一种用于车载信标天线故障检测的系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于车载信标天线故障检测的系统与方法。本发明专利技术采用被动检测技术，在一个特殊轨道区域（不影响运营线路，如出库前的轨道区域）上布置对应的检测系统，通过其对信标天线发射功率的检测来确定信标天线的工作状况。进而，本发明专利技术采用了改进的检测触发与记录机制、信号检测机制和发射功率水平的判断方式，可以降低检测干扰，提高可靠性、准确性以及检测效率。

System and method for vehicle beacon antenna fault detection

The invention provides a system and a method for fault detection of a vehicle mounted beacon antenna. The invention adopts the passive detection technology, in a special track area (does not affect the operation lines, such as the library before the track area) detection system is arranged on the corresponding, through the transmitting power of beacon antenna testing to determine the working condition of beacon antenna. In addition, the invention adopts an improved detection triggering and recording mechanism, a signal detection mechanism and a judging method of the transmitting power level, which can reduce the detection interference and improve the reliability, accuracy and detection efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通的CBTC（CommunicationBasedTrainControlSystem，基于通信的列车自动控制系统）技术，尤其涉及一种用于车载信标天线故障检测的系统与方法。
技术介绍
在轨道交通的CBTC控制系统中，车载控制系统通过列车上安装的信标捕获设备读取轨道上布置的信标，来确定列车所在的位置，用于列车的管理和控制。例如，在公开号CN104884331A的中国专利申请“城市轨道交通列车防撞信息系统”中，轨旁设备包括RFID标签，用于存储线路位置信息；车载设备包括RFID读取器，用于读取RFID标签中的信息。该现有技术将RFID定位技术应用于城市轨道交通正线，对运行列车的位置进行实时线路标记，实现系统跟踪，记录运行轨迹。车载控制系统对设置于轨道上的信标的读取如图1A所示，车载的信标捕获设备在途经位置1和位置2时分别读取轨道上的信标T1和T2的信息，借此来进行列车的定位。目前的信标读取设备由两个部分组成，一个是传输控制主机，一个是信标天线，传输控制主机驱动信标天线，通过电磁辐射为信标提供能量并激活信标进行数据传输（其原理基于RFID技术），然后实现对信标信息的读取，信标读取设备的组成框架如图1B所示。列车定位作为CBTC系统控制的基础，信标读取设备的可靠性直接决定了系统的可用性。当前CBTC控制系统中，信标天线均采用单一配置，如果信标天线出现故障，则车载系统无法获取列车位置，只能以很低的速度进行人工驾驶，这样将造成轨道交通线路上的运营能力大幅下降，甚至阻塞。目前，信标传输主机无法对信标天线3的故障进行有效检测，因此会造成列车驶入运营线路后，才发现无法读取信标而造成定位功能失效，只能将列车调度回库进行检修。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中存在的以上问题，本专利技术目的在于提供一种用于车载信标天线故障检测的系统与方法。本专利技术为了解决上述问题，采用被动检测技术，在一个特殊轨道区域（不影响运营线路，如出库前的轨道区域）上布置对应的检测系统，通过其对信标天线发射功率的检测来确定信标天线的工作状况。