专利名称：构成计算机管理下地面磁性航线、信标及传感器安装的方法
技术领域：
本发明涉及地面机动运载装置的自动控制技术，它只是该技术领域最基础的一部分即构成计算机管理下地面磁性航线、信标及传感器安装的方法。
目前GPS卫星定位系统及其它无线电导航系统能为机动载体提供位置及导航信息，但它还难以满足地面机动运载装置自动驾驶对位置精度及其它某些信标方面的要求；虽有基本上采用主动测控方式实现汽车自动驾驶及智能运载机器人的报道，但这项技术与实用化尚有很大距离。地面交通中磁性航线及编码信标可以用于机动载体的自动驾驶，但在地面磁性航线上直接设置编码信标受到时空资源有限性的制约，其使用可靠性也受到运行条件的限制，这个问题在城市交通中及路形复杂情况下更为突出。在铁路交通中，为了列车安全、正点、高速、低耗地运行，尤其对于地形复杂的线路，实现列车的自动驾驶十分必要。要实现列车的自动驾驶就需要线路及机车上具备用于控制和警示的信标系统。由于计算机具有强大的信息贮存及处理能力，构成计算机管理下地面磁性航线、信标为实现机动载体的自动驾驶与导航提供了重要的前提条件。
本发明的目的在于给出一种能够被检测系统容易识别、信息量大、安全可靠的道路信息标志，用于向测控装置提供导航、自动驾驶、交通及其它信息。是实现对机动载体的自动化控制和管理的重要一环，也是一项最基础的技术。
本发明包含如下几方面内容1、有关问题的说明及定义磁性航线指采用永磁体按一定步距要求设定的一条地面机动载体运行轨迹线。
节点在磁性航线上，每一个永磁体的设置点称作一个节点；在铁路线路上，每一个用于构成信标的永磁体设置点称作一个节点。
数码信标指在交通线路上设定的符合一定信息编码与传输格式的信息标志，简称信标。
控制信标指用于实现机动载体定制控制的信标。
交通信标指用于提供一类特定交通管理或警示的信标。
里程信标指用于标定与线路起始点逻辑距离的信标。一般情况下，逻辑距离与物理距离是一致的，特殊情况下允许有差距。由于站区或其它情况的影响，允许采用以“11”为间隔的复合里程信标位码，如“001100”、“0011001100”等以提供二进位或三进位里程信息。
注册客户信标指在公路、城市交通中，用于提供已被注册登记客户特定信息的信标。
信标节点标定信标的节点。
实信标节点在磁性航线上，用代码表示的信标节点，信标节点的标定位是代码段的最末位或信息帧的停止位。
虚拟信标节点仅在计算机中映射网络上认定的信标节点。
空节点未被标定为信标节点的节点，又称空信标节点。
步距指磁性航线上两个相邻永磁体的间距。
节点指针计算机内设定的指向网络节点的变量，运行中检测系统必须建立跟踪对应网络节点的指针。
信标指针计算机内设定的指向网络信标节点的变量，运行中检测系统必须建立跟踪对应网络各种信标节点的指针。
网络连接节点、站的交通线路构成交通网络，简称网络。
映射网络通过一系列约定在计算机中表示的交通网络。
运行网络指某机动载体运行的完整路径。
站在铁路交通网络中，车站称作站，不同网络的转换站称作大站；在公路交通网络、城市交通网络及运输机器人局域网络中，不同网络的交会区域称作站，公路交通一、二级网络及城市、运输机器人交通一级网络上的非越级交会所形成的站称大站，交会区域亦称站区，在不同网络交会处，被一组由进入和退出的边界信标节点所封闭的特定区域。进入和退出边界信标节点亦称进站和出站信标节点。
站区模型一个站区套用一个相适应的站区模型，站区模型亦称站区网络模型。站区网络上的控制信标记录由站区模型记录提供。
转运站某机动载体运行网络上不同网络的转换站称作转运站。
可逆网络指通过处理可以从上行信标记录求出下行信标记录的网络，否则为不可逆网络。
定制控制指根据线路的固有状态由系统预先设定的控制，定制控制具有预测性。
非定制控制指根据现时测定的被控机动载体运行状态误差或信息所实行的控制，非定制控制具有实测性。
全息控制既具有预测性又具有实测性的控制。
关键字符在交通网络上，代码(7E)H，即“01111110”用于单车道双向行驶线路站代码信息帧的起始及终止标志符中，故在非站信标信息帧的其它网络域中，不得出现“01111110”字段。
2、地面交通中磁性航线和信标的设置方法
a)在公路交通网络、城市交通网络及运输机器人局域网络中，磁性航线和信标的设置方法需要说明的是由于运输机器人构成形式及工作环境差异甚大，其局域网络相对公路交通网络、城市交通网络，磁性航线和信标的设置的变化范围也大。
永磁体的选择选择铁氧体35或钕铁硼永磁材料，直径选择Φ25毫米，采用钕铁硼永磁直径选择Φ18毫米；长度规格100毫米、200毫米、300毫米、400毫米；在公路、城市交通的磁性航线上，永磁体的长度规格选择300毫米；充磁并老化。
埋设方法永磁体垂直路面埋设，埋设深度为永磁体上端距路面在50～250毫米范围内选择或调节；永磁体“N”极朝上为正向设置，用代码“1”代表其状态；反之为负向设置，用代码“0”代表其状态；在磁性航线上沿行驶方向，按照信标代码的要求及低位在先的方式埋设信标代码段或信息帧的永磁体，未用于设置信标的永磁体均设置为“1”状态；永磁体沿航线按步距规格埋设；采用对永磁体分组并调节埋设深度的方法，使得永磁体轴向在离地面400毫米高处，磁场强度轴向分量不小于18A/M，分量差值不超过平均值的10％，相邻步距的差值不超过平均值的5％。
步距规格步距规格为0.2米、0.4米、0.8米、1.6米、3.2米、6.4米、12.8米。在公路、城市交通的磁性航线上，按照限定速度或道路转弯半径挡位的要求，分别选择1.6米、3.2米、6.4米、12.8米步距。
