一种高精度抗干扰车载无线定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度抗干扰车载无线定位系统，包括地面发送单元和车载接收单元，所述地面发送单元用于向车载接收单元发送地面载波信号，所述车载接收单元包括同步帧模块、同步信号模块、地址检测信号基准时间参考模块以及格雷码信息解调模块。本发明专利技术通过接收波形的相位与幅值相结合的方案来检测地址数据波形的时间基准点，由于每次数据采集都是在每个地址线发送地址编码波形的中心点，所以每个编码发送时间可以缩短，降低地址实时检测的时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线定位技术，具体涉及高精度抗干扰的车辆无线定位技术。
技术介绍
目前使用较为广泛的一种车载无线定位方案是地面将定位环线按照格雷码的格式来制作，如图1所示，通过依次在不同的地址线上发送固定频率和固定时间的载波信号，车载接收单元接收到连续的载波信号后，对每个时间段的载波信号进行相位判断(在发送第一个地址信前，地面首选通过R0发送一组同步载波信号)，如果与同步载波信号的相位一致，则认为车载天线处于该地址线编码为0的区段上，如果与同步载波信号的相位相反，则认为车载天线处于该地址线编码为1的区段上。车载接收单元通过载波相位的判断将地址发送的信号解调为固定长度的格雷码，通过该格雷码就可以计算出车辆在定位环线上的相对位置。目前该方案从原理上来看实现起来比较简单，只要地面发送单元和车载接收单元约束好每一帧载波信号的发送长度，并定义好每帧载波信号内包含的同步帧信号及各地址线信号的时间长度。地面发送单元和车载接收单元同步后，按设定好的约束去解码即可得到准确的格雷码。但是由于信号是通过无线电场来发送和接收的，信号的强度和天线的起振时间对发送和接收单元的同步精度影响很大。目前地面发送单元和车载接收单元的同步一般是通过车载接收单元接收到的载波信号幅值大于固定的参考电压时，即认为地面发送单元已经开始发送地址信号并且发送和接收天线已经起振。以该时间作为地面发送信号的起点，再根据约束时间先去采样同步信号的载波相位作为基准相位，通过该相位陆续与后面的各地址线上发送的载波信号进行相位比较，如果相位一致，则认为该地址线处于格雷码位0的区段上，如果相位相反，则认为该地址线处于格雷码值为1的区段上。如图2所示，地面载波信号为车载接收单元接收到的地面环线发送的无线信号，参考电压信号为与接收信号进行比较的参考电平信号，当接收到的信号大于该参考信号时，即认为地面发送单元已经开始发送地址信号并且发送和接收天线已经起振。同步帧信号为接收到地面载波信号与参考电压比较后输出的信号，当接收到的地面载波信号大于该参考电平时，同步帧输出高电平。如图3所示，由于不同地址线发送的相位可能相反，车载接收到的信号在相位变化的交界处幅值会小于参考电压。所以同步帧信号中间存在低脉冲信号，软件上需要进行滤波处理，以同步帧信号的第一个上升沿作为每帧载波信号的起始时间。如图4所示，当车载接收设备接收到同步帧的第一个上升沿后开始采样R0，后面根据协议每延时1ms进行一次采样。由于车载接收端在每个环线上从地面开发发送信号到车载检测到同步帧的时间都不相同，所以软件处理上很难找到地面发送信号的真实起始点。所以后面每段地址信号的采样点很可能并不是发送信号的中心点。由于信号在不同地址线上发送时都有一个起振时间和停振时间，特别是相邻两个地址信号发送的相位反相时，接收信号的相位也不能马上变为反相，而是一个相位逐步变化的过程。所以时间采样点不对很容易导致采样到的地址信息不对。或稍微受外界干扰就发生地址跳跃。因此，现有的技术缺陷如下所示：一、无线接收端判断天线起振时间受到很多因素的影响，主要的因素有以下几点：与地面发送设备的发送幅值相关与发送变压器实际变比相关与环线区域有没有金属性物资机金属物资的密度相关与环线到接收天线的距离相关与天线相关，制作不同天线时会有一点的精度误差与环线接收端变压器的离散性相关与环线接收板上各滤波电路的参数相关受外部环境的影响，比如环境温度变化，器件参数发生漂移等。抗干扰能力弱，容易收外界干扰检测到错误的起始信号二、调试难度大，需要花费很大的人力成本不同辆车在同一环线上接收到的幅值需要调到基本一致的水平。同一车辆在不同环线上接收到的幅值也要调到基本一致的水平。所以不仅车上接收板需要花费大量的时间去调试信号的接收幅值，并且还需要调不同的地面发送设备发送的幅值基本一致，确保不会因起振时间的影响导致接收到的地址信息采集错误
