專利名稱：磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛運(yùn)行控制領(lǐng)域，特別是涉及一種對(duì)磁浮交通特種車輛的精確跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行定位、管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前公共交通運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度和管理技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于各種鐵路交通、出租汽車、公共汽車、公安警車、運(yùn)鈔車以及各種專業(yè)運(yùn)輸車輛的調(diào)度監(jiān)視上。尤其是各種電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能的發(fā)展為車輛的管理和調(diào)度提供了新的技術(shù)支持。當(dāng)前GPS全球定位系統(tǒng)的建立，為全球范圍內(nèi)的用戶提供了一種廉價(jià)、實(shí)用的定位手段，而各種車地通信系統(tǒng)，如常規(guī)對(duì)講系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)、集群系統(tǒng)(如IDEN)、DataCell、CDPD、GSM/SMS/GPRS、CDMA等，也相繼問世。
其中最為典型的是于2002年10月18日公開的KR2002-0078442號(hào)韓國浦項(xiàng)制鐵株式會(huì)社申請(qǐng)的《利用DGPS信息及鐵道線路信息以跟蹤鐵路車輛的裝置及方法》專利。該跟蹤鐵路車輛的裝置由以下五部分組成1)車輛搭載系統(tǒng)，它由GPS天線、GPS接受器、控制器、標(biāo)示器、調(diào)制解調(diào)器、天線和無線電發(fā)射器等構(gòu)成；2)軌道線路狀態(tài)檢測(cè)裝置，它由軌道線路和監(jiān)測(cè)繼電器等構(gòu)成；3)基站系統(tǒng)，它由基站和基站控制器等組成；4)車輛控制系統(tǒng)，它由人機(jī)聯(lián)系界面、數(shù)據(jù)庫、進(jìn)程計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)輸入輸出裝置、GPS天線等組成；5)基準(zhǔn)站系統(tǒng)，它由GPS天線、GPS接收器、基準(zhǔn)站服務(wù)器等組成。
其方法是，車輛控制系統(tǒng)通過基站系統(tǒng)將車輛搭載系統(tǒng)及包含有位置數(shù)據(jù)的作業(yè)相關(guān)信息進(jìn)行無線通信，在該車輛控制系統(tǒng)中利用從車輛搭載系統(tǒng)獲取的鐵路車輛絕對(duì)位置、從軌道線路狀態(tài)檢測(cè)裝置獲取的鐵路車輛所在位置、從基準(zhǔn)站系統(tǒng)獲得的修正數(shù)據(jù)，在該鐵路車輛線路上目前位置的跟蹤方法方面，具備以下階段的特點(diǎn)1)對(duì)該鐵路車輛在鐵道線路上的占據(jù)位置，扳閘的狀態(tài)及信號(hào)器的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷該鐵路車輛是否在運(yùn)行的階段；2)上述的車輛搭載系統(tǒng)中將從三個(gè)以上的衛(wèi)星處接收到的有關(guān)位置及時(shí)間的信息通過使用幾何學(xué)三角法計(jì)算該鐵路車輛的位置的階段；3)從事先選定的基準(zhǔn)衛(wèi)星處接收有關(guān)位置和時(shí)間的信息，并利用這些信息設(shè)定絕對(duì)位置的修正數(shù)據(jù)階段；4)如果在上述階段1)中判斷為處于運(yùn)行狀態(tài)，則開始進(jìn)行該鐵路車輛的位置跟蹤，利用上述階段3)中的修正數(shù)據(jù)對(duì)上述階段2)中的絕對(duì)位置進(jìn)行修正的階段；5)在事先選定的數(shù)據(jù)庫中尋找上述階段4)中所修正的相對(duì)于絕對(duì)位置的線路上的位置，決定該車輛目前位置的階段。
但是現(xiàn)有上述技術(shù)存在著系統(tǒng)復(fù)雜、安裝施工困難，例如要在磁浮的高架軌道上全線安裝軌道線路狀態(tài)檢測(cè)裝置就是一個(gè)難題。而且方法繁瑣、定位精度差、遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足相距5米的兩條軌道，其精度小于3米的要求。同時(shí)其功能單一，僅為車輛定位跟蹤，不具備對(duì)車輛的管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的功能，而這些功能又是運(yùn)行在正常磁浮列車計(jì)劃之外的磁浮特種車輛(如檢測(cè)車、搶險(xiǎn)車、維修車、清路車等)所必須的。