一种独立于列车自动控制系统的无线测距装置及其系统的制作方法

本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种独立于列车自动控制系统的无线测距装置及其系统。

背景技术：

国内城市轨道交通已经运营的线路在运营组织的过程中，在切除atp后如何预防列车追尾对司机来说是一个严峻的挑战，尤其是当司机驾驶时遇到特殊情况缺乏追尾提醒.为了在切除atp后,在司机驾驶列车的过程中能够得到及时提醒,扩充司机的视听能力，研究在切除atp防护下对司机的预警提醒措施是具有必要性的，通过研究列车防追尾预警测距系统，实现列车接近时对司机的预警提醒，提醒司机及时采取制动措施或相关操作。当前虽然轨道交通自动调度控制系统已较为发达，但还是有列车追尾的事件发生。特别是在一些特殊情况不得不关闭列车自动控制系统，在此情景下车况路况均只能由人工操作，受视线范围和人为反应因素影响，很难全面做到保持安全的车车间距。

当前市面上相关的测距装置产品，但仍然存在以下一项或多项缺陷：

(1)测距装置依附于列车自动控制系统，一旦列车自动控制系统关闭或瘫痪，测距装置就无法正常工作，无法做到独立工作；

(2)无有效的信号放大措施，检测距离无法达到列车制动距离；

(3)采用低频率无线电频段，低频率无线电由于资源很有限很容易造成串扰，而且带宽窄，传输数据量小效率低；

(4)硬件设计无备份冗余设计机制，一旦某一单元出现故障装置便无法实现基础功能。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种独立于列车自动控制系统的无线测距装置及其系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：

本方案提供一种独立于列车自动控制系统的无线测距装置，包括：稳压供电电路、处理器、无线通信单元、信号放大电路、天线单元、对外信号通信单元；

天线单元接收到对方列车信号后将其传入信号放大电路，信号放大电路将对方列车信号放大和过滤后通过无线通信单元发送至处理器；

处理器根据对方列车信号判断处理得到测距信息，处理器将测距信息通过对外信号通信单元传输给列车上对应设备；

处理器控制无线通信单元产生本列车信号，本列车信号经信号放大电路放大和过滤后通过天线向外发射；

稳压供电电路将列车上的电压转换为本装置所需电压为其供电；

每套独立于列车自动控制系统的无线测距装置采用独立冗余备份设计。

本方案原理：本方案通过稳压供电电路、处理器、无线通信单元、信号放大电路、天线单元、对外信号通信单元相互配合实现无线测距装置的独立测距工作，不依赖于列车自动控制系统。

现有技术中列车测距装置通常需要依附于列车自动控制系统，由列车自动控制系统来控制测距装置的正常工作；当有列车追尾的事件发生时，特别是在一些特殊情况不得不关闭列车自动控制系统，在这种情景下车况路况均只能由人工操作，受视线范围和人为反应因素影响，很难全面做到保持安全的车车间距。本实用新型采用独立于列车自动控制系统的通道和测距方式，既可在列车自动控制系统工作时做双重保障又可以在列车自动控制系统关闭时正常工作，能够达到做到互补的目的。

由于本装置工作不依赖于列车自动控制系统，在列车自动控制系统发生故障或关闭的时候依然能持续正常工作，当有其他列车信号时，天线单元接收到对方列车信号后将其传入信号放大电路，信号放大电路将对方列车信号放大和过滤后通过无线通信单元发送至处理器；处理器根据对方列车信号判断处理得到测距信息，处理器将测距信息通过对外信号通信单元传输给列车上对应设备以便于做警示或制动等处理，本列车测距装置中设计了信号放大电路和高增益定向天线，可实现轨道交通常规的露天和隧道1200米以上距离检测；本方案采用2.4ghz为中心频段的无线电通信，频率高，可调带宽范围宽，可实现高效率的数据传输。在带宽范围内通信频率可调，可有效避开常规使用的wifi或车上其他无线设备的使用频段避免信号串扰。

在测距装置的硬件上采用全冗余设计机制，当其中某一单元出现故障时，整个系统依然能正常工作；

本发明在无线传输时携带了当前设备的唯一id信息，并且的测距工作中有多次信息确认，可有效避免误检测。

进一步优选方案为，每套独立于列车自动控制系统的无线测距装置的2个稳压供电电路均采用独立的隔离电源。

进一步优选方案为，信号放大电路采用se2431l。

由于本装置需要达到1200米以上的测距量程，通信频段为以2.4ghz为中心的频段，若采用常规无线收发方式无法做到如此长距离的稳定通信，本装置的信号放大电路就是为了增大发射功率，放大和过滤接收的无线电信息。

