基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统，包括：列车车头定位单元和列车车尾定位单元；所述列车车头定位单元包括：第一列车自动防护系统、第一CPU、第一卫星导航装置、第一惯性导航装置和第一无线通信装置；所述第一CPU分别与所述第一列车自动防护系统、所述第一卫星导航装置、所述第一惯性导航装置、所述第一无线通信装置进行通信连接；所述列车车尾定位单元包括：第二列车自动防护系统、第二CPU、第二卫星导航装置、第二惯性导航装置和第二无线通信装置；所述第二CPU分别与所述第二列车自动防护系统、所述第二卫星导航装置、所述第二惯性导航装置、所述第二无线通信装置进行通信连接；所述第一卫星导航装置和所述第二卫星导航装置用于采集列车两端的位置数据。

Train integrity inspection system based on wireless communication, satellite navigation and inertial navigation

The invention provides a wireless communication, satellite navigation and inertial navigation system based on train integrity check, including: the front of the train positioning unit and train rear positioning unit; the front of the train positioning unit includes a first automatic train protection system, the first CPU, the first satellite navigation device, the first inertial navigation device and a first wireless communication device; the first CPU were connected with the first communication of the automatic train protection system, the first satellite navigation device, the first inertial navigation device, the first wireless communication device; the train tail positioning unit includes: second automatic train protection system, second CPU, second satellite navigation devices, second inertial navigation device and a second wireless communication device; the second CPU respectively and the second automatic train protection system, the article Two satellite navigation device, the second inertial navigation system, the second wireless communication device for communication connection; the first satellite navigation device and the second satellite navigation device for position data acquisition at both ends of the train.

【技术实现步骤摘要】
基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统
本专利技术属于铁路信号
，特别涉及一种基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统。
技术介绍