进而，本专利技术采用了改进的检测触发与记录机制、信号检测机制和发射功率水平的判断方式，可以降低检测干扰，提高可靠性、准确性以及检测效率。本专利技术提供了一种用于车载信标天线故障检测的系统，其特征在于，包括：车载信标、车轮检测装置、地面天线、地面故障检测主机；其中，车载信标安装在列车上，并且车载信标内存储列车标识信息；车轮检测装置通过检测列车车轮驶入检测区域而触发所述地面故障检测主机进入信标读取模式；地面故障检测主机连接地面天线并通过地面天线进行信号收发；地面故障检测主机在所述信标读取模式下通过地面天线激发所述车载信标并读取车载信标存储的列车标识信息；并且，地面故障检测主机在获得了列车标识信息后切换至车载信标天线功率检测模式，在该模式下接收车载信标天线的发射信号并检测其功率特性，通过功率特性判断车载信标天线是否处于故障状态；检测到车载信标天线的故障状态后，地面故障检测主机将该故障状态与列车的列车标识信息绑定并上传至控制中心。优选的是，本系统还包括设置在轨旁的故障检测状态显示灯，当所述地面故障检测主机检测到故障状态后，故障检测状态显示灯显示故障提示。优选的是，所述地面故障检测主机包括控制处理模块、调制发射电路、解调接收电路、功率检测电路；其中，所述控制处理模块具体包括：发射控制器单元、接收识别单元、功率判断单元、远程通信单元以及本地控制单元；并且，所述地面天线包括第一天线部分、第二天线部分、隔离部分以及耦合器；其中，所述发射控制器单元用于在所述信标读取模式下生成发送至车载信标的基带指令信号,该基带指令信号用于指令车载信标传输自身存储的列车标识信息，并且，发射控制器单元控制调制发射电路将基带指令信号调制为射频指令信号并进行发送，以及控制调制发射电路停止发送该射频指令信号；所述调制发射电路采用正交调制的方式对发射控制器单元所提供的基带指令信号进行调制以生成第一频率的所述射频指令信号；所述第一天线部分工作在天线有效频段中第一频率对应的频段部分，用于实现与车载信标之间的信号收发，包括：发送所述射频指令信号以及接收车载信标被激发之后传输的反向散射信号，该反向散射信号携带了车载信标中存储的列车标识信息；所述耦合器连接至该第一天线部分；耦合器采用无源耦合器，用于防止发射信号泄漏；所述解调接收电路用于对由第一天线部分接收的所述反向散射信号进行解调，并且将I相和Q相的基带解调信号输送至接收识别单元，进行列车标识信息的识别获取；所述第二天线部分接收车载信标天线发射的第二频率上的发射信号；第二天线部分工作在天线有效频段中第二频率对应的频段部分，并且，通过隔离部分与第一天线部分予以电磁隔离；所述功率检测电路从第二天线部分接收车载信标天线的发射信号，对第二频率上的无线信号进行功率测量，并将测量值提供给功率判断单元；功率判断单元根据测量值分析车载信标天线的发射信号的功率特性，通过功率特性判断车载信标天线是否处于故障状态；远程通信单元用于使地面故障检测主机实现与远程的CBTC控制中心的通信，从而将检测到的故障状态与列车标识信息进行绑定后实现上报；本地控制单元用于对故障检测状态显示灯等本地报警设施的控制。优选的是，所述调制发射电路包括第一数模转换器、第一低通滤波器、第二数模转换器、第二低通滤波器、正交调制器、第一本地振荡器、功率放大器；所述解调接收电路包括低噪声放大器、混频器、第一增益控制器、第一接收滤波器、第一模数转换器、第二增益控制器、第二接收滤波器、第二模数转换器；所述功率检测电路包括无源滤波器、频谱功率测量器。优选的是，功率判断单元预设一分析时段长度T以及激发阈值C，并且计量分析时段长度T内测量值大于激发阈值C的脉冲数，当该脉冲数小于一预定的数值时，则以此判定车载信标天线的发射信号处于故障状态。本专利技术提供了一种车载信标天线故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，通过车轮检测装置检测到列车驶入检测区域后，使地面故障检测主机进入信标读取模式；步骤2，当车载信标进入地面天线的有效收发信号区域时，通过地面故障检测主机控制地面天线发射射频信号，激发该车载信标并且读取车载信标存储的列车标识信息；步骤3，使地面故障检测主机切换至车载信标天线功率检测模式，通过地面天线接收车载信标天线的发射信号并检测其功率特性，由地面故障检测主机通过功率特性判断车载信标天线是否处于故障状态；步骤4，检测到车载信标天线的故障状态后，由地面故障检测主机将该故障状态与列车的列车标识信息绑定并上传至控制中心。优选的是，步骤4中，检测到车载信标天线的故障状态后，由地面故障检测主机控制故障检测状态显示灯显示故障提示。