图设计中大多描述了单线铁路主线、简单站场及封闭运行区域的情况，无法适应复杂铁路线路，列控车载设备定位速度慢。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种列控车载的定位方法、系统及车载终端，适应单线、复线路及复杂站场，实现列控车载设备快速定位和跨线运行的需求。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种列控车载的定位方法，所述列控车载通过电子地图进行定位，所述电子地图划分为若干个区域，一个所述区域内设有至少一个管理电子地图的中心设备。
可选地，所述方法包括：
识别列控车载设备所在的区域；
所述列控车载与管理所述区域电子地图的中心设备通信，获取与所述区域对应的电子地图数据。
可选地，所述识别列控车载设备所在的区域包括：
判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第一阈值；
若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第一阈值，进行第一区域识别步骤，所述第一区域识别步骤包括：
获取所述列控车载设备的卫星位置信息；
将所述卫星位置信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
可选地，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第一阈值，进行第二区域识别步骤，所述第二区域识别步骤包括：
获取信标的标识信息，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息；
将所述标识信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
可选地，所述方法还包括：
识别列车所在的车站。
可选地，所述识别列车所在的车站包括：
判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第二阈值；
若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第二阈值，进行第一车站识别步骤，所述第一车站识别步骤包括：
获取所述列控车载设备的卫星经纬度信息，根据所述卫星经纬度信息识别所述列控车载设备所在的车站。
可选地，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第二阈值或通过卫星经纬度信息不能识别位于的车站，进行第二车站识别步骤，所述第二车站识别步骤包括：
获取信标的标识信息，根据该标识信息定位到所在的车站，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息。
可选地，在识别列车所在的车站之后还包括：
根据卫星信号到轨道的投影，识别所述列控车载设备所在的轨道。
可选地，在识别列车所在的车站之后还包括：
根据所述标识信识别所述列控车载设备所在的轨道。
可选地，所述方法包括：
所述电子地图上建立有坐标系，其中，所述坐标系的原点为列车的起点，坐标系的正方向为轨道的下行方向，电子地图中所有信号元素的位置都是基于所述原点的位置偏移量。
另一方面，本发明还提供了一种列控车载的定位系统，所述定位系统包括：
第一识别系统，用于识别列控车载设备所在的区域；
通信模块，用于所述列控车载与管理所述区域电子地图的中心设备通信，获取与所述区域对应的电子地图数据。
可选地，所述第一识别系统包括：
第一判断模块，用于判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第一阈值，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第一阈值，进行第一区域识别步骤，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第一阈值，进行第二区域识别步骤；
第一获取模块，用于获取所述列控车载设备的卫星位置信息；
第一发送模块，用于将所述卫星位置信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
可选地，所述第一识别系统还包括：
第二获取模块，用于获取信标的标识信息，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息；
第二发送模块，用于将所述标识信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
可选地，所述定位系统还包括：
第二识别系统，用于识别列车所在的车站。
可选地，所述第二识别系统包括：
第二判断模块，用于判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第二阈值，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第二阈值，进行第一车站识别步骤，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第二阈值或通过卫星经纬度信息不能识别位于的车站，进行第二车站识别步骤；
第三获取模块，用于获取所述列控车载设备的卫星经纬度信息，根据所述卫星经纬度信息识别所述列控车载设备所在的车站；
第四获取模块，用于获取信标的标识信息，根据该标识信息定位到所在的车站，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息
可选地，所述定位系统还包括：
第三识别系统，用于根据所述标识信识别所述列控车载设备所在的轨道。
再一方面，本发明还提供了一种车载终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有终端程序，所述处理器执行所述终端程序时实现上述列控车载的定位方法的步骤。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点之一：