进一步优选方案为，天线单元采用大增益定向天线。

进一步优选方案为，无线通信单元通信频段为以2.4ghz为中心。

采用高频率的无线电波段，既要保证传输距离也要保证传输效率；探测距离至少1200米，大于列车制动距离。

进一步优选方案为，所述稳压供电电路包括：dcdc降压电路和ldo稳压电路。

每一套装置均采用独立的隔离电源，电源首先通过dcdc降压电路部分做大范围降压处理，再经过ldo稳压电路供给各单元，保证电源没有太大的纹波。

进一步优选方案为，处理器通过spi方式控制无线通信单元。

进一步优选方案为，所述信号放大电路包括：功率放大电路部分和滤波电路部分。

处理器通过spi方式控制无线通信单元，经过预定的无线通讯协议输出带编码的数字信号，通过锁相环生成产生特定频率的无线电信号，无线电信号通过信号放大电路中的功率放大电路部分进行放大后经过滤波电路部分滤波后，通过天线向外发射。

根据上述一种独立于列车自动控制系统的无线测距装置本实用新型还提供一种独立于列车自动控制系统的无线测距系统，其特征在于，在列车首端和尾端各设置一套独立于列车自动控制系统的无线测距装置，定向天线安装方向朝向列车首端和尾端各自的正前方。

独立于列车自动控制系统的无线测距系统在列车首端和尾端各设置一套，定向天线安装方向朝向各自正前方；在车辆行驶过程中将行驶方向的装置定义为主动端测距装置，将另一端的装置定义为被动端装置；由于主动端和被动端有处理器自主设置，在运行中可分时做主与从角色转换工作于罕见的统一轨道辆车相向而行的状况，当车辆正向行驶时，主动端测距装置充当主角色，被动端测距装置充当次角色；当车辆反相行驶时，被动端测距装置充当主角色，主动端测距装置充当次角色。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本实用新型提供的一种独立于列车自动控制系统的无线测距装置及其系统，整个无线测距装置不依赖于列车自动控制系统，在列车自动控制系统发生故障或关闭的时候依然能持续正常工作；

2.本实用新型提供的一种独立于列车自动控制系统的无线测距装置及其系统，采用2.4ghz为中心频段的无线电通信，频率高，可调带宽范围宽，可实现高效率的数据传输；在带宽范围内通信频率可调，可有效避开常规使用的wifi或车上其他无线设备的使用频段避免信号串扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。

在附图中：

图1为本实用新型装置组成示意图。

图2为装置电路结构示意图。

图3为本实用新型应用装设布局图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-隔离电源，2-总线收发器，3-can总线，4-处理器，5-锁相环，6-功率放大器，7-滤波器，8-天线，9-低噪声放大器，10-数字模拟转换电路，11-带通滤波器，12-无线通信单元控制端。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本发明包含稳压供电电路、处理器、无线通信单元、信号放大电路、天线、对外信号通信单元组成，各单元关系如图1所示。其中每一个单元均采用双冗余备份设计方式。

各单元功能介绍：

稳压供电电路：本装置的供电部分，将车上的电压转换为本装置各单元所需要的电压；

处理器：本装置的中央处理单元管理控制无线通信单元做无线电收发工作，将采集的数据集中判断处理得到测距信息，然后将必要的信息通过对外信号通信单元传输给车上其他相应的设备；

无线通信单元：做无线电收发处理，根据处理器的指令按照相应频段和协议与其他设备进行无线电通信；

信号放大电路：由于本装置需要达到2000米以上的测距量程，通信频段为以2.4ghz为中心的频段，若采用常规无线收发方式无法做到如此长距离的稳定通信。本发明设计的信号放大电路就是为了增大发射功率，放大和过滤接收的无线电信息；

天线：采用大增益定向天线，可保持应用所需方向具有足够的信号；

对外信号通信单元：根据预先指定的协议获取车况信息，在探测区域检测到其他车辆时将采集的信息传输给车上其他设备以便于做警示或制动等处理。

本发明每一辆车装设有2套本装置，每一套装置都是冗余备份设计系统，详细电路结构图如图2所示，每一套装置均采用独立的隔离电源1，电源首先通过dcdc部分做大范围降压处理，再经过ldo稳压电路供给各单元，保证电源没有太大的纹波。处理器4通过总线收发器2与can总线3建立连接，实现对外信号通信。

处理器4通过spi方式控制无线通信单元，经过预定的无线通讯协议输出带编码的数字信号，通过锁相环5生成产生特定频率的无线电信号，信号通过功率放大器6进行放大后经过滤波器7后，通过天线8向外发射。天线8接收的信号通过低噪声放大器9做高信噪比的信号处理后通过数字模拟转换电路10转换为数字电路，再经过带通滤波器11后传入无线通信单元控制端12。该信号通过spi告知处理器4，处理器4根据具体接收的信号内容来决定下一步需要执行的操作。根据以上方式完成无线电发射和接收工作。

信号放大电路部分采用se2431l，信号增益可达+24dbm，搭配8.5dbi的定向天线，双向通信距离可达1200米。

实施例2

如图3所示，在列车i端和ii端各设置一套，装设位置如图3所示，定向天线安装方向朝向各自正前方。在车辆行驶过程中将行驶方向的装置定义为主动端，将另一端的装置定义为被动端；

由于主动端和被动端有处理器自主设置，因此在运行中可分时做主/从角色转换工作于罕见的统一轨道辆车相向而行的状况；

在无线传输时携带了当前设备的唯一id信息，并且的测距过程中有多次信息确认，可有效避免误检测。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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