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种高精度抗干扰车载无线定位系统，定位准确、实时性高、抗干扰能力强。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种高精度抗干扰车载无线定位系统，包括地面发送单元和车载接收单元，所述地面发送单元用于向车载接收单元发送地面载波信号，所述车载接收单元包括同步帧模块、同步信号模块、地址检测信号基准时间参考模块以及格雷码信息解调模块；所述同步帧模块将接收到的地面载波信号与参考电压比较后输出同步帧信号，且当接收到的地面载波信号大于该参考电压时输出高电平；所述同步信号模块检测到同步帧信号后延时到t1时刻接收到稳定的地面载波信号，并以此时波形的相位作为同步信号，与此后各地址线上发送的地面载波信号进行相位比较，如果相位一致，则认为该地址线处于格雷码位0的区段上，如果相位相反，则认为该地址线处于格雷码值为1的区段上；所述地址检测信号基准时间参考模块在检测到地面载波信号相位与R0相位差偏离设定角度时输出一个高电平，并以该高电平的中点作为后面地址检测信号基准时间参考点t2；所述格雷码信息解调模块在地址检测信号基准时间参考点t2之后根据协议每延时1ms进行一次采用，就能解码获取到正确的格雷码信息。优选的，当地面载波信号相位与R0相位差大于175°小于185°时输出一个高电平。优选的，所述t1小于R0发送时间。本专利技术采用的技术方案，是在同步载波中间插入一个反相同步载波号(即地址检测信号基准时间参考信号)，以采集到反相同步载波信号的中心点作为地面发送单元发送每帧信号的起始点，该技术方案的有益效果体现在以下几点：1、通过接收波形的相位与幅值相结合的方案来检测地址数据波形的时间基准点，该方案采集到的时间基准点非常准确。时间基准点一旦定位准确，后面数据采集就可以做到准确的采集每个地址线发送地址编码波形的中心点。使地址定位更加准确，并且抗干扰能力强。2、由于每次数据采集都是在每个地址线发送地址编码波形的中心点，所以每个编码发送时间可以缩短，降低地址实时检测的时间。在一定的定位精度范围内，提高了车子在环线上的最高运行速度，增强了环线实时定位的性能。3、接收波形信号幅值在一定范围内的波动不影响地址的准确定位，所以现场发送单元输出放大参数和接收单元的接收放大参数可以固定，无需使用电位器调节。提高了车载接收单元的抗振动能力，防止出现因电位器长期振动导致接收放大模块参数偏移。4、解决现场调节每个地面发送单元发送幅值和每列车载接收单元接收幅值的调试工作，极大的降低现场调试的人力成本和调试时间。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：图1是定位环线编码示意图；图2是同步帧信号输出示意图；图3为滤波处理后同步帧信号输出示意图；图4为现有技术中地址采样示意图；图5为本专利技术中各信号示意图；图6为本专利技术各地址线信号采样时序示意图。具体实施方式本专利技术技术属于轨道交通
车载无线定位的实现方案，但不局限于轨道交通领域，也可以用于各类运载式车载的无线定位功能。车辆定位技术是轨道交通里一个非常重要的技术，本专利技术提供一种精确检测连续绝对地址的车辆定位技术。考虑到现有技术方案的主要痛点是无法准确定位地面发送载波信号的起始点并且调试的难度和成本很大，所以专利技术了本技术方案来解决这两个问题。本专利技术方案是在同步载波中间插入一个反相同步载波号，以采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度抗干扰车载无线定位系统，其特征在于：包括地面发送单元和车载接收单元，所述地面发送单元用于向车载接收单元发送地面载波信号，所述车载接收单元包括同步帧模块、同步信号模块、地址检测信号基准时间参考模块以及格雷码信息解调模块；所述同步帧模块将接收到的地面载波信号与参考电压比较后输出同步帧信号，且当接收到的地面载波信号大于该参考电压时输出高电平；所述同步信号模块检测到同步帧信号后延时到t1时刻接收到稳定的地面载波信号，并以此时波形的相位作为同步信号，与此后各地址线上发送的地面载波信号进行相位比较，如果相位一致，则认为该地址线处于格雷码位0的区段上，如果相位相反，则认为该地址线处于格雷码值为1的区段上；所述地址检测信号基准时间参考模块在检测到地面载波信号相位与R0相位差偏离设定角度时输出一个高电平，并以该高电平的中点作为后面地址检测信号基准时间参考点t2；所述格雷码信息解调模块在地址检测信号基准时间参考点t2之后根据协议每延时1ms进行一次采用，就能解码获取到正确的格雷码信息。

【技术特征摘要】
1.一种高精度抗干扰车载无线定位系统，其特征在于：包括地面发送单元和车载接收单元，所述地面发送单元用于向车载接收单元发送地面载波信号，所述车载接收单元包括同步帧模块、同步信号模块、地址检测信号基准时间参考模块以及格雷码信息解调模块；所述同步帧模块将接收到的地面载波信号与参考电压比较后输出同步帧信号，且当接收到的地面载波信号大于该参考电压时输出高电平；所述同步信号模块检测到同步帧信号后延时到t1时刻接收到稳定的地面载波信号，并以此时波形的相位作为同步信号，与此后各地址线上发送的地面载波信号进行相位比较，如果相位一致，则认为该地址线处于格雷码位0的区段上，如果相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杭君，周在福，
申请(专利权)人：浙江众合科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33