铁路信号系统负责控制列车在线路上的运行，通常采用时间分隔或者空间分隔等方法来确保列车彼此之间保持固定或者可变的间隔，实现列车的追踪运行。在上述控制中，需要获取列车的长度并实时追踪列车的完整性情况，避免错误的列车长度或者因为列车解列，丧失完整性而导致列车碰撞事故的发生。现有技术中铁路列车完整性检查主要有如下几种方式：1、基于轨旁安装的轨道电路或者计轴设备，通过轨道占用空闲检查来实现列车完整性检查；2、通过机车尾部安装的风压监测设备，实时监测风管风压来实现对列车完整性的检查；3、通过列车总线实时检测列车完整性。然而，对于上述方式1，需要在轨旁安装大量设备，建设成本较高，安装维护困难，且无论是轨道电路还是计轴，都不可避免存在易受干扰的问题。特别是目前大量采用的轨道电路方式，存在红光带和压不死的问题。对于上述方式2，需要在列车尾部安装风压监测设备，该装置需要与现有车辆的制动风管进行连接，增加了接口复杂度，易引入新的风险点，且不能获取列车的长度数据。对于上述方式3，要求列车具备贯穿头尾的列车总线，对车辆有特殊要求，不能适应货运列车等无贯通列车总线的情况，应用范围有限。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种新型的基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统，通过结合无线通信、卫星导航和惯性导航技术，在获取列车长度数据的同时，实时监测列车完整性状态。本专利技术的列车完整性检查系统不依赖列车总线，也不需要与现有车辆上的系统，如制动风管等发生联系，即可独立自主完成列车长度的检测及列车完整性的实时监测。本专利技术通过以下技术方案实现。一方面，本专利技术提供一种基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统，包括：列车车头定位单元和列车车尾定位单元；所述列车车头定位单元包括：第一列车自动防护系统(即ATP系统)、第一CPU、第一卫星导航装置、第一惯性导航装置和第一无线通信装置；所述第一CPU分别与所述第一列车自动防护系统、所述第一卫星导航装置、所述第一惯性导航装置、所述第一无线通信装置进行通信连接；所述列车车尾定位单元包括：第二列车自动防护系统(即ATP系统)、第二CPU、第二卫星导航装置、第二惯性导航装置和第二无线通信装置；所述第二CPU分别与所述第二列车自动防护系统、所述第二卫星导航装置、所述第二惯性导航装置、所述第二无线通信装置进行通信连接；所述第一卫星导航装置和所述第二卫星导航装置用于采集列车两端的位置数据。其中，所述第一CPU和所述第二CPU可以分别包括多个CPU单元，相应的，所述第一卫星导航装置和所述第二卫星导航装置可以分别包括多个卫星导航单元，所述第一惯性导航装置和所述第二惯性导航装置可以分别包括多个惯性导航单元。所述卫星导航装置可以具有相应的卫星天线。所述列车自动防护系统可以具有相应的GSM/LTE天线。所述无线通信装置可以具有相应的无线通信天线。其中，所述列车车头定位单元和所述列车车尾定位单元还可以具有电源装置、防雷装置及外壳。进一步地，所述第一惯性导航装置和所述第二惯性导航装置用于采集列车两端的惯导数据。进一步地，所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置用于将所述列车两端的位置数据进行交互。进一步地，所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置用于将所述列车两端的位置数据进行交互；所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置还用于将所述列车两端的惯导数据进行交互。进一步地，所述第一CPU和所述第二CPU用于将所述列车两端的惯导数据和/或位置数据进行比较运算，获取列车长度数据。进一步地，所述第一CPU和所述第二CPU将获取的所述列车长度数据分别传送给所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统。进一步地，第一CPU发送控制指令到第一卫星导航装置和/或第一惯性导航装置，获取第一卫星导航装置和/或第一惯性导航装置的数据(经纬度、速度、航向和/或加速度、角速度等)；第二CPU发送控制指令到第二卫星导航装置和/或第二惯性导航装置，获取第二卫星导航装置和/或第二惯性导航装置的数据(经纬度、速度、航向和/或加速度、角速度等)；第一CPU和第二CPU还分别控制第一无线通信装置和第二无线通信装置的收发。上述CPU还可以控制上述惯性导航装置传送惯性导航数据给上述卫星导航装置。第一无线通信装置和第二无线通信装置为车头车尾建立通信链路。上述CPU还可接收ATP发送的速度信息、差分信息及安全时钟信息等，同时发送给ATP列车长度信息、速度信息、头尾位置信息和完整性信息等。另一方面，本专利技术还提供一种基于上述列车完整性检查系统进行列车完整性检查的方法，包括以下步骤：1)所述第一卫星导航装置和所述第二卫星导航装置实时采集列车两端的位置数据；所述第一惯性导航装置和所述第二惯性导航装置实时采集列车两端的惯导数据；2)所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置用于将所述列车两端的位置数据和/或惯导数据进行交互；3)所述第一CPU和所述第二CPU用于将所述列车两端的惯导数据和/或位置数据进行比较运算，获取列车长度数据并实时监测列车的完整性状态。进一步地，所述方法还包括以下步骤，4)所述第一CPU和所述第二CPU将获取的所述列车长度数据和/或所述完整性状态分别传送给所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统；5)所述第一列车自动防护系统和所述第二列车自动防护系统将所述列车长度数据和/或所述完整性状态传递给轨旁控制装置，用于列车运行控制。