一种应用于铁路的精准定位系统的制作方法

本发明涉及铁路技术领域，特别是涉及一种应用于铁路的精准定位系统。

背景技术：

随着我国经济的发展，铁路运输业也越来越发达，为我们的日常生活出行提供了很大的便利，然而随着铁路运输越来越多，目前的铁路定位系统不仅成本高，而且监控范围有限，盲区多，且监控系统容易受当时环境的影响导致监控定位位置不准确，容易造成系统的误判，给铁路运输系统造成不必要的麻烦。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种应用于铁路的精准定位系统，能降低铁路定位系统的开发成本，扩大监控范围，360度无死角、无盲区监测定位，提高了定位的准确性，保障了铁路运输系统的安全稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种应用于铁路的精准定位系统，包括：基准站模块、移动站模块、传输模块和处理模块，基准站模块包括电源转换单元、第一GNSS定位单元、 GNSS天线和电平转换单元，电源转换单元连接着第一GNSS定位单元，第一GNSS定位单元连接着电平转换单元，第一GNSS定位单元连接着GNSS天线，基准站模块通过传输模块连接到移动站模块，移动站模块包括电源转换单元、第二GNSS定位单元、GNSS天线和电平转换单元，电源转换单元连接着第二GNSS定位单元，第二GNSS定位单元连接着电平转换单元，GNSS天线连接到第二GNSS定位单元上，基准站模块通过传输模块连接到处理模块，处理模块上连接着监控终端。

作为进一步的技术方案，所述第一GNSS定位单元包括NEO-M8P-2 芯片。

作为进一步的技术方案，所述第二GNSS定位单元包括NEO-M8P-0芯片。

作为进一步的技术方案，所述传输模块包括LoRaWAN网络，LoRaWAN网络包括一个LoRa网关模块和若干LoRa节点模块。

作为进一步的技术方案，所述基准站模块连接着LoRa网关模块，所述移动站模块连接着LoRa节点模块，且移动站模块有多个，LoRa节点模块与每个移动站模块对应设置。

作为进一步的技术方案，所述处理模块包括数据接收服务器、数据控制服务器和数据处理服务器，数据接收服务器连接着数据控制服务器，数据控制服务器连接着数据处理服务器。

作为进一步的技术方案，所述监控终端为PC智能终端，且PC智能终端有多个。

作为进一步的技术方案，所述电平转换单元为MAX3232电平转换器，且MAX3232电平转换器通过串口与处理模块连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过提供一种应用于铁路的精准定位系统，能降低铁路定位系统的开发成本，扩大监控范围，360度无死角、无盲区监测定位，提高了定位的准确性，保障了铁路运输系统的安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明一个实施例的主体结构模块图；

图2是本发明一个实施例的基准站模块示意图；

图3是本发明一个实施例的流动站模块示意图；

图4是本发明另一个实施例的模块图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明一种应用于铁路的精准定位系统的一个实施例，包括：基准站模块、移动站模块、传输模块和处理模块，基准站模块包括电源转换单元、第一GNSS定位单元、 GNSS天线和电平转换单元，电源转换单元连接着第一GNSS定位单元，第一GNSS定位单元连接着电平转换单元，第一GNSS定位单元连接着GNSS天线，基准站模块通过传输模块连接到移动站模块，移动站模块包括电源转换单元、第二GNSS定位单元、GNSS天线和电平转换单元，电源转换单元连接着第二GNSS定位单元，第二GNSS定位单元连接着电平转换单元，GNSS天线连接到第二GNSS定位单元上，基准站模块通过传输模块连接到处理模块，处理模块上连接着监控终端。

为满足定位精度要求，需使用载波相位观测值实时动态定位技术，能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度，本方案设计的系统包括基准站模块、移动站模块、传输模块和处理模块，基准站模块采用高精度定位接收机，并且使用具有多径抑制作用和稳定相位中心的GNSS天线，基准站模块设置在已知点上，为了能搜索到更多数量卫星和高质量卫星，基准站一般选在周围视野开阔，避免在高度角15度以内有大型建筑物，地势较高的位置，基准站模块中的卫星接收机接收到的原始观测量信息、星历信息和已知点位置信息，及时传输到处理模块处理分析，能够满足定位结果和差分信息的准确性。

GNSS天线是GPS/GLONASS兼容天线，用于同频转发系统作发射天线使用，也能用于GPS导航、定位系统作接收天线使用。天线为微带形式。方向图基本实现了半球形辐射。天线由天线罩、微带辐射器、底板和高频输出插座等部分组成，结构简单、体积小、配合三脚架使用方便。

移动站模块采用普通的定位接收机，移动站模块只要能够正确上报伪距信息、载波相位信息和位置信息即可，移动站模块自身的定位精度不会对处理模块计算出的定位结果产生影响，其作用是接收基准站模块相同卫星的卫星信号，向处理模块上报原始观测量信息；为了节省功耗，移动站模块的接收机平时处于休眠状态，每隔一段时间激活一次，激活时间根据需求自主设定，例如本实施例每隔15分钟激活一次，定位成功后向控制模块上报伪距、载波相位信息和位置信息，上报成功后，用户机关闭卫星接收通道，进入休眠状态，在机车、人员和铁鞋这些移动装置上安装移动站模块监测定位伪距、载波相位信息和位置信息。

