基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，包括具有无线通讯功能的移动式智能终端，所述移动式智能终端设置在每辆列车的车头和车尾，所述移动式智能终端之间采用无线网络技术进行通信；后续列车的移动式智能终端与前一列车的移动式智能终端进行通信的同时，通过对前一列车移动式智能终端的识别号与信号强度进行采样分析，获取前方列车的编号以及间隔距离。本发明解决了列车在失去信号系统防护下的人工列车定位以及安全人工驾驶问题。
【专利说明】基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及轨道交通安全行车【技术领域】，特别是涉及一种基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统。
【背景技术】
[0002]随着轨道交通事业的飞速发展，地铁已经成为城市中不可或缺的交通方式，其安全、快捷、准时等优点成为了许多市民出行的首选交通工具。在失去信号防护的情况下，列车的行车安全需要人为卡控，细小的人为失误都会造成事故的发生。上海地铁10号线撞车事件是由于信号设备失电，失去列车安全防护功能，人为定位列车中出现失误从而导致列车追尾。因此如何能在旁路信号系统安全防护后通过技防的方式来扶持人防，减少失误，力口快列车的定位与准确性，提高地铁运行安全。
[0003]紫蜂(Zigbee)是一种新兴的短距离无线通信技术，基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
[0004]移动自组网(MobileAdHocNetwork)是由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成的多跳的自组织网络系统。网络中每个终端可以自由移动，地位相等，不需要现有信息基础网络设施的支持，可以在任何时候、任何地点快速构建，应用范围可以覆盖工业、商业、医疗、家庭、办公环境、军事、消防等各种场合，尤其在消防救援上，移动自组网对于集中指挥、协同作战和提高作战机动性等具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，能够解决了轨道交通列车在失去信号系统防护的情况下安全行车的问题。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，包括具有无线通讯功能的移动式智能终端，所述移动式智能终端设置在每辆列车的车头和车尾，所述移动式智能终端之间采用无线网络技术进行通信；后续列车的移动式智能终端与前一列车的移动式智能终端进行通信的同时，通过对前一列车移动式智能终端的识别号与信号强度进行采样分析，获取前方列车的编号以及间隔距离。
[0007]所述移动式智能终端之间采用zigbee无线网络技术进行通信。
[0008]多辆列车之间通过移动式智能终端形成一个自组织的网络。
[0009]所述移动式智能终端包括中央处理器，所述中央处理器分别连接存储模块、输入模块、显示模块和无线通讯模块，所述中央处理器还用于根据信号强度计算前方列车与本列车的间隔距离。
[0010]所述间隔距离是根据接收信号的强度，计算出信号的传播损耗，利用RSSI理论和经验模型将传输损耗转换而成的。
[0011]有益效果
[0012]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本发明利用了 zigbee技术，并借助嵌入式的平台，解决了列车在失去信号系统防护下的人工列车定位以及安全人工驾驶问题。通过在嵌入式平台内对相应的信息进行采集、运算，构建出一种直观有效的辅助列车司机进行列车定位，了解前方列车间距的系统。
[0013]本发明是一种适用于轨道交通安全运行辅助系统，可有效直接地帮助列车司机和行车调度做出准确及时的决策，保证列车定位的准确性以及行车安全性。本发明体积小、质量轻、成本小，只需在车辆的两个车头各安装一套设备。
[0014]本发明采用zigbee无线网络的技术，可以使得通信范围内的前后两列之间能够进行稳定、高质量地无线通信。
[0015]本发明采用移动自组织网络的技术，可以使得通信范围内的任意两个终端节点之间能够稳定、高质量地进行通信。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的系统框图；
[0017]图2是本发明中移动智能终端的框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0019]本发明的实施方式涉及一种基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，包括具有无线通讯功能的移动式智能终端，无线移动式智能终端设置在每辆列车的车头和车尾，移动式智能终端之间采用zigbee无线网络技术进行通信。后续列车的无线移动式智能终端与前一列车的无线移动式智能终端进行通信的同时，通过对前一列车无线移动式智能终端的识别号与信号强度进行采样分析，获取前方列车的编号以及间隔距离，并直接显示在司机显示屏上。
[0020]如图2所示，所述移动式智能终端包括中央处理器，所述中央处理器分别连接存储模块、输入模块、显示模块和无线通讯模块，所述中央处理器还用于根据信号强度计算前方列车与本列车的间隔距离。该系统主要功能是通信和测距，通信功能用于传输列车信息，测距功能完成列车间距测量与定位。
[0021]其中，定位测距系统的算法是在原有RSSI定位技术的基础上实现的。RSSI技术是通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术。其中电波在自由空间传播的距离、频率和信号衰减的关系为:
[0022]Qlos = 32.44+201gd+201gf (I)[0023]式中:Q1()s为传播损耗,单位为dB, d为距离,单位为km, f为工作频率，单位为MHz。
[0024]当电波的频率和发射功率固定不变时，通信的距离和接收器接收到的功率直接相关，由于不同的环境下信号的衰减程度不同，在相应的环境下进行测量得到传播损耗经验值，并对式(I)进行修正。RSSI的理论值可表示为:
[0025]Ikssi=-(10n*lgd+A) (2)
[0026]式中:d为信号传播的距离，单位是m，射频参数A和η用于描述网络操作环境。在全向模式下，射频参数A被定义为用dBm表示的距发射端Im处接收到的信号强度绝对值。射频参数η被定义为路径损失指数，它指出了信号能量随着到收发器距离的增加而衰减的速率。因此，本申请中测距原理为已知发射节点(前方列车)的发射信号强度，接收节点(本列车)根据接收信号的强度，计算出信号的传播损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转换为距离。
[0027]在地铁信号系统失效时，该区域内的列车驾驶和定位都需要人为操控，由于每列列车均有无线移动式智能终端，因此多辆列车之间可以形成一个自组织的网络，通过其余已知列车位置可以了解故障区域内列车信息加快列车定位。在地铁信号系统失效时，该区域内的列车驾驶和定位都需要人为操控，通过该系统对前方列车信息的掌握与交流可以辅助司机，也可以使得调度更加有效、安全的操控列车的驾驶。
【权利要求】
1.一种基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，包括具有无线通讯功能的移动式智能终端，其特征在于，所述移动式智能终端设置在每辆列车的车头和车尾，所述移动式智能终端之间采用无线网络技术进行通信；后续列车的移动式智能终端与前一列车的移动式智能终端进行通信的同时，通过对前一列车移动式智能终端的识别号与信号强度进行采样分析，获取前方列车的编号以及间隔距离。
2.根据权利要求1所述的基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述移动式智能终端之间采用zigbee无线网络技术进行通信。
3.根据权利要求1所述的基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，其特征在于，多辆列车之间通过移动式智能终端形成一个自组织的网络。
4.根据权利要求1所述的基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述移动式智能终端包括中央处理器，所述中央处理器分别连接存储模块、输入模块、显示模块和无线通讯模块，所述中央处理器还用于根据信号强度计算前方列车与本列车的间隔距离。
5.根据权利要求1所述的基于无线网络的地铁后备行车模式下的安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述间隔距离是根据接收信号的强度，计算出信号的传播损耗，利用RSSI理论和经验模型将传输损耗转换而成的。
【文档编号】H04W84/18GK103991466SQ201410209629
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】江晓寅, 李德敏, 陈建斌, 张晓露 申请人:东华大学