本发明专利技术涉及一种基于卫星差分定位以及超宽带定位UWB技术的列车行驶无缝监测系统。本发明专利技术的目的是提供一种基于卫星差分定位以及UWB定位的列车行驶无缝监测系统，旨在开阔区域采用卫星差分定位以提高列车位置的定位精度，同时实现列车行车全程监测，增加轨道交通调度运行的安全可靠性。本发明专利技术的技术方案是：其特征在于：该系统包括车载部分和地面部分，车载部分为安装于列车车头的邻测机，地面部分由调测机、广域差分参考站、局域差分参考站、差分系统数据中心、UWB地面定位系统和设于铁路局调度系统中的综合行车信息模块组成。本发明专利技术适用于列车运行时进行动态跟踪无缝监测和预警。
【技术实现步骤摘要】
基于卫星差分定位以及UWB定位的列车行驶无缝监测系统
本专利技术涉及一种基于卫星差分定位以及超宽带定位UWB技术的列车行驶无缝监测系统。适用于列车运行时进行动态跟踪无缝监测和预警。
技术介绍
目前铁路列车在行驶中仍存在着迎面对撞、追尾等重大事故的隐患，其中一个重要的原因是由于列车司机并不能全视野地观察到列车同一轨道上或相邻轨道上行驶列车的状况，而全然由调度员来发号施令，万一因调度失误或是轨道上的信号机等装置产生故障而误显示、误发信号而导致的后果不堪设想。如果在铁路上实施列车全可视化的行驶目标辅助行车系统，让每个列车司机都能清楚前后左右的车况，如同驾驶公交车一样的视觉环境在铁路列车驾驶中展现，必将大大提高列车运行的安全性。现在铁路系统中对运行列车的动态跟踪的方法是以根据铁路局TDCS现场采集的信号设备轨道电路的占用和出清状态判断列车的位置进行跟踪，采用无线车次号校核系统进行车次号自动校核获得列车车次号，而实现对运行中列车的方位和动向进行跟踪判断。轨道电路定位法确定列车在闭塞分区内的具体位置，因此列车实施制动的起点和终点总在分区的边界，在确保安全的前提下，需设定防护区段，加大了列车间的间隔，使区间的通过能力提高受到限制。同时，该定位法的定位精度较低，无法构成移动闭塞。无论是铁路轨道交通系统中的列车运行自动控制系统(ATC)，还是高铁列车运行控制系统(CTCS)等系统中，和其中的轨道电路、有线、无线及无线闭塞中心(RBC)，在遇恶劣气象条件、雷电高压冲击或泥石流等地质灾害，极易造成闭塞系统出现故障，使轨道电路无法正确传送信号机的信息，而目前的列车车载控制设备仅能依靠轨道电路、地面应答器、轨旁电缆、地面无线通信基站等地·面设施提供的信号获取当前线路的信息，一旦这些地面的列车运行控制系统发生故障或出现行车调度错误，相互靠近的列车之间不能及时有效地获取对方的行驶状态，列车司机无法保证列车之间的安全距离，而进入前方的闭塞区段将会出现闭塞区间有同一方向、同一股道运行的两列车在运行的可能性，这就有可能引发列车相撞的恶性事故。针对上述现状， 申请人:作了相关文献的检索，发现现有技术存在的问题是，没有使用差分CORS技术，从而无法从低成本的单频GPS或双频接收机中获得高精度定位信息，因为在当前常规卫星导航的GPS终端精度下只有10-20米，而轨道间距只有4飞米左右，从而无法判断行驶轨道上的列车具体在哪个股道上运行。为此， 申请人:曾在2012年8月7日申请了名为“基于卫星精确定位的列车行驶动态跟踪监测系统”(申请号201210278317.2)的专利技术专利，首次提出了运用差分CORS技术对卫星定位数据修正，提高卫星定位精度，保证轨道的正确识别，增加轨道交通调度运行的安全可靠性。但是该申请中还是存在了一个缺陷，即这些引入了 GNSS卫星定位的新型列车定位系统中，定位系统由于完全依赖于卫星信号，只能在卫星信号良好的开阔地区适用，而列车一旦进入涵洞、站内车棚等位置，由于缺乏精准的定位方法，难以形成精确完整的无缝定位体系。UWB技术(Ultra Wide Band)是一种超宽带定位系统，它是一种无线载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。而且由于脉冲的时间宽度极小，能把多路径分得更小，能实现RAKE接收，大大提高定位精度，而且抗干扰性强。超宽带定位(UWB)技术是射频应用
