一种基于感应环线的PRT精确定位的系统及方法与流程

一种基于感应环线的prt精确定位的系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种新制式交通技术领域，特别是一种基于感应环线的prt精确定位的系统及方法。


背景技术：

2.prt(personal rapid transit)又称“个人轨道交通”，为小型车辆在专用轨道网或专用道路网上自动行驶的交通系统。车辆按需发车乘客无须等待，车辆控制系统依据客人要求自动选取最佳线路由出发地直达目的地，中途不停顿，车辆在支线站台停靠，prt空车自动在专用支线停靠待命运行。prt具有运量小、运送时间短、搭乘更为便捷的优点，同时每公里造价要更低，线路密度更高，可作为机场、码头、园区内的客运交通线路，连接大城市和卫星城之间的交通线路。
3.目前，英国伦敦heathrow机场和天府机场的无人驾驶prt系统采用独有路权的道路形式，通过车载传感器探测凹槽和电子地图匹配实现车辆的精确定位，通过loop线圈实现车辆的位置检测。loop线圈只能检测prt车辆所占用的loop线圈位置，无法精确定位，传感器探测凹槽实现车辆的精确定位不仅容易受环境干扰，而且由于凹槽无编码功能当prt车辆故障失去精确位置后，prt车辆再次探测凹槽也无法获得精确位置，因此需要其它方式辅助定位，对于施工、运营和维护也不方便。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在的无法实时获得prt车辆的精确位置问题，提供一种基于感应环线的prt精确定位的系统及方法，通过感应环线与车辆双向通信，并产生交变磁场，利用交变磁场生成脉冲信息，结合环线信息以及感应环线基础信息计算出车辆的精确定位，达到实时、持续的获得prt车辆精确位置的目的。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于感应环线的prt精确定位的系统，包括车载速度传感器、车载控制器、车载接收天线、车载发送天线、感应环线、环线收发设备；多个感应环线连续交叉设置在道路中心，每个感应环线由多个大小相同的交叉环构成，感应环线与车载接收天线、车载发送天线通信连接；
7.环线收发设备被配置为生成环线信息和高频正弦交变电流信号，通过感应环线广播环线信息并接收车辆发出的调频信息，基于高频正弦交变电流信号产生交变磁场；
8.车载接收天线被配置为接收环线信息，并探测感应环线产生的交变磁场，生成脉冲信息；
9.车载控制器被配置为基于环线信息、脉冲信息和存储的感应环线基础信息，计算车辆的绝对位置；通过车载速度传感器获取车辆的相对移动距离，结合绝对位置和相对移动距离得到车辆的精确定位；
10.车载发送天线被配置为发送车辆的精确位置信息，包括车辆的编号和里程。
11.作为本发明的优选方案，一种基于感应环线的prt精确定位的系统，感应环线设置有环线远端盒，其被配置为连接感应环线和环线收发设备。
12.作为本发明的优选方案，一种基于感应环线的prt精确定位的系统，车载控制器被配置为存储感应环线基础信息，其包括环线编号、环线起始里程、环线长度和环线交叉个数。
13.作为本发明的优选方案，一种基于感应环线的prt精确定位的系统，车载控制器被配置为获取环线编号对应的环线位置，根据脉冲信息计算车辆的绝对位置，绝对位置的计算公式为：
[0014][0015]
其中，li为第i个交叉环长度，n为脉冲上升沿数或者脉冲下降沿数；
[0016]
作为本发明的优选方案，一种基于感应环线的prt精确定位的系统，车载控制器被配置为获取车载速度传感器检测的车轮转数，计算车辆的相对移动距离。
[0017]
作为本发明的优选方案，一种基于感应环线的prt精确定位的系统，车载控制器被配置通过车辆的绝对位置和相对移动距离求和，得到车辆的精确位置。
[0018]
作为本发明的优选方案，一种基于感应环线的prt精确定位系统的方法，包括：
[0019]
