[发明专利]基于磁编码的铁路道岔位置测定装置及方法

权利要求书

1.一种基于磁编码的铁路道岔位置测定装置，其特征在于，包括：

磁编码生成系统，安装于铁路道岔上，其中，所述磁编码生成系统包括以几何构型分布于所述铁路道岔上的磁体阵列，用于产生作为所述铁路道岔的磁场信息标识的磁编码信息；

磁探测系统，安装于所述铁路道岔的运动区域，用于在所述铁路道岔的运动过程中探测所述运动区域的磁场变化信息，其中，所述磁场变化信息包含所述磁编码信息；

数据处理系统，用于根据所述磁场变化信息，构建针对所述运动过程的局部区域磁场分布；提取所述局部区域磁场分布的实际特征信息，并利用所述实际特征信息判定所述铁路道岔是否已被操纵至目标位置；具体用于：接收所述磁场变化信息，所述磁场变化信息包含每个物理过程在所述铁路道岔的运动过程中贡献的磁场组分；根据所述磁场变化信息，构建用于标识所述局部区域磁场分布的样本矩阵，其中，所述样本矩阵包含m个数据样本，每个数据样本包含n个元素，m、n为大于1的正整数。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁体阵列，包括：

以特定几何构型排布于所述铁路道岔的多个磁偶极子，用于产生具有特定空间分布的磁编码信息，以作为所述铁路道岔的磁场信息标识。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁探测系统，包括：

磁探测阵列，排布于所述铁路道岔的运动区域，用于在所述铁路道岔的运动过程中，感测所述运动区域的磁场变化信息，并将所述磁场变化信息转换为磁场矢量数据后发送至所述数据处理系统。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁探测阵列，包括：

多列直线排布的磁强计，各列直线排布磁强计交叉于同一位置，其中，每列直线排布的磁强计中包含等间隔分布的多个磁强计。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理系统，具体用于：

利用所述样本矩阵构建协方差矩阵，并利用自然正交分量法对所述协方差矩阵进行正交分解，以得到对应不同物理过程的多阶本征模，以及与该阶本征模对应的本征向量；

根据所述多阶本征模以及与该阶本征模对应的本征向量，确定出目标阶本征模，所述目标阶本征模表征所述铁路道岔的运动过程产生的磁场强度；

将所述目标阶本征模与预先标定的标准本征模进行对比，以确定所述铁路道岔是否被操纵至所述目标位置。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数据处理系统，具体用于：

对比所述目标阶本征模是否在所述标准本征模的阈值范围内；

如果是，则判定所述铁路道岔已到达所述目标位置；否则，判定所述铁路道岔未到达所述目标位置。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据处理系统与联锁控制系统连接，所述数据处理系统还用于：

若判定所述铁路道岔未达到所述目标位置，则向所述联锁控制系统发送预警信号，以使所述联锁控制系统重新对所述铁路道岔执行道岔复原；

若判定所述铁路道岔已到达所述目标位置，则利用所述目标阶本征模以及产生所述目标阶本征模的数据样本修正和/或补充所述标准本征模。

8.一种基于磁编码的铁路道岔位置测定方法，其特征在于，包括：

获取在所述铁路道岔的运动过程中，所述铁路道岔的运动区域的磁场变化信息；

根据所述磁场变化信息，构建针对所述运动过程的局部区域磁场分布，并提取所述局部区域磁场分布的实际特征信息，包括：接收所述磁场变化信息，所述磁场变化信息包含每个物理过程在所述铁路道岔的运动过程中贡献的磁场组分；根据所述磁场变化信息，构建用于标识所述局部区域磁场分布的样本矩阵，其中，所述样本矩阵包含m个数据样本，每个数据样本包含n个元素，m、n为大于1的正整数；

利用所述实际特征信息判定所述铁路道岔是否已被操纵至目标位置。

9.一种基于磁编码的铁路道岔位置测定设备，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取在所述铁路道岔的运动过程中，所述铁路道岔的运动区域的磁场变化信息；

磁场构建单元，用于根据所述磁场变化信息，构建针对所述运动过程的局部区域磁场分布，并提取所述局部区域磁场分布的实际特征信息；具体用于：接收所述磁场变化信息，所述磁场变化信息包含每个物理过程在所述铁路道岔的运动过程中贡献的磁场组分；根据所述磁场变化信息，构建用于标识所述局部区域磁场分布的样本矩阵，其中，所述样本矩阵包含m个数据样本，每个数据样本包含n个元素，m、n为大于1的正整数；

判定单元，用于利用所述实际特征信息判定所述铁路道岔是否已被操纵至目标位置。