1、本发明设计了基于卫星定位的线路位置坐标系，为适应复杂线路的电子地图描述奠定了描述的基础；
2、所述列控车载通过电子地图进行定位，所述电子地图划分为若干个区域，一个所述区域内设有至少一个管理电子地图的中心设备；区域内每个车站分为轨道信息文件和信号数据文件，保持数据隔离和信息独立；同时，车站的标识与该站内信标的车站属性标识一致；电子地图中所有信号元素(单线、复线线路和复杂站场等信号元素)的位置都是基于所述原点的位置偏移量，地图的描述方式适应单线、复线线路和复杂站场，能够实现列控车载的快速定位；
3、车站根据信号元素，如道岔、管辖边界进行轨道的划分，可以依据公里标突变点或信号机等进行进一步的划分，划分的每个轨道通过唯一的轨道号进行标识，能够快速定位到对应的轨道。
附图说明
图1为本发明一实施例中的区域划分示意图；
图2为本发明一实施例中的区域电子地图文件层次图；
图3为本发明一实施例中的轨道划分拓扑结构；
图4为本发明一实施例中的信号元素双向链接图。
具体实施方式
以下结合附图1-4具体实施方式对本发明作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者现场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、物品或者现场设备所固有的要素。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、物品或者现场设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1-4所示，本实施例提供的一种列控车载的定位方法，所述列控车载通过电子地图进行定位，所述电子地图划分为若干个区域，一个所述区域内设有至少一个管理电子地图的中心设备。
该电子地图的构建过程具体包括以下步骤：
步骤s1，定义明确的基于卫星定位的线路位置坐标系，电子地图上建立的坐标系的原点为列车的起点，坐标系的正方向为轨道的下行方向，电子地图中所有信号元素的位置都是基于所述原点的位置偏移量。
步骤s2，电子地图通过划分原则进行划分，具体为：
步骤s21，根据管理电子地图的中心设备的管辖范围进行电子地图的区域划分；每个区域有一个摘要信息文件描述区域内电子地图的摘要信息；
步骤s22，在每个区域范围内，根据区域线路上每个车站的管辖范围进行进一步的划分；每个车站采用轨道信息文件和信号数据文件描述卫星导航信息与轨道位置的对应关系及信号元素在所在轨道的位置；
步骤s23，车站的管辖边界划分时，如果有设备界，按设备界划分；如果没有设备界，管辖边界设置在区间中部位置；
步骤s24，车站站场中的安全线、牵出线、专用线、避难线等线路，通过设置管辖边界来划分线路是否属于列控系统的管辖范围。不在列控系统管辖范围的线路，轨道信息中不进行描述。
步骤s3，定义区域描述文件，描述划分的区域范围内电子地图的摘要信息，具体为：
步骤s31，区域文件描述了区域内各个车站沿运行方向的链接关系；
步骤s32，区域文件描述了区域内每个车站的卫星导航的经纬度范围；
步骤s33，区域文件描述了区域内每个车站的轨道信息文件和信号数据文件的版本和数据大小等信息。
步骤s4，定义了电子地图的轨道划分原则和轨道描述方式，具体为：
步骤s41，每个车站根据信号元素，如道岔、管辖边界进行轨道的划分；同时，可以依据公里标突变点或信号机等进行进一步的划分；
步骤s42，划分的每个轨道通过唯一的轨道号进行标识；
步骤s43，每条轨道根据几何特征和信号元素点细分成多个轨道片，每个轨道片由起终轨道片记录点的位置和相关参数组成；
步骤s44，车站的轨道信息文件首先描述轨道的摘要信息，而后进行每个轨道的详细描述。
步骤s5，定义了信号元素的链接关系和元素描述方式，具体为：
步骤s51，信号数据文件中描述了道岔、信号机、信标和管辖边界等信号元素；
步骤s52，各信号元素通过双向链表的方式进行描述；
步骤s53，每个信号元素都通过描述的所在轨道号、位置偏移与轨道信息文件建立联系；
步骤s54，每个信号元素定义自身的特定信号信息；
步骤s55，车站的信号数据文件首先描述各类信号元素的摘要信息，而后依据轨道描述各个信号元素。
上述的信标指的是一个地面信号设备，安装在线路轨道的中心；信标是一个无源设备，车载设备上信标读取设备包含一个信标天线，向外发射射频能量；车载经过地面上的信标时，信标耦合到信标天线发射的能量，获取电源开始工作，并将存储的信标标识及其他信息通过无线发给信标天线；车载的信标读取设备读取信标天线的信息，获得地面信标的标识及其他信息，实现车地信息的单向交互。
本实施例中，所述电子地图的描述方法包括：
识别列控车载设备所在的区域；
所述列控车载与管理所述区域电子地图的中心设备通信，获取与所述区域对应的电子地图数据。
本实施例中，所述识别列控车载设备所在的区域包括：
判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第一阈值；
若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第一阈值，进行第一区域识别步骤，所述第一区域识别步骤包括：
获取所述列控车载设备的卫星位置信息；
将所述卫星位置信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
本实施例中，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第一阈值，进行第二区域识别步骤，所述第二区域识别步骤包括：
获取信标的标识信息，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息；
将所述标识信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
本实施例中，所述方法还包括：
