铁路机车调车用测距仪及其测距方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路机车调车用测距仪及其测距方法。它具有结构简单，使用方便，配合线路地理信息数据，可实时计算到前方目标所需行驶距离和当前车速，辅助调车员完成工作等优点，其结构为：它由差分站和手持机组成，其中差分站为计算机它采用无线方式广播ＤＧＰＳ差分校正信息；手持机包括微控制器ＭＣＵ，微控制器ＭＣＵ分别与ＦＬＡＳＨ存储器、ＧＰＳ接收机、键盘、液晶显示屏、无线接收模块、语音模块及接口电路连接；电池为整个设备的工作提供电力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测距仪，尤其涉及一种。
技术介绍
目前在铁路系统中机车调车作业时，机车在后方推动列车，调车员在列车最前端对前方 土挡、车辆、警示标三种情况进行目测距离，用对讲机报告司机，司机根据到目标的距离逐 步降低车速，实现安全停靠或对接。由于多种原因，经常出现目测不准等现象，严重时可能 造成事故。受到使用环境的制约，代替调车员进行测距的设备一直没有研制成功。传统的激光、雷 达测距方式，需要一直瞄准被测目标，调车员工作时站在车厢外， 一手抓住扶手另一只手拿 对讲机，无法操作测距装置，且易受天气、邻近轨道车辆的干扰，在行驶路线上有弯道的情 况下，不能测出实际行驶距离。同时，现有的测距仪可大体分为激光式、超声波式或者机电 相结合等主要类别，对于激光式测距仪，其测量精度高，但设备成本也相应提高，同时由于 光线直线传播的原理，它在测量中必须保证随时对准测量设备才能进行准确的测量，其在实 际应用不仅成本高，而且操作复杂，对于机车的倒车这种情况采用此种设备显然是不合适的 ，而且由于倒车是个动态的过程，必须实时根据测量的距离对车速进行调整，因此激光类测 距仪无法满足倒车的需要；对于超声波类设备，其虽然不必像激光类设备那样操作上过于复 杂，但对于机车倒车而言，其周边是由大量的其他车体或设备存在的，这样对于超声波测距 而言，其测量的准确性大打折扣，同时对于像弯路这样的路况而言，它同样不易完成实时测 量，不能提供准确的距离信息；对于机电结合类的测距仪而言，其结构复杂度高，设备沉重 ，不易进行手持操作，而且测量时会遇到激光类测距仪同样的问题。随着GPS系统精度的逐 渐提高，这一问题有了解决的可能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种具有结构简单，使用方便，配合线路地 理信息数据，可实时计算到前方目标所需行驶距离和当前车速，辅助调车员完成工作等优点 的。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种铁路机车调车用测距仪，它由差分站和手持机组成，其中差分站为计算机它采用无线方式广播RTCM格式DGPS差分校正信息；手持机包括微控制器MCU，微控制器分别与FLASH存储器、GPS接收机、键盘、液晶显示屏、无线接收模块、语音模块及接口电路连接；微控制器是数据处理和控制中心，它接收GPS接收机和无线接收模块送来的数据，确定机车当前的位置和速度，完成距离计算和运行轨迹记录，通过语音模块提示用户距离速度信息，通过键盘和液晶显示屏与使用者进行交流；GPS接收机接收GPS卫星广播的数据，输出地理位置、运动状态和时间信息； 无线接收模块接收差分站广播的DGPS差分校正信息，送给MCU，以提高定位数据的精确性和稳定性；FLASH存储器保存有本作业区域内所有铁路线、土挡、警示标的地理位置信息，同时用来记录调车作业中列车的运行轨迹和速度数据；语音模块具有语音合成功能，用来提示用户前方目标距离、行车速度是否超速信息； 键盘和液晶显示屏是微控制器与用户交互的界面，使用者通过它来操作本设备； 数据接口用来连接PC机，完成工作参数设置，程序升级，下载地理信息数据，上传记录的运行轨迹工作；电池为整个设备的工作提供电力。 铁路机车调车用测距仪的测距方法，它的步骤为1) 在进行调度作业前先从PC机下载本作业区域内所有铁路线、土挡、警示标的地理位 置数据到测距仪；2) 在开始作业时，首先确定目标的位置，当目标是已存储的固定点时，通过分类査找 或直接输入目标代号，调出存储的位置数据；如果前方是临时目标，先在目标处用单点位置测量功能，测量并保存目标位置，然后输 入目标位置数据，接着输入运行路线编号进行调度作业；在没有运行线路地理数据的情况下，使用巡线功能采集线路数据，用临时采集的线路数 据进行作业；3) 在作业开始后，设备定时用语音提示调度员到前方目标的距离和行车速度是否超速 并在液晶屏上显示距离车速等信息，语音提示时间则根据车速设定提前播报的时间量，保证 和实际距离的一致性；同时记录运行轨迹、速度、时间信息， 一班工作结束后可将运行记录 上传到PC机供备案。