一种磁悬浮列车的定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种磁悬浮列车的定位系统及方法，包括安装在列车底部的车载磁铁、沿列车行驶方向并排铺设在列车轨道上的两个光栅阵列、光脉冲生成模块及数据处理模块。数据处理模块根据标记光栅的中心波长漂移情况进行列车一级定位，根据第一个光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车二级定位，根据第二个光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车三级定位，以逐级定位到列车所行驶到的轨道位置。可见，本申请通过三级定位可最终精确地定位到列车所行驶到的轨道位置，定位精度较高。定位精度较高。定位精度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮列车的定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及磁悬浮领域，特别是涉及一种磁悬浮列车的定位系统及方法。

技术介绍

[0002]磁悬浮列车是一种依靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。由于磁悬浮列车悬浮在空中，只受到空气的阻力，所以磁悬浮列车的速度很快，高速磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上，中低速磁悬浮列车的速度多数也可达每小时100
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200公里。但是，随着磁悬浮列车的速度越来越快，现有的列车定位方案只能对列车的位置进行粗略定位，定位精度较低。
[0003]因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种磁悬浮列车的定位系统及方法，通过三级定位可最终精确地定位到列车所行驶到的轨道位置，定位精度较高。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种磁悬浮列车的定位系统，包括：
[0006]安装在列车底部的车载磁铁；
[0007]沿列车行驶方向并排铺设在列车轨道上的两个光栅阵列；其中，两个所述光栅阵列均包含若干组磁感应光栅；第一个所述光栅阵列内同一组磁感应光栅的中心波长相同、不同组磁感应光栅的中心波长不同；第二个所述光栅阵列内同一组磁感应光栅的中心波长不同、不同组磁感应光栅在同一排列位置的光栅的中心波长相同，且每组磁感应光栅的第一个光栅作为标记光栅使用；在同一时间下同一光栅阵列内只有一个光栅受所述车载磁铁影响；
[0008]光脉冲生成模块，用于分别向两个所述光栅阵列提供光脉冲信号；
[0009]数据处理模块，用于根据所述标记光栅的中心波长漂移情况进行列车一级定位，根据第一个所述光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车二级定位，根据第二个所述光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车三级定位，以逐级定位到所述列车所行驶到的轨道位置。
[0010]可选地，所述光脉冲生成模块包括：
[0011]第一扫频脉冲光源，用于在接收到触发信号后发出第一光脉冲信号；
[0012]第二扫频脉冲光源，用于在接收到所述触发信号后发出第二光脉冲信号；
[0013]第一光脉冲放大器，用于对所述第一光脉冲信号进行放大处理，得到第一光脉冲放大信号；
[0014]第二光脉冲放大器，用于对所述第二光脉冲信号进行放大处理，得到第二光脉冲放大信号；
[0015]第一环形器，用于将所述第一光脉冲放大信号提供给第一个所述光栅阵列；
[0016]第二环形器，用于将所述第二光脉冲放大信号提供给第二个所述光栅阵列。
[0017]可选地，所述数据处理模块包括：
[0018]第一光电转换器，用于从所述第一环形器中接收第一个所述光栅阵列返回的第一待测光信号，并将所述第一待测光信号转换为第一待测电信号；
[0019]第二光电转换器，用于从所述第二环形器中接收第二个所述光栅阵列返回的第二待测光信号，并将所述第二待测光信号转换为第二待测电信号；
[0020]数据采集器，用于将所述第一待测电信号和所述第二待测电信号进行组合编码，得到电编码信号；
[0021]数据处理器，用于将所述电编码信号进行解码，得到所述第一待测电信号和所述第二待测电信号，并基于所述第一待测电信号和所述第二待测电信号表征的光栅中心波长漂移情况进行列车三级定位。
[0022]可选地，所述车载磁铁由多个子磁铁组合而成；其中，多个所述子磁铁沿列车行驶方向按照海尔贝克阵列的排列方式进行排列。
[0023]可选地，每个所述光栅阵列中相邻光栅之间的间距等于预设第一间距阈值；在列车行驶方向上，所述车载磁铁的相邻排子磁铁之间的间距等于预设第二间距阈值，且所述车载磁铁的总长度等于所述预设第一间距阈值；
[0024]所述数据处理模块还用于在基于列车三级定位确定第二个所述光栅阵列内中心波长正在漂移的目标光栅及当前列车位置后，根据所述目标光栅的中心波长漂移情况确定所述列车在所述当前列车位置上继续运行的距离。
[0025]可选地，第一个所述光栅阵列为O波段光栅阵列；第二个所述光栅阵列为C波段光栅阵列。
[0026]可选地，所述数据处理模块具体用于：
[0027]获取第一个所述光栅阵列返回的第一待测信号，并获取第二个所述光栅阵列返回的第二待测信号；
