专利名称：一种车辆跟踪及定位系统以及方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆信息识别技术，具体涉及一种车辆跟踪及定位系统和基于该系统实施的方法。
背景技术：
随着城市轨道交通的大发展，各地大力兴建城市轨道交通，地铁已经成为越来越普及的交通工具。车辆行驶安全措施、车辆行驶数据信息采集需通过车辆信号系统保障，由于车辆行驶数据采集的单一，当车辆信号系统或列车发生故障时，人工调度模式无法精确定位车辆位置，从而列车无法正常行驶严重将有可能导致列车追尾等安全事故。针对这种情况，人们提出了一种基于RFID技术的车辆状态信息采集系统，该系统能够利用RFID射频信号对列车车体号进行采集。但因为隧道内部空间的物理特性，导致RFID信号的严重反射及折射，存在单一通过RFID技术无法精确定位车辆的位置及其运行方向等缺陷，并会经常性给出错误的列车位置及运行方向的判断，给予人工调动误导的信息，因此基于单一 RFID技术的列车定位及跟踪系统不但不能成为人工调度时候对车辆位置进行定位的辅助手段，反而会带来灾难性的后果。
发明内容
本发明针对现有车辆行驶状态的采集方案所存在的问题，在现有RFID技术基础上，通过采用两种不同的辅助手段实现对车辆的精准定位及跟踪。为了解决上述问题，本发明采用如下的技术方案:一种车辆跟踪及定位系统，该系统包括车载标签、RFID接收终端，所述系统还包括辅助探测定位装置，所述车载标签内存有车辆识别信息，并安置于车辆上，所述RFID接收终端设置在车辆站台两端，并接收识别车辆上车载标签发出的RFID信号，每个RFID接收终端分别受控于一个辅助探测定位装置，所述辅助探测定位装置实时探测车辆进入站台的状态，并触发对应的RFID接收终端接收车辆上车载标签发出的RFID信号，RFID接收终端接将接收到的信号传至上位机，上位机根据接收到的信号以及对应RFID接收终端的信息判断出车辆的行驶状态和方向。在该车辆跟踪及定位系统的优选实例中，所述辅助探测定位装置内嵌于RFID接收终端中。进一步的，所述辅助探测定位装置的探测距离为0.5_5m。进一步的，所述辅助探测定位装置为超声波探测器。进一步的，所述辅助探测定位装置为红外线传感器。进一步的，所述辅助探测定位装置为激光传感器。进一步的，所述车载标签内存有车辆号、标签安置位置、运营制定内容。作为本发明的第二目的，本发明还提供一种基于上述系统实施的车辆跟踪及定位方法，该方法包括如下步骤:
(I)车辆上车头和车尾的车载标签在车辆运行时不断地向外发送RFID信号；(2)站台两端的RFID接收终端对应的辅助探测定位装置实时探测车辆的运行状态，若辅助探测定位装置探测在车辆，则触发控制对应的RFID接收终端接收车辆上车载标签发送的信息；(3) RFID接收终端将接收到的信息传至上位机；(4)上位机根据站台上RFID接收终端接收到的信息、接收的时间以及RFID接收终端之间的相对位置关系判断出车辆的行驶状态和方向。在方法的优选方案，所述步骤(I)中车载标签每200毫秒发送一次RFID信号，在200毫秒的间隔中的前64毫秒再随机发送一次。根据上述方案形成的本方案通过列车在运行的时候对安装在不同物理位置的超声波/红外线/激光传感器的触发时间，本发明能够精准的判断地铁列车的位置及运行方向。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。
图1为列车通过站台A端触发。图2为列车通过站台B端触发。图3列车驶进站台。图4站台两端同时触发。图5站台A端停止触发。图6列车驶离站台。图7列车靠站停车调整示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。本实例提供一种地铁列车跟踪及定位系统，该系统由分别安装在列车车头或者车尾的车载标签、安置在站台两端的RFID接收终端以及内置于每个RFID接收终端内的辅助探测定位装置组成。本系统中，每个车载标签具有唯一的ID号，其内容包含车辆号、车头/车尾位置、运营指定内容等信息。每个车载标签在车辆运行时，每200毫秒发送一次自身ID，在200毫秒的间隔中的前64毫秒再随机发送一次以防止信号碰撞，既200毫秒内发送2次。对于系统安置的RFID接收终端，其工作频率与车载标签的工作频率相同，用于接收和识别车载标签发出的RFID射频信号(即上述的ID信号号)。由于一般车站的站台具有上行和下行轨道，针对该情况，本实例在每个车站的站台在上和下行轨道两端共安装4台RFID接收终端，并且分别与列车停靠站台时的车头和车尾相对应，离列车轨道最远距离不超过5M。由此设置的系统安置的RFID可实时接收经过的车载标签所发信息，并将接收信息发送至上位机。