优选的是，步骤2中，在所述信标读取模式下，由地面故障检测主机生成发送至车载信标的基带指令信号,该基带指令信号用于指令车载信标传输自身存储的列车标识信息，将基带指令信号采用正交调制的方式调制为第一频率的射频指令信号并进行发送，以及由地面故障检测主机控制调制发射电路停止发送该射频指令信号。优选的是，步骤3中，接收车载信标天线发射的第二频率上的发射信号，对第二频率上的无线信号进行功率测量，获得测量值。优选的是，步骤3中，预设一分析时段长度T以及激发阈值C，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车载信标天线故障检测的系统，其特征在于，包括：车载信标、车轮检测装置、地面天线、地面故障检测主机；其中，车载信标安装在列车上，并且车载信标内存储列车标识信息；车轮检测装置通过检测列车车轮驶入检测区域而触发所述地面故障检测主机进入信标读取模式；地面故障检测主机连接地面天线并通过地面天线进行信号收发；地面故障检测主机在所述信标读取模式下通过地面天线激发所述车载信标并读取车载信标存储的列车标识信息；并且，地面故障检测主机在获得了列车标识信息后切换至车载信标天线功率检测模式，在该模式下接收车载信标天线的发射信号并检测其功率特性，通过功率特性判断车载信标天线是否处于故障状态；检测到车载信标天线的故障状态后，地面故障检测主机将该故障状态与列车的列车标识信息绑定并上传至控制中心。

【技术特征摘要】
1.一种用于车载信标天线故障检测的系统，其特征在于，包括：车载信标、车轮检测装置、地面天线、地面故障检测主机；其中，车载信标安装在列车上，并且车载信标内存储列车标识信息；车轮检测装置通过检测列车车轮驶入检测区域而触发所述地面故障检测主机进入信标读取模式；地面故障检测主机连接地面天线并通过地面天线进行信号收发；地面故障检测主机在所述信标读取模式下通过地面天线激发所述车载信标并读取车载信标存储的列车标识信息；并且，地面故障检测主机在获得了列车标识信息后切换至车载信标天线功率检测模式，在该模式下接收车载信标天线的发射信号并检测其功率特性，通过功率特性判断车载信标天线是否处于故障状态；检测到车载信标天线的故障状态后，地面故障检测主机将该故障状态与列车的列车标识信息绑定并上传至控制中心。2.根据权利要求1所述的车载信标天线故障检测的系统，其特征在于，该系统还包括设置在轨旁的故障检测状态显示灯，当所述地面故障检测主机检测到故障状态后，故障检测状态显示灯显示故障提示。3.根据权利要求1所述的车载信标天线故障检测的系统，其特征在于，所述地面故障检测主机包括控制处理模块、调制发射电路、解调接收电路、功率检测电路；其中，所述控制处理模块具体包括：发射控制器单元、接收识别单元、功率判断单元、远程通信单元以及本地控制单元；并且，所述地面天线包括第一天线部分、第二天线部分、隔离部分以及耦合器；其中，所述发射控制器单元用于在所述信标读取模式下生成发送至车载信标的基带指令信号,该基带指令信号用于指令车载信标传输自身存储的列车标识信息，并且，发射控制器单元控制调制发射电路将基带指令信号调制为射频指令信号并进行发送，以及控制调制发射电路停止发送该射频指令信号；所述调制发射电路采用正交调制的方式对发射控制器单元所提供的基带指令信号进行调制以生成第一频率的所述射频指令信号；所述第一天线部分工作在天线有效频段中第一频率对应的频段部分，用于实现与车载信标之间的信号收发，包括：发送所述射频指令信号以及接收车载信标被激发之后传输的反向散射信号，该反向散射信号携带了车载信标中存储的列车标识信息；所述耦合器连接至该第一天线部分；耦合器采用无源耦合器，用于防止发射信号泄漏；所述解调接收电路用于对由第一天线部分接收的所述反向散射信号进行解调，并且将I相和Q相的基带解调信号输送至接收识别单元，进行列车标识信息的识别获取；所述第二天线部分接收车载信标天线发射的第二频率上的发射信号；第二天线部分工作在天线有效频段中第二频率对应的频段部分，并且，通过隔离部分与第一天线部分予以电磁隔离；所述功率检测电路从第二天线部分接收车载信标天线的发射信号，对第二频率上的无线信号进行功率测量，并将测量值提供给功率判断单元；功率判断单元根据测量值分析车载信标天线的发射信号的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾佳捷，谢胜茂，王燕勇，许珲，沈瑜平，李翔，钟建哲，
申请(专利权)人：杭州钱江称重技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33