[发明专利]一种基于m序列编码的超高速磁悬浮列车定位测速系统

说明书

一种基于m序列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8位m序列编码。

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。

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、速度等信息是衡量列车质量、保证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安全稳定的通信，所以无法获取准确的高分辨率的转子相位、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m序列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、运控需求。

一种基于m序列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m序列编码。

进一步，所述m序列编码为8位m序列编码，序列的长度为2⁸-1＝255。

进一步，所述发射光源板包括位置编码光源和索引编码光源。

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，用于接收位置编码光源信号；索引接收镜头用于产生同步信号，来检测索引编码光源光信号的跳变，并以此跳变来触发位置编码光源的读取。

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，所述组网处理系统包括输入装置、信号处理装置、输出装置；输入装置为镜头模组，输入装置用于输出光源编码信号；信号处理装置接收输入装置输出的信号，并对信号进行处理，将处理后的信号输出给输出装置；输出装置将得到超高速磁悬浮列车的位置及速度信息输出给牵引运控系统；所述信号处理装置包括光电探测电路、FPGA解码电路；接收镜头模组在接收光源时会有三种情况，接收到强光、弱光和无光，光电探测电路的作用是对光信号进行处理，将这三种情况分别对应产生高电平、低电平、高阻态三种数字信号状态；FPGA解码电路对接收到的数字信号进行解码，不同的位置用不同m序列编码，保证m序列编码的唯一性，通过FPGA解出当前时间的m序列编码，即此刻超高速磁悬浮列车所在位置，由此计算出对应此时的速度信息。