识别列车所在的车站。
本实施例中，所述识别列车所在的车站包括：
判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第二阈值；
若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第二阈值，进行第一车站识别步骤，所述第一车站识别步骤包括：
获取所述列控车载设备的卫星经纬度信息，根据所述卫星经纬度信息识别所述列控车载设备所在的车站。
本实施例中，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第二阈值或通过卫星经纬度信息不能识别位于的车站，进行第二车站识别步骤，所述第二车站识别步骤包括：
获取信标的标识信息，根据该标识信息定位到所在的车站，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息。
本实施例中，在识别列车所在的车站之后还包括：
根据卫星信号到轨道的投影，识别所述列控车载设备所在的轨道。
本实施例中，在识别列车所在的车站之后还包括：
根据所述标识信识别所述列控车载设备所在的轨道。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种列控车载的定位系统，所述定位系统包括：
第一识别系统，用于识别列控车载设备所在的区域；
通信模块，用于所述列控车载与管理所述区域电子地图的中心设备通信，获取与所述区域对应的电子地图数据。
可选地，所述第一识别系统包括：
第一判断模块，用于判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第一阈值，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第一阈值，进行第一区域识别步骤，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第一阈值，进行第二区域识别步骤；
第一获取模块，用于获取所述列控车载设备的卫星位置信息；
第一发送模块，用于将所述卫星位置信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
可选地，所述第一识别系统还包括：
第二获取模块，用于获取信标的标识信息，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息；
第二发送模块，用于将所述标识信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
可选地，所述定位系统还包括：
第二识别系统，用于识别列车所在的车站。
可选地，所述第二识别系统包括：
第二判断模块，用于判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第二阈值，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第二阈值，进行第一车站识别步骤，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第二阈值或通过卫星经纬度信息不能识别位于的车站，进行第二车站识别步骤；
第三获取模块，用于获取所述列控车载设备的卫星经纬度信息，根据所述卫星经纬度信息识别所述列控车载设备所在的车站；
第四获取模块，用于获取信标的标识信息，根据该标识信息定位到所在的车站，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息
可选地，所述定位系统还包括：
第三识别系统，用于根据所述标识信识别所述列控车载设备所在的轨道。
基于同一发明构思，本实施例还提供了一种车载终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有终端程序，所述处理器执行所述终端程序时实现上述列控车载的定位方法的步骤
请参阅图1所示，图1根据管理电子地图的中心设备的管辖范围划分了电子地图的不同区域，实现列车可以跨区域使用电子地图运行。列控车载设备在区域内启机，如果卫星信号良好，可以将自身的卫星位置信息发给地面的区域识别设备进行所在区域的识别；如果卫星信号不好，列车运行经过地面的信标后，可以将信标的标识信息发给地面的区域识别设备识别所在区域；列控车载设备快速定位所在区域后，通过与管理区域电子地图的地面中心设备通信，下载所在区域的电子地图数据。
请参阅图2所示，说明本发明的技术方案。列控车载设备下载所在区域的电子地图数据后，如果卫星信号良好，根据图2中摘要信息文件中每个车站的卫星经纬度的范围识别所在的车站；如果卫星信号不好或通过卫星经纬度信息不能识别唯一的车站，列车运行经过地面信标后，通过信标信息中的车站属性，列控车载设备定位到所在的车站。
请参阅图3所示，说明本发明的技术方案。通过定义基于下行方向作为正方向进行描述及轨道的起点作为坐标原点的相对位置描述方式，可以描述复杂站场如枢纽站及复线线路的轨道信息。如果列控车载设备通过卫星信号定位到所在的车站后，通过对卫星信号到各轨道的投影，识别所在的轨道。如果通过卫星信号不能识别唯一的轨道，列车运行经过地面信标后，通过查找车站信号数据文件中信标所在的轨道信息，识别唯一的轨道。
请参阅图4所示，说明本发明的技术方案。列控车载设备识别唯一轨道后，结合所在轨道的位置及运行方向，根据图4中信号元素在信号数据文件中的链接关系和道岔的状态，获取列车运行前方进路上的所有信号元素，根据信号元素的信息实现控车和防护的需求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
1.一种列控车载的定位方法，其特征在于，所述列控车载通过电子地图进行定位，所述电子地图划分为若干个区域，一个所述区域内设有至少一个管理电子地图的中心设备。
2.如权利要求1所述的列控车载的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：
