專利名稱：一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛信息識別技術(shù)，具體涉及一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)和基于該系統(tǒng)實施的方法。
背景技術(shù)：
隨著城市軌道交通的大發(fā)展，各地大力興建城市軌道交通，地鐵已經(jīng)成為越來越普及的交通工具。車輛行駛安全措施、車輛行駛數(shù)據(jù)信息采集需通過車輛信號系統(tǒng)保障，由于車輛行駛數(shù)據(jù)采集的單一，當車輛信號系統(tǒng)或列車發(fā)生故障時，人工調(diào)度模式無法精確定位車輛位置，從而列車無法正常行駛嚴重將有可能導致列車追尾等安全事故。針對這種情況，人們提出了一種基于RFID技術(shù)的車輛狀態(tài)信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用RFID射頻信號對列車車體號進行采集。但因為隧道內(nèi)部空間的物理特性，導致RFID信號的嚴重反射及折射，存在單一通過RFID技術(shù)無法精確定位車輛的位置及其運行方向等缺陷，并會經(jīng)常性給出錯誤的列車位置及運行方向的判斷，給予人工調(diào)動誤導的信息，因此基于單一 RFID技術(shù)的列車定位及跟蹤系統(tǒng)不但不能成為人工調(diào)度時候?qū)囕v位置進行定位的輔助手段，反而會帶來災難性的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有車輛行駛狀態(tài)的采集方案所存在的問題，在現(xiàn)有RFID技術(shù)基礎(chǔ)上，通過采用兩種不同的輔助手段實現(xiàn)對車輛的精準定位及跟蹤。為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車載標簽、RFID接收終端，所述系統(tǒng)還包括輔助探測定位裝置，所述車載標簽內(nèi)存有車輛識別信息，并安置于車輛上，所述RFID接收終端設(shè)置在車輛站臺兩端，并接收識別車輛上車載標簽發(fā)出的RFID信號，每個RFID接收終端分別受控于一個輔助探測定位裝置，所述輔助探測定位裝置實時探測車輛進入站臺的狀態(tài)，并觸發(fā)對應的RFID接收終端接收車輛上車載標簽發(fā)出的RFID信號，RFID接收終端接將接收到的信號傳至上位機，上位機根據(jù)接收到的信號以及對應RFID接收終端的信息判斷出車輛的行駛狀態(tài)和方向。在該車輛跟蹤及定位系統(tǒng)的優(yōu)選實例中，所述輔助探測定位裝置內(nèi)嵌于RFID接收終端中。進一步的，所述輔助探測定位裝置的探測距離為0.5_5m。進一步的，所述輔助探測定位裝置為超聲波探測器。進一步的，所述輔助探測定位裝置為紅外線傳感器。進一步的，所述輔助探測定位裝置為激光傳感器。進一步的，所述車載標簽內(nèi)存有車輛號、標簽安置位置、運營制定內(nèi)容。作為本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明還提供一種基于上述系統(tǒng)實施的車輛跟蹤及定位方法，該方法包括如下步驟:
(I)車輛上車頭和車尾的車載標簽在車輛運行時不斷地向外發(fā)送RFID信號；(2)站臺兩端的RFID接收終端對應的輔助探測定位裝置實時探測車輛的運行狀態(tài)，若輔助探測定位裝置探測在車輛，則觸發(fā)控制對應的RFID接收終端接收車輛上車載標簽發(fā)送的信息；(3) RFID接收終端將接收到的信息傳至上位機；(4)上位機根據(jù)站臺上RFID接收終端接收到的信息、接收的時間以及RFID接收終端之間的相對位置關(guān)系判斷出車輛的行駛狀態(tài)和方向。在方法的優(yōu)選方案，所述步驟(I)中車載標簽每200毫秒發(fā)送一次RFID信號，在200毫秒的間隔中的前64毫秒再隨機發(fā)送一次。根據(jù)上述方案形成的本方案通過列車在運行的時候?qū)Π惭b在不同物理位置的超聲波/紅外線/激光傳感器的觸發(fā)時間，本發(fā)明能夠精準的判斷地鐵列車的位置及運行方向。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明。