其中，上述“第一”、“第二”仅是为了标识，并不意图限定部件的结构。上述“列车”的类型可以例如是普通列车、动车、高铁、城市轨道车辆等轨道编组车辆。本专利技术的有益效果：本专利技术的列车完整性检查系统同时采用卫星导航系统和惯性导航系统进行列车完整性检查的判别，确保了在卫星信号失效的情况下(如隧道、山区、峡谷等)，完整性检查系统仍然工作；本专利技术的列车完整性检查系统同时使用车地无线通信(如GSM-R、LTE-R、GSM、LTE等，R表示铁路专用)通信网络和车头车尾间无线通信网络作为完整性检查判断的通信通道，确保了在车地无线通信失效的情况下，仍然可以利用车头车尾间无线通信网络，确保司机实时获取列车完整性状态；本专利技术的列车完整性检查系统的卫星位置判别同时融合了惯性导航数据、ATP速度数据，进一步提升了列车定位精度。本专利技术将列车完整性检查由地面的轨道空闲检测设备(轨道电路、计轴等)被动检查改为列车主动检查，以车载设备为主体，一方面减少了对轨旁设备的依赖，不需要沿钢轨线路部署设备，可以大幅减少轨旁设备，既降低了系统复杂度，同时提升了系统可靠性，减少了维修工作量；另一方面，以车载为主体，且不依赖车辆既有系统或装置的配合(如制动风管等)，接口简单，安装实施容易，能满足不同车型的需求。附图说明图1本专利技术的具体实施方式的基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统的结构示意图。图2本专利技术的另一种实施方式的列车车头定位单元和列车车尾定位单元的结构示意图。具体实施方式下面结合附图1-2对本专利技术的基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统及本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统，包括：列车车头定位单元和列车车尾定位单元；所述列车车头定位单元包括：第一列车自动防护系统(70)、第一CPU(10)、第一卫星导航装置(30)、第一惯性导航装置(20)和第一无线通信装置(50)；所述第一CPU(10)分别与所述第一列车自动防护系统(70)、所述第一卫星导航装置(30)、所述第一惯性导航装置(20)、所述第一无线通信装置(50)进行通信连接；所述列车车尾定位单元包括：第二列车自动防护系统(70)、第二CPU(10)、第二卫星导航装置(30)、第二惯性导航装置(20)和第二无线通信装置(50)；所述第二CPU(10)分别与所述第二列车自动防护系统(70)、所述第二卫星导航装置(30)、所述第二惯性导航装置(20)、所述第二无线通信装置(50)进行通信连接；所述第一卫星导航装置(30)和所述第二卫星导航装置(30)用于采集列车两端的位置数据。

【技术特征摘要】
1.基于无线通信、卫星导航和惯性导航的列车完整性检查系统，包括：列车车头定位单元和列车车尾定位单元；所述列车车头定位单元包括：第一列车自动防护系统(70)、第一CPU(10)、第一卫星导航装置(30)、第一惯性导航装置(20)和第一无线通信装置(50)；所述第一CPU(10)分别与所述第一列车自动防护系统(70)、所述第一卫星导航装置(30)、所述第一惯性导航装置(20)、所述第一无线通信装置(50)进行通信连接；所述列车车尾定位单元包括：第二列车自动防护系统(70)、第二CPU(10)、第二卫星导航装置(30)、第二惯性导航装置(20)和第二无线通信装置(50)；所述第二CPU(10)分别与所述第二列车自动防护系统(70)、所述第二卫星导航装置(30)、所述第二惯性导航装置(20)、所述第二无线通信装置(50)进行通信连接；所述第一卫星导航装置(30)和所述第二卫星导航装置(30)用于采集列车两端的位置数据。2.根据权利要求1所述的列车完整性检查系统，其特征在于，所述第一惯性导航装置(20)和所述第二惯性导航装置(20)用于采集列车两端的惯导数据。3.根据权利要求1或2所述的列车完整性检查系统，其特征在于，所述第一无线通信装置(50)和所述第二无线通信装置(50)用于将所述列车两端的位置数据进行交互。4.根据权利要求2所述的列车完整性检查系统，其特征在于，所述第一无线通信装置(50)和所述第二无线通信装置(50)用于将所述列车两端的位置数据进行交互；所述第一无线通信装置(50)和所述第二无线通信装置(50)还用于将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：施卫忠，朱少彤，杨志杰，开祥宝，李克，欧阳籽勃，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院通信信号研究所，中国铁道科学研究院，北京市华铁信息技术开发总公司，北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11