第一GNSS定位单元包括NEO-M8P-2芯片，用于实现基准站精确定位卫星位置的功能。

第二GNSS定位单元包括NEO-M8P-0芯片，NEO-M8P-0芯片用于实现流动站模块的功能，使用RTCM（无线电技术委员会海事服务）协议，通过数据通信链路接收来自u-blox的基站接收机NEO-M8P-2误差改正数，可实现厘米级定位精度，通过使用NEO-M8P模块，能够大大减少研究开发工作，直接整合该模块进入系统中，或者是集成到现有的产品平台上。

如图2所示，为本发明一个实施例的基准站模块示意图，包括电源转换单元、第一GNSS定位单元、 GNSS天线和电平转换单元，电源转换单元连接着第一GNSS定位单元，第一GNSS定位单元连接着电平转换单元，第一GNSS定位单元连接着GNSS天线，基准站接收机通过电源转换单元将外部5v直流供电转换为3.3v，向第一GNSS定位单元，即高精度定位模块NEO-M8P-2芯片提供电源，NEO-M8P-2芯片外接GNSS天线后即可接收到GPS、北斗的卫星信号，通过串口RX232将接收到的原始观测量信息、伪距、载波相位信息和解算出的位置信息发送给处理模块，以供高精度差分定位使用。

如图3所示，为本发明一个实施例的移动站模块示意图，移动站模块包括电源转换单元、第二GNSS定位单元、GNSS天线和电平转换单元，电源转换单元连接着第二GNSS定位单元，第二GNSS定位单元连接着电平转换单元，GNSS天线连接到第二GNSS定位单元上，移动站模块接收机通过电源转换芯片将外部5v直流供电转换为3.3v，向高精度定位模块NEO-M8P-0和无线传输模块SX-1278提供电源，NEO-M8P-0只可作为移动站使用，NEO-M8P-0外接GNSS天线后即可接收到GPS、北斗的卫星信号，通过串口RX232将接收到的原始观测量信息、伪距、载波相位信息和解算出的位置信息发送给无线传输模块SX-1278，SX-1278外接天线后，将这些信息通过组建的无线网络发送到基准站模块中的数据传输系统，数据传输系统通过串口RS232将这些信息传送到处理模块，以供高精度差分定位使用。

处理模块包括数据接收服务器、数据控制服务器和数据处理服务器，选用PC平台，数据接收服务器连接着数据控制服务器，数据控制服务器连接着数据处理服务器，数据接收服务器用于接收移动站模块和基准站模块发送过来的卫星定位的定位伪距、载波相位信息和位置信息，数据控制服务器和数据处理服务器用于将数据接收服务器接收到的数据进行控制处理，通过串口和无线数据传输链路接收基准站模块和各个流动站模块上报的星历信息、位置信息和原始观测量信息，通过差分算法解算出各个流动站模块的精确位置，精确计算出各个定位物体的精确位置，传输给监控终端，方便各个监控室的工作人员查看。

如图4所示，传输模块包括LoRaWAN网络，LoRaWAN网络包括一个LoRa网关模块和若干LoRa节点模块，且移动站模块有多个，LoRa节点模块与每个移动站模块对应设置，实现星型组网，节点最远传输距离远大于1Km，发射功率和传输速率均可调，能够满足系统功耗要求，每个LoRa节点模块连接着一个流动站模块，用于传输流动站模块采集的物体的定位信息，每个流动站模块采集的信息经LoRa节点模块统一传输到LoRa网关模块，经LoRa网关模块汇总后传输到基准站模块。

具体的，本实施例中在基准站模块上布置一个LoRaWAN网关，同时在流动站（机车、人员和铁鞋）上分别布置LoRaWAN网络节点，此时便组成LoRaWAN网络。各个移动站模块的数据通过节点模块发送至基准站模块的网关模块，基准站模块获取流动站模块的数据后，再通过串口发送至处理模块。

监控终端为PC智能终端，且监控终端有多个，分别位于不同的监控室中，方便监控人员在不同的监控室就能监控铁路系统中各物体的定位，确保系统的安全稳定运行。

电平转换单元为MAX3232电平转换器，且MAX3232电平转换器通过串口与处理模块连接。

基准站模块高精度的接收机用来接收卫星信号选择双模双频接收机，可接收GPS L1/L2、和BDS B1/B3。

基准站接收机的安置需满足以下几个条件：基准站应该有正确的已知坐标；基准站应选在地势较高、天空比较开阔、周围无高度角超过15°的障碍物、有利于接收卫星信号和数据链接收发射的位置；无干扰源干扰；该定位接收机的定位精度指标为：普通：1.5m，RTK：3cm。

采用上述方案后，能降低铁路定位系统的开发成本，扩大监控范围，360度无死角、无盲区监测定位，提高了定位的准确性，保障了铁路运输系统的安全稳定运行。

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。