圖1為列車通過站臺A端觸發(fā)。圖2為列車通過站臺B端觸發(fā)。圖3列車駛進站臺。圖4站臺兩端同時觸發(fā)。圖5站臺A端停止觸發(fā)。圖6列車駛離站臺。圖7列車靠站停車調(diào)整示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。本實例提供一種地鐵列車跟蹤及定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)由分別安裝在列車車頭或者車尾的車載標簽、安置在站臺兩端的RFID接收終端以及內(nèi)置于每個RFID接收終端內(nèi)的輔助探測定位裝置組成。本系統(tǒng)中，每個車載標簽具有唯一的ID號，其內(nèi)容包含車輛號、車頭/車尾位置、運營指定內(nèi)容等信息。每個車載標簽在車輛運行時，每200毫秒發(fā)送一次自身ID，在200毫秒的間隔中的前64毫秒再隨機發(fā)送一次以防止信號碰撞，既200毫秒內(nèi)發(fā)送2次。對于系統(tǒng)安置的RFID接收終端，其工作頻率與車載標簽的工作頻率相同，用于接收和識別車載標簽發(fā)出的RFID射頻信號(即上述的ID信號號)。由于一般車站的站臺具有上行和下行軌道，針對該情況，本實例在每個車站的站臺在上和下行軌道兩端共安裝4臺RFID接收終端，并且分別與列車?？空九_時的車頭和車尾相對應，離列車軌道最遠距離不超過5M。由此設(shè)置的系統(tǒng)安置的RFID可實時接收經(jīng)過的車載標簽所發(fā)信息，并將接收信息發(fā)送至上位機。
由于地鐵列車隧道內(nèi)為封閉的圓形通道，車載標簽發(fā)送的射頻信號通過反射及傳導可以遠距離傳輸，當信號發(fā)送到相鄰車站的RFID接收終端時，安置于車站上的所有RFID接收終端可能都會在相同內(nèi)接受到相關(guān)的射頻信號，將會無法正確判斷此列車所在位置，是否進站或是駛離站臺及行駛方向。本實例通過輔助探測定位裝置的輔助手段來觸發(fā)控制每個RFID接收終端來接受相應的射頻信號:只有當RFID接收終端內(nèi)置的輔助探測定位裝置在自己的探測范圍內(nèi)探測到車輛，并在其觸發(fā)下，該RFID接收終端才開始工作接收和識別車輛上車載標簽發(fā)送的信號。這樣在輔助探測定位裝置的觸發(fā)控制下，站臺上的RFID接收終端在接收和識別車輛上車載標簽發(fā)出信號的時間、順序等將得到精確的控制。為了能夠精確車輛，本實例中的輔助探測定位裝置一般采用超聲波探測器、紅外線傳感器或者激光傳感器等裝置，這些輔助裝置通過自身原理的特點來能夠在自己的探測范圍內(nèi)精確的探測車輛的運行位置。根據(jù)車輛與站臺之間的相對位置關(guān)系，本實例中的各個輔助裝置的探測范圍一般設(shè)定在0.5 5M。該距離即為RFID接收終端觸發(fā)工作的距離，即當車輛運行至距RFID接收終端0.5 5M時，列車的車身首先會遮擋RFID接收終端內(nèi)的輔助探測定位裝置發(fā)出的探測信號，此時輔助探測定位裝置將會探測到車輛，并觸發(fā)該RFID接收終端工作接收并識別該車輛上車載標簽發(fā)出的信號，此時接收的車載標簽信息為當前列車有效信息，而在其它情況下RFID接收終端將不會接收和識別相關(guān)的射頻信號，由此能夠精確獲得車輛狀態(tài)信息。上位機根據(jù)站臺上所有RFID接收終端接收的車載標簽的信息、RFID接收終端的觸發(fā)時間以及順序來判斷運營中列車的行駛方向、列車進站、駛離車站、靠站停車調(diào)整等模式，具體判斷情況如下。1、列車行駛方向精確定位。參見圖1，當行駛的列車100在通過站臺200，在相距站臺200上位于A端的RFID接收終端0.5 5M時，列車的車身首先會遮擋站臺200上位于A端的RFID接收終端中輔助探測定位裝置(以下簡稱輔助裝置)的探測信號。此時位于A端的RFID接收終端中的輔助裝置將觸發(fā)控制位于A端的RFID接收終端工作接收并識別該列車100上車載標簽發(fā)出的信息，并傳給上位機。由于站臺200上位于B端的RFID接收終端相距列車100肯定超過其探測范圍