s1，环线收发设备生成环线信息和高频正弦交变电流信号，高频正弦交变电流信号由载频信号和调频信号构成；
[0020]
s2，感应环线接收到高频正弦交变电流信号，产生交变磁场；
[0021]
s3，车载接收天线接收到环线信息，得到环线编号，通过环线编号查询感应环线基础信息，包括环线起始里程、环线长度和环线交叉个数；车载接收天线感应到交变磁场并产生脉冲信号，车载控制器计算脉冲信号的上升沿数n，当获取的环线编号与上一次获取的环线编号不一致，且为上一次获取的环线编号的下一个编号时，将脉冲上升沿数n清零；
[0022]
s4，计算车辆的绝对位置；
[0023]
s5，获取车轮转数，计算车辆的相对移动距离：车辆的相对移动距离＝车轮转数
×
车轮周长，车载控制器得到脉冲信号的上升沿数时，清零车轮转数m；
[0024]
s7，通过车辆的绝对位置与车辆的相对移动距离求和，得到车辆的精确位置。
[0025]
作为本发明的优选方案，一种基于感应环线的prt精确定位系统的方法，步骤s4还包括：基于脉冲信号获得连续的脉冲上升沿之间的时间间隔，计算车辆运行时间，利用感应环线基础信息，得到产生两次脉冲的环线间隔，进而得到列车运行速度。
[0026]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0027]
本发明通过提供基于感应环线的prt精确定位的系统和方法，通过感应环线接收高频正弦交变电流信号产生交变磁场，基于车载接收天线接收交变磁场产生脉冲信号，结合事先记录的每个感应环线的环线位置，实现根据感应环线每个交叉环之间的接点进行绝对定位的功能，得到车辆准确的绝对位置，再基于车载速度传感器通过车轮转数计算出相对移动距离，相对移动距离的精确度达到厘米级，得到准确的相对位置，进而计算出列车的精确位置，提高了prt车辆实时定位的准确性，有利于对车辆的运行控制。
附图说明
[0028]
图1是本发明的基于感应环线的prt精确定位系统架构图。
[0029]
图2是本发明的感应环线示意图。
[0030]
图标：1-车载速度传感器；2-车载控制器；3-车载接收天线；4-车载发送天线；5-感应环线；6-环线收发设备。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0032]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]
实施例1
[0034]
如图1、图2所示，一种基于感应环线的prt精确定位的系统，包括车载速度传感器1、车载控制器2、车载接收天线3、车载发送天线4、感应环线5、环线收发设备6；多个感应环线5连续交叉设置在道路中心，每个感应环线5由多个大小相同的交叉环构成，并且每个感应环线5都具有唯一的环线编号，且每个感应环线5的环线位置都被事先记录，感应环线5的交叉环的大小根据具体的实际工程进行设置，一般情况下可以设置为直径6至7米的交叉环。感应环线5与车载接收天线3、车载发送天线4通信连接，感应环线5两端各连接一个有环线远端盒，环线远端盒用于连接感应环线5和环线收发设备6。
[0035]
环线收发设备6用于生成环线信息和高频正弦交变电流信号，通过感应环线5广播环线信息并接收车辆发出的调频信息，同时感应环线5基于高频正弦交变电流信号，产生交变磁场；其中，环线收发设备6可以与一个或多个环线远端盒连接；
[0036]
车载接收天线3用于接收环线信息，并探测感应环线产生交变磁场，生成脉冲信息；
[0037]
车载控制器2存储有感应环线基础信息，其包括环线编号、环线起始里程、环线长度和环线交叉个数；其利用环线信息、脉冲信息和存储的感应环线基础信息，计算车辆的绝对位置；通过车载速度传感器1探测车轮转数，计算车辆累计运行距离，即车辆的相对移动距离，并通过车辆的绝对位置和相对移动距离求和，得到车辆的精确位置；
[0038]
车载发送天线4用于向地面发送车辆的精确位置信息，包括车辆的编号和里程。
[0039]