由于地铁列车隧道内为封闭的圆形通道，车载标签发送的射频信号通过反射及传导可以远距离传输，当信号发送到相邻车站的RFID接收终端时，安置于车站上的所有RFID接收终端可能都会在相同内接受到相关的射频信号，将会无法正确判断此列车所在位置，是否进站或是驶离站台及行驶方向。本实例通过辅助探测定位装置的辅助手段来触发控制每个RFID接收终端来接受相应的射频信号:只有当RFID接收终端内置的辅助探测定位装置在自己的探测范围内探测到车辆，并在其触发下，该RFID接收终端才开始工作接收和识别车辆上车载标签发送的信号。这样在辅助探测定位装置的触发控制下，站台上的RFID接收终端在接收和识别车辆上车载标签发出信号的时间、顺序等将得到精确的控制。为了能够精确车辆，本实例中的辅助探测定位装置一般采用超声波探测器、红外线传感器或者激光传感器等装置，这些辅助装置通过自身原理的特点来能够在自己的探测范围内精确的探测车辆的运行位置。根据车辆与站台之间的相对位置关系，本实例中的各个辅助装置的探测范围一般设定在0.5 5M。该距离即为RFID接收终端触发工作的距离，即当车辆运行至距RFID接收终端0.5 5M时，列车的车身首先会遮挡RFID接收终端内的辅助探测定位装置发出的探测信号，此时辅助探测定位装置将会探测到车辆，并触发该RFID接收终端工作接收并识别该车辆上车载标签发出的信号，此时接收的车载标签信息为当前列车有效信息，而在其它情况下RFID接收终端将不会接收和识别相关的射频信号，由此能够精确获得车辆状态信息。上位机根据站台上所有RFID接收终端接收的车载标签的信息、RFID接收终端的触发时间以及顺序来判断运营中列车的行驶方向、列车进站、驶离车站、靠站停车调整等模式，具体判断情况如下。1、列车行驶方向精确定位。参见图1，当行驶的列车100在通过站台200，在相距站台200上位于A端的RFID接收终端0.5 5M时，列车的车身首先会遮挡站台200上位于A端的RFID接收终端中辅助探测定位装置(以下简称辅助装置)的探测信号。此时位于A端的RFID接收终端中的辅助装置将触发控制位于A端的RFID接收终端工作接收并识别该列车100上车载标签发出的信息，并传给上位机。由于站台200上位于B端的RFID接收终端相距列车100肯定超过其探测范围
0.5 5M，故位于B端的RFID接收终端将不会工作，无法接收和识别该列车车载标签发送的信息。参见图2，列车100继续向前行，车身将会遮挡站台200上位于B端的RFID接收终端中辅助装置的探测信号。此时位于B端的RFID接收终端中的辅助装置将触发控制位于B端的RFID接收终端工作接收并识别该列车100上车载标签发出的信息，并传给上位机。最后，在列车100继续向前行，首先列车100会远离A端的RFID接收终端超过5M，此时A端的RFID接收终端内辅助装置探测不到列车，将触发控制A端的RFID接收终端停止工作；再者，列车100会远离B端的RFID接收终端超过5M，此时B端的RFID接收终端内辅助装置探测不到列车，将触发控制B端的RFID接收终端停止工作。此时，上位机根据A端先触发接收信号，再者B端接触接收信号，接着A端触发先停止再到B端触发停止，由此可以精确判断该列车的形式方向是由A驶向B的方向。
2、列车进站参见图3，在列车100未进入站台时，站台200上A、B两端的RFID接收端中辅助装置都保持未触发状态下。当列车进站时，站台A端的RFID接收端首先被触发，并通过RFID接收端接收车头标签信息读取标签ID内容(具体原理如上所述，此处不加以赘述)。参见图4，当列车100继续前行，站台200上B端的RFID接收端也被触发(具体原理如上所述,此处不加以赘述),此时站台200上A、B端的RFID接收端均被触发，并接收车头/车尾的标签信息，判将断当前列车进站。3、驶离站台参见图5，当站台200上A、B两端的RFID接收端同时被触发的状态下，列车行驶，在远离A端的RFID接收终端超过5M时，此时A端的RFID接收终端内辅助装置探测不到列车，将触发控制A端的RFID接收终端停止工作。与此同时，列车的车身与B端接收终端触的相距距离将继续保持在5M内，B端的接收终端触将继续保持触发工作状态(具体原理如上所述，此处不加以赘述)。参见图6，列车100继续行驶，在远离B端的RFID接收终端超过5M时，此时B端的RFID接收终端内辅助装置探测不到列车，将触发控制B端的RFID接收终端停止工作。此时站台200上A、B端的RFID接收终端均处于未触发状态，判断当前列车驶离站台。4、靠站停车调整参见图7，列车100靠站时可能发生未停靠在指定车门开启区域，也就是开过头的情况，需要倒车调整停车位置。