基于可见光通信的列车运行控制系统及列车定位方法技术方案

本申请公开了一种基于可见光通信的列车运行控制系统和定位方法，该列车运行控制系统包括一个调度集中设备、多个轨旁控制中心、多个临时限速服务器、多个车载控制器、可见光通信子系统；车载控制器与轨旁控制中心通过可见光通信子系统通信；车载控制器与临时限速服务器通过可见光通信子系统通信；所述可见光通信子系统包括可见光通信设备、光纤传输设备；所述可见光通信设备包括地面可见光收发器和转换模块、以及车载可见光收发器；所述光纤传输设备，设置为将轨旁控制中心和临时限速服务器发出的信号传输到地面可见光收发器，并将地面可见光收发器和转换模块发出的光纤信号传输到轨旁控制中心和临时限速服务器。到轨旁控制中心和临时限速服务器。到轨旁控制中心和临时限速服务器。

【技术实现步骤摘要】
基于可见光通信的列车运行控制系统及列车定位方法


[0001]本申请涉及轨道交通
，尤指一种基于可见光通信的列车运行控制系统及列车定位方法。

技术介绍

[0002]轨道交通具有运量大、效率高、能耗低、乘坐方便、安全舒适等诸多优点。在能源危机和环保压力日益加大的今天，无论是高速铁路还是城市轨道交通都已成为首选的出行方式。无论是高速铁路、市域轨道交通还是城市地铁，甚至包括磁浮、单轨、有轨等新兴轨道交通制式，为满足高速、高密度追踪需求下列车安全运行控制，均采用“目标
‑
距离、目标
‑
速度”方式的移动闭塞或准移动闭塞方式。而要完成移动闭塞或准移动闭塞，就必须有移动的列车和地面信号设备间的信息交互，一般采用无线通信的方式进行信息交互，实现列车运行控制。采用无线通信的列控系统需要沿着铁路安装基站，对于地理形势复杂的山区尤为困难，且无线通信一旦受到干扰或者通信故障就会引起列车降级运行，降低了列车运输效率。同时，随着无线技术在各行业的广泛应用，移动数据呈现爆炸式增长，有限的无线频谱资源越来越难以满足日益增长的无线频谱需求。
[0003]可见光通信(visible light communication，VLC)可以利用的可见光波段尚属空白频谱，无需授权即可使用，而VLC又具有无电磁干扰，绿色环保等优势。随着LED技术的广泛应用推广，基于可见光LED的通信日益受到关注。与传统光源相比，可见光LED不仅光电转换效率高、使用寿命长、绿色环保，而且具有调制性能好、响应时间短等优点。利用LED这些特性，可以把信号调制到LED可见光束上进行传输，实现光媒质的无线通信技术，即LED可见光通信技术。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种基于可见光通信的列车运行控制系统及列车定位方法，能够大大降低列控系统建设及运营维护成本。
[0005]本申请提供了一种基于可见光通信的列车运行控制系统，包括一个调度集中设备、多个轨旁控制中心、多个临时限速服务器、多个车载控制器、可见光通信子系统；车载控制器与轨旁控制中心通过可见光通信子系统通信；车载控制器与临时限速服务器通过可见光通信子系统通信；
[0006]所述调度集中设备，设置为分别与多个轨旁控制中心、以及与多个临时限速服务器通信，下发列车运营计划，以及根据从多个轨旁控制中心和多个临时限速服务器接收到的列车运行状态信息向相关临时限速服务器下发临时限速信息；
[0007]每个轨旁控制中心，设置为接收所述调度集中设备下发的列车运营计划，通过可见光通信子系统接收所辖区域内的车载控制器发送的各自的列车运行状态信息，根据所述列车运营计划、以及所辖区域内的列车运行状态信息计算移动授权，并通过可见光通信子系统将移动授权发送给对应的车载控制器；通过可见光通信子系统将接收到的所辖区域内
的车载控制器发送的信息处理后发送给所述调度集中设备；