一种基于感应环线的prt精确定位方法包括：
[0040]
s1，环线收发设备6生成环线信息和高频正弦交变电流信号，高频正弦交变电流信号由载频信号和调频信号构成；
[0041]
s2，感应环线5接收到高频正弦交变电流信号，产生交变磁场；
[0042]
s3，车载接收天线3接收到环线信息，得到环线编号，通过环线编号查询感应环线基础信息，包括环线起始里程、环线长度和环线交叉个数；车载接收天线3感应到交变磁场并产生脉冲信号，车载控制器2计算脉冲信号的上升沿数n，当获取的环线编号与上一次获取的环线编号不一致，且为上一次获取的环线编号的下一个编号时，将脉冲上升沿数n清零；
[0043]
s4，计算车辆的绝对位置，通过获取环线编号对应的环线位置，根据脉冲信息得到
车辆的绝对位置，计算公式为：
[0044][0045]
其中，li为第i个交叉环长度，n为脉冲上升沿数或者脉冲下降沿数。
[0046]
s5，获取车轮转数，计算车辆的相对移动距离：车辆的相对移动距离＝车轮转数
×
车轮周长，车载控制器2得到脉冲信号的上升沿数时，清零车轮转数m；
[0047]
s7，通过车辆的绝对位置与车辆的相对移动距离求和，得到车辆的精确位置。
[0048]
其中，脉冲信号获得连续的脉冲上升沿之间的时间间隔，计算车辆运行时间，利用感应环线基础信息，得到产生两次脉冲的环线间隔，进而得到列车运行速度；进一步的，通过感应环线5配合车载速度传感器1，使得感应环线交叉环之间的每个接点都能实现绝对定位功能；感应环线5也可以预埋在道路中心下，减少维修；综上，感应环线5能够实现精确定位和测速的功能，同时维修费用不高。
[0049]
具体的，如图2所示，a，a+1为两段相邻感应环线，a段感应环线由n个交叉环构成，a+1段感应环线由m个交叉环构成，第i段感应环线的第j个交叉环的长度为s(i，j)，即la的第n个交叉环的长度为s(a，n)，感应环线基础信息如表1所示：
[0050]
表1
[0051][0052]
[0053]
当prt车辆k101由a段感应环线进入a+1段感应环线时，车辆k101获得a+1段感应线圈发送的环线信息，即a+1段感应环线的环线编号，车辆k101根据a+1段的环线编号查询存储在车载控制器的感应环线基础信息，如表1所示，获得a+1段感应环线的环线起始里程，即起点里程和终点里程，以及交叉环个数n(a+1)和交叉环长度。
[0054]
当车辆k101行驶过a+1段感应环线的第1个交叉环时，产生第一个脉冲信号，此时计算车辆k101的绝对位置w1为：
[0055][0056]
同时，将车载速度传感器1获取的相对移动距离清零；
[0057]
当车辆k101获得第一个脉冲信号而未获得第二个脉冲信号时，车辆k101实时计算车载速度传感器1生成的相对移动距离x，进一步计算车辆k101的精确位置w为：
[0058][0059]
同理可得，当车辆k101行驶过a+1段感应环线的第j个交叉环时，产生第一个脉冲信号，此时计算车辆k101的绝对位置w1为：
[0060][0061]
同时，将车载速度传感器1获取的相对移动距离清零；
[0062]
当车辆k101获得第一个脉冲信号而未获得第二个脉冲信号时，车辆k101实时计算车载速度传感器1生成的相对移动距离x，并计算k101的精确位置w为：
[0063][0064]
综上所述，本发明基于感应环线的prt精确定位系统及方法，通过感应环线5与车载接收天线3、车载发送天线4建立通信连接；环线收发设备6生成环线信息和高频正弦交变电流信号；通过感应环线5广播环线信息，以及感应环线5基于高频正弦交变电流信号产生交变磁场；车载控制器2依据环线信息查询自身存储的感应环线基础信息，得到环线起始里程和环线交叉点距离，同时通过接收到交变磁场生产脉冲信息，综合计算列车的精确位置，实现了实时、准确、持续地获得prt车辆的精确位置，达到对列车的运行进行精准的把控。
[0065]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。