此时，由于列车100过站，列车的车尾将距离站台200上A端的RFID接收终端超过5M，该RFID接收终端内的辅助装置在自己0.5-5M的探测范围内探测不到列车，此时辅助装置将触发A端的RFID接收终端停止工作。与此同时，列车与站台200上B端的RFID接收终端的距离保持在5M内，该RFID接收终端内的辅助装置在自己0.5-5M的探测范围内继续能够探测到列车，此时B端的RFID接收终端继续处理触发工作，该状态下将会误判为车辆为驶离车站状态。当列车倒车调整停车位置，列车的车尾端将会靠近站台200上A端的RFID接收终端，当列车调整到正确位置时，列车的车尾端与站台200上A端的RFID接收终端之间相距位于5M，此时A端的RFID接收终端中辅助装置将会探测到车辆，其将会触发A端的RFID接收终端工作，该状态将会误判列车行驶方向。由此上位机根据当站台RFID接收终端判断当前列车(通过车载标签ID信息)由进站模式变为驶离车站再变更列车行驶方向进站为靠站调整停车模式。对于本实例中根据辅助装置触发RFID接收终端的工作状态以及其他信息来列车行驶状态的方式并不限于上述的方案，其还可以采用其他判断方式。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种车辆跟踪及定位系统，该系统包括车载标签、RFID接收终端，其特征在于，所述系统还包括辅助探测定位装置，所述车载标签内存有车辆识别信息，并安置于车辆上，所述RFID接收终端设置在车辆站台两端，并接收识别车辆上车载标签发出的RFID信号，每个RFID接收终端分别受控于一个辅助探测定位装置，所述辅助探测定位装置实时探测车辆进入站台的状态，并触发对应的RFID接收终端接收车辆上车载标签发出的RFID信号，RFID接收终端接将接收到的信号传至上位机，上位机根据接收到的信号以及对应RFID接收终端的信息判断出车辆的行驶状态和方向。
2.根据权利要求1所述的一种车辆跟踪及定位系统，其特征在于，所述辅助探测定位装置内嵌于RFID接收终端中。
3.根据权利要求1所述的一种车辆跟踪及定位系统，其特征在于，所述辅助探测定位装置的探测距离为0.5-5m。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种车辆跟踪及定位系统，其特征在于，所述辅助探测定位装置为超声波探测器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种车辆跟踪及定位系统，其特征在于，所述辅助探测定位装置为红外线传感器。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种车辆跟踪及定位系统，其特征在于，所述辅助探测定位装置为激光传感器。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的一种车辆跟踪及定位系统，其特征在于，所述车载标签内存有车辆号、标签安置位置、运营制定内容。
8.—种车辆跟踪及定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)车辆上车头和车尾的车载标签在车辆运行时不断地向外发送RFID信号； (2)站台两端的RFID接收终端对应的辅助探测定位装置实时探测车辆的运行状态，若辅助探测定位装置探测在车辆，则触发控制对应的RFID接收终端接收车辆上车载标签发送的信息； (3)RFID接收终端将接收到的信息传至上位机； (4)上位机根据站台上RFID接收终端接收到的信息、接收的时间以及RFID接收终端之间的相对位置关系判断出车辆的行驶状态和方向。
9.根据权利要求1所述的一种车辆跟踪及定位方法，其特征在于，所述步骤(I)中车载标签每200晕秒发送一次RFID信号,在200晕秒的间隔中的前64晕秒再随机发送一次。
全文摘要
本发明公开了一种车辆跟踪及定位系统以及方法，该方案由车载标签、RFID接收终端以及辅助探测定位装置来实施，所述车载标签内存有车辆识别信息，并安置于车辆上，每个RFID接收终端分别受控于一个辅助探测定位装置，而辅助探测定位装置实时探测车辆进入站台的状态，并触发对应的RFID接收终端接收车辆上车载标签发出的RFID信号，RFID接收终端接将接收到的信号传至上位机，上位机根据接收到的信号以及对应RFID接收终端的信息判断出车辆的行驶状态和方向。本发明通过列车在运行的时候对安装在不同物理位置的超声波/红外线/激光传感器的触发时间，本发明能够精准的判断地铁列车的位置及运行方向。
文档编号B61L25/02GK103192854SQ201310135170
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者汪革 申请人:上海博达数据通信有限公司, 上海博瀛通信科技有限公司