识别列控车载设备所在的区域；
所述列控车载与管理所述区域电子地图的中心设备通信，获取与所述区域对应的电子地图数据。
3.如权利要求2所述的列控车载的定位方法，其特征在于，所述识别列控车载设备所在的区域包括：
判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第一阈值；
若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第一阈值，进行第一区域识别步骤，所述第一区域识别步骤包括：
获取所述列控车载设备的卫星位置信息；
将所述卫星位置信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
4.如权利要求3所述的列控车载的定位方法，其特征在于，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第一阈值，进行第二区域识别步骤，所述第二区域识别步骤包括：
获取信标的标识信息，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息；
将所述标识信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
5.如权利要求2所述的列控车载的定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
识别列车所在的车站。
6.如权利要求5所述的列控车载的定位方法，其特征在于，所述识别列车所在的车站包括：
判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第二阈值；
若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第二阈值，进行第一车站识别步骤，所述第一车站识别步骤包括：
获取所述列控车载设备的卫星经纬度信息，根据所述卫星经纬度信息识别所述列控车载设备所在的车站。
7.如权利要求6所述的列控车载的定位方法，其特征在于，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第二阈值或通过卫星经纬度信息不能识别位于的车站，进行第二车站识别步骤，所述第二车站识别步骤包括：
获取信标的标识信息，根据该标识信息定位到所在的车站，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息。
8.如权利要求6所述的列控车载的定位方法，其特征在于，在识别列车所在的车站之后还包括：
根据卫星信号到轨道的投影，识别所述列控车载设备所在的轨道。
9.如权利要求7所述的列控车载的定位方法，其特征在于，在识别列车所在的车站之后还包括：
根据所述标识信识别所述列控车载设备所在的轨道。
10.如权利要求1或2所述的列控车载的定位方法，其特征在于，所述方法包括：
所述电子地图上建立有坐标系，其中，所述坐标系的原点为列车的起点，坐标系的正方向为轨道的下行方向，电子地图中各信号元素的位置都是基于所述原点的位置偏移量。
11.一种列控车载的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：
第一识别系统，用于识别列控车载设备所在的区域；
通信模块，用于所述列控车载与管理所述区域电子地图的中心设备通信，获取与所述区域对应的电子地图数据。
12.如权利要求11所述的列控车载的定位系统，其特征在于，所述第一识别系统包括：
第一判断模块，用于判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第一阈值，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第一阈值，进行第一区域识别步骤，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第一阈值，进行第二区域识别步骤；
第一获取模块，用于获取所述列控车载设备的卫星位置信息；
第一发送模块，用于将所述卫星位置信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
13.如权利要求12所述的列控车载的定位系统，其特征在于，所述第一识别系统还包括：
第二获取模块，用于获取信标的标识信息，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息；
第二发送模块，用于将所述标识信息发送至区域识别设备，识别所述列控车载设备所在的区域。
14.如权利要求11所述的列控车载的定位系统，其特征在于，所述定位系统还包括：
第二识别系统，用于识别列车所在的车站。
15.如权利要求14所述的列控车载的定位系统，其特征在于，所述第二识别系统包括：
第二判断模块，用于判断所述列控车载设备的卫星位置信号强度是否大于第二阈值，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度大于第二阈值，进行第一车站识别步骤，若所述列控车载设备的卫星位置信号强度小于第二阈值或通过卫星经纬度信息不能识别位于的车站，进行第二车站识别步骤；
第三获取模块，用于获取所述列控车载设备的卫星经纬度信息，根据所述卫星经纬度信息识别所述列控车载设备所在的车站；
第四获取模块，用于获取信标的标识信息，根据该标识信息定位到所在的车站，其中，列车运行经过其所在区域的信标时获取所述标识信息。
16.如权利要求11所述的列控车载的定位系统，其特征在于，所述定位系统还包括：
第三识别系统，用于根据所述标识信识别所述列控车载设备所在的轨道。
17.一种车载终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有终端程序，所述处理器执行所述终端程序时实现如权利要求1至10中任一项所述列控车载的定位方法的步骤。
技术总结