b)铁路交通中磁性信标的设置铁路交通中无磁性航线而言，因而除需要用于设置信标的节点段外，其余路段不再设置永磁体节点。
永磁体的选择材料选择钕铁硼永磁，直径选择Φ20毫米，长度300毫米，充磁并老化；埋设方法沿铁轨间中线两侧对称设定分别称之为上行和下行信标轨线，中线左侧和右侧分别用以设置上行信标代码和下行信标代码。上行和下行信标轨线的间距大于或等于1.2米，小于或等于机车宽度；永磁体垂直轨道平面，其上端距轨道平面的距离不大于250毫米、距离差不大于10毫米；永磁体用沥青被封装在水泥桩内；永磁体沿设定后的上行或下行信标轨线设置，永磁体轴线对信标轨线的偏离不大于10毫米，步距为三倍标准枕木间距；永磁体“N”极朝上为正向设置，用代码“1”代表其状态，反之为负向设置，用代码“0”代表其状态；按照信标代码的要求及低位在先的方式埋设信标代码段或信息帧的永磁体。
3、信标代码的构成a)在公路交通网络、城市交通网络及运输机器人局域网络中的信标a1)信标的一般结构磁性航线上信标代码分为无引导串的“位”代码格式及有引导串的帧格式。无引导串的“位”代码格式表示如下0表示控制信标节点00表示里程信标节点010表示进站边界信标节点
000表示出站边界信标节点01010表示禁止通行信标节点有引导串的帧格式多车道单向行驶线路上有引导串的帧格式表示如下“0000”为引导串；其后“D0-Dn”为信标代码数据段，低位在先；倒数第二位为奇偶校验位；最末位“1”为停止位。此帧格式仅用于标定“大站”在某条网络上的代码，并以出站边界节点为该条信标的标定节点。无论进站或出站信标代码段节点均计入站外网络节点序列，而不计入站区网络节点序列。
单车道双向行驶线路上有引导串的帧格式表示如下根据单车道一道双向运行的具体特点，对原多车道帧格式作如下更改原引导串“0000”用标识符“011111100”代替，原停止位“1”用标识符“101111110”代替，并对“D0-Dn”信标代码数据段连同“奇偶校验位”一起采用“零位插入技术”处理。其处理方法是当数据串中“0”位后连续出现5个“1”时，插入一个“0”，从而保证数据串中不出现标识符“011111100”或“101111110”。检测系统需要对接收到的数据串做“零位删除技术”处理，过程与“零位插入”相反，以恢复原数据。此帧格式仅用于标定“大站”在某条网络上的代码，并以出站边界节点为该条信标的标定节点。由于这种线路的固有特点，可以认为这种线路上的站区被数个出站信标节点所封闭，无引导串的“位”代码格式“010”表示的进站信标被一个逆向设置的出站信标所取代。因而，当系统检测到一个“011111101”标识符时，应认定该标识符引导一个进站信标，也可以用包括奇偶校验位在内数据段反向判读的方法获得原网络的站代码，该信标信息帧以“001111110”标识符结束。为了避免发生冲突，无论在该类信标帧的前后，九个节点内不得用于设置信标。单车道双向行驶线路必须构成可逆网络。
城市交通网络与公路交通网络的分界城市交通网络与公路交通网络以边界信标分界，上述边界分别定义为城市交通网络与公路交通网络中的一个大站。进入城市交通网络的边界用一条城市交通网络的起始站信标作标志，退出城市交通网络的边界用一条公路网络的站信标作标志。
a2)网络、节点及信标代码的构成公路交通中的网络，按公路里程划分为四级，其中1000公里以上为一级网络；100-1000公里为二级网络；10-100公里为三级网络；10公里以下为四级网络。城市交通与工业机器人局域网络按里程划分为三级，其中10公里以上为一级网络；1-10公里为二级网络；1公里以下为三级网络。每一级的零编号网络定义为空网络。有交会点的不同等级网络具有依附关系与两条或两条以上上级网络有交会点的网络，仅定义为代码值最小的下级网络，一条网络只定义一次。一条网络的代码由网络特征段及网络代码数据段二部分组合而成。具有依附关系的低级网络代码，按网络特征段、一级、二级……的顺序，并且按低位在先的方式排列组合而成，具有越级依附关系的低级网络代码用相应的空网络代码补级。在公路交通中，一级网络代码用十二位二进制数表示；二级网络代码用十二位二进制数表示；三级网络代码用八位二进制数表示；四级网络代码用八位二进制数表示。在城市交通与工业机器人局域网络中，一级网络、二级网络、三级网络代码分别用八位二进制数表示。某条网络上的节点、记录、里程、站、的序号由网络起始端点为“0”按序排列，代码为网络代码后接序号的组合。一个站以网络级别高的站代码作为站的主码，同级网络交会形成的站，以所属一级网络代码值小的那条网络站代码为主码，相交会的其它网络形成的该站代码为付码。公路交通的一级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号用12位二进制数表示；二级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号用12位二进制数表示；三级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示；四级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用4位二进制数表示。在城市交通与工业机器人局域网络中，一级网络节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示；二级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示；三级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录数用16位二进制数表示，站序号用4位二进制数表示。