[0008]每个临时限速服务器，设置为根据接收的临时限速信息生成临时限速命令，通过可见光通信子系统向相应的车载控制器发送临时限速命令；通过可见光通信子系统向所辖区域内的车载控制器转发所述列车运营计划；向所述调度集中设备转发通过可见光通信子系统接收到的所辖区域内的车载控制器发送的列车运行状态信息；
[0009]每个车载控制器，设置为通过可见光通信子系统发送列车运行状态信息；通过可见光通信子系统接收移动授权信息，根据所接收的移动授权信息对所在的列车进行自动运行安全防护；其中，所述列车运行状态信息包括列车定位信息；
[0010]所述可见光通信子系统包括可见光通信设备、光纤传输设备；
[0011]所述可见光通信设备包括地面可见光收发器和转换模块、以及车载可见光收发器；
[0012]所述地面可见光收发器和转换模块，设置为接收可见光信号，将可见光信号转换成光纤信号发送；接收光纤信号，将光纤信号转换成可见光信号发送；
[0013]所述车载可见光收发器，设置接收可见光信号，将发送数据以可见光信号形式发送；
[0014]所述光纤传输设备，设置为将轨旁控制中心和临时限速服务器发出的信号传输到地面可见光收发器，并将地面可见光收发器和转换模块发出的光纤信号传输到轨旁控制中心和临时限速服务器。
[0015]在一种示例性的实施例中，所述车载控制器包括车载ATO设备；
[0016]所述列车运行控制系统还包括多个列车自动驾驶中心；车载控制器与列车自动驾驶中心通过可见光通信子系统通信；
[0017]每个列车自动驾驶中心，设置为通过可见光通信子系统与所辖区域内的车载ATO设备进行通信，集中管理所辖区域内的列车运营，解决线路轨道资源冲突、线路牵引电力资源冲突和ATO过分相。
[0018]在一种示例性的实施例中，每个地面可见光收发器包括第一主控模块、第一发射模块、第一接收模块；所述第一发射模块包括第一发射机内部模块、第一光源驱动电路和第一LED；所述第一接收模块包括第一接收机内部模块、第一低通滤波器和光电探测器；所述第一主控模块分别与所述第一发射模块和所述第一接收模块连接；所述第一发射模块，设置为根据输入的数据流发出可见光信号；所述第一接收模块，设置为接收可见光信号，并输出数据流；
[0019]每个车载可见光收发器包括第二主控模块、第二发射模块、第二接收模块；所述第二发射模块包括第二发射机内部模块、第二光源驱动电路和第二LED；所述第一接收模块包括第二接收机内部模块、第二低通滤波器和第二光电探测器；所述第二主控模块分别与所述第二发射模块和所述第二接收模块连接。
[0020]在一种示例性的实施例中，每个地面可见光收发器还包括第一图像传感器；所述第一图像传感器与所述第一主控模块连接，设置为检测自身周围的第一环境信息，根据所述第一环境信息对发送的调制编码方式进行调整以保证传输的可靠性；
[0021]每个车载可见光收发器还包括第二图像传感器；所述第二图像传感器与所述第二主控模块连接，设置为检测自身周围的第二环境信息，根据所述第二环境信息调整接收机
的信号放大增益、滤波器参数以减弱噪声的干扰。
[0022]在一种示例性的实施例中，所述发射机内部模块包括数据流输入单元、编码单元、比特映射单元、串并转换单元、傅里叶反变换单元、添加循环前缀单元、并串转换单元以及数模转换单元；
[0023]所述接收机内部模块包括模数转换单元、同步单元、串并转换单元、去除循环前缀单元、傅里叶变换单元、信道均衡单元、并串转换单元、比特逆映射单元、解码单元和数据流输出单元。
[0024]在一种示例性的实施例中，地面可见光收发器分布于列车运行轨道两侧的同一平行位置，且相邻的地面可见光收发器沿运行方向上的间隔小于或等于第一预设距离；
[0025]车载可见光收发器，设置为按照预设方式、预设位置安装于列车上。