此外，現(xiàn)有技術(shù)還存在車地通信的可靠性和實(shí)時(shí)性、組網(wǎng)的靈活性、費(fèi)用等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法和系統(tǒng)。解決調(diào)度監(jiān)視方法簡(jiǎn)潔、設(shè)備簡(jiǎn)單、定位精確、車地通信安全有效，組網(wǎng)靈活的技術(shù)問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法，包含差分GPS定位和無線傳輸，其特征在于由控制中心將所接受的GPS衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生差分?jǐn)?shù)據(jù)連同由中央操作員輸入或由中央應(yīng)用模塊自生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起打包，用無線傳輸至各車載系統(tǒng)；各車載系統(tǒng)在接受GPS衛(wèi)星信號(hào)和該差分?jǐn)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生校正后的GPS初始定位數(shù)據(jù)，并用定位算法完成該GPS初始定位數(shù)據(jù)向一維線路軌道里程上的轉(zhuǎn)換或投影，產(chǎn)生該特種車輛的應(yīng)用定位數(shù)據(jù)，由該車載應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)該應(yīng)用定位數(shù)據(jù)、收到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)或車載操作員輸入的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)該特種車輛和車輛線路的車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視，安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能；該應(yīng)用定位數(shù)據(jù)連同車載操作員輸入的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起打包由無線傳輸至控制中心應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)行對(duì)所有車輛和線路的車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能。
進(jìn)一步，控制中心和車載系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)無線傳輸使用的是Mobitex專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。
再進(jìn)一步，由控制中心應(yīng)用系統(tǒng)接收其GPS定位設(shè)備和無線傳輸設(shè)備的生命脈沖、并判斷其狀態(tài)來實(shí)施系統(tǒng)監(jiān)控。
又進(jìn)一步，由車載應(yīng)用系統(tǒng)接收其GPS定位設(shè)備和無線傳輸設(shè)備的生命脈沖，并判斷其狀態(tài)來實(shí)施系統(tǒng)監(jiān)控。
一種使用上述磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，由控制中心和車載系統(tǒng)組成，其特征在于該調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，分為利用初始定位數(shù)據(jù)對(duì)特種車輛實(shí)現(xiàn)車輛定位、車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能的調(diào)度工作站系統(tǒng)、采用MOBITEX專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)的無線數(shù)傳通信系統(tǒng)、完成特種車輛位置信息采集和校正提供初始定位數(shù)據(jù)的差分GPS定位系統(tǒng)三部分；該調(diào)度工作站系統(tǒng)由設(shè)置在控制中心中包含中央應(yīng)用模塊及顯示設(shè)備的中央工作站和設(shè)置在車載系統(tǒng)中包含車載應(yīng)用模塊和顯示設(shè)備的車載工作站組成；該差分GPS定位系統(tǒng)由設(shè)置在控制中心的差分基準(zhǔn)站和第一GPS接入設(shè)備，和設(shè)置在車載系統(tǒng)中的第二GPS接入設(shè)備組成；該無線數(shù)傳通信系統(tǒng)由設(shè)置在控制中心的無線基站和設(shè)置在車載系統(tǒng)上的無線接入設(shè)備組成。
進(jìn)一步，上述的中央應(yīng)用模塊和車載應(yīng)用模塊均包含業(yè)務(wù)模塊和通訊模塊兩部分。
