本发明涉及无线定位技术的，具体地，涉及基于数据融合的厂区机车定位方法及系统。
背景技术：
1、随着国内铁路智能化运输系统技术的发展，机车定位信息作为铁路运输智能化改造不可或缺的基础数据，其精确度与可靠性对于整个运输系统都至关重要。钢厂的机车定位问题相较于普铁更为复杂，钢厂内的铁水运输与其生产工序融为一体，导致轨道行驶区域复杂多样，例如轨道上方盘踞错综复杂的管道或建筑遮挡，轨旁常年受高温罐炙烤，数量庞大的行人行车道口，需要处理高温铁水的扒渣、脱硫、出铁口工位点等。以上问题使得当前大部分铁路机车定位系统使用的技术手段均难以实现高效高精度，例如：基于卫星定位系统的部分区域精度太差太不稳定，基于无线扩频设备定位系统无法部署全范围覆盖并且成本过高，基于编解码器的定位系统同样无法全范围覆盖且需要对定位设备设置防护设施，基于标签识别定位系统则需要确保电子标签在铁路沿线的高密度部署需要常年维护维修铁路沿线的电子标签。当前大部分的钢厂机车定位系统碍于以上难点，设计或实施仅满足于局部重点区域的高精度定位需求。机车如果不能实现全站场的高精度定位，机车自动行驶、自动调度的运输技术的应用则无法实现，本系统及相关方案正基于这一背景进行设计与开发的。
2、为了实现厂区铁路机车在全站场范围的精准定位跟踪，将采用一种基于多源数据融合的厂区机车定位方案。首先需要完成对相关系统接口或数据的接入改造，如与中央信号联锁系统接口、与卫星定位系统接口、与机车速度传感器接口、以及与补充区域无线扩频定位系统或编解码定位系统的接口，使其能够获得精准定位所需的数据；其次需要对轨道站场区域进行测绘及优化配置，测绘区域包括全厂区轨道行驶区域中的每一个轨道电路，对于较长弯轨的轨道区段需要进行分段测绘，构造定位系统的连续行驶路线网；再次利用机车速度、卫星定位、轨道区段占用情况对机车定位实时自适应解算，利用卫星定位固定解数据或其他补充定位系统的精准数据对机车定位模型进行训练调整。
3、在公告号为cn111121757b的专利文献中公开了一种铁路机车定位与测速系统及方法，属于铁路技术领域，解决铁路机车的定位及测速问题；系统包括钢轨锁扣探测模块，安装于机车轮轴旁，用于探测机车行驶中经过的钢轨锁扣；机车位置及速度解算模块，用于对机车行驶中获取的锁扣探测信息进行计数，通过计数信息，解算机车行驶中的位置和速度信息，以及存储模块，用于存储钢轨锁扣编号和位置数据，加速度传感器用于测量机车的加速度。
4、在公告号为cn202873064u的专利文献中公开了一种矿用机车定位终端，包括用于对机车进行定位跟踪的zigbee单元；用于测量机车运行速度的速度单元；用于分析处理数据的核心处理器；所述zigbee单元和速度单元分别与所述核心处理器双向通讯连接。
5、目前关于机车定位大量的研究都集中在对地面设备探测并进行速度解算或使用精度更高的无线定位技术来实现需求，两者都还是在寻求信号来源单一可靠的定位系统；前者无论是使用电子标签或是其他识别方式，依旧无法避免带来了巨大的维护工作量，需要保证识别对象数量充足且无丢失破损等问题；后者则仅适用于空间有限的站场改造，对于大行驶范围的铁路区域应用成本极高。
6、因此，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于数据融合的厂区机车定位方法及系统。
2、根据本发明提供的一种基于数据融合的厂区机车定位方法，所述方法包括如下步骤：
3、步骤s1：将厂区轨道区段测绘地图信息配置进行分段线性拟合，形成轨道区段网络图，轨道区段网络图在机车获取定位后对弯道轨道区段进行分段线性拟合补充；
4、步骤s2：将微机联锁站场表示信息结合机车卫星定位数据，将机车定位信息在卫星定位测绘地图坐标系中投影到轨道区段，依据站场表示信息搜寻轨道电路占用情况，并对机车定位坐标进行区段定位；
5、步骤s3：在机车行驶过程中，通过速度值的积分换算计算每个时间周期下机车行驶距离，在轨道区段测绘图基础上进行坐标换算，计算获得当前坐标；
6、步骤s4：将实时卫星定位坐标数据与速度值换算得到的每轮周期估算坐标进行滤波换算，通过计算协方差得到对于估算坐标的增益系数；对速度换算的估算坐标进行修正输出。
7、优选地，所述步骤s1中的区段测绘地图信息在站场区段测绘信息基础上，依据站场设计图纸补充无测绘或测绘信息不全的区段信息。
