列车接近报警触发装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种列车接近报警触发装置，该装置采用正交多普勒雷达探测技术，在不需要上道安装探测设备的情况下，譬如可将该装置安装在列车轨道防护栏外侧，距离列车轨道30米范围之内，均能够实现列车接近探测及列车接近方向探测，为列车接近报警装置提供触发信号。该装置包括雷达传感器模块、多普勒信号放大调理模块、电源管理模块、双备份物理隔离无线收发模块(射频处理模块1和2)、MCU模块、最小系统、串行通信模块、外部看门狗模块等。该装置的显著特点是采用多普勒雷达探测技术，具备低功耗控制模式，采用双备份物料隔离无线收发模块可靠上传探测信息，并能够支持太阳能的供电方案，为列车接近报警提供可靠稳定触发信号，而且安装便捷.适用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种为列车接近报警系统提供预警信号，且适用于列车接近方向及速度探测领域，尤其是一种采用正交多普勒雷达探测技术专利技术的列车接近报警触发装置及方法。
技术介绍
近年来，随着我国经济的快速发展，铁路成为了我国的主要交通工具也是我国的经济大动脉，伴随着我国铁路第三次大提速与高铁、动车组等高速列车的运行，铁路运行列车的速度最低为120km/h，最高速度接近了300km/h，为保证铁路的安全畅通，铁路车辆、工务和电务等部门必须经常对铁路的设施进行维修。传统火车来车检测经常采用如下两种方案：方案一、在施工地点上段与下段设置防护区，分别安排多名人员分段蹲点守候，当火车路过时候以通讯设备如对讲机、移动电话等无线通讯设备进行提醒，为了让施工段人员有足够时间撤离铁轨，防护区设置比较长，人员需求量大。此方法的优点是准确度高，可靠性强。缺点是人力资源浪费，受环境因素影响很大，如通信信号盲点、设备电源不足等。方案二、采用安装于轨道上面的磁头进行感应，存在如下问题：磁头安装，
必须上火车轨道作业，安装人员有安全风险，且必须在施工天窗期内安装，非常麻烦；火车轨道检修时，需要在检修天窗之前将该磁头拆除，检修完成后，再安装回去，维护非常麻烦；磁头笨重，需要占用仓库和维修车辆，非常不适合流动作业。此外，我国电气化接触网施工属于站后工程施工，经常在行车密度大，速度快的既有线路施工，为保障施工进度，就需要在行车间隙作业，这就对施工安全的防护提出了一个新的问题，随着铁路的提速，对安全防护的距离也要求越来越远。在运输任务十分繁重的情况下，这种维修和施工不可能中断繁忙的运输来进行，因此过去工作人员在线作业时，为了保证现场施工人员安全，都是预先设置一个比较长的防护区，必须要求多名防护员在离施工地方每隔2km左右两侧进行观测进行火车通过提醒，如图1所示，这种做法浪费了人力资源，有时可能由于防护区间较长，以及气候等自然条件和人为因素的影响，防护员往往不能及时通知现场施工人员，容易对施工人员的人身安全构成威胁。随着铁路运营向高速时代的转化，且贯彻执行“安全第一、预防为主”的安全生产方针，营业线路施工安全显得更为重要和迫切，原有的防护设备、人员技能、管理制度、管控手段不能完全适应安全运营管理的需要，必将逐步被新设备、新技术、新安保配套工程设施所代替。因此对于可靠的火车临近报警系统的研制是十分有必要的。综上所述，为了避免上述情形，保护施工人员的人身安全，一种新的列车接近报警触发装置及方法的专利技术是势在必行的。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决如下技术问题：探测静态目标的距离；同时探测动态目标的距离、速度和方向。而现有的火车临近报警方案或者是人力资源浪费，受环境因素影响很大，如通信信号盲点、设备电源不足；对施工人员的人身安全构成威胁；或者是维护非常麻烦，非常不适合流动作业。针对上述技术问题，本专利技术提出了一种采用正交多普勒雷达探测技术专利技术的列车接近报警触发装置及方法，针对以上国内发展现状分析，在物联网技术高速发展的背景下，能够在不需要上道作业安装设备的条件下，譬如安装于线路防护栏外侧，实现列车接近报警检测。这种报警装置体积小，便于携带，随用随安，有较高实用性和经济性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种列车接近报警触发装置，其采用正交多普勒雷达探测技术，其包括：雷达传感器模块、多普勒信号放大调理模块、电源管理模块、双备份物理隔离无线收发模块、MCU模块、最小系统、串行通信模块以及外部看门狗模块。所述雷达传感器模块：发射微波信号的同时接受反射波信号，并将两者相混，产生多普勒信号，并将信号输出给多普勒信号放大调理模块。所述多普勒信号放大调理模块：对雷达传感器模块输出的多普勒信号进行放大调理后，提供给MCU模块进行算法分析；所述电源管理模块：实现低功耗控制。所述双备份物理隔离无线收发模块：包括射频处理模块1和射频处理模块2，其采用完全独立的通信频段、调制方式、通信速率、占用带宽，实现通信链路互相备份。所述射频处理模块1：采用GFSK调制方式，采用470MHz通信频点，在发射功率增加至27dBm时，能够在3公里范围内稳定通信；所述射频处理模
