[发明专利]高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰系统及其方法

权利要求书

1.一种高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰系统，其特征在于:包括轨道部分(1)、地面控制部分(2)及高速磁浮列车(3)，在轨道部分(1)中增设镜像复合交叉环线(12)，还设有主复合交叉环线(11)、车上发射天线(13)、轨道电机线圈(14)及测速定位解码器(15)；地面控制部分(2)设有测速定位接收器(21)及高速磁浮中央运行控制器(22)；高速磁浮列车(3)设有车上载波功放器(31)；其中：

轨道部分(1)中增设的镜像复合交叉环线(12)与主复合交叉环线(11)的对线结构完全相同，且相互平行，镜像复合交叉环线(12)与主复合交叉环线(11)内端的每一对对线分别并联，作为内端组合对线端；镜像复合交叉环线(12)与主复合交叉环线(11)外端的每一对对线分别并联，作为外端组合对线端；这两组内端组合对线端和外端组合对线端分别链接轨道上测速定位解码器(15)的“内端”和“外端”的端子组合接口；

车上发射天线(13)的基本结构是由线圈绕制成，紧贴着主复合交叉环线(11)快速滑行，车上发射天线(13)的线圈长宽与主复合交叉环线(11)最小的单一交叉环相同，车上发射天线(13)的磁力线瞬间正向全部穿过主复合交叉环线(11)，而部分磁力线瞬间反向穿过镜像复合交叉环线(12)，由于镜像复合交叉环线的左右镜像连接，加强了有用信号；车上发射天线(13)的IN、END端子通过电缆分别连接高速磁浮列车(3)中车上载波功放器(31)的OUT、END端子；

轨道电机线圈(14)为驱动高速磁浮列车(3)运行的直线电机的多组连续的定子线圈，轨道电机线圈(14)的输入端与地面控制部分(2)中高速磁浮中央运行控制器(22)的输出端相互电连接；高速磁浮中央运行控制器(22)分段的变频电力驱动轨道电机线圈(14)，产生可控、变速的推动力，同时也是测速定位系统复合交叉环线产生干扰的主要干扰源；

测速定位解码器(15)的“内端”和“外端”端子组合接口接受主复合交叉环线(11)和并行的镜像复合交叉环线(12)的“内端”和“外端”的对线连接，接受它们传来的测速定位对线的原始信号，测速定位解码器(15)的输出端口与测速定位接收器(21)的输入串口相互电连接，经过测速定位解码器(15)内的复杂电路和嵌入式电脑的软件解码后，速度与地址数据通过有线网络电缆送至地面控制部分(2)的测速定位接收器(21)；

地面控制部分(2)中测速定位接收器(21)的输出端与高速磁浮中央运行控制器(22)的输入端相互电连接，高速磁浮中央运行控制器(22)的输出端与轨道电机线圈(14)的输入端相互电连接；

高速磁浮列车(3)中车上载波功放器(31)通过电缆的OUT端子和END端子分别连接轨道部分(1)的车上发射天线(13)的IN端子和END端子，为功率电流输出至车上发射天线(13)。

2.根据权利要求1所述的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术系统，其特征在于：所述的镜像复合交叉环线(12)位于主复合交叉环线(11)的紧邻一侧，为铺设完全相同的一条复合交叉环线，它的每一对线的连接线方式与主复合交叉环线(11)的对应对线镜像连接，为两条复合交叉环线的内端的每一对对线分别并联，作为内端对线端，两条复合交叉环线的外端的每一对对线分别并联，作为外端对线端。

3.一种高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰方法，其特征在于：该方法通过轨道部分(1)、地面控制部分(2)及高速磁浮列车(3)组合成一整体结构的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术系统，实现高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术方法；由轨道电机线圈(14)产生的强烈的电磁辐射干扰，由于空间磁场的分布特性，被均匀分布在主复合交叉环线收到干扰+(112)和镜像复合交叉环线收到干扰+(122)的各对线上，其中镜像复合交叉环线收到干扰+(122)的辐射干扰由于它的镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-(141),这样通过并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0(142)，为干扰互相抵消；由车上发射天线(13)发射的载波，由于车上发射天线(13)仅紧贴主复合交叉环线(11)，其发射信号特殊的空间磁场的分布特性，使得主复合交叉环线收到信号+(111)和镜像复合交叉环线收到信号-(121)的各对线上，收到的有用的信号方向相反，其中镜像复合交叉环线收到信号-(121)由于它的镜像连接，信号反向，变为收到信号+(131)，这样通过并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+(132)，为有用信号增加了2倍；高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术方法的具体工作步骤是：

A)、干扰互相抵消的具体步骤是：

步骤1：轨道电机线圈(14)