一種使用上述磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法的控制中心調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由接收到的應(yīng)用定位數(shù)據(jù)對(duì)所有特種車輛的車輛定位、車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)實(shí)現(xiàn)調(diào)度監(jiān)視功能包含中央應(yīng)用模塊及顯示設(shè)備的中央工作站，接收GPS衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生差分?jǐn)?shù)據(jù)具有第一GPS接入設(shè)備的差分基準(zhǔn)站，采用MOBITEX專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送或接收差分?jǐn)?shù)據(jù)、應(yīng)用定位數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包含同步控制器、基站控制器和無線基站設(shè)備的無線基站三部分組成。
進(jìn)一步，差分基準(zhǔn)站和無線基站組成固定基站，該固定基站通過局域網(wǎng)與中央工作站連接。
還進(jìn)一步，上述的無線基站設(shè)備依次通過同步控制器和基站控制器與局域網(wǎng)連接；差分基準(zhǔn)站直接與局域網(wǎng)連接。
再進(jìn)一步，該同步控制器為主從雙CPU結(jié)構(gòu)，由主CPU通過無線基站設(shè)備接收車載系統(tǒng)的上行數(shù)據(jù)并發(fā)送給基站控制器，從CPU接收基站控制器的數(shù)據(jù)與同步數(shù)據(jù)一起發(fā)送給無線基站設(shè)備；且該同步控制器定期向基站控制器發(fā)送生命脈沖。
更進(jìn)一步，基站控制器為嵌入式操作系統(tǒng)，它定期向中央工作站發(fā)送生命脈沖。
又進(jìn)一步，該中央應(yīng)用模塊包含業(yè)務(wù)模塊和通訊模塊；該通訊模塊定期接收差分基準(zhǔn)站和基站控制器的生命脈沖，進(jìn)行判別報(bào)警完成控制中心的系統(tǒng)監(jiān)控。
一種使用上述磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法的車載調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于包含有采用MOBITEX專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)接收或發(fā)送差分?jǐn)?shù)據(jù)、應(yīng)用定位數(shù)據(jù)及各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的無線接入設(shè)備，將該差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行校正為初始定位數(shù)據(jù)的第二GPS接入設(shè)備，以及將該初始定位數(shù)據(jù)向一維線路軌道里程坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換得到應(yīng)用定位數(shù)據(jù)對(duì)該特種車輛實(shí)行車輛管理、車輛定位、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)調(diào)度監(jiān)視功能的包含車載應(yīng)用模塊及顯示設(shè)備的車載工作站三部分。
進(jìn)一步，設(shè)置有與第二GPS接入設(shè)備、無線接入設(shè)備相接的MCU同步控制器，該MCU同步控制器與第二GPS接入設(shè)備、無線接入設(shè)備一起組成完成車載工作站與外部的數(shù)據(jù)通信的車載控制器。
再進(jìn)一步，該車載應(yīng)用模塊包含有按接收的第二GPS接入設(shè)備、無線接入設(shè)備定期發(fā)送的生命脈沖判別系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控的通訊模塊；該通訊模塊定期向MCU同步控制器發(fā)出詢問信號(hào)。
又進(jìn)一步，該中央工作站和車載工作站均設(shè)置有車輛定位應(yīng)用模塊、車輛管理應(yīng)用模塊、運(yùn)行調(diào)度應(yīng)用模塊、運(yùn)行監(jiān)視運(yùn)用模塊和安全防護(hù)應(yīng)用模塊。
本發(fā)明具有如下的有益效果1、改變了以往用人工方法對(duì)磁浮特種車輛的調(diào)度、監(jiān)視的落后狀態(tài)，可高效、迅速、全盤地控制所有特種車輛。
2、同時(shí)對(duì)特種車輛實(shí)行車輛定位、車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)五種綜合的調(diào)度監(jiān)視功能。
