[发明专利]一种基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法及系统

权利要求书

1.一种基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

在铁路边坡（3）的坡面部署监测标签（1），在铁路边坡（3）的坡面下方部署超宽带定位基站（2）；

监测标签（1）和超宽带定位基站（2）之间进行TOA测距或TDOA定位；

根据上述测距或定位结果，获取铁路边坡（3）的坡面位移数据，进行分级预警。

2.根据权利要求1所述的基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法，其特征在于：所述监测标签（1）分布式部署在要监测的铁路边坡（3）的坡体表面，且每个监测标签（1）具有独立且唯一标识ID。

3.根据权利要求2所述的基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法，其特征在于：所述超宽带定位基站（2）部署于铁路边坡（3）的坡面下方，且在靠近坡面的轨道（4）沿线单侧安装部署。

4.根据权利要求3所述的基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法，其特征在于：

监测标签（1）和超宽带定位基站（2）之间采用异步TOA测距，一次TOA测距过程如下：

超宽带定位基站（2）在T₁时刻向通信范围内的监测标签（1）发送测距请求信息；

监测标签（1）在T₂时刻接收到上述测距请求信息，并经过预定数据响应时间后，在T₃时刻向超宽带定位基站（2）发送ACK确认信息；

超宽带定位基站（2）在T₄时刻接收到上述ACK确认信息；

根据上述传输时间数据，通过下式计算监测标签（1）和超宽带定位基站（2）之间的位移量：

式中，为监测标签（1）和超宽带定位基站（2）之间的位移量，t_p为测距信号在监测标签（1）和超宽带定位基站（2）之间的传播时间，c为光速，且c=3×10⁸m/s。

5.根据权利要求4所述的基于超宽带测距技术的铁路边坡灾害预警方法，其特征在于：

获取铁路边坡（3）的坡面位移数据，包括以下步骤：

超宽带定位基站（2）与每个监测标签（1）完成首轮通信和TOA测距，并将各监测标签（1）的ID和对应的距离信息存储在超宽带定位基站（2）中，作为初始数据；其中ID⁽ⁿ⁾指代第n个监测标签（1）的ID，d₀⁽ⁿ⁾为第n个监测标签（1）和超宽带定位基站（2）之间的初始距离，n为监测标签（1）的个数；

按照预定采样频率，超宽带定位基站（2）与各个监测标签（1）进行间断性通信和TOA测距，并将各监测标签（1）的ID和采集到的距离数据存储在超宽带定位基站（2）中，将距离数据与初始距离数据进行比对，获得铁路边坡（3）的坡面位移数据；其中i= 1，2，…，n。