一种列车实时连续定位系统和方法技术方案

本申请公开了一种列车实时连续定位系统和方法，该系统通过在列车轨道道床上或轨道板内设置光纤光栅传感光缆来获取列车的传感信号，将列车的连续定位问题，转化为对传感信号进行数据处理的信号数据提取问题；由于获取阵列光纤光栅传感光缆的传感信号的过程几乎不受外部环境的干扰，因此，能够有效适应无线信号不佳的情况，保证传感信号基础数据的可靠度；进一步地，通过设置至少两条阵列光纤光栅传感光缆进行数据采集，有效提高了数据冗余度，提高了列车定位结果的可靠性。提高了列车定位结果的可靠性。提高了列车定位结果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种列车实时连续定位系统和方法


[0001]本申请涉及列车信息管理
，尤其涉及一种列车实时连续定位系统和方法。

技术介绍

[0002]在铁路信号领域中，闭塞是指列车进入区间后，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。对列车位置的实时检测是实现闭塞控制的基础，是列车安全运行控制系统的核心。闭塞方式按照列车位置检测时有无固定划分的闭塞分区可以分为三种：固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞。
[0003]目前，铁路运输和城市轨道交通现多为准移动闭塞系统。对列车定位、测速技术是通过安装在列车上的速度传感器测量速度，并利用地面应答器进行位置校正，再通过车地无线通讯实现列车的位置检测、速度检测、列车运行方向判定。由于通过地面应答器获取列车定位时，不仅需要在每辆列车上安装较多的车载传感器和车载设备，在沿线安装大量的轨旁设备，并且对外部环境的要求高，过分依赖易受电磁干扰影响的车地无线通讯，从而导致定位结果可靠性低。
[0004]因此，现有技术中，在对列车进行实时定位的过程中，存在由于无线信号不佳导致定位结果可靠性低的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种列车实时连续定位系统和方法，用以解决现有技术中，在对列车进行实时定位的过程中，存在的由于无线信号不佳导致定位结果可靠性低的问题。
[0006]为了解决上述问题，本申请提供一种列车实时连续定位系统，包括：
[0007]至少两条阵列光纤光栅传感光缆，阵列光纤光栅传感光缆均铺设在列车轨道道床上或埋设于轨道板内，用于获取列车的至少两组传感信号；
[0008]解调模块，用于解调至少两组传感信号，得到至少两组传感信号数据序列；
[0009]信号处理模块，用于将至少两组传感信号数据序列进行融合得到融合传感信号数据序列，对融合传感信号数据序列进行序列检测以确定列车定位信息。
[0010]进一步地，两条阵列光纤光栅传感光缆至少包括主传感光缆和备用传感光缆；
[0011]解调模块至少包括第一子解调模块和第二子解调模块；
[0012]信号处理模块至少包括第一子信号处理模块和第二子信号处理模块；
[0013]其中，主传感光缆和备用传感光缆可互为备份；
[0014]第一子解调模块用于对主传感光缆获取的第一传感信号数据序列进行解调并输入至第一子信号处理模块；
[0015]第二子解调模块用于对备用传感光缆获取的第二传感信号数据序列进行解调并输入至第二子信号处理模块。
[0016]进一步地，还包括窄带宽激光器、电光调制器、光纤放大器、第一环形器、第二环形器和迈克尔逊干涉仪；
[0017]其中，窄带宽激光器用于产生初始光信号；
[0018]电光调制器用于对初始光信号进行调制，得到脉冲光信号；
[0019]光纤放大器用于对脉冲光信号放大处理，得到放大后的脉冲光信号，并经由第一环形器传输至阵列光纤光栅传感光缆，经过阵列光纤光栅传感光缆的反射和传输，得到光纤脉冲光信号；
[0020]光纤脉冲光信号经由第二环形器传输至迈克尔逊干涉仪，还由第二环形器输出第一探测光信号；
[0021]迈克尔逊干涉仪用于对光纤脉冲光信号进行干涉处理，得到第二探测光信号。
[0022]进一步地，迈克尔逊干涉仪包括耦合器、第一法拉第镜、第二法拉第镜和延时光纤，且延时光纤的长度与阵列光纤光栅的间距相同；
[0023]耦合器对光纤脉冲光信号进行耦合处理，得到第一光纤脉冲光信号和第二光纤脉冲光信号；
[0024]第一光纤脉冲光信号通过第一法拉第镜，输出第一干涉探测光信号；
[0025]第二光纤脉冲光信号通过延时光纤后，再通过第二法拉第镜，输出第二干涉探测光信号。
[0026]进一步地，解调模块包括第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器、第二模数转换器、第一FPGA组、第二FPGA组；
[0027]其中，第一光电探测器用于对第一探测光信号和第一干涉探测光信号进行光电转换，得到第一原始电信号和第二原始电信号；
[0028]第二光电探测器用于对第一探测光信号、第一干涉探测光信号和第二干涉探测光信号进行光电转换，并进行一分为二处理，得到第一组干涉电信号和第二组干涉电信号；
[0029]第一FPGA组用于对第一原始电信号和第一组干涉电信号进行模数转换，得到第一组传感信号数据序列；
[0030]第二FPGA组用于对第二原始电信号和第二组干涉电信号进行模数转换，得到第二组传感信号数据序列；
[0031]其中，第一组干涉电信号和第二组干涉电信号均包括三路；
[0032]第一光电探测器和第二光电探测器可互为备份；
[0033]第一模数转换器和第二模数转换器可互为备份；
[0034]第一FPGA组和第二FPGA组可互为备份。
