专利名称：基于无线基站的列车定位监控系统及其监控方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通列车运行监控领域，具体来讲是一种基于无线基站的列车定位监控系统及其监控方法。
背景技术：
随着社会发展，轨道交通越来越成为城市交通的重要组成部分，“安全、快捷、准确、舒适”成为轨道交通运行的目标。安全是这一目标的重中之重，列车定位是轨道运行系统中一个非常重要的环节，是消除安全隐患、指导运行维运、提高列车运行管理效率、保障列车运行安全的一种重要技术手段。
目前列车定位的方法主要有两种
1、卡片应答式，列车的位置需要通过测速设备计算其走行距离，再加上应答器的安装位置计算而得，但是由于卡片应答方式传输距离有限，一般几十米，系统的定位精度取决于应答器在线路上安装密度和车载设备测速误差。但是这种方式存在如下缺陷a.轨道沿线要铺设很多应答器，大量应答器的应用，对轨道公司的运营和维护管理带来较大麻烦；b.当列车行驶速度较高时，应答器不能及时响应，造成列车定位不及时，存在定位误差；c.必须依赖于测速设备，一旦测速设备出现问题，不能够完成精准定位。
2, GPS定位方式，GPS定位基本准确，但不适合在隧道内使用，在隧道内，由于定位信号覆盖效果不好，设备能够搜索到定位卫星的数量有限，因此定位误差较大，定位不够准确。发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于无线基站的列车定位监控系统及监控方法，采用COFDM无线调制技术，节省地面轨旁设备数量，降低轨道公司运维的成本，不依赖测速设备，抗干扰性强，无线覆盖好，定位监控更准确，保障列车定位监控的可靠性。
为达到以上目的，本发明提供一种基于无线基站的列车定位监控系统，包括监控中心、车载设备和轨旁设备，所述轨旁设备包括至少4个地面基站，所述地面基站分别通过有线网络与监控中心相连，所述车载设备包采用编码正交频分复用技术的无线终端，所述无线终端通过无线专用网络将加密数据发送至与其邻近的2-4个地面基站，地面基站将加密数据转换成IP数据后，转发至监控中心解密。
在上述技术方案的基础上，所述车载设备还包含车载服务器、车载交换机和车载终端，所述无线终端、车载服务器和车载终端均通过以太网连接车载交换机，车载终端将列车数据信息发给车载服务器，车载服务器加密处理后发至无线终端，无线终端将列车数据信息通过编码正交频分复用调制后，发送至与其邻近的2-4个的地面基站。
在上述技术方案的基础上，所述车载终端设置于列车司机室，所述无线终端带有天线，且设置于临近司机室的车厢。
在上述技术方案的基础上，所述车载终端设有数据库，其内部存有列车数据信息， 至少包括线路号、列车号、列车要经过的车站。
在上述技术方案的基础上，所述地面基站设置于沿线站台或轨道旁，每个地面基站均带有天线，通过无线专用网络与无线终端相连。
在上述技术方案的基础上，弯道处相邻的两个地面基站距离为500-800米，直道处相邻的两个地面基站距离为800-1500米。
在上述技术方案的基础上，所述监控中心包括中心服务器、中心交换机和中心终端，中心服务器和中心终端分别通过有线网络连接至中心交换机，且三者形成一个局域网络，中心交换机接收到IP数据，转交中心服务器对其进行解密校验处理后，计算出列车离最近车站的距离，并转换成列车位置信息，再经中心交换机发给中心终端，中心终端实时显示列车行驶位置信息。
本发明还提供一种基于无线基站的列车定位监控系统的监控方法，包括如下步骤车载设备先将列车数据信息进行加密处理，再通过无线终端进行编码正交频分复用调制后，发送至与无线终端邻近的2-4个地面基站；所述地面基站将收到的列车数据信息转换成IP数据，发送至监控中心；所述监控中心将收到的IP数据进行解密校验处理，计算出列车离最近车站的距离，并实时显示。
在上述技术方案的基础上，所述车载设备还包括车载服务器、车载交换机和车载终端，车载终端将列车数据信息发给车载服务器，车载服务器加密处理后发至无线终端， 无线终端将列车数据信息通过编码正交频分复用调制后，发送至与其邻近的2-4个地面基站。
在上述技术方案的基础上，所述监控中心包括中心服务器、中心交换机和中心终端，中心交换机接收到IP数据，转交中心服务器对其进行解密校验处理后，计算出列车离最近车站的距离，并转换成列车位置信息，再经中心交换机发给中心终端，中心终端实时显示列车行驶位置信息。
本发明的有益效果在于