[0028]在从所述第二待测信号中检测到表征标记光栅的中心波长漂移的信号时，确定所述列车行驶进新一组磁感应光栅所在的轨道段上；
[0029]在从所述第一待测信号中检测到表征第一磁感应光栅组的任一光栅的中心波长漂移的信号时，确定所述列车行驶进所述第一磁感应光栅组所在的轨道段上；其中，所述第一磁感应光栅组为第一个所述光栅阵列中任一组磁感应光栅；
[0030]在从所述第二待测信号中检测到表征与所述第一磁感应光栅组并排的第二磁感应光栅组中的目标光栅的中心波长漂移的信号时，确定所述列车的车载磁铁处行驶到所述目标光栅所在的轨道位置上；其中，所述目标光栅为所述第二磁感应光栅组中任一光栅。
[0031]可选地，所述数据处理模块还用于：
[0032]根据第二个所述光栅阵列的中心波长漂移情况确定所述列车在预设轨道距离内的前进后退情况。
[0033]可选地，所述数据处理模块还用于：
[0034]根据所述列车的实时位置变化及其运行时间确定所述列车的实时运行速度。
[0035]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种磁悬浮列车的定位方法，应用于上述任一种磁悬浮列车的定位系统，包括：
[0036]根据所述标记光栅的中心波长漂移情况进行列车一级定位；
[0037]根据第一个所述光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车二级定位；
[0038]根据第二个所述光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车三级定位，以逐级定位到所述列车所行驶到的轨道位置。
[0039]本专利技术提供了一种磁悬浮列车的定位系统，包括安装在列车底部的车载磁铁、沿列车行驶方向并排铺设在列车轨道上的两个光栅阵列、光脉冲生成模块及数据处理模块。第一个光栅阵列内同一组磁感应光栅的中心波长相同、不同组磁感应光栅的中心波长不同；第二个光栅阵列内同一组磁感应光栅的中心波长不同、不同组磁感应光栅在同一排列位置的光栅的中心波长相同，且每组磁感应光栅的第一个光栅作为标记光栅使用。数据处理模块根据标记光栅的中心波长漂移情况进行列车一级定位，根据第一个光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车二级定位，根据第二个光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车三级定位，以逐级定位到列车所行驶到的轨道位置。可见，本申请通过三级定位可最终精确地定位到列车所行驶到的轨道位置，定位精度较高。
[0040]本专利技术还提供了一种磁悬浮列车的定位方法，与上述定位系统具有相同的有益效果。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮列车的定位系统，其特征在于，包括：安装在列车底部的车载磁铁；沿列车行驶方向并排铺设在列车轨道上的两个光栅阵列；其中，两个所述光栅阵列均包含若干组磁感应光栅；第一个所述光栅阵列内同一组磁感应光栅的中心波长相同、不同组磁感应光栅的中心波长不同；第二个所述光栅阵列内同一组磁感应光栅的中心波长不同、不同组磁感应光栅在同一排列位置的光栅的中心波长相同，且每组磁感应光栅的第一个光栅作为标记光栅使用；在同一时间下同一光栅阵列内只有一个光栅受所述车载磁铁影响；光脉冲生成模块，用于分别向两个所述光栅阵列提供光脉冲信号；数据处理模块，用于根据所述标记光栅的中心波长漂移情况进行列车一级定位，根据第一个所述光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车二级定位，根据第二个所述光栅阵列的中心波长漂移情况进行列车三级定位，以逐级定位到所述列车所行驶到的轨道位置。2.如权利要求1所述的磁悬浮列车的定位系统，其特征在于，所述光脉冲生成模块包括：第一扫频脉冲光源，用于在接收到触发信号后发出第一光脉冲信号；第二扫频脉冲光源，用于在接收到所述触发信号后发出第二光脉冲信号；第一光脉冲放大器，用于对所述第一光脉冲信号进行放大处理，得到第一光脉冲放大信号；第二光脉冲放大器，用于对所述第二光脉冲信号进行放大处理，得到第二光脉冲放大信号；第一环形器，用于将所述第一光脉冲放大信号提供给第一个所述光栅阵列；第二环形器，用于将所述第二光脉冲放大信号提供给第二个所述光栅阵列。3.如权利要求2所述的磁悬浮列车的定位系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：第一光电转换器，用于从所述第一环形器中接收第一个所述光栅阵列返回的第一待测光信号，并将所述第一待测光信号转换为第一待测电信号；第二光电转换器，用于从所述第二环形器中接收第二个所述光栅阵列返回的第二待测光信号，并将所述第二待测光信号转换为第二待测电信号；数据采集器，用于将所述第一待测电信号和所述第二待测电信号进行组合编码，得到电编码信号；数据处理器，用于将所述电编码信号进行解码，得到所述第一待测电信号和所述第二待测电信号，并基于所述第一待测电信号和所述第二待测电信号表征的光栅中心波长漂移情况进行列车三级定位。4.如权利要求1所述的磁悬浮列车的定位系统，其特征在于，所述车载磁铁由多个子磁铁组合而成；其中，多个所述子磁铁沿列车行驶方向按照海尔贝克阵列的排列方式进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘先恺，吴冬华，付善强，肖石，汤凯谊，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：