a3)有引导串帧格式信标代码数据段的结构有引导串帧格式的站信标代码由“D0-Dn”数据段组成，其中各位含义表示如下D0-D4网络特征段D0城市/公路网络标志位
“0”表示城市及机器人局域网络“1”表示公路网络D1上、下行驶方向标志位“0”表示下行“1”表示上行D3D2网络级别标志位“00”表示一级网络“01”表示二级网络“10”表示三级网络“11”表示四级网络D4网络信标记录可逆标志位“0”表示不可逆“1”表示可逆D5-Dn网络站代码数据段当D0＝0时，“D5-D20”为城市代码，“D21-Dn”为网络代码数据段与站序号的组合；当D0＝1时，“D5-Dn”为网络代码数据段与站序号的组合；a4)控制信标记录一条网络上的定制控制取决于网络控制信标链，这是与映射网络相对应的若干条控制信标记录的有序组合。控制信标记录分二段，记录段名为记录序号、控制信标记录。均用十六位二进制数表示，控制信标记录的格式如下D1D0道路状态标志“00”表示平直“01”表示转弯“10”表示直坡“11”表示弯坡D2转向标志“0”表示左转“1“表示右转D5D4D3限速范围/转弯半径标志D6坡态标志位“0”表示下坡“1”表示上坡D7-D15表示与下一控制信标间的节点数D3-D5的代码“000-111”分别代表“0-7”限速范围/转弯半径档位；当D0＝0时，D3-D5优先表示限速范围；当D0＝1时，D3-D5优先表示转弯半径；限定速度上限按下式求出V＝2.5×2NKm/H式中N＝(D5D4D3)BCD＝0-7，限定速度共分八挡，即Nv＝0-7，各挡速度容差为V(0)＝0～2.5Km/H；V(1)＝2.5～5Km/H……依次类推。道路转弯半径R同样分八挡，即Nr＝0～7，在协调转弯的设置条件下，与限定速度挡位一一对应，机动载体运行的线路应为协调转弯线路。
a5)交通信标记录一条网络上的交通信标链是若干条交通信标记录的有序组合。交通信标数据以库文件的形式组织，文件可以是图标型或多媒体型。文件号在0-255范围，其中“0”号文件定义为“空白”文件。交通信标记录分三个记录段，其记录段名分别为记录序号、库文件号组合、与下一交通信标间的节点数。记录序号用二字节表示；库文件号组合用三字节表示，每个字节表示一个库文件号，一条记录可同时提供三个交通信标文件，不足三个交通信标的记录用“空白”文件补充；与下一交通信标间的节点数用二字节表示。计算机中的交通信标指针在指向一个交通虚拟信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条交通信标记录，系统借此能够传送或提示相应的交通信息。
a6)站区模型一个站区网络套用一个相适应的站区网络模型，站区网络上的控制信标记录由站区模型记录提供。站区模型记录分十七段，其记录段名分别为模型号、0-15号控制信标记录。模型号用二个字节表示，其中D0-D3可表示形如“-”、“T”、“Y”、“+”、“*”等16种站区模态；D4-D11表示同一个站区模态内256条不同形式网络的基本模态；D12为模型放大或缩小标志位，D12＝0为缩小，D12＝1为放大；D13-D15表示1-8倍的模型比例尺；实际的站区网络控制信标记录按模型比例尺对选中的基本摸态计算求得，它是对基本摸态控制信标记录表示的线路转弯半径及与下一控制信标间节点数的放大或缩小。每条网络模型最多包含十六条控制信标记录，站区内的控制信标记录同站区外的控制信标记录结构相同。
a7)站信标记录一条网络上的站信标链是若干条站信标记录的有序组合。一条站信标记录分五段，各记录段名分别为站序号、 模型号、与下站间距、与下站间的节点数及右侧相邻交会网络站代码。站序号用二个字节表示；模型号用二个字节表示；与下站间距用二个字节表示，与下站间的节点数用二个字节表示；右侧相邻交会网络站代码用八个字节表示。计算机中的站信标指针在指向一个站信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条站信标记录，系统借此能够获得站区模型数据及导航信息。
a8)运行网络上的导航记录运行网络上的导航记录用于按选定到达目的地的路线行驶，一条导航记录分四段，其记录段名分别为转运站序号、转运站代码、运行网络上的站序号、运行网络上的节点序号。转运站序号用二个字节表示，转运站代码用八个字节表示，运行网络上的站序号用二个字节表示，运行网络上的节点序号用四个字节表示。计算机中的转运站信标指针在指向一个转运站信标节点的同时，也指向与其相对应运行网络的一条导航记录。
a9)运行网络上的控制信标记录运行网络上的控制信标记录，是某机动载体按运行路线对选定的各个公路、城市、站区网络控制信标记录段的有序链接。运行中，计算机中的控制信标指针在指向一个控制信标节点的同时，也指向运行网络相对应的一条控制信标记录，它可以用于对机动载体的定制控制。与运行网络控制信标记录一样，也需通过选定与链接方法，建立运行网络的交通信标、站、大站信标记录，并建立运行网络信标指针及节点指针。
a10)运行网络上的注册客户信标记录一条网络上的注册客户信标记录分三段，其记录段名分别为记录序号、节点序号、站序号。一般情况下，网络上的注册客户信标记录从系统外数据库选登引入系统，从而构成某机动载体运行网络中的注册客户信标记录。在运行网络的注册客户信标记录中，记录序号用二个字节表示；节点序号用四个字节表示；站序号用二个字节表示。客户信息文件目录中可以包含客户地址、导航记录和文本文件，也可以包含多媒体文件。计算机中的注册客户信标指针在指向一个注册客户信标节点的同时，也指向与其相对应运行网络的一条注册客户记录。