所述步骤l)中地理位置数据的获得为铁路线和沿线土挡、警示标的地理信息数据使 用测距仪对线路和单点位置进行实测，记录在机内FLASH存储器中，再上传到PC机经编辑处理后得到，或利用已有电子地图的数据，经校正、格式转换得到；每条铁路线和沿线土挡、警示标的地理信息数据，按股道、上下行、货场进行分类索引 ，并添加文字说明，形成数据文件下载到手持机中。所述步骤2)中单点位置测量时，测距仪放置在待测点上，待到读数收敛达到精度要求 后停止测量，读出数据或添加编号保存到机内，保存的测量数据可上传到PC机中。所述步骤2)中巡线功能采集线路数据，调车员携带测距仪由作业起始点沿线路巡视到 目标点再返回起始点，在机内记录线路的地理信息数据，可用于调车作业。所述步骤3)中行车速度的确定为铁路线用一系列直线段表示，每个线段用序号、端 点坐标、长度表示，在对路线分段时，每个直线段的长度与它对应的实际路线的误差被控制 在设定范围内，每段铁路线由编号、文字描述、线段总数和每个线段的数据组成，所有数据 在PC机上编辑处理好后，下载到手持机中；手持机先将目标位置、当前位置用道路匹配算法映射到指定的路线上，然后依次计算线 路上当前点到目标点间各线段长度之和，既是当前机车到目标所要行驶的距离，具体计算过 程为，将路线上A、 B两点间的线路分成多个直线段，A点在线段l中，B在线段n中，C点是线 段1的终点，D点是线段n的起点，四个点的纬度、经度分别是A(Latl，Lonl)， B(Lat2，Lon2)， C (Lat3， Lon3) ， D (Lat4， Lon4)，第m段直线段的长度是Lm， AB两点间行驶距离是<formula>formula see original document page 7</formula>其中常数A^11120米，经、纬度的单位是度。本专利技术整个系统由差分站和手持机两部分组成，差分站用无线方式广播RTCM格式DGPS差 分校正信息，覆盖半径为五至十公里， 一般设置在所覆盖区域的制高点处，手持机利用差分 校正数据可获得更精确稳定的定位效果。本专利技术具有辅助车辆调度、线路测量、单点位置测量功能，其过程为在调度作业进行过程中，GPS接收机和无线接收模块定时将定位数据、差分校正数据送 到MCU中，MCU确定即时位置和速度信息后，从FLASH存储器中査询相应道路的地理信息数据 ，沿路线依次累计各分段的长度，得到距目标的行驶距离，依规则判断是否超速，将提示信 息送语音模块并显示在液晶显示屏上，同时将当前位置坐标、速度、时间信息记录到FLASH 存储器中，此过程反复进行直到作业结束。在线路测量过程中，GPS接收机和无线接收模块定时将定位数据、差分校正数据送到MCU 中，MCU确定即时位置和速度信息后，加入时间信息、路线标号，记录到FLASH存储器中，此过程反复进行直到作业结束。在单点位置测量中，GPS接收机和无线接收模块定时将定位数据、差分校正数据送到MCU中，MCU确定即时位置后，求出平均位置和收敛度在液晶屏上显示出来，直到测量结束，测量结果可添加编号、时间后存储到FLASH存储器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路机车调车用测距仪，其特征是，它由差分站和手持机组成，其中差分站为计算机它采用无线方式广播ＤＧＰＳ差分校正信息；手持机包括微控制器ＭＣＵ，微控制器ＭＣＵ分别与ＦＬＡＳＨ存储器、ＧＰＳ接收机、键盘、液晶显示屏、无线接收模块、语音模块及接口电路连接；　微控制器ＭＣＵ是数据处理和控制中心，它接收ＧＰＳ接收机和无线接收模块送来的数据，确定机车当前的位置和速度，完成距离计算和运行轨迹记录，通过语音模块提示用户距离速度信息，通过键盘和液晶显示屏与使用者进行交流；　ＧＰＳ接收机接 收ＧＰＳ卫星广播的数据，输出地理位置、运动状态和时间信息；　无线接收模块接收差分站广播的ＤＧＰＳ差分校正信息，送给ＭＣＵ，以提高定位数据的精确性和稳定性；　ＦＬＡＳＨ存储器保存有本作业区域内所有铁路线、土挡、警示标的地理位置信息，同时用 来记录调车作业中列车的运行轨迹和速度数据；　语音模块具有语音合成功能，用来提示用户前方目标距离、行车速度是否超速信息；　键盘和液晶显示屏是微控制器ＭＣＵ与用户交互的界面，用户通过它来操作本设备；　数据接口用来连接ＰＣ机，完成工作参数设 置，程序升级，下载地理信息数据，上传记录的运行轨迹工作；　电池为整个设备的工作提供电力。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李振瀛，曹全宗，白明，
申请(专利权)人：山东科沐华信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：88[]