的一项重大突破，利用该技术构建了革命性的实时定位系统，它能够在传统环境中达到较高的定位精度，并具有很好的稳定性，创造了 RTLS (Real Time Location Systems)领域的新高度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种基于卫星差分定位以及UffB定位的列车行驶无缝监测系统，旨在开阔区域采用卫星差分定位以提高列车位置的定位精度；而在车站车棚、铁路涵洞诸如卫星信号被遮挡地区，采用UWB定位技术进行补充，并辅以惯性导航系统，以形成完整的无缝定位系统，实现列车行车全程监测，增加轨道交通调度运行的安全可靠性。本专利技术要解决的另一技术问题是:力图使列车司机能实时观察到前后左右所行驶区域的车辆行驶状况和位置，改变原来由调度命令指挥的单一的获取相关列车状态信息的方式，实现列车司机对整个行驶区域的安全监视，大大提高列车行驶的安全性，最大程度地降低列车相撞、追尾的可能性。本专利技术所采用的技术方案是:一种基于卫星差分定位以及UWB定位的列车行驶无缝监测系统，其特征在于:该系统包括车载部分和地面部分，车载部分为安装于列车车头的邻测机，地面部分由调测机、广域差分参考站、局域差分参考站、差分系统数据中心、UffB地面定位系统和设于铁路局调度系统中的综合行车信息模块组成，其中: 邻测机包括主处理器、GPS模块、邻测机通讯模块、惯性导航模块、图像采集模块和UWB标签，GPS模块用于接收GPS卫星定位数据，UWB标签用于发送UWB信号供UWB地面定位系统进行定位，主处理器用于接收所述卫星定位数据、UWB地面定位系统发送的列车坐标补充数据或惯性导航模块发送的列车位置补充数据以及图像采集模块采集到的视频图像，经综合分析处理后通过邻测机通讯模块发送至地面的调测机； 调测机包括服务器和调测机通讯模块，调测机通讯模块接收各邻测机通讯模块发送过来的列车位置数据和差分系统数据中心发送过来的修正数据并送入服务器，服务器还连接所述综合行车信息模块，服务器经过综合分析处理后再将已经修正的数据集中发送给每辆相关联列车的邻测机上； 所述广域差分参考站通过光纤通讯或无线通讯与差分系统数据中心连接，该数据中心与调测机通讯模块经无线通讯连接； 所述局域差分参考站分为铁道部门建立的差分参考站和GPS厂家建立的差分参考站，铁道部门建立的差分参考站通过光纤通讯或无线通讯与铁路局调度系统相连，GPS厂家建立的差分参考站经厂家差分数据中心及厂家无线通讯模块与邻测机的GPS模块相连接；所述UWB地面定位系统由UWB定位传感器、以太网交换机和测算服务器组成，其中UWB定位传感器安装于站内顶棚的顶部或隧道的顶部，接收UWB标签传来的信号，并通过数据传输网络连接后端的测算服务器；该数据传输网络为以太网或者CAN总线网；所述测算服务器由一台计算机加上无线通信模块实现，通过数据传输网络连接UWB定位传感器，计算UffB标签的座标位置，并将该座标数据通过无线通信发送到邻测机。所述邻测机的主处理器装载各软件模块，包括邻测机数字化GIS电子地图模块、智能防撞预警软件模块、卫星导航位置数据、UWB定位数据和惯性导航位置数据合成处理软件模块、视频图像处理与ZCX校检软件模块及行车轨迹数据软件模块。所述调测机的服务器装载各软件模块，包括调测机数字化GIS电子地图模块、列车行车综合信息ZCX数据处理软件模块、差分CORS修正数据收集及数据库软件模块、邻测机原始位置数据收集及差分修正软件模块及已修正数据分配发送软件模块。所述广域差分参考站为国家测绘局在各省市区设立的差分CORS参考站，用于采集原始伪距观测数据和气象数据，并对这些数据进行处理，再将处理后的数据传输至差分系统数据中心，I秒?30分钟传输一组数据。所述局域差分参考站建立在铁路沿线或车站内，参考站内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于卫星差分定位以及UWB定位的列车行驶无缝监测系统，其特征在于：该系统包括车载部分和地面部分，车载部分为安装于列车车头的邻测机（1），地面部分由调测机（2）、广域差分参考站（3?2）、局域差分参考站、差分系统数据中心（3?1）、UWB地面定位系统（4）和设于铁路局调度系统中的综合行车信息模块组成，其中：邻测机（1）包括主处理器（1?1）、GPS模块（1?2）、邻测机通讯模块（1?3）、惯性导航模块（1?4）、图像采集模块（1?5）和UWB标签（1?6），GPS模块（1?2）用于接收GPS卫星定位数据，?UWB标签（1?6）用于发送UWB信号供UWB地面定位系统（4）进行定位，主处理器（1?1）用于接收所述卫星定位数据、UWB地面定位系统发送的列车坐标补充数据或惯性导航模块（1