轨道电机线圈(14)模块产生的强烈的电磁辐射干扰，分布在主复合交叉环线收到干扰+(112)和镜像复合交叉环线收到干扰+(122)的各对线上；

步骤2：电磁辐射干扰均匀分布

执行完轨道电机线圈(14)模块后，则同时进入主复合交叉环线收到干扰+(112)模块和镜像复合交叉环线收到干扰+(122)模块的输入端；

由于空间磁场的分布特性，被均匀分布在主复合交叉环线收到干扰+(112)模块和镜像复合交叉环线收到干扰+(122)的模块上，其中：镜像复合交叉环线收到干扰+(122)模块的输出端与镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-(141)模块的输入端相互链接；

步骤3：并联相加

执行完主复合交叉环线收到干扰+(112)模块后，则进入并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0(142)模块的输入端；

执行完镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-(141)模块后，则进入并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0(142)模块的输入端，这样通过并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0(142)后，为干扰互相抵消；

B)、有用信号倍增的具体步骤是：

步骤1.车上发射天线(13)

车上发射天线(13)发射的载波信号，传送至主复合交叉环线收到信号+(111)和镜像复合交叉环线收到信号-(121)的各对线上；

步骤2：收到有用的信号

执行完车上发射天线(13)模块后，则同时进入主复合交叉环线收到信号+(111)和镜像复合交叉环线收到信号-(121)模块的输入端；

由于车上发射天线(13)紧贴着主复合交叉环线(11)，其发射信号特殊的空间磁场的分布特性，传送至主复合交叉环线收到信号+(111)和镜像复合交叉环线收到信号-(121)的模块上，收到的有用的信号方向相反，其中：镜像复合交叉环线收到信号-(121)与镜像连接，信号反向，变为收到信号+(131)模块的输入端相互链接；

步骤3：并联相加

执行完主复合交叉环线收到信号+(111)模块后，则进入并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+(132)模块的输入端；

执行完镜像连接，信号反向，变为收到信号+(131)模块后，则进入并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+(132)模块的输入端，这样通过并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+(132)后，为有用信号增加了2倍；

C)、测速定位处理的具体步骤是：

步骤1.测速定位解码器(15)

执行完并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0(142)模块和并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+(132)模块后，则同时进入测速定位解码器(15)模块的输入端，干扰信号和有用信号共同送至测速定位解码器(15)的混合信号中，信噪比大幅度的增加；

步骤2：硬件相位比较(151)

执行完测速定位解码器(15)模块后，则进入硬件相位比较(151)模块的输入端，通过硬件相位比较(151)，将基准对线的相位同时与各最小的至最大的单一交叉环线的对线相位进行比较，产生相位相同为零，相异为1的格雷码地址；

步骤3：软件计算产生速度地址(152)

执行完硬件相位比较(151)模块后，则进入软件计算产生速度地址(152)模块的输入端，在软件计算产生速度地址(152)单元中，经过ARM2114CPU嵌入式电脑及软件将格雷码地址计算翻译为二进制地址，并将本次地址减去上次测试的地址后除以测试间隔时间，得到了当即的方向与速度；

步骤4：测速定位接收器(21)

执行完软件计算产生速度地址(152)模块后，则进入测速定位接收器(21)模块的输入端，通过串行数据，传送至地面控制部分(2)中测速定位接收器(21)；

步骤5：高速磁浮中央运行控制器(22)

执行完测速定位接收器(21)模块后，则进入高速磁浮中央运行控制器(22)模块的输入端，通过串行数据，传送至地面控制部分(2)中高速磁浮中央运行控制器(22)；

步骤6：根据列车的位置数据、目标速度和当即速度，执行不同模块执行完高速磁浮中央运行控制器(22)模块后，则同时进入确定列车目标速度方向(221)模块、确定控制的电机线圈段(222)模块、确定控制的电流相位(223)模块和确定控制的电流频率(224)各模块的输入端；

进入第一路确定列车目标速度方向(221)模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据和交通运行软件中的预设，可以确定列车的目标速度与目标方向；

进入第二路确定控制的电机线圈段(222)模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据，可以确定仅给列车所在段供电，其余段关闭供电；

进入第三路确定控制的电流相位(223)模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的精密位置数据与相对电机线圈的沟槽位置，确定驱动列车的电流相位，使其精确同步；

进入第四路确定控制的电流频率(224)模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据确定了的列车的目标速度和当即速度，并根据预设合理安全的加速度限定值，确定当即驱动列车的电流频率，作为异步直线电机的速度值；

步骤7：并联链接

确定列车目标速度方向(221)模块的输出端分别与确定控制的电机线圈段(222)模块的输出端、确定控制的电流相位(223)模块的输出端以及确定控制的电流频率(224)模块的输出端相互并联链接后，与反馈轨道电机线圈(14)模块的输入端相互电连接；

步骤8：反馈轨道电机线圈(14)

执行完确定控制的电机线圈段(222)模块、确定控制的电机线圈段(222)模块、确定控制的电流相位(223)模块以及确定控制的电流频率(224)模块后，则反馈同时进入至轨道电机线圈(14)模块的输入端，将确定了的驱动列车的功率电流，输入相应的轨道电机线圈(14)；

步骤9：结束

执行完反馈轨道电机线圈(14)模块，则进入结束流程。