本发明专利技术公开了一种列车卫星定位与信息传输系统，适用于列车定位和信息传输。它包括：定位子系统，用于输出经纬度定位坐标；地图匹配子系统，将定位输出匹配到数字地图；数据记录子系统，用于将数据以文件格式记录在Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ存储卡里；通信子系统，用于自动检测三种通信信道的可用性，进行三种通信方式的切换；主处理器，完成数据处理和数据交换。这种列车卫星定位与信息传输系统用于列车定位及监控，通过卫星通信、卫星组合定位、以及全线覆盖通信系统，解决低密度铁路线路的通信、指挥调度、遇险处理、监控监测等问题。
Train satellite positioning and information transmission system
The invention discloses a train satellite positioning and information transmission system. The system comprises a positioning subsystem, for the output of the longitude and latitude coordinates; map matching system, position matching the output to the digital map; data recording subsystem for recording the data in file format in Secure Digital storage Cary; communication subsystem, availability for the automatic detection of three kinds of communication channels, switch three means of communication; the main processor, data processing and data exchange. This train satellite positioning and information transmission system for train locating and monitoring through satellite communication, satellite positioning, and cover the full range of communication system, communication, command scheduling, distress handling, monitoring and control to solve the problems such as the low density of railway line.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种列车卫星定位与信息传输系统，属于轨道交通领域车辆定 位与信息传输
技术背景卫星定位是现代高新技术实现军民两用的一个成功范例。卫星定位已成为 一种世界性的高新技术产业。在卫星定位应用领域中，车辆应用所占的比重最 大，约占总数的50%左右，主要分两大类车辆跟踪系统和车辆导航系统。近十 年来，我国的卫星定位应用也得到飞速的发展，卫星定位技术已渗透到国民经 济的许多典型应用系统中，已告别了启蒙阶段，并融入到我国现代信息社会建 设的进程中。国内卫星定位、通信的应用研究在城市交通、特种车辆如警车、运钞车等 管理调度等领域，而在铁路应用中较少研究。卫星定位系统在铁路上的应用目前主要集中在两个方面(1) 基于卫星定位的列车监控和调度指挥，如法国TGV上实验的L0T0US工 程；美国GE公司的ENSCO、 PINPOINT基于GPS和卫星及蜂窝系统实现了机车车辆 运行状态的远程监测；德国SOCRATEC公司基于GPS的SATURN/LIGHT实现了列车精 确定位等。(2) 基于卫星定位的列车控制，如欧盟(EU)的联合项目L0C0PR0L (北京交 通大学是其在中国的合作伙伴)；ALSTOM公司的ATLAS 400系列等均采用卫星定 位作为列车定位手段，并建设为信息服务的基本平台，为其它系统提供了有关 列车的信息。 本专利技术的目的就是针对铁路的实际地理和环境条件(海拔、气候、基本生活 条件等)， 一些常规的设备应用受到限制，提出一种列车卫星定位与信息传输 系统，在铁路上装备基于卫星通信、卫星组合定位的全线覆盖通信系统，利用 高科技手段解决铁路的通信、指挥调度、遇险处理、监控监测等问题。
技术实现思路
本专利技术是通过以下技术方案实现的一种列车卫星定位与信息传输系统，它主要包括五个子系统，分别是列车定 位子系统，地图匹配子系统，数据记录子系统，通信子系统和主处理器。定位子系统通过GPS接收机、惯性测量单元、车轮传感器组合定位输出列 车当前的经纬度坐标。地图匹配子系统将定位子系统的定位输出和地图数据库进行匹配，得到匹配结果，也就是定位输出相对于地图上的位置。数据记录子系统接收从主处理器发送过来的定位信息、工作状态信息等， 将这些信息集中记录在SD存储卡里。通信子系统自动检测通信信道的可用性，进行三种通信方式的切换，把 列车运行的状态信息发送到监控中心。主处理器基于ARM架构的32位处理器控制模块，完成控制其它模块、数据交换等功能。本专利技术具有以下的优点-1. 可靠的卫星定位；2. 在线列车的实时监视(根据所采用的无线通信系统与卫星通信相 结合)，把列车的运行状态(位置，速度等等)反馈到监控中心；3. 