b)铁路交通网络中的信标b1)铁路交通网络中信标的一般结构铁路交通中信标代码亦分为无引导串的“位”代码格式及有引导串的帧格式。无引导串的“位”代码格式表示如下0表示控制信标节点00表示里程信标节点010表示进站边界信标节点000表示出站边界信标节点
01010表示禁止通行信标节点其中由“010”进站标志引导两位站区命令可编程代码，表示如下01011表示“放行通过”站区命令01001表示“放行进站”站区命令01000表示“站外等候”站区命令上述站区命令编程位可采用与永磁体磁性相匹配的电磁铁来实现。
有引导串的帧格式表示如下“0000”为引导串；其后“D0-Dn为信标代码数据段；倒数第二位为奇偶校验位；最末位“1”为停止位。此帧格式仅用于标定“大站”在某条铁路交通网络上的代码，并以出站边界节点为该条信标的标定节点。
b2)铁路交通网络中的网络、节点及信标代码的构成铁路交通网络按里程划分三级1000公里以上的线路定义为一级，100-1000公里的线路定义为二级，100公里以下的线路定义为三级。每一级的零编号网络定义为空网络。有交会点的不同等级网络具有依附关系与两条或两条以上上级网络有交会点的网络，仅定义为代码值最小的下级网络，一条网络只定义一次。一条网络的代码由网络特征段及网络代码数据段二部分组合而成。具有依附关系的低级网络代码，按网络特征段、一级、二级、三级网络的顺序，并且按低位在先的方式排列组合而成。具有越级依附关系的低级网络代码用相应的空网络代码补级。在铁路交通中，一级、二级、三级网络代码分别用一个字节表示。某条网络上的节点、记录、里程、站、的序号由网络起始端点为“0”按序排列，代码为网络代码后接序号的组合。一个站以网络级别高的站代码作为站的主码，同级网络交会形成的站，以所属一级网络代码值小的那条网络站代码为主码，相交会的其它网络形成的该站代码为付码。铁路交通的一级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录数用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号用12位二进制数表示；二级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号用八位二进制数表示；三级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示。
b3)铁路交通网络中有引导串帧格式信标代码数据段的构成在铁路交通网络中，有引导串帧格式信标代码由“D0-Dn”数据段组成，其中各位含义表示如下D0-D2网络特征段D0上、下行驶方向标志位“0”表示下行“1”表示上行D2D1网络级别标志位“00”表示一级网络“01”表示二级网络“10”表示三级网络
“11”保留D3-Dn网络站代码数据段为网络代码数据段与站序号的组合b4)铁路交通网络中控制信标记录铁路交通网络中，一条网络上的定制控制取决于网络控制信标链，这是与映射网络相对应的若干条控制信标记录的有序组合。控制信标记录分四段，其段名为记录序号、速度、与下一控制信标间距、时刻表。记录序号用二个字节表示；速度用二个字节表示；与下一控制信标间距用二个字节表示，单位米；时刻表用三个字节表示，分别表示时、分、秒。
b5)铁路交通网络中交通信标记录在铁路交通网络中，一条网络上的交通信标链是若干条交通信标记录的有序组合。交通信标数据以库文件的形式组织，文件可以是图标型或多媒体型。文件号在0-255范围，其中“0”号文件定义为“空白”文件。交通信标记录分三个记录段，其记录段名分别为记录序号、库文件号组合、里程。记录序号用二字节表示；库文件号组合用三字节表示，每个字节表示一个库文件号，一条记录可同时提供三个交通信标文件，不足三个交通信标的记录用“空白”文件补充；里程用三字节表示，单位米。计算机中的交通信标记录指针在指向线路里程的同时，也指向与其相对应网络的一条交通信标记录，系统借此能够传送或提示相应的交通信息。
b6)铁路交通网络中站信标记录在铁路交通网络中，一条网络上的站信标链是若干条站信标记录的有序组合。一条站信标记录分四段，各记录段名分别为站序号、站名、与下站间距、与下站间的节点数。站序号用二个字节表示，站名用八个字节表示，与下站间距用一个字节表示，与下站间的节点数用二个字节表示。计算机中的站信标指针在指向一个站信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条站信标记录，系统借此能够获得站信息。
b7)铁路交通网络中的大站记录在铁路交通网络中，一条网络上的大站信标链是若干条大站信标记录的有序组合。一条大站信标记录分三段，各记录段名分别为大站序号、站序号及右侧相邻交会网络站代码。大站序号用一个字节表示，站序号用二个字节表示，右侧相邻交会网络站代码用五个字节表示。计算机中的大站信标指针在指向一个大站信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条大站信标记录。
b8)铁路交通中运行网络上的控制信标记录铁路交通中运行网络上的控制信标记录，是某机车按运行路线对选定的各个网络控制信标记录段的有序链接。运行中，计算机中的控制信标指针在指向一个控制信标节点的同时，也指向运行网络相对应的一条控制信标记录，系统借此可以实现铁路交通中机车的定制控制。与运行网络控制信标记录一样，也需通过选定与链接方法，建立运行网络的交通信标、站、大站信标记录，并建立运行网络信标指针及节点指针。