8、优选地，在机车初始上电时获取卫星定位坐标或编码器定位/无线扩频定位坐标时：
9、若卫星定位为固定解坐标或存在编码器定位/无线扩频定位坐标则机车直接获取初始精确定位坐标；
10、若卫星定位为浮点解坐标且无格编码器定位/无线扩频定位坐标则依据卫星定位浮点解及机车下电时历史坐标数据，就近映射到当前占用轨道区段坐标值并标记为估算坐标。
11、优选地，速度积分换算坐标依赖于机车区段定位，速度积分坐标增量变化方向为所占用区段及其上行/下行方向的邻接区段，当输出坐标连续标记为估算坐标时，允许区段定位对估算坐标验核矫正；
12、机车区段定位的相邻区段变化为占用时，若车头估算坐标未更新到该占用区段，则矫正为相邻区段绝缘节位置坐标；
13、机车区段定位区段发生出清时，若车尾估算坐标还显示在当前区段，则矫正为相邻占用区段绝缘节位置坐标。
14、优选地，设置机车速度积分换算系数，自适应参数包含机车轮径系数；
15、当机车采集到两个精确定位坐标数据间隔超过30s，定位坐标按照行经轨道区段长度换算机车行驶距离，对比并反馈修正机车速度积分的轮径参数；
16、内燃机车速度积分参数设置经验专家库，包含对机车启动时打滑、空转，行车加速度渐变，车列加速切换时车钩伸缩震荡，停车刹车抱死滑行工况的经验处理；定位系统上线时需要测试获取机车速度曲线，并依据多种行车工况测试结果填充专家库；
17、定位系统通过机车速度，行车动力档位/油门量模糊模拟量调取专家库参数，并依据专家库输出的速度矫正参数来计算速度积分；
18、定位系统设置测试工况时需要机车在能够频繁获取卫星定位固定解、编码器或无线扩频精确定位数据区域，模拟演绎行车各个特殊工况，并自动补充专家库数据；
19、专家库形成后自主进行全局参数调整而不再进行工况参数调整，在机车进入频繁获取连续获取卫星定位固定解、编码器或无线扩频精确定位区域时，对照速度积分换算结果，调整专家库输入、输出论域范围；
20、当机车速度积分距离持续小于/大于精确定位换算距离时，调整输出论域放大因子；
21、当机车在启动加速阶段积分距离持续小于/大于精确定位时，调整模拟量油门量放大因子；
22、当机车在刹车制动阶段积分距离持续小于/大于精确定位时，调整模拟量油门量权重因子。
23、本发明还提供一种基于数据融合的厂区机车定位系统，所述系统包括如下模块：
24、模块m1：将厂区轨道区段测绘地图信息配置进行分段线性拟合，形成轨道区段网络图，轨道区段网络图在机车获取定位后对弯道轨道区段进行分段线性拟合补充；
25、模块m2：将微机联锁站场表示信息结合机车卫星定位数据，将机车定位信息在卫星定位测绘地图坐标系中投影到轨道区段，依据站场表示信息搜寻轨道电路占用情况，并对机车定位坐标进行区段定位；
26、模块m3：在机车行驶过程中，通过速度值的积分换算计算每个时间周期下机车行驶距离，在轨道区段测绘图基础上进行坐标换算，计算获得当前坐标；
27、模块m4：将实时卫星定位坐标数据与速度值换算得到的每轮周期估算坐标进行滤波换算，通过计算协方差得到对于估算坐标的增益系数；对速度换算的估算坐标进行修正输出。
28、优选地，所述模块m1中的区段测绘地图信息在站场区段测绘信息基础上，依据站场设计图纸补充无测绘或测绘信息不全的区段信息。
29、优选地，在机车初始上电时获取卫星定位坐标或编码器定位/无线扩频定位坐标时：
30、若卫星定位为固定解坐标或存在编码器定位/无线扩频定位坐标则机车直接获取初始精确定位坐标；
31、若卫星定位为浮点解坐标且无格编码器定位/无线扩频定位坐标则依据卫星定位浮点解及机车下电时历史坐标数据，就近映射到当前占用轨道区段坐标值并标记为估算坐标。
32、优选地，速度积分换算坐标依赖于机车区段定位，速度积分坐标增量变化方向为所占用区段及其上行/下行方向的邻接区段，当输出坐标连续标记为估算坐标时，允许区段定位对估算坐标验核矫正；
33、机车区段定位的相邻区段变化为占用时，若车头估算坐标未更新到该占用区段，则矫正为相邻区段绝缘节位置坐标；
34、机车区段定位区段发生出清时，若车尾估算坐标还显示在当前区段，则矫正为相邻占用区段绝缘节位置坐标。
35、优选地，设置机车速度积分换算系数，自适应参数包含机车轮径系数；