0.5 5M，故位于B端的RFID接收終端將不會工作，無法接收和識別該列車車載標簽發(fā)送的信息。參見圖2，列車100繼續(xù)向前行，車身將會遮擋站臺200上位于B端的RFID接收終端中輔助裝置的探測信號。此時位于B端的RFID接收終端中的輔助裝置將觸發(fā)控制位于B端的RFID接收終端工作接收并識別該列車100上車載標簽發(fā)出的信息，并傳給上位機。最后，在列車100繼續(xù)向前行，首先列車100會遠離A端的RFID接收終端超過5M，此時A端的RFID接收終端內(nèi)輔助裝置探測不到列車，將觸發(fā)控制A端的RFID接收終端停止工作；再者，列車100會遠離B端的RFID接收終端超過5M，此時B端的RFID接收終端內(nèi)輔助裝置探測不到列車，將觸發(fā)控制B端的RFID接收終端停止工作。此時，上位機根據(jù)A端先觸發(fā)接收信號，再者B端接觸接收信號，接著A端觸發(fā)先停止再到B端觸發(fā)停止，由此可以精確判斷該列車的形式方向是由A駛向B的方向。
2、列車進站參見圖3，在列車100未進入站臺時，站臺200上A、B兩端的RFID接收端中輔助裝置都保持未觸發(fā)狀態(tài)下。當列車進站時，站臺A端的RFID接收端首先被觸發(fā)，并通過RFID接收端接收車頭標簽信息讀取標簽ID內(nèi)容(具體原理如上所述，此處不加以贅述)。參見圖4，當列車100繼續(xù)前行，站臺200上B端的RFID接收端也被觸發(fā)(具體原理如上所述,此處不加以贅述),此時站臺200上A、B端的RFID接收端均被觸發(fā)，并接收車頭/車尾的標簽信息，判將斷當前列車進站。3、駛離站臺參見圖5，當站臺200上A、B兩端的RFID接收端同時被觸發(fā)的狀態(tài)下，列車行駛，在遠離A端的RFID接收終端超過5M時，此時A端的RFID接收終端內(nèi)輔助裝置探測不到列車，將觸發(fā)控制A端的RFID接收終端停止工作。與此同時，列車的車身與B端接收終端觸的相距距離將繼續(xù)保持在5M內(nèi)，B端的接收終端觸將繼續(xù)保持觸發(fā)工作狀態(tài)(具體原理如上所述，此處不加以贅述)。參見圖6，列車100繼續(xù)行駛，在遠離B端的RFID接收終端超過5M時，此時B端的RFID接收終端內(nèi)輔助裝置探測不到列車，將觸發(fā)控制B端的RFID接收終端停止工作。此時站臺200上A、B端的RFID接收終端均處于未觸發(fā)狀態(tài)，判斷當前列車駛離站臺。4、靠站停車調(diào)整參見圖7，列車100靠站時可能發(fā)生未?？吭谥付ㄜ囬T開啟區(qū)域，也就是開過頭的情況，需要倒車調(diào)整停車位置。此時，由于列車100過站，列車的車尾將距離站臺200上A端的RFID接收終端超過5M，該RFID接收終端內(nèi)的輔助裝置在自己0.5-5M的探測范圍內(nèi)探測不到列車，此時輔助裝置將觸發(fā)A端的RFID接收終端停止工作。與此同時，列車與站臺200上B端的RFID接收終端的距離保持在5M內(nèi)，該RFID接收終端內(nèi)的輔助裝置在自己0.5-5M的探測范圍內(nèi)繼續(xù)能夠探測到列車，此時B端的RFID接收終端繼續(xù)處理觸發(fā)工作，該狀態(tài)下將會誤判為車輛為駛離車站狀態(tài)。當列車倒車調(diào)整停車位置，列車的車尾端將會靠近站臺200上A端的RFID接收終端，當列車調(diào)整到正確位置時，列車的車尾端與站臺200上A端的RFID接收終端之間相距位于5M，此時A端的RFID接收終端中輔助裝置將會探測到車輛，其將會觸發(fā)A端的RFID接收終端工作，該狀態(tài)將會誤判列車行駛方向。由此上位機根據(jù)當站臺RFID接收終端判斷當前列車(通過車載標簽ID信息)由進站模式變?yōu)轳傠x車站再變更列車行駛方向進站為靠站調(diào)整停車模式。對于本實例中根據(jù)輔助裝置觸發(fā)RFID接收終端的工作狀態(tài)以及其他信息來列車行駛狀態(tài)的方式并不限于上述的方案，其還可以采用其他判斷方式。