需要说明的是与公路交通网络不同，铁路交通中的站区网络是一个相对独立的局域网络。机车进入站区后即接受站区调度或控制，一条铁路交通网络不包含站区网络在内，其分界为进站边界信标和出站边界信标，并且认定设置这对进站边界信标和出站边界信标代码段或信息帧的节点为站外网络节点序列。
通过安装在机动载体上的磁传感器组、接口、计算机系统，系统建立起指向交通网络节点及信标节点的指针，通过节点指针、各种信标指针及信标记录建立起交通网络与映射网络的联系及网络上的信标。
4、机动载体上磁传感器的安装方法a)汽车与运输机器人上磁传感器的安装
图1、汽车与运输机器人上磁传感器的平面布置示意图装置在机动载体上的磁传感器是一个阵列，磁传感器的测量轴垂直于机动载体的俯视平面。根据机动载体形式的不同，磁传感器检测部位离地面高度在25-400毫米范围内选择。磁传感器在机动载体上沿横向设置有三组态与五组态之分，沿纵向有一组态、二组态与三组态之分。因而，装置在机动载体上的磁传感器主要有三组态、五组态、六组态、九组态、十组态、十五组态，根据不同的对象、使用环境及要求选择合适的组态。图中三组态A1、C1、E1；五组态A1、B1、C1、D1、E1；六组态A1、C1、E1、A3、C3、E3；九组态A1、C1、E1、A2、C2、E2、A3、C3、E3；十组态A1、B1、C1、D1、E1、A3、B3、C3、D3、E3；十五组态A1、B1、C1、D1、E1、A2、B2、C2、D2、E2、A3、B3、C3、D3、E3。其中C1、C2、C3在机动载体的中轴线上，其余各磁传感器沿中轴线对称分布。A1、B1、C1、D1、E1称作一组或前组；A2、B2、C2、D2、E2称作二组或中组；A3、B3、C3、D3、E3称作三组或后组。C1、C2、C3称作脉冲磁传感器，A1、A2、A3、E1、E2、E3称作偏离磁传感器；B1、B2、B3、D1、D2、D3称作补偿磁传感器；上述各磁传感器均为同一型号，仅由于分布位置及功用的不同而冠以不同的名称。图中L1为机动载体的宽度；L2为补偿磁传感器的间距，宽窄可调；L3在大于机动载体轴距小于机动载体的长度范围内选择；L4为二分之一L3。在带有信标的磁性航线上运行，由上述方法组成的磁传感器阵列所获得信号，经过处理，可以应用于对机动载体的全息控制。
b)铁路交通中机车上磁传感器的布置图2、铁路交通网络机车上磁传感器的平面布置示意图磁传感器成组装置在机车上，磁传感器的测量轴垂直于机车俯视平面。磁传感器检测部位离轨道平面高度不大于300毫米。沿机车中线两侧对称设置与上行和下行信标轨线相对应的两组磁传感器。左侧A0、B0、C0称作正向磁传感器组，工作在机车正向行驶状态下；右侧A1、B1、C1称作反向磁传感器组，工作在机车反向行驶状态下。沿机车纵向，上述两组都有一组态、二组态、三组态，为了提高检测系统的可靠度，应采用二组态或三组态。磁传感器沿纵向的分布间隔为一个节点步距。图中L1等于上行轨线与下行信标轨线的间距，L2等于节点步距。在带有磁性信标的线路上运行，由上述方法组成的磁传感器组所获得信号，经过处理，配合其它类型的传感器可以应用于对机车的定制或全息控制。
权利要求
1.一种构成计算机管理下地面磁性航线和信标的方法，它包括磁性航线、信标的设置；代码的构成，其特征在于a)磁性航线和信标的设置a1)在公路交通网络、城市交通网络及运输机器人局域网络中，磁性航线和信标的设置永磁体的选择选择铁氧体35或钕铁硼永磁材料，充磁并老化；采用对永磁体分组并调节埋设深度的方法，使得永磁体轴向在离地面400毫米高处，磁场强度轴向分量不小于18A/M，差值不超过平均值的10％，相邻步距的差值不超过平均值的5％；埋设方法永磁体垂直路面埋设，埋设深度为永磁体上端距路面在50～250毫米范围内选择或调节；永磁体“N”极朝上为正向设置，用代码“1”代表其状态，反之为负向设置，用代码“0”代表其状态；未用于设置信标的永磁体均设置为“1”状态；步距规格0.2米、0.4米、0.8米、1.6米、3.2米、6.4米、12.8米，永磁体沿航线按步距规格埋设；在公路、城市交通的磁性航线上，按照限定速度或道路转弯半径挡位的要求，分别选择1.6米、3.2米、6.4米、12.8米步距；在磁性航线上沿行驶方向，按照信标代码的要求及低位在先的方式埋设信标代码段或信息帧的永磁体；a2)铁路交通中磁性信标的设置仅在需要用于设置信标的节点段设置永磁体，信标节点的标定位是代码段的最末位或信息帧的停止位；永磁体的选择材料选择钕铁硼永磁，充磁并老化；直径选择Φ20毫米；长度300毫米；埋设方法沿铁轨间中线两侧对称设定分别称之为上行和下行信标轨线，中线左侧和右侧分别用以设置上行信标代码和下行信标代码；上行和下行信标轨线的间距大于或等于1.2米，小于或等于机车宽度；永磁体轴线垂直轨道平面，其上端面距轨道平面的距离不大于250毫米、距离差不大于10毫米；永磁体用沥青被封装在水泥桩内；永磁体沿设定后的上行或下行信标轨线设置，永磁体轴线对信标轨线的偏离不大于10毫米，步距为三倍标准枕木间距；永磁体“N”极朝上为正向设置，用代码“1”代表其状态，反之为负向设置，用代码“0”代表其状态；按照信标代码的要求及低位在先的方式埋设信标代码段或信息帧的永磁体；b)信标代码的构成b1)在公路交通网络、城市交通网络及运输机器人局域网络中的信标磁性航线上信标的一般结构磁性航线上信标代码分为无引导串的“位”代码格式及有引导串的帧格式；信标节点的标定位是代码段的最末位或信息帧的停止位；无引导串的“位”代码格式