实时监测通信信道的状态，自主切换通信方式(卫星通信、GSMR、数传电台)；4. 与无线机车信号的接口，向无线机车信号提供进站注册和出站注 销触发信号；5. 与DMIS等系统的接口；6. 系统自诊断与外部监测设备的接口；7. 系统实现模块化设计，考虑了可靠性、可维护性，易于安装和维护。 附图说明图1是列车卫星定位与信息传输系统结构框图；图2是定位子系统结构框图；图3是地图匹配子系统结构框图；图4是记录子系统结构框图；图5是通信子系统结构框图；图6是通信子系统车载示意图；图7是通信子系统车地卫星通信示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述如图l所示列车卫星定位与信息传输系统，包括主处理器、定位子系统、地 图匹配子系统、数据记录子系统、通信子系统。如图2所示定位子系统是由GPS接收机、车轮传感器、惯性测量单元和定位处 理器组成，提供列车定位信息。GPS接收机通过全球卫星定位系统提供的卫星信 号进行结算得到经纬度坐标；车轮传感器通过监测车轮运动状态提供车辆速度； 惯性测量单元提供车辆运动的方向和加速度；定位处理器接收GPS接收机、车轮 传感器、惯性测量单元的原始数据，进行数据处理、误差监视、故障诊断，最 后数据融和输出定位坐标到主处理器，具体方式是在GPS接收机有效时，由GPS 接收机提供列车经纬度坐标，车轮传感器和惯性测量单元用于误差估计和故障 诊断；当GPS接收机无效时，由惯性测量单元在原有GPS经纬度坐标上进行位置 推算，车轮传感器用于误差估计；当误差超过限定值时，定位子系统停止发送 定位信息，主处理器显示定位无效。如图3所示地图匹配子系统，主处理器把定位子系统的定位坐标发送给地图 匹配处理器，地图匹配处理器从地图数据库中读取数字地图，并且在数字地图 上搜索定位坐标对应的匹配点，用于在数字地图上显示列车位置。如图4所示数据记录子系统，数据记录处理器接收主处理器发送过来的定位 数据、工作状态数据等，并且把数据记录在符合Secure Digital卡规范的存储 卡里(以下简称SD存储卡)。数据以FAT16/32文件方式记录在SD存储卡里，并且 可以读取到计算机里进行分析。数据记录处理器首先初始化数据文件，建立数 据区，并且等待主处理器发送数据；当接收数据满512字节时，写入数据，并且 更新数据文件信息；SD存储卡数据区满时，数据记录处理器停止记录，并且向 主处理器发送存储卡已满警告。如图5所示通信子系统，主处理器把需要发送给外部接口的数据发送到通信 处理器。通信处理器把需要发送给列车中其他系统的数据发送到列车数据总线 上。通信处理器把需要发送给远程监控中心的数据，通过三种通信信道发送。 当GSMR信道有效时，通过GSMR发送；当GSMR信道失效时，通过北斗卫星通信信 道发送；当GSMR信道和北斗卫星通信信道失效时，通过数传电台发送。如图6所示通信子系统车载示意图，包括GPS卫星定位接收机，它通过GPS卫 星定位天线接收GPS定位卫星的信号，向列车提供位置信息；包括定位子系统， 通过GPS卫星定位、车轮传感器、惯性测量单元输出定位结果；包括地图匹配子 系统，把定位输出匹配到数字地图发送给主处理器；包括通信子系统，通过北斗卫星天线、数传电台天线、GSMR天线实现三种通信手段北斗卫星通信、GSMR 通信、数传电台通信，并连接列车总线接口和无线机车信号接口；包括人机接 口，用于和列车司机的交互。如图7所示通信子系统车地卫星通信示意图。北斗卫星接收列车信息，发送 军队地面接收站，通过军队控制中心、神州天鸿控制中心到达列车监控中心。权利要求1.一种列车卫星定位与信息传输系统，其特征是它包括定位子系统、地图匹配子系统、数据记录子系统、通信子系统及主处理器，其中主处理器，基于ARM架构的32位处理器控制模块，完成控制其它模块、数据处理和数据交换；定位子系统，GPS接收机、惯性测量单元、车轮传感器组合定位输出列车当前的定位坐标；数据记录子系统，基于符合Secure Digital卡规范的存储卡，以文件方式完成数据存储；地图匹配子系统，将定位子系统的定位输出和地图数据库进行匹配，得到数字地图上对应定位输出的匹配点；通信子系统，自动检测三种通信信道的可用性，进行三种通信方式的切换，把列车运行的状态信息发送到监控中心。全文摘要本专利技术公开了一种列车卫星定位与信息传输系统，适用于列车定位和信息传输。它包括定位子系统，用于输出经纬度定位坐标；地图匹配子系统，将定位输出匹配到数字地图；数据记录子系统，用于将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种列车卫星定位与信息传输系统，其特征是它包括：定位子系统、地图匹配子系统、数据记录子系统、通信子系统及主处理器，其中：主处理器，基于ＡＲＭ架构的３２位处理器控制模块，完成控制其它模块、数据处理和数据交换；定位子系统，ＧＰＳ接收机、惯性测量单元、车轮传感器组合定位输出列车当前的定位坐标；数据记录子系统，基于符合ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌ卡规范的存储卡，以文件方式完成数据存储；地图匹配子系统，将定位子系统的定位输出和地图数据库进行匹配，得到数字地图上对应定位输出的匹配点；通信子系统，自动检测三种通信信道的可用性，进行三种通信方式的切换，把列车运行的状态信息发送到监控中心。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王剑，蔡伯根，唐一哲，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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