1.一种基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,包括:获取列车在定位时的定位数据;对所述定位数据进行拟合,获取所述列车的拟合行驶轨迹;根据铁路轨道的电子地图,结合所述拟合行驶轨迹,确定所述列车的运行线路;基于投影法,根据所述定位数据在所述运行线路上的投影点,判断所述列车位于所述运行线路上的运行区段;确定所述列车位于所述运行线路的直线段,则利用直线投影法在所述运行线路上确定所述列车的定位;确定所述列车位于所述运行线路的非直线段,则利用曲线拟合法在所述运行线路上确定所述列车的定位;所述铁路轨道的电子地图,结合所述拟合行驶轨迹,确定所述列车的运行线路,包括:在铁路轨道的电子地图上,按照直线段-缓和曲线段-圆曲线段-缓和曲线段-直线段相循环的形式对铁路线路进行划分;利用三次多项式拟合所有缓和曲线段的坐标点,并利用圆曲线公式拟合所有圆曲线段的坐标点,所述电子地图包含与每个铁路线路相对应的电子地图曲线;以所述列车的行驶轨迹为中心,确定缓冲区域;确定位于所述缓冲区域内的候选线路,并将所述候选线路中的匹配度最大的一条候选线路设定为所述列车的运行线路。
2.根据权利要求1所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,所述对所述定位数据进行拟合,获取所述列车的拟合行驶轨迹,包括:利用三次B样条曲线对所述定位数据进行拟合,具体为:根据所述定位数据求解所述三次B样条曲线的控制顶点;利用三次B样条曲线模型拟合列车的行驶轨迹。
3.根据权利要求2所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,在所述根据所述定位数据求解所述三次B样条曲线的控制顶点,包括:其中,P i (i=0,1,2…n+1)为控制顶点,Q i (i=1,2,…n)为列车定位数据。
4.根据权利要求3所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,在所述利用三次B样条曲线模型拟合列车的行驶轨迹中,所述三次B样条曲线模型为:其中,P i,3(u) 为每段3次B样条曲线的控制顶点;G i,3 (u)是3次B样条曲线的基函数(i=0、1、2、3);G为3次B样条曲线的基函数矩阵;X、Y分别是每段3次B样条曲线控制顶点的坐标向量,(X u ,Y u )为3次B样条曲线上的点。
5.根据权利要求1所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,所述确定位于所述缓冲区域内的候选线路,并将所述候选线路中的匹配度最大的一条候选线路设定为所述列车的运行线路,包括:确定所述缓冲区内只有一条候选线路,则将所述候选线路设为所述列车的运行线路;确定所述缓冲区内有多条候选线路,则计算每一条候选线路的匹配度,并将匹配度最大的一条候选线路设定为所述列车的运行线路;所述计算每一条候选线路的匹配度的公式为:其中f j 是第j条候选线路的匹配度,σ j 为第j条候选线路与定位数据的偏离程度,ρ j 为第j条候选线路的方向变化与定位数据的方向变化之间的相关系数。
6.根据权利要求1所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,所述基于投影法,根据所述定位数据在所述运行线路上的投影点,判断所述列车位于所述运行线路上的运行区段,包括:根据所述定位数据,确定列车的运行方向以及列车定位坐标;根据所述运行方向,确定在所述运行线路的电子地图上距离所述列车定位坐标前后方最近的前特征点和后特征点;确定所述前特征点为直缓点且所述后特征点为缓直点,则判断所述列车位于所述运行线路上的直线段上;否则,判断所述列车位于所述运行线路上的非直线段上。
7.根据权利要求6所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,所述利用直线投影法在所述运行线路上确定所述列车的定位,包括:通过所述列车定位坐标向所述前特征点和后特征点之间的连线作垂线,获取交点为所述定位数据在所述电子地图上的投影点;计算所述投影点的坐标(X 2 ,Y 2 ): Y 2 =Y 1 +K 2 X 2 -K 2 X 1 ,其中,(X 1 ,Y 1 )为列车定位坐标,K 1 和K 2 为中间系数,(X ZH ,Y ZH )为前特征点的坐标,(X HZ ,Y HZ )为后特征点的坐标。
8.根据权利要求1所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,所述利用三次多项式拟合所有缓和曲线段的坐标点,包括:建立缓和曲线段模型:Y=a 0 +a 1 ×X+a 2 ×X 2 +a 3 ×X 3 ;利用最小二乘法获取缓和曲线段模型中的模型参数a 0 、a 1 、a 2 与a 3 的取值,包括:根据最小二乘法,获取模型参数a 0 、a 1 、a 2 与a 3 的均方误差:利用如下法方程:计算所述模型参数a0,a1,a2,a3,其中(X m ,Y m )为第m个列车定位点的坐标,A为m*4的系数矩阵,A T 为矩阵A的转置矩阵。
9.根据权利要求1所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,所述利用圆曲线公式拟合所有圆曲线段的坐标点,包括:建立圆曲线段模型:(X i -a) 2 +(Y i -b) 2 =R 2 ,(i=1,2,...n),其中,(a,b)为圆曲线段的圆心坐标,R为圆曲线段的圆半径;结合圆心坐标求解方程:计算圆心坐标(a,b),并根据所述铁路轨道的电子地图获取R的取值,从而确定所述圆曲线段的坐标点。
10.根据权利要求1所述的基于轨道曲线特征的列车定位方法,其特征在于,所述利用曲线拟合法在所述运行线路上确定所述列车的定位,包括:获取所述拟合行驶轨迹上每个点的斜率;确定所述运行线路上的点A的斜率偏差范围位于[-ξ,ξ]范围内,则将所述点A设置为所述列车的定位点;其中,ξ为列车定位数据中的方向误差的反正切值。
11.一种基于轨道曲线特征的列车定位系统,其特征在于,包括:参数获取单元,用于获取列车在定位时的定位数据及铁路轨道的电子地图;数据拟合单元,用于对所述定位数据进行拟合,获取所述列车的拟合行驶轨迹;第一运算单元,用于根据铁路轨道的电子地图,结合所述拟合行驶轨迹,确定所述列车的运行线路;所述铁路轨道的电子地图,结合所述拟合行驶轨迹,确定所述列车的运行线路,包括:在铁路轨道的电子地图上,按照直线段-缓和曲线段-圆曲线段-缓和曲线段-直线段相循环的形式对铁路线路进行划分;利用三次多项式拟合所有缓和曲线段的坐标点,并利用圆曲线公式拟合所有圆曲线段的坐标点,所述电子地图包含与每个铁路线路相对应的电子地图曲线;以所述列车的行驶轨迹为中心,确定缓冲区域;确定位于所述缓冲区域内的候选线路,并将所述候选线路中的匹配度最大的一条候选线路设定为所述列车的运行线路;第二运算单元,用于基于投影法,根据所述定位数据在所述运行线路上的投影点,判断所述列车位于所述运行线路上的运行区段;第三运算单元,用于确定所述列车是位于所述运行线路的直线段,则利用直线投影法在所述运行线路上确定所述列车的定位,否则利用曲线拟合法在所述运行线路上确定所述列车的定位。
12.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至10任一项所述基于轨道曲线特征的列车定位方法的步骤。
13.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10任一项所述基于轨道曲线特征的列车定位方法的步骤。