块2：采用扩频调制技术，包括LoRa扩频调制方式和GFSK调制方式。所述MCU模块：实现整个装置的应用逻辑及处理算法，按需控制整个装置的有序运行，达到实际应用的功能和性能；MCU模块按需触发双备份物理隔离无线收发模块，并通过双备份物理隔离无线收发模块将判定结果发射出去，从而到达列车接近报警的目的；所述最小系统：提供整个装置运行的最小系统，包括晶振、滤波电路、程序烧写接口。所述串行通信模块：提供整个装置对外可扩展通信接口；所述外部看门狗模块：提供整个装置有序运转的监护、异常状态下的自动修复。一种列车接近报警触发方法，其采用正交多普勒雷达探测技术，其包括如下步骤：发射雷达信号、同时接受反射波信号，并将两者相混，产生多普勒信号，放大所述多普勒信号并做进一步的处理；对处理后的多普勒频率信号进行采样，经过算法分析后计算出所测目标的需求参数；将实时计算出的需求参数与预先内部集成的列车经过多普勒雷达探测技术的数学模型以及特征参数进行对比分析，判定所测目标的状态信息；将判定结果发射给接收装置，从而到达列车接近报警的目的。所述进一步的处理是指多普勒信号经过放大调理且经过低通滤波，再通过优化的门限算法把它从噪声和干扰信号中提取出与运动物体相对于雷达设备的运动速度成比例多普勒频率信号。发射的雷达信号经过特殊模式编码算法，锯齿波调制或三角波调制，经锯齿波调制的发射和接收信号的时间相关曲线，计算得出所测静态目标的参数；采用三角波调制，计算得出所测运动目标的参数。所测运动目标的参数采用双通道雷达传感器检测的两路幅值相同，相位相差90°的信号进行计算得到。与
技术介绍
相比，本专利技术获得的有益效果：本专利技术设计的采用正交多普勒雷达探测技术的列车接近报警触发装置，可以安装在铁路线路防护栏外侧，能够在30米范围之内可靠有效探测列车经过的方向和速度；本专利技术设计的采用正交多普勒雷达探测技术的列车接近报警触发装置，具备列车接近报警信号无线上传功能；本专利技术设计的采用正交多普勒雷达探测技术的列车接近报警触发装置，具备列车接近报警信号无线上传链路物理隔离备份功能，最有效可靠地保障信号传输的稳定性和可靠性；本专利技术设计的采用正交多普勒雷达探测技术，采用优化算法，实现远距离列车接近检测功能的同时，具备列车接近方向和速率判断功能；本专利技术设计的采用正交多普勒雷达探测技术的列车接近报警触发装置，具备设备低功耗控制策略及休眠机制，保障设备能够采用太阳能电池板供电；本专利技术设计的采用正交多普勒雷达探测技术的列车接近报警触发装置能够对外部设备提供通信接口和控制信号，实用性更广。附图说明：通过以下对本专利技术的实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其专利技术的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：图1是：现有技术的人工防护方式示意图。图2是：雷达检测设计方案示意图。图3是：本专利技术列车接近报警装置应用示意图。图4是：本专利技术列车接近报警触发装置硬件结构示意图。图5是：平面微带传感器模块工作原理示意图。图6是：任务处理路程示意图。图7是：双备份物料隔离无线收发任务处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车接近报警触发装置，其特征在于，其采用正交多普勒雷达探测技术，其包括：雷达传感器模块、多普勒信号放大调理模块、电源管理模块、双备份物理隔离无线收发模块、MCU模块、最小系统、串行通信模块以及外部看门狗模块。

【技术特征摘要】
1.一种列车接近报警触发装置，其特征在于，其采用正交多普勒雷达探测技术，其包括：雷达传感器模块、多普勒信号放大调理模块、电源管理模块、双备份物理隔离无线收发模块、MCU模块、最小系统、串行通信模块以及外部看门狗模块。2.根据权利要求1所述的列车接近报警触发装置，其特征在于，所述雷达传感器模块：发射微波信号的同时接受反射波信号，并将两者相混，产生多普勒信号，并将信号输出给多普勒信号放大调理模块。3.根据权利要求1所述的列车接近报警触发装置，其特征在于，所述多普勒信号放大调理模块：对雷达传感器模块输出的多普勒信号进行放大调理后，提供给MCU模块进行算法分析；所述电源管理模块：进行低功耗控制。4.根据权利要求1所述的列车接近报警触发装置，其特征在于，所述双备份物理隔离无线收发模块：包括射频处理模块1和射频处理模块2，其采用独立的通信频段、调制方式、通信速率、占用带宽，实现通信链路互相备份：所述射频处理模块1：采用GFSK调制方式，采用470MHz通信频点；所述射频处理模块2：采用扩频调制技术，包括LoRa扩频调制方式或GFSK调制方式。5.根据权利要求1所述的列车接近报警触发装置，其特征在于，所述MCU模块：实现整个装置的应用逻辑及处理算法；MCU模块按需触发双备份物理隔离无线收发模块，并通过双备份物理隔离无线收发模块将判定结果发射出去；所述最小系统：提供整个装置运行的最小系统，包括晶振、滤波电路、程序烧写接口。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯春生，边奇铠，徐磊，李亚楠，周影，
申请(专利权)人：杭州丁卯智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33