3、定位方法簡(jiǎn)便、定位精度高，定位誤差小于2.5米。
4、使用基于MOBITEX技術(shù)的無線數(shù)傳通信，其固定基站根據(jù)環(huán)境及發(fā)射功率等條件可以覆蓋半徑為20-30公里的范圍，可通過增加基站組成網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大覆蓋范圍和信道容量，且組網(wǎng)靈活，通信安全有效。


圖1是表示特種車輛調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)方案示意圖；圖2是表示控制中心調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)的組成示意圖；圖3是表示車載調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)的組成示意圖；圖4是本發(fā)明的磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法示意圖；圖5是本發(fā)明的線路和車輛管理流程圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明的磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)由固定的控制中心調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)(即控制中心)和若干個(gè)移動(dòng)的車載調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)(即車載系統(tǒng))組成，它包括調(diào)度工作站系統(tǒng)10、差分GPS定位系統(tǒng)20、無線數(shù)傳通信系統(tǒng)30三部分。調(diào)度工作站系統(tǒng)10由設(shè)置在控制中心的中央工作站11和設(shè)置在各車載系統(tǒng)的車載工作站12組成；差分GPS定位系統(tǒng)20由設(shè)置在控制中心的第一GPS接入設(shè)備21及差分基準(zhǔn)站22和設(shè)置在各車載系統(tǒng)上的第二GPS接入設(shè)備23組成；無線數(shù)傳通信系統(tǒng)30由設(shè)置在控制中心的無線基站31和設(shè)置在各車載系統(tǒng)上的無線接入設(shè)備32組成。
磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)在工作過程中主要面對(duì)兩個(gè)人工角色——中央操作員和車載操作員。系統(tǒng)調(diào)度監(jiān)視功能分別在中央工作站11和各車載工作站12實(shí)現(xiàn)，并利用這兩個(gè)工作站中的人機(jī)界面向操作員提供服務(wù)，同時(shí)接收各種命令和外部信息。中央操作員向系統(tǒng)輸入操作命令信息，調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)向中央操作員和各車載操作員顯示該車輛運(yùn)行狀況(位置、方向、速度等)。
控制中心除第一GPS接入設(shè)備21和差分基準(zhǔn)站22外，其中央工作站11和無線基站31詳細(xì)的組成如圖2所示無線基站31由無線基站設(shè)備311、同步控制器312、基站控制器313組成；中央工作站11主要由包含業(yè)務(wù)模塊111和通訊模塊112兩部分的中央應(yīng)用系統(tǒng)組成。無線基站31和差分基準(zhǔn)站22一起構(gòu)成固定基站60，該固定基站60與中央工作站11，通過局域網(wǎng)40(如以太網(wǎng))連接起來，其中無線基站31的無線基站設(shè)備311、同步控制器312、基站控制器313依次串接后與局域網(wǎng)40連接；差分基準(zhǔn)站22直接與局域網(wǎng)40連接。
該無線基站設(shè)備311包括無線發(fā)送和接收設(shè)備，負(fù)責(zé)無線信號(hào)的發(fā)送和接收，即收到同步控制器312傳送來的數(shù)據(jù)后，通過Mobitex協(xié)議將信號(hào)發(fā)送出去，對(duì)于接收到的車載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給同步控制器312。
該同步控制器312采用主從雙CPU系統(tǒng)，主CPU負(fù)責(zé)接收各車載系統(tǒng)的上行數(shù)據(jù)，并發(fā)送到基站控制器313，同時(shí)向基站控制器313按一定的時(shí)間間隔發(fā)送同步控制器312的生命脈沖。從CPU負(fù)責(zé)接收基站控制器313的數(shù)據(jù)，并按照同步脈沖發(fā)生規(guī)則產(chǎn)生同步脈沖，將同步數(shù)據(jù)和基站控制器313的數(shù)據(jù)打包通過無線基站設(shè)備311發(fā)送到各特種車輛的車載系統(tǒng)上。