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車載標簽、RFID接收終端，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括輔助探測定位裝置，所述車載標簽內(nèi)存有車輛識別信息，并安置于車輛上，所述RFID接收終端設(shè)置在車輛站臺兩端，并接收識別車輛上車載標簽發(fā)出的RFID信號，每個RFID接收終端分別受控于一個輔助探測定位裝置，所述輔助探測定位裝置實時探測車輛進入站臺的狀態(tài)，并觸發(fā)對應的RFID接收終端接收車輛上車載標簽發(fā)出的RFID信號，RFID接收終端接將接收到的信號傳至上位機，上位機根據(jù)接收到的信號以及對應RFID接收終端的信息判斷出車輛的行駛狀態(tài)和方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助探測定位裝置內(nèi)嵌于RFID接收終端中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助探測定位裝置的探測距離為0.5-5m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助探測定位裝置為超聲波探測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助探測定位裝置為紅外線傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助探測定位裝置為激光傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)，其特征在于，所述車載標簽內(nèi)存有車輛號、標簽安置位置、運營制定內(nèi)容。
8.—種車輛跟蹤及定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)車輛上車頭和車尾的車載標簽在車輛運行時不斷地向外發(fā)送RFID信號； (2)站臺兩端的RFID接收終端對應的輔助探測定位裝置實時探測車輛的運行狀態(tài)，若輔助探測定位裝置探測在車輛，則觸發(fā)控制對應的RFID接收終端接收車輛上車載標簽發(fā)送的信息； (3)RFID接收終端將接收到的信息傳至上位機； (4)上位機根據(jù)站臺上RFID接收終端接收到的信息、接收的時間以及RFID接收終端之間的相對位置關(guān)系判斷出車輛的行駛狀態(tài)和方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛跟蹤及定位方法，其特征在于，所述步驟(I)中車載標簽每200暈秒發(fā)送一次RFID信號,在200暈秒的間隔中的前64暈秒再隨機發(fā)送一次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車輛跟蹤及定位系統(tǒng)以及方法，該方案由車載標簽、RFID接收終端以及輔助探測定位裝置來實施，所述車載標簽內(nèi)存有車輛識別信息，并安置于車輛上，每個RFID接收終端分別受控于一個輔助探測定位裝置，而輔助探測定位裝置實時探測車輛進入站臺的狀態(tài)，并觸發(fā)對應的RFID接收終端接收車輛上車載標簽發(fā)出的RFID信號，RFID接收終端接將接收到的信號傳至上位機，上位機根據(jù)接收到的信號以及對應RFID接收終端的信息判斷出車輛的行駛狀態(tài)和方向。本發(fā)明通過列車在運行的時候?qū)Π惭b在不同物理位置的超聲波/紅外線/激光傳感器的觸發(fā)時間，本發(fā)明能夠精準的判斷地鐵列車的位置及運行方向。
文檔編號B61L25/02GK103192854SQ201310135170
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者汪革 申請人:上海博達數(shù)據(jù)通信有限公司, 上海博瀛通信科技有限公司