[发明专利]一种基于曼彻斯特编码的超高速磁悬浮列车定位测速系统

说明书

一种基于曼彻斯特编码的超高速磁悬浮列车定位测速系统，包括车体、激光光源、分束器、发射光源板、接收镜头模组、组网处理系统、牵引运控系统；激光光源、分束器和发射光源板安装在超高速磁悬浮列车车头车体顶部，接收镜头模组等间隔安装在管道的内部管壁；发射光源板上安装有光学发射镜头，接收镜头模组上安装光学接收镜头；激光光源输出的连续光信号通过分束器在发射光源板端形成“一”字形光，随着超高速磁悬浮列车车体移动，接收镜头模组接收编码激光信号，并将编码激光信号传送到远离管道的组网处理系统，组网处理系统将接收的编码激光信号转化为电信号，将上述信息输出传送给牵引运控系统，所述编码激光信号为曼彻斯特编码。

技术领域

本发明涉及超高速磁悬浮列车定位测速领域，特别是超高速磁悬浮列车光学定位测速技术。

背景技术

超高速磁悬浮列车是指最高时速在1000km/h以上，甚至可以发展到4000km/h的列车，行驶里程、速度等信息是衡量超高速磁悬浮列车质量、保证超高速磁悬浮列车实时可靠控制的重要技术指标。

其中定位测速系统，能够为超高速磁悬浮列车牵引、运控等系统实时提供其所必需的准确的高分辨率的转子相位、绝对位置、速度等信息。传统高速磁悬浮列车一般采用沿导轨布置的交叉感应环线对超高速磁悬浮列车的位置和运行速度进行测量。然而，交叉感应环线的位置测量精度一般只能达到3cm，同时超高速磁悬浮列车驱动所产生的强电磁干扰会严重影响交叉感应环线传感器的性能，无法保证超高速磁悬浮列车在超高速运行的环境下获得高可靠的转子相位、绝对位置、速度信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于曼彻斯特编码的超高速磁悬浮列车定位测速系统，综合考虑光学、电磁学特点来获取超高速磁悬浮列车的实时速度和位置信息，以满足牵引、供电、运控需求。

一种基于曼彻斯特编码的超高速磁悬浮列车定位测速系统，包括车体、激光光源、分束器、发射光源板、接收镜头模组、组网处理系统、牵引运控系统；激光光源、分束器和发射光源板安装在超高速磁悬浮列车车头车体顶部，接收镜头模组等间隔安装在管道的内部管壁；发射光源板上安装有光学发射镜头，接收镜头模组上安装光学接收镜头；激光光源输出的连续光信号通过分束器在发射光源板端形成“一”字形光，随着超高速磁悬浮列车车体移动，接收镜头模组接收编码激光信号，并将编码激光信号传送到远离管道的组网处理系统，组网处理系统将接收的编码激光信号转化为电信号，形成超高速磁悬浮列车绝对位置、速度、方向、相位、牵引电机的线圈周期信息，将上述信息输出传送给牵引运控系统，所述编码激光信号为曼彻斯特编码。

进一步，所述接收镜头模组包括位置接收镜头和索引接收镜头，位置接收镜头是一组接收镜头，用于接收曼彻斯特编码信号；索引接收镜头是X(n)、X(1)、AUT三个同步镜头，用于产生同步信号。

进一步，所述接收镜头模组间隔距离为4.5米。

进一步，所述激光光源输出的为1550nm连续光信号。

进一步，所述曼彻斯特编码同步信号在一个完整距离d内三个检测探头的电平跳变情况如下表：

表中：1表示有跳变，0表示无跳变，()表示也有可能存在的状态。

进一步，所述曼彻斯特编码同步信号提取由曼彻斯特编码同步信号提取逻辑电路完成；所述曼彻斯特编码同步信号提取逻辑电路包括三个D触发器和逻辑电路；FF1、FF2和一个异或门组成一个双向两位二进制计数器，另外一个D触发器用于建立同步编码读取信号；

RGT、X(n)、X(1)、AUT以及启动脉冲S是该逻辑电路的输入端，输出端有LOAD和编码同步读取脉冲Q；其中RGT为光源板的移动方向发出的脉冲，RGT＝1-向右移动；X(n)、X(1)和AUT为同步检测探头所输出的脉冲；LOAD为同步脉冲；

电路中存在如下逻辑关系：