[0026]在一种示例性的实施例中，地面可见光收发器的光源包括RGB
‑
LED光源。
[0027]在一种示例性的实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光通信的列车运行控制系统，其特征在于，包括一个调度集中设备、多个轨旁控制中心、多个临时限速服务器、多个车载控制器、可见光通信子系统；车载控制器与轨旁控制中心通过可见光通信子系统通信；车载控制器与临时限速服务器通过可见光通信子系统通信；所述调度集中设备，设置为分别与多个轨旁控制中心、以及与多个临时限速服务器通信，下发列车运营计划，以及根据从多个轨旁控制中心和多个临时限速服务器接收到的列车运行状态信息向相关临时限速服务器下发临时限速信息；每个轨旁控制中心，设置为接收所述调度集中设备下发的列车运营计划，通过可见光通信子系统接收所辖区域内的车载控制器发送的各自的列车运行状态信息，根据所述列车运营计划、以及所辖区域内的列车运行状态信息计算移动授权，并通过可见光通信子系统将移动授权发送给对应的车载控制器；通过可见光通信子系统将接收到的所辖区域内的车载控制器发送的信息处理后发送给所述调度集中设备；每个临时限速服务器，设置为根据接收的临时限速信息生成临时限速命令，通过可见光通信子系统向相应的车载控制器发送临时限速命令；通过可见光通信子系统向所辖区域内的车载控制器转发所述列车运营计划；向所述调度集中设备转发通过可见光通信子系统接收到的所辖区域内的车载控制器发送的列车运行状态信息；每个车载控制器，设置为通过可见光通信子系统发送列车运行状态信息；通过可见光通信子系统接收移动授权信息，根据所接收的移动授权信息对所在的列车进行自动运行安全防护；其中，所述列车运行状态信息包括列车定位信息；所述可见光通信子系统包括可见光通信设备、光纤传输设备；所述可见光通信设备包括地面可见光收发器和转换模块、以及车载可见光收发器；所述地面可见光收发器和转换模块，设置为接收可见光信号，将可见光信号转换成光纤信号发送；接收光纤信号，将光纤信号转换成可见光信号发送；所述车载可见光收发器，设置接收可见光信号，将发送数据以可见光信号形式发送；所述光纤传输设备，设置为将轨旁控制中心和临时限速服务器发出的信号传输到地面可见光收发器，并将地面可见光收发器和转换模块发出的光纤信号传输到轨旁控制中心和临时限速服务器。2.如权利要求1所述的列车运行控制系统，其特征在于，所述车载控制器包括车载ATO设备；所述列车运行控制系统还包括多个列车自动驾驶中心；车载控制器与列车自动驾驶中心通过可见光通信子系统通信；每个列车自动驾驶中心，设置为通过可见光通信子系统与所辖区域内的车载ATO设备进行通信，集中管理所辖区域内的列车运营，解决线路轨道资源冲突、线路牵引电力资源冲突和ATO过分相。3.如权利要求1或2所述的列车运行控制系统，其特征在于，每个地面可见光收发器包括第一主控模块、第一发射模块、第一接收模块；所述第一发射模块包括第一发射机内部模块、第一光源驱动电路和第一LED；所述第一接收模块包括第一接收机内部模块、第一低通滤波器和光电探测器；所述第一主控模块分别与所述第一发射模块和所述第一接收模块连接；所述第一发射模块，设置为根据输入的数据流发出可见
光信号；所述第一接收模块，设置为接收可见光信号，并输出数据流；每个车载可见光收发器包括第二主控模块、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马剑，蔡亮，蔡菁华，林颖，汪小亮，
申请(专利权)人：北京和利时系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：