[发明专利]用于有轨列车精确定位的无源信标装置、系统与测量方法

说明书

本发明公开了一种用于有轨列车精确定位的无源信标装置、系统和方法，装置包括询问器和至少1个无源信标；询问器包括频率综合器A、数字信号处理器A、发射天线A1和接收天线A2；频率综合器产生不同的单频射频信号作为询问信号通过发射天线A1发射；无源信标接收询问信号并转发应答信号；不同无源信标的中心频率不同，每个无源信标的工作频率至少与一个单频射频信号相对应；接收天线A2接收应答信号并传输给数字信号处理器A计算询问器正对信标时的时间。本发明配合列车测速定位法，选取不同的区间对应安装的不同信标，通过测量信标应答信号的多普勒频移进行定位，对列车测速定位方法的测量数据进行适时补偿校正，实现有轨列车的高精度定位。

技术领域

本发明涉及轨道交通及定位领域，具体涉及一种用于有轨列车精确定位的无源信标装置、系统与测量方法。

背景技术

有轨列车定位，也就是准确地获取车辆在轨道上的物理位置，可以更加有效地提高行车安全与效率。现有的列车定位的主要方法包括：轨道电路定位法、地面信标法、交叉电缆回线定位法、测速定位法。

现有的地面信标法中，信标主要分为有源和无源两种。信标安装在站内或每个轨道分区等轨道沿线。当列车通过时，地面信标与车载相应设备对准，车载设备以电磁波的形式传递给信标相应信号，信标接收到车载设备传送的信号后开始工作，将列车当前的绝对物理位置信息传回至列车，车载设备即获得列车的位置信息。

现有的信标检测方法，如中国专利《列车定位过程中的信标检测方法》(公开号：CN104554350B)公开的用于列车定位的信标检测方法，采用信标为RFID信标，设备通过搜索并确定天线是否位于某个信标窗口内，来判断列车是否通过相应信标的位置，从而获得列车的位置信息。该方法不能避免射频标签的漏读、错读的问题，抗干扰能力差，定位精度取决于RFID的天线方向图和列车速度，难以实现高精度。

现有的列车测速定位法，是先测得列车运行的即时速度，对其进行积分即得到列车运行的距离，从而实现列车的定位。目前测速的方法包括轮轴旋转信息测速、多普勒雷达测速、GPS测速。利用测速定位的方法本质上是对速度的时间积分，其精度受到测速精度和累积时间的影响。在测速精度一定的条件下，定位精度就会随着累积时间的增加而下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是列车测速定位法中定位精度随累积时间的增加而下降的问题，目的在于提供用于有轨列车精确定位的无源信标装置、系统与测量方法，设置地面信标与定位系统配合，以适时补偿积分产生的累积误差，实现列车位置精确位置的获取。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于有轨列车精确定位的无源信标装置，包括询问器和至少1个无源信标；

所述无源信标包括依次连接的接收天线B1、带通滤波器B和发射天线B2，不同的无源信标的带通滤波器B的中心频率不同；

所述询问器包括控制器A、频率综合器A、数字信号处理器A、发射天线A1和接收天线A2；

所述频率综合器能够在控制器A的控制下产生不同的单频射频信号作为询问信号并通过发射天线A1发射，每个无源信标的工作频率至少与一个单频射频信号相对应；所述接收天线B1能够接收发射天线A1发射的询问信号，接收的询问信号通过带通滤波器B滤波后作为应答信号通过发射天线B2发射；所述接收天线A2用于接收无源信标的应答信号并传输给数字信号处理器A；所述数字信号处理器A用于根据接收的信号计算列车的速度信息和询问器正对信标时的时间。