[0035]为了解决上述问题，本申请还提供一种列车实时连续定位方法，包括：
[0036]基于至少两条阵列光纤光栅传感光缆获取列车的至少两组传感信号；
[0037]基于解调仪解调至少两组传感信号，得到至少两组传感信号数据序列；
[0038]基于信号处理模块将至少两组传感信号数据序列进行融合得到融合传感信号数据序列，对融合传感信号数据序列进行序列检测以确定列车定位信息。
[0039]进一步地，对融合传感信号数据序列进行序列检测，包括：
[0040]对融合传感信号数据序列按照预设时间间隔进行实时采集，并计算出每个信号段的RMS值；
[0041]比较RMS值与预设RMS阈值的大小，判定每个信号段对应的测区是否存在振动；
[0042]当RMS值大于预设RMS阈值时，判定测区存在振动，标记测区为占用测区，并在测区对应的融合传感信号数据序列上标注为1；
[0043]当RMS值不大于预设RMS阈值时，判定测区不存在振动，标记测区为未占用测区，并在测区对应的融合传感信号数据序列上标注为0；
[0044]根据序列标注结果，确定融合传感信号数据序列的序列检测结果。
[0045]进一步地，根据序列标注结果，确定融合传感信号数据序列的序列检测结果，包括：
[0046]获取每个测区的实时传感数据序列对应的传感数据0
‑
1序列；
[0047]当任一传感数据0
‑
1序列中的标注值发生转变时，开始记录转变后的数据段长度；
[0048]预先设置数据段长度阈值；
[0049]当转变后的数据段长度不小于数据段长度阈值时，停止记录；
[0050]当转变后的数据段长度小于数据段长度阈值且再次发生转变时，停止记录并修正转变后的数据段长度对应的标注值，得到修正后的序列检测结果。
[0051]进一步地，列车定位信息包括有无运行列车、列车位置和车辆完整性信息；对融合传感信号数据序列进行序列检测以确定列车定位信息，包括：
[0052]根据序列检测结果，确定是否本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车实时连续定位系统，其特征在于，包括：至少两条阵列光纤光栅传感光缆，所述阵列光纤光栅传感光缆均铺设在列车轨道道床上或埋设于轨道板内，用于获取列车的至少两组传感信号；解调模块，用于解调所述至少两组传感信号，得到至少两组传感信号数据序列；信号处理模块，用于将所述至少两组传感信号数据序列进行融合得到融合传感信号数据序列，对所述融合传感信号数据序列进行序列检测以确定列车定位信息。2.根据权利要求1所述的列车实时连续定位系统，其特征在于，所述两条阵列光纤光栅传感光缆至少包括主传感光缆和备用传感光缆；所述解调模块至少包括第一子解调模块和第二子解调模块；信号处理模块至少包括第一子信号处理模块和第二子信号处理模块；其中，所述主传感光缆和所述备用传感光缆可互为备份；所述第一子解调模块用于对所述主传感光缆获取的第一传感信号数据序列进行解调并输入至所述第一子信号处理模块；第二子解调模块用于对所述备用传感光缆获取的第二传感信号数据序列进行解调并输入至所述第二子信号处理模块。3.根据权利要求1所述的列车实时连续定位系统，其特征在于，还包括窄带宽激光器、电光调制器、光纤放大器、第一环形器、第二环形器和迈克尔逊干涉仪；其中，所述窄带宽激光器用于产生初始光信号；所述电光调制器用于对所述初始光信号进行调制，得到脉冲光信号；所述光纤放大器用于对所述脉冲光信号放大处理，得到放大后的脉冲光信号，并经由所述第一环形器传输至所述阵列光纤光栅传感光缆，经过所述阵列光纤光栅传感光缆的反射和传输，得到光纤脉冲光信号；所述光纤脉冲光信号经由所述第二环形器传输至所述迈克尔逊干涉仪，还由所述第二环形器输出第一探测光信号；所述迈克尔逊干涉仪用于对所述光纤脉冲光信号进行干涉处理，得到第二探测光信号。4.根据权利要求3所述的列车实时连续定位系统，其特征在于，所述迈克尔逊干涉仪包括耦合器、第一法拉第镜、第二法拉第镜和延时光纤，且所述延时光纤的长度与阵列光纤光栅的间距相同；所述耦合器对所述光纤脉冲光信号进行耦合处理，得到第一光纤脉冲光信号和第二光纤脉冲光信号；所述第一光纤脉冲光信号通过所述第一法拉第镜，输出所述第一干涉探测光信号；所述第二光纤脉冲光信号通过所述延时光纤后，再通过所述第二法拉第镜，输出所述第二干涉探测光信号。5.根据权利要求4所述的列车实时连续定位系统，其特征在于，所述解调模块包括第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器、第二模数转换器、第一FPGA组、第二FPGA组；其中，所述第一光电探测器用于对所述第一探测光信号和所述第一干涉探测光信号进行光电转换，得到第一原始电信号和第二原始电信号；
所述第二光电探测器用于对所述第一探测光信号、所述第一干涉探测光信号和所述第二干涉探测光信号进行光电转换，并进行一分为二处理，得到第一组干涉电信号和第二组干涉电信号；所述第一FPGA组用于对所述第一原始电信号和所述第一组干涉电信号进行模数转换，得到第一组传感信号数据序列；所述第二FPGA组用于对所述第二原始电信号和所述第二组干涉电信号进行模数转换，得到第二组传感信号数据序列；其中，所述第一组干涉电信号和所述第二组干涉电信号均包括三路所述第一光电探测器和所述第二光电探测器可互为备份；所述第一模数转换器和所述第二模数转换器可互为备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立新，黄龙庭，王洪海，徐一旻，李政颖，范典，蒋锦朋，姜德生，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：