表示如下0表示控制信标节点00表示里程信标节点010表示进站边界信标节点000表示出站边界信标节点01010表示禁止通行信标节点有引导串的帧格式多车道单向行驶线路上有引导串的帧格式表示如下“0000”为引导串，其后“D0-Dn”为信标代码数据段，低位在先，倒数第二位为奇偶校验位，最末位“1”为停止位，此帧格式仅用于标定“大站”在某条网络上的代码，并以出站边界节点为该条信标的标定节点；无论进站或出站信标代码段节点均计入站外网络节点序列，而不计入站区网络节点序列；单车道双向行驶线路上有引导串的帧格式表示如下根据单车道一道双向运行的具体特点，对原多车道帧格式作如下更改原引导串“0000”用标识符“011111100”代替，原停止位“1”用标识符“101111110”代替，并对“D0-Dn”信标代码数据段连同“奇偶校验位”一起采用“零位插入技术”处理；其处理方法是当数据串中“0”位后连续出现5个“1”时，插入一个“0”，从而保证数据串中不出现标识符“011111100”或“101111110”；检测系统需要对接收到的数据串做“零位删除技术”处理，过程与“零位插入”相反，以恢复原数据；此帧格式仅用于标定“大站”在某条网络上的代码，并以出站边界节点为该条信标的标定节点；无引导串的“位”代码格式“010”表示的进站边界信标被一个逆向设置的出站信标所取代，当系统检测到一个“011111101”标识符时，应认定该标识符引导一个进站信标，该信标信息帧以“001111110”标识符结束；单车道双向行驶线路必须构成可逆网络；在非站信标信息帧的其它网络域中，不得出现“01111110”字段；城市交通网络与公路交通网络的分界城市交通网络与公路交通网络以边界信标分界，上述边界分别定义为城市交通网络与公路交通网络中的一个大站，进入城市交通网络的边界用一条城市交通网络的起始站信标作标志，退出城市交通网络的边界用一条公路网络的站信标作标志；网络、节点及信标代码的构成公路交通中的网络，按公路里程划分为四级，其中1000公里以上为一级网络，100-1000公里为二级网络，10-100公里为三级网络，10公里以下为四级网络；城市交通与工业机器人局域网络按里程划分为三级，其中10公里以上为一级网络，1-10公里为二级网络，1公里以下为三级网络，每一级的零编号网络定义为空网络；有交会点的不同等级网络具有依附关系与两条或两条以上上级网络有交会点的网络，仅定义为代码值最小的下级网络，一条网络只定义一次；一条网络的代码由网络特征段及网络代码数据段二部分组合而成，具有依附关系的低级网络代码，按网络特征段、一级、二级……的顺序及低位在先的方式排列组合而成，具有越级依附关系的低级网络代码用相应的空网络代码补级；在公路交通中，一级网络代码用十二位二进制数表示，二级网络用十二位二进制数表示，三级网络用八位二进制数表示，四级网络用八位二进制数表示；在城市交通与工业机器人局域网络中，一级、二级、三级网络代码分别用八位二进制数表示；某条网络上的节点、记录、里程、站、的序号由网络起始端点为“0”按序排列，代码为网络代码后接序号的组合；公路交通的一级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号用12位二进制数表示；二级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号12位二进制数表示；三级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示；四级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用4位二进制数表示；在城市交通与工业机器人局域网络中，一级网络节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示；二级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示；三级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录数用16位二进制数表示，站序号用4位二进制数表示；有引导串帧格式信标代码数据段的结构有引导串帧格式的站信标代码由“D0-Dn”数据段组成，其中各位含义表示如下D0-D4网络特征段D0城市/公路网络标志位“0”表示城市及机器人局域网络“1”表示公路网络D1上、下行驶方向标志位“0”表示下行“1”表示上行D3D2网络级别标志位“00”表示一级网络“01”表示二级网络“10”表示三级网络“11”表示四级网络D4网络信标记录可逆标志位“0”表示不可逆“1”表示可逆D5-Dn网络站代码数据段当D0＝0时，“D5-D20”为城市代码，“D21-Dn”为网络代码数据段与站序号的组合；当D0＝1时，“D5-Dn”为网络代码数据段与站序号的组合；控制信标记录控制信标记录分二段，记录段名为记录序号、控制信标记录；均用十六位二进制数表示，控制信标记录的格式如下D1D0道路状态标志“00”表示平直“01”表示转弯“10”表示直坡“11”表示弯坡D2转向标志“0”表示左转“1”表示右转D5D4D3限速范围/转弯半径标志D6坡态标志位“0”表示下坡“1”表示上坡D7-D15表示与下一控制信标间的节点数D3-D5代码“000-111”分别代表“0-7”限速范围/转弯半径档位；当D0＝0时，D3-D5优先表示限速范围；当D0＝1时，D3-D5优先表示转弯半径；限定速度上限按下式求出V＝2.5×2NKm/H式中N＝(D5D4D3)BCD＝0-7，限定速度共分八挡，即Nv＝0-7，各挡速度容差为V(0)＝0～2.5Km/H，V(1)＝2.5～5 