?4）发送的列车位置补充数据以及图像采集模块（1?5）采集到的视频图像，经综合分析处理后通过邻测机通讯模块（1?3）发送至地面的调测机（2）；调测机（2）包括服务器（2?1）和调测机通讯模块（2?2），调测机通讯模块（2?2）接收各邻测机通讯模块（1?3）发送过来的列车位置数据和差分系统数据中心（3?1）发送过来的修正数据并送入服务器（2?1），服务器还连接所述综合行车信息模块，服务器（2?1）经过综合分析处理后再将已经修正的数据集中发送给每辆相关联列车的邻测机（1）上；所述广域差分参考站（3?2）通过光纤通讯或无线通讯与差分系统数据中心（3?1）连接，该数据中心与调测机通讯模块（2?2）经无线通讯连接；所述局域差分参考站分为铁道部门建立的差分参考站（3?3）和GPS厂家建立的差分参考站（3?4），铁道部门建立的差分参考站（3?3）通过光纤通讯或无线通讯与铁路局调度系统相连，GPS厂家建立的差分参考站（3?4）经厂家差分数据中心（3?4?2）及厂家无线通讯模块（3?4?1）与邻测机的GPS模块（1?2）相连接；所述UWB地面定位系统（4）由UWB定位传感器（4?1）、以太网交换机（4?3）和测算服务器（4?2）组成，其中UWB定位传感器（4?1）安装于站内顶棚的顶部或隧道的顶部，接收UWB标签（1?6）传来的信号，并通过数据传输网络连接后端的测算服务器（4?2）；该数据传输网络为以太网或者CAN总线网；所述测算服务器（4?2）由一台计算机加上无线通信模块实现，通过数据传输网络连接UWB定位传感器（4?1），计算UWB标签（1?6）的座标位置，并将该座标数据通过无线通信发送到邻测机（1）。...
【技术特征摘要】
1.一种基于卫星差分定位以及UWB定位的列车行驶无缝监测系统，其特征在于:该系统包括车载部分和地面部分，车载部分为安装于列车车头的邻测机(1)，地面部分由调测机(2)、广域差分参考站(3-2)、局域差分参考站、差分系统数据中心(3-1)、UWB地面定位系统(4)和设于铁路局调度系统中的综合行车信息模块组成，其中: 邻测机(I)包括主处理器(1-1)、GPS模块(1-2)、邻测机通讯模块(1-3)、惯性导航模块(1-4)、图像采集模块(1-5)和UWB标签(1-6)，GPS模块(1-2)用于接收GPS卫星定位数据，UWB标签(1-6)用于发送UWB信号供UWB地面定位系统(4)进行定位，主处理器(1-1)用于接收所述卫星定位数据、UffB地面定位系统发送的列车坐标补充数据或惯性导航模块(1-4)发送的列车位置补充数据以及图像采集模块(1-5)采集到的视频图像，经综合分析处理后通过邻测机通讯模块(1-3)发送至地面的调测机(2)； 调测机(2)包括服务器(2-1)和调测机通讯模块(2-2)，调测机通讯模块(2-2)接收各邻测机通讯模块(1-3)发送过来的列车位置数据和差分系统数据中心(3-1)发送过来的修正数据并送入服务器(2-1 )，服务器还连接所述综合行车信息模块，服务器(2-1)经过综合分析处理后再将已经修正的数据集中发送给每辆相关联列车的邻测机(I)上； 所述广域差分参考站(3-2)通过光纤通讯或无线通讯与差分系统数据中心(3-1)连接，该数据中心与调测机通讯模块(2-2)经无线通讯连接； 所述局域差分参考站分为铁道部门建立的差分参考站(3-3)和GPS厂家建立的差分参考站(3-4)，铁道部门建立的差分参考站(3-3)通过光纤通讯或无线通讯与铁路局调度系统相连，GPS厂家建立的差分参考站(3-4)经厂家差分数据中心(3-4-2)及厂家无线通讯模块(3-4-1)与邻测机的GPS模块(1-2)相连接； 所述UWB地面定位系统(4)由UWB定位传感器(4-1)、以太网交换机(4-3)和测算服务器(4-2)组成，其中UWB定位传感器(4-1)安装于站内顶棚的顶部或隧道的顶部，接收UWB标签(1-6)传来的信号，并通过数据传输网络连接后端的测算服务器(4-2);该数据传输网络为以太网或者CAN总线网；所述测算服务器(4-2)由一台计算机加上无线通信模块实现，通过数据传输网络连接UWB定位传感器(4-1)，计算UWB标签(1-6)的座标位置，并将该...
【专利技术属性】
技术研发人员：张健，李子川，
申请(专利权)人：张健，李子川，
类型：发明
国别省市：
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