36、当机车采集到两个精确定位坐标数据间隔超过30s，定位坐标按照行经轨道区段长度换算机车行驶距离，对比并反馈修正机车速度积分的轮径参数；
37、内燃机车速度积分参数设置经验专家库，包含对机车启动时打滑、空转，行车加速度渐变，车列加速切换时车钩伸缩震荡，停车刹车抱死滑行工况的经验处理；定位系统上线时需要测试获取机车速度曲线，并依据多种行车工况测试结果填充专家库；
38、定位系统通过机车速度，行车动力档位/油门量模糊模拟量调取专家库参数，并依据专家库输出的速度矫正参数来计算速度积分；
39、定位系统设置测试工况时需要机车在能够频繁获取卫星定位固定解、编码器或无线扩频精确定位数据区域，模拟演绎行车各个特殊工况，并自动补充专家库数据；
40、专家库形成后自主进行全局参数调整而不再进行工况参数调整，在机车进入频繁获取连续获取卫星定位固定解、编码器或无线扩频精确定位区域时，对照速度积分换算结果，调整专家库输入、输出论域范围；
41、当机车速度积分距离持续小于/大于精确定位换算距离时，调整输出论域放大因子；
42、当机车在启动加速阶段积分距离持续小于/大于精确定位时，调整模拟量油门量放大因子；
43、当机车在刹车制动阶段积分距离持续小于/大于精确定位时，调整模拟量油门量权重因子。
44、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
45、1、本发明描述了一种基于数据融合的厂区机车精准定位方案，可以通过该系统及方法，保障钢铁厂区机车铁水调度运输的安全高效运转，具有较大的应用前景；
46、2、本发明使用厂区常见定位设备的数据融合作为提高定位精度的核心方案，应用新方法解决复杂问题，对已有系统数据进行接入而未设置更换为新式定位设备，这正是本方法所申请的重要内容；
47、3、本发明使用速度积分估算定位，融合使用卫星定位浮点解以及轨道区段占用变化情况来更正及约束定位累计误差，获得全站场区域定位精度的提高，这正是本方法所申请的重要内容；
48、4、本发明描述了一种基于数据融合的厂区机车精准定位方案，可以通过该系统实现厂区机车的精准连续定位；满足机车自动驾驶、自动调度系统应用的必要条件，持续跟踪机车行驶路径，不用人工确认实现机车远程调度；系统基本原则是：多源数据融合，保障行车安全，兼顾生产效率；
49、5、本发明利用多源定位数据融合实现了厂区机车的精准定位，给机车或车列提供了实时稳定的定位数据，降低了机车自动作业的安全风险，提高了作业效率。
1.一种基于数据融合的厂区机车定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数据融合的厂区机车定位方法，其特征在于，所述步骤s1中的区段测绘地图信息在站场区段测绘信息基础上，依据站场设计图纸补充无测绘或测绘信息不全的区段信息。
3.根据权利要求1所述的基于数据融合的厂区机车定位方法，其特征在于，在机车初始上电时获取卫星定位坐标或编码器定位/无线扩频定位坐标时：
4.根据权利要求1所述的基于数据融合的厂区机车定位方法，其特征在于，速度积分换算坐标依赖于机车区段定位，速度积分坐标增量变化方向为所占用区段及其上行/下行方向的邻接区段，当输出坐标连续标记为估算坐标时，允许区段定位对估算坐标验核矫正；
5.根据权利要求1所述的基于数据融合的厂区机车定位方法，其特征在于，设置机车速度积分换算系数，自适应参数包含机车轮径系数；
6.一种基于数据融合的厂区机车定位系统，其特征在于，所述系统包括如下模块：
7.根据权利要求6所述的基于数据融合的厂区机车定位系统，其特征在于，所述模块m1中的区段测绘地图信息在站场区段测绘信息基础上，依据站场设计图纸补充无测绘或测绘信息不全的区段信息。
8.根据权利要求6所述的基于数据融合的厂区机车定位系统，其特征在于，在机车初始上电时获取卫星定位坐标或编码器定位/无线扩频定位坐标时：
9.根据权利要求6所述的基于数据融合的厂区机车定位系统，其特征在于，速度积分换算坐标依赖于机车区段定位，速度积分坐标增量变化方向为所占用区段及其上行/下行方向的邻接区段，当输出坐标连续标记为估算坐标时，允许区段定位对估算坐标验核矫正；
10.根据权利要求6所述的基于数据融合的厂区机车定位系统，其特征在于，设置机车速度积分换算系数，自适应参数包含机车轮径系数；