Km/H……依次类推；道路转弯半径R同样分八挡，即Nr＝0～7，在协调转弯的设置条件下，与限定速度挡次一一对应，机动载体运行的线路应为协调转弯线路；交通信标记录交通信标数据以库文件的形式组织，文件号在0-255范围，其中“0”号文件定义为“空白”文件；交通信标记录分三个记录段，其记录段名分别为记录序号、库文件号组合、与下一交通信标间的节点数；记录序号用二字节表示，库文件号组合用三字节表示，每个字节表示一个库文件号，一条记录可同时提供三个交通信标文件，不足三个交通信标的记录用“空白”文件补充；与下一交通信标间的节点数用二字节表示；计算机中的交通信标指针在指向一个交通虚拟信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条交通信标记录；站区模型一个站区网络套用一个相适应的站区网络模型，站区网络上的控制信标记录由站区模型记录提供；站区模型记录分十七段，其记录段名分别为模型号、0-15号控制信标记录；模型号用二个字节表示，其中D0-D3表示16种站区模态；D4-D11表示同一个站区模态内256条不同形式网络的基本模态；D12为模型放大或缩小标志位，D12＝0为缩小，D12＝1为放大；D13-D15表示1-8倍的模型比例尺；实际的站区网络控制信标记录按模型比例尺对选中的基本摸态计算求得，它是对基本摸态控制信标记录表示的线路转弯半径及与下一控制信标间的节点数的放大或缩小；每条网络模型最多包含十六条控制信标记录，站区内的控制信标记录同站区外的控制信标记录结构相同；站信标记录一条站信标记录分五段，各记录段名分别为站序号、模型号、与下站间距、与下站间的节点数及右侧相邻交会网络站代码；站序号用二个字节表示，模型号用二个字节表示，与下站间距用二个字节表示，与下站间的节点数用二个字节表示，右侧相邻交会网络站代码用八个字节表示；计算机中的站信标指针在指向一个站信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条站信标记录；运行网络上的导航记录一条导航记录分四段，其记录段名分别为转运站序号、转运站代码、运行网络上的站序号、运行网络上的节点序号；转运站序号用二个字节表示，转运站代码用八个字节表示，运行网络上的站序号用二个字节表示，运行网络上的节点序号用四个字节表示；计算机中的转运站信标指针在指向一个转运站信标节点的同时，也指向与其相对应运行网络的导航记录；运行网络上的控制信标记录它是某机动载体按运行路线对选定的各个公路、城市、站区网络控制信标记录段的有序链接；运行中，计算机中的控制信标指针在指向一个控制信标节点的同时，也指向运行网络相对应的一条控制信标记录；与运行网络控制信标记录一样，也需通过选定与链接方法，建立运行网络的交通信标、站、大站信标记录；运行网络上的注册客户信标记录一条网络上的注册客户信标记录分三段，其记录段名分别为记录序号、节点序号、站序号；在运行网络的注册客户信标记录中，记录序号用二个字节表示，节点序号用四个字节表示，站序号用二个字节表示；运行中，计算机中的注册客户信标指针在指向一个注册客户信标节点的同时，也指向与其相对应运行网络的一条注册客户记录；b2)铁路交通网络中的信标铁路交通中信标的一般结构铁路交通中信标代码亦分为无引导串的“位”代码格式及有引导串的帧格式；无引导串的“位”代码格式表示如下0表示控制信标节点00表示里程信标节点010表示进站边界信标节点000表示出站边界信标节点01010表示禁止通行信标节点其中由“010”进站标志引导两位站区命令可编程代码，表示如下01011表示“放行通过”站区命令01001表示“放行进站”站区命令01000表示“站外等候”站区命令上述站区命令编程位可采用与永磁体磁性相匹配的电磁铁来实现；有引导串的帧格式表示如下“0000”为引导串；其后“D0-Dn为信标代码数据段，低位在先；倒数第二位为奇偶校验位，最末位“1”为停止位；此帧格式仅用于标定“大站”在某条铁路交通网络上的代码，并以出站边界节点为该条信标的标定节点；铁路交通网络中的网络、节点及信标代码的构成铁路交通网络按里程划分三级1000公里以上的线路定义为一级，100-1000公里的线路定义为二级，100公里以下的线路定义为三级；每一级的零编号网络定义为空网络；有交会点的不同等级网络具有依附关系与两条或两条以上上级网络有交会点的网络，仅定义为代码值最小的下级网络，一条网络只定义一次；一条网络的代码由网络特征段及网络代码数据段二部分组合而成，具有依附关系的低级网络代码，按网络特征段、一级、二级、三级的顺序及低位在先的方式排列组合而成，具有越级依附关系的低级网络代码用相应的空网络代码补级；在铁路交通中，一级、二级、三级网络代码分别用一个字节表示；某条网络上的节点、记录、里程、站、的序号由网络起始端点为“0”按序排列，代码为网络代码后接序号的组合；铁路交通的一级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录数用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号用12位二进制数表示；二级网络中，节点序号用24位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用16位二进制数表示，站序号用八位二进制数表示；三级网络中，节点序号用16位二进制数表示，控制与交