該基站控制器313采用嵌入式操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)處理多端口的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，其具體的功能如下
1)將收到的中央工作站11的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和差分基準(zhǔn)站22的GPS差分?jǐn)?shù)據(jù)打包，發(fā)送到同步控制器312；2)接收同步控制器312的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成TCP/IP的數(shù)據(jù)格式，通過以局域網(wǎng)40發(fā)送到中央工作站11；3)定時(shí)向中央工作站11發(fā)送生命脈沖。
該GPS差分基準(zhǔn)站22采用嵌入式操作系統(tǒng)，提供高精度的GPS差分?jǐn)?shù)據(jù)。具體的功能如下1)接收字節(jié)流的差分?jǐn)?shù)據(jù)，打包后依照配置的IP地址發(fā)往指定的基站控制器313；2)檢查差分基準(zhǔn)站自身是否正常工作，定時(shí)向中央工作站11的通訊模塊112發(fā)送生命脈沖報(bào)告狀態(tài)信息。
各車載系統(tǒng)的詳細(xì)組成如圖3所示包括車載工作站12、第二GPS接入設(shè)備23、無線接入設(shè)備32，并設(shè)置有MCU同步控制器51；車載工作站12分為通訊模塊112’和業(yè)務(wù)模塊111’兩部分。其中MCU(Microprocess Control Unit)同步控制器51和第二GPS接入設(shè)備23、無線接入設(shè)備32又構(gòu)成車載控制器50。
請(qǐng)參考圖4，并接合圖2和圖3，本發(fā)明的調(diào)度監(jiān)視方法如下控制中心GPS差分設(shè)備如第一GPS接入設(shè)備21和差分基準(zhǔn)站22接收到GPS衛(wèi)星信號(hào)，產(chǎn)生差分?jǐn)?shù)據(jù)，發(fā)往基站控制器313?；究刂破?13收到差分?jǐn)?shù)據(jù)，查詢是否有車輛管理、調(diào)度、運(yùn)行、安全防護(hù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到達(dá)。若有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到達(dá)，則一起打包后送往同步控制器312，由同步控制器312送到無線基站設(shè)備311，用MOBITEX專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，通過基站天線發(fā)送，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)傳。所有的特種車輛的無線接入設(shè)備32均收到控制中心無線基站31廣播的數(shù)據(jù)，MCU同步控制器51依照數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)間來產(chǎn)生同步信號(hào)，使該數(shù)據(jù)為車載系統(tǒng)各部分各取所需，第二GPS接入設(shè)備23取該差分?jǐn)?shù)據(jù)與其接收的GPS衛(wèi)星信號(hào)一起產(chǎn)生校正后的GPS初始定位數(shù)據(jù)，該校正的GPS初始定位數(shù)據(jù)，送往通訊模塊112’，通訊模塊112’送往業(yè)務(wù)模塊111’，經(jīng)業(yè)務(wù)模塊111’根據(jù)磁浮交通軌道線路信息采用一定的定位算法完成GPS初級(jí)定位數(shù)據(jù)向一維線路軌道里程上的轉(zhuǎn)換或投影的計(jì)算，從而確定該特種車輛在一維線路軌道里程坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置和相應(yīng)的軌道梁號(hào)、墩柱編號(hào)等，即應(yīng)用定位數(shù)據(jù)。這里定位算法可以采用各種現(xiàn)有的軌道匹配、路線/線路回歸、地圖匹配、坐標(biāo)系投影、數(shù)據(jù)庫查詢等方法。計(jì)算得到的應(yīng)用定位數(shù)據(jù)是整個(gè)特種車輛調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)的各種功能，如車輛管理、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)、調(diào)度等的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和判別輸入。該應(yīng)用定位數(shù)據(jù)，提供給車載應(yīng)用系統(tǒng)和MCU同步控制器51。MCU同步控制器51收到該應(yīng)用定位數(shù)據(jù)后和由車載系統(tǒng)自生的或車載操作員輸入的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起打包由無線數(shù)傳發(fā)往控制中心的無線基站設(shè)備311?？刂浦行臒o線基站設(shè)備311收到后送往同步控制器312，同步控制器312送往基站控制器313，基站控制器313送往通訊模塊112，通訊模塊112再送往業(yè)務(wù)模塊111，這樣就完成了定位數(shù)據(jù)的傳輸處理。