1.本发明中，弯道处相邻的两个地面基站距离为500-800米，直道处相邻的两个地面基站距离为800-1500米；节省轨旁设备数量，降低了轨道公司运维的成本，提高了定位监控的实时性，并且不依赖测速设备。
2.无线终端米用 COFDM(coded orthogonal frequency division multiplexing, 编码正交频分复用)调制技术，地面基站信号覆盖设计有重叠，使无线信号在轨旁实现全线覆盖，并采用无缝切换技术，列车行驶时，由一个基站到另一个基站，信号无缝切换，可避免列车信息数据传输在信号切换时丢失。
3.采用COFDM无线调试技术的设备传输延时是纳秒级，系统数据通信设计都是在驱动级完成，避免了数据在用户态与内核态之间切换造成的开销，数据通信延时小，同时具有优良的抗无线衰落效应，避免了产生多路径干扰。
4.本发明的列车数据信息，在传输时采用计算机加密验证技术，传输过程采用密文方式，接收端收到数据后解密校验，避免通信过程中数据被非法篡改。
图1为本发明基于无线基站的列车定位监控系统的示意图。
附图标记
车载设备100，无线终端101，车载服务器102，车载交换机103，车载终端104 ；
轨旁设备200，地面基站201，有线网络202 ；
监控中心300，中心服务器301，中心交换机302，中心终端303。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明基于无线基站的列车定位监控系统，包括车载设备100、轨旁设备200和监控中心300，车载设备100通过无线专用网络与轨旁设备200连接，轨旁设备 200通过有线网络202连接监控中心300。
所述车载设备100包含无线终端101，车载服务器102，车载交换机103，车载终端 104，所述无线终端101、车载服务器102和车载终端104均通过以太网与车载交换机103相连，具体的是无线终端101、车载服务器102和车载终端104的DB9以太网接口，分别通过网线与车载交换机103上对应的DB9以太网接口连接。所述车载终端104设置于列车司机室，其内部设有数据库，其内部存有列车数据信息，包括线路号、列车号、列车要经过的车站等。无线终端101采用COFDM技术，设置于临近司机室的车厢，无线终端101还带有天线。
所述轨旁设备200包括至少4个地面基站201，地面基站201设置于沿线站台或轨道旁，弯道处相邻的两个地面基站距离为500-800米，直道处相邻的两个地面基站距离为 800-1500米；每个地面基站201均带有天线，通过无线专用网络与无线终端101相连。
所述监控中心300包括中心服务器301、中心交换机302和中心终端303。中心服务器301和中心终端303分别通过有线网络连接至中心交换机302，且三者形成一个局域网络。所述中心交换机302的RJ45以太网接口通过有线网络202分别与每个地面基站201 的DB9以太网接口相连。
本发明基于无线基站的列车定位监控系统的监控方法，包括如下步骤
车载设备先将列车数据信息进行加密处理，再通过无线终端进行编码正交频分复用调制后，发送至与无线终端邻近的2-4个地面基站；
所述地面基站将收到的列车数据信息转换成IP数据，发送至监控中心；
所述监控中心将收到的IP数据进行解密校验处理，计算出列车离最近车站的距离，并实时显示。
下面通过图1中所示的具体实施例，详细叙述本发明的监控方法。
Si.车载设备100的车载终端104通过与其连接的车载交换机103将列车数据信息发给车载服务器102 ；车载服务器102对列车数据信息进行加密后，再通过与其连接的车载交换机103发送至无线终端101 ；无线终端101对加密后的列车数据信息进行编码正交频分复用调制，然后通过无线专用网络发送给轨旁设备200中与无线终端101邻近的2-4 个地面基站201。
S2.地面基站201将收到的列车数据信息转换成IP数据，经过有线网络202发送至监控中心300。如图1所示，本实施例中有多个地面基站201，在列车行驶的不同时刻，接收到无线终端101发送来列车数据信息的地面基站201也有所不同，为与列车中安装无线终端101车厢邻近的2-4个地面基站201。