通信标记录序号用16位二进制数表示，里程数用8位二进制数表示，站序号用8位二进制数表示；铁路交通网络中有引导串帧格式信标代码数据段的结构在铁路交通网络中，有引导串帧格式信标代码由“D0-Dn”数据段组成，其中各位含义表示如下D0-D2网络特征段D0上、下行驶方向标志位“0”表示下行“1”表示上行D2D1网络级别标志位“00”表示一级网络“01”表示二级网络“10”表示三级网络“11”保留D3-Dn网络站代码数据段为网络代码数据段与站序号的组合铁路交通网络中控制信标记录铁路交通网络中，一条控制信标记录分四段，其段名为记录序号、速度、与下一控制信标间距、时刻表；记录序号用二个字节表示，速度用二个字节表示，与下一控制信标间距用二个字节表示，单位米；时刻表用三个字节表示，分别表示时、分、秒；铁路交通网络中交通信标记录在铁路交通网络中，交通信标数据以库文件的形式组织，文件号在0-255范围，其中“0”号文件定义为“空白”文件；交通信标记录分三个记录段，其记录段名分别为记录序号、库文件号组合、里程；记录序号用二字节表示，库文件号组合用三字节表示，每个字节表示一个库文件号，一条记录可同时提供三个交通信标文件，不足三个交通信标的记录用“空白”文件补充；里程用三字节表示，单位米；计算机中的交通信标记录指针在指向线路里程的同时，也指向与其相对应网络的一条交通信标记录；铁路交通网络中站信标记录一条站信标记录分四段，各记录段名分别为站序号、与下站间距、与下站间的节点数、站名；站序号用二个字节表示，与下站间距用一个字节表示，与下站间的节点数用二个字节表示，站名用八个字节表示；计算机中的站信标指针在指向一个站信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条站信标记录；铁路交通网络中的大站记录一条大站信标记录分三段，各记录段名分别为大站序号、站序号及右侧相邻交会网络站代码；大站序号用一个字节表示，右侧相邻交会网络站代码用五个字节表示，站序号用二个字节表示；计算机中的大站信标指针在指向一个大站信标节点的同时，也指向与其相对应网络的一条大站信标记录；铁路交通中运行网络上的控制信标记录它是某机车按运行路线对选定的各个网络控制信标记录段的有序链接；运行中，计算机中的控制信标指针在指向一个控制信标节点的同时，也指向运行网络相对应的一条控制信标记录，借此可以实现铁路交通中机车的定制控制；与运行网络控制信标记录一样，也需通过选定与链接方法，建立运行网络的交通信标、站、大站信标记录；一条铁路交通网络不包含站区网络在内，其分界为进站边界信标和出站边界信标，并且认定设置这对进站边界信标和出站边界信标代码段或信息帧的节点为站外网络节点序列；运行中，检测系统必须建立有跟踪运行网络节点的指针，同时必须建立跟踪运行网络各种信标节点的指针；系统通过节点指针、各种信标指针及信标记录建立起运行网络与运行映射网络的联系及运行网络上的信标。
2.一种地面交通中机动载体上磁传感器的安装方法，其特征在于a)汽车与运输机器人上磁传感器的安装装置在机动载体上的磁传感器是一个阵列，磁传感器的测量轴垂直于机动载体的俯视平面；根据机动载体形式的不同，磁传感器检测部位离地面高度在25-400毫米范围内选择；磁传感器在机动载体上沿横向设置有三组态与五组态之分，沿纵向有一组态、二组态与三组态之分；装置在机动载体上的磁传感器主要有三组态、五组态、六组态、九组态、十组态、十五组态，根据不同的对象、使用环境及要求选择合适的组态；三组态A1、C1、E1；五组态A1、B1、C1、D1、E1；六组态A1、C1、E1、A3、C3、E3；九组态A1、C1、E1、A2、C2、E2、A3、C3、E3；十组态A1、B1、C1、D1、E1、A3、B3、C3、D3、E3；十五组态A1、B1、C1、D1、E1、A2、B2、C2、D2、E2、A3、B3、C3、D3、E3；其中C1、C2、C3在机动载体的中轴线上，其余各磁传感器沿中轴线对称分布；A1、B1、C1、D1、E1为前组，A2、B2、C2、D2、E2为中组，A3、B3、C3、D3、E3为后组；C1、C2、C3为脉冲磁传感器，A1、A2、A3、E1、E2、E3为偏离磁传感器，B1、B2、B3、D1、D2、D3为补偿磁传感器b)铁路交通中机车上磁传感器的布置磁传感器成组装置在机车上，磁传感器的测量轴垂直于机车俯视平面；磁传感器检测部位离轨道平面高度不大于300毫米；沿机车中线两侧对称设置与上行和下行信标轨线相对应的两组磁传感器；左侧A0、B0、C0为正向磁传感器组，工作在机车正向行驶状态下，其间距等于上行轨线与下行信标轨线的间距；右侧A1、B1、C1为反向磁传感器组，工作在机车反向行驶状态下；沿机车纵向，上述两组都有一组态、二组态、三组态，为了提高检测系统的可靠度，应采用二组态或三组态；磁传感器沿纵向的分布间隔为一个节点步距。
全文摘要
本发明涉及汽车、运输机器人、铁路机车等地面机动运载装置的自动控制技术。它采用永磁体,按照一定间距沿一定轨迹排列,其N、S磁极正或反向垂直于路面且符合一定信息编码与传输格式埋设,从而构成地面交通磁性航线和信标。通过安装在载体上的磁传感器阵列,可以采集磁性航线和信标所包含的运行及交通信息。计算机内的交通映射网络及信息冗余,使交通网络信标编码简化、可靠度提高。本发明可以达到测控装置的要求,用于提供导航、自动驾驶、交通及其它信息。
文档编号G05D1/00GK1274876SQ99106818
公开日2000年11月29日 申请日期1999年5月25日 优先权日1999年5月25日
发明者李善伯 申请人:李善伯