S3.监控中心300的中心交换机302接收到所述IP数据，通过局域网转交中心服务器301，中心服务器301对其进行解密校验处理后，计算出列车离车站的距离，并转换成列车位置信息，再经中心交换机302发给中心终端303，中心终端303实时显示列车行驶位置信息。中心终端303实时显示列车位置信息，并能够查询、回放历史列车运行位置信息， 同时，若遇紧急情况，列车员能通过本车载终端104向监控中心300告警，监控中心工作人员能在中心终端303向列车下发紧急告警处理意见以及其他运行业务数据。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1.一种基于无线基站的列车定位监控系统，其特征在于，包括监控中心、车载设备和轨旁设备，所述轨旁设备包括至少4个地面基站，所述地面基站分别通过有线网络与监控中心相连，所述车载设备包含采用编码正交频分复用技术的无线终端，所述无线终端通过无线专用网络将加密数据发送至与其邻近的2-4个地面基站，地面基站将加密数据转换成 IP数据后，转发至监控中心解密。
2.如权利要求1所述的基于无线基站的列车定位监控系统，其特征在于所述车载设备还包含车载服务器、车载交换机和车载终端，所述无线终端、车载服务器和车载终端均通过以太网连接车载交换机，车载终端将列车数据信息发给车载服务器，车载服务器加密处理后发至无线终端，无线终端将列车数据信息通过编码正交频分复用调制后，发送至与其邻近的2-4个的地面基站。
3.如权利要求2所述的基于无线基站的列车定位监控系统，其特征在于所述车载终端设置于列车司机室，所述无线终端带有天线，且设置于临近司机室的车厢。
4.如权利要求1所述的基于无线基站的列车定位监控系统，其特征在于所述车载终端设有数据库，其内部存有列车数据信息，至少包括线路号、列车号、列车要经过的车站。
5.如权利要求1所述的基于无线基站的列车定位监控系统，其特征在于所述地面基站设置于沿线站台或轨道旁，每个地面基站均带有天线，通过无线专用网络与无线终端相连。
6.如权利要求1或5所述的基于无线基站的列车定位监控系统，其特征在于弯道处相邻的两个地面基站距离为500-800米，直道处相邻的两个地面基站距离为800-1500米。
7.如权利要求1所述的基于无线基站的列车定位监控系统，其特征在于所述监控中心包括中心服务器、中心交换机和中心终端，中心服务器和中心终端分别通过有线网络连接至中心交换机，且三者形成一个局域网络，中心交换机接收到IP数据并转交中心服务器对其进行解密校验处理后，计算出列车离最近车站的距离，并转换成列车位置信息，再经中心交换机发给中心终端，中心终端实时显示列车行驶位置信息。
8.一种基于权利要求1中列车定位监控系统的监控方法，其特征在于包括如下步骤车载设备先将列车数据信息进行加密处理，再通过无线终端进行编码正交频分复用调制后，发送至与无线终端邻近的2-4个地面基站；所述地面基站将收到的列车数据信息转换成IP数据，发送至监控中心；所述监控中心将收到的IP数据进行解密校验处理，计算出列车离最近车站的距离，并实时显示。
9.如权利要求8所述的列车定位监控系统的监控方法，其特征在于所述车载设备还包括车载服务器、车载交换机和车载终端，车载终端将列车数据信息发给车载服务器，车载服务器加密处理后发至无线终端，无线终端将列车数据信息通过编码正交频分复用调制后，发送至与其邻近的2-4个地面基站。
10.如权利要求8所述的列车定位监控系统的监控方法，其特征在于所述监控中心包括中心服务器、中心交换机和中心终端，中心交换机接收到IP数据，转交中心服务器对其进行解密校验处理后，计算出列车离最近车站的距离，并转换成列车位置信息，再经中心交换机发给中心终端，中心终端实时显示列车行驶位置信息。
全文摘要
一种基于无线基站的列车定位监控系统及其监控方法，涉及轨道交通列车运行监控领域，包括监控中心、车载设备和轨旁设备，所述轨旁设备包括多个地面基站，多个地面基站分别通过有线网络与监控中心相连，所述车载设备包含采用编码正交频分复用技术的无线终端，所述无线终端通过无线专用网络将加密数据发送至与其邻近的2-4个地面基站，地面基站将加密数据转换成IP数据后，转发至监控中心解密。本发明采用COFDM无线调制技术，节省地面轨旁设备数量，降低轨道公司运维的成本，不依赖测速设备，抗干扰性强，无线覆盖好，定位监控更准确，保障列车定位监控的可靠性。
文档编号B61L25/02GK102514596SQ20111041566
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者何坤, 周益平, 喻军, 巴继东, 彭涛, 荚武斌 申请人:武汉烽火信息集成技术有限公司