通訊模塊112’抽取車輛管理、調(diào)度、運(yùn)行、安全防護(hù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)送往業(yè)務(wù)模塊111’的各應(yīng)用模塊實(shí)行該特種車輛的管理、調(diào)度、運(yùn)行、安全等功能。
由于整個(gè)系統(tǒng)比較復(fù)雜，各部分環(huán)節(jié)比較多，任何一部分的不正常都有可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此有必要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)加以監(jiān)控。本發(fā)明采用檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備自生的生命脈沖的方法對(duì)各部分實(shí)施監(jiān)控功能。具體而言，對(duì)控制中心，由通訊模塊112實(shí)施監(jiān)控功能，方法是差分基準(zhǔn)站22依照指定的時(shí)間間隔向通訊模塊112發(fā)送生命脈沖報(bào)告自己的狀態(tài)信息，如連續(xù)五個(gè)周期不能收到差分基準(zhǔn)站22的生命脈沖或差分基準(zhǔn)站22生命脈沖的狀態(tài)異常則系統(tǒng)報(bào)警；同步控制器312每半小時(shí)模擬車載設(shè)備發(fā)一條數(shù)據(jù)經(jīng)基站控制器313傳到通訊模塊112，當(dāng)通訊模塊112在指定的周期內(nèi)不能收到數(shù)據(jù)，則報(bào)警。對(duì)各特種車輛的車載系統(tǒng)，同樣由通訊模塊112’起監(jiān)控作用，方法是第二GPS接入設(shè)備23和無線接入設(shè)備32分別每秒各發(fā)送一次生命脈沖到通訊模塊112’，當(dāng)通訊模塊112’在指定的周期內(nèi)不能收到生命脈沖，系統(tǒng)報(bào)警；依照協(xié)議通訊模塊112’定時(shí)詢問MCU同步控制器51的狀態(tài)，若未回答或異常，則系統(tǒng)報(bào)警。
參照?qǐng)D5，在中央工作站11和車載工作站12的應(yīng)用系統(tǒng)中，分別存在中央線路/車輛管理、車輛線路/車輛管理模塊，在控制中心由中央操作員作出進(jìn)路鎖閉命令、緊急制動(dòng)等中央操作和顯示能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有的中央車輛線路和車輛管理，在特種車輛上按照接收的中央線路和車輛管理模塊發(fā)出的進(jìn)路信息和緊急制動(dòng)等信息，以及車載操作員的車輛操作和顯示，只實(shí)現(xiàn)對(duì)自身的車輛線路和車輛管理。在車載工作站中，還存在車輛防護(hù)和速度曲線監(jiān)控模塊，在特種車輛運(yùn)行和作業(yè)過程中，該模塊時(shí)刻監(jiān)視車輛的速度、運(yùn)行方向、所處位置等車輛數(shù)據(jù)信息，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置的定位數(shù)據(jù)等邊界條件，判別速度越界與否，發(fā)出制動(dòng)命令進(jìn)行緊急制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)特種車輛的運(yùn)行監(jiān)視和安全防護(hù)。在控制中心和車載系統(tǒng)上都設(shè)置有防護(hù)報(bào)警裝置。
總體而言，定位、管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)等調(diào)度監(jiān)視功能和其應(yīng)用都可以通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的形式加載到設(shè)置在中央和/或車載工作站上的各應(yīng)用模塊中，在本發(fā)明中，車輛定位應(yīng)用模塊收集來自差分GPS定位系統(tǒng)的初始位置信息，采用一定的定位算法實(shí)現(xiàn)車輛在軌道線路上的準(zhǔn)確位置計(jì)算的功能車輛管理應(yīng)用模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛名稱、編號(hào)、尺寸、重量、作業(yè)任務(wù)、操作人員、作業(yè)特性等車輛屬性進(jìn)行管理的功能；運(yùn)行調(diào)度應(yīng)用模塊通過車輛登錄、人員配置、作業(yè)管理、信息記錄和運(yùn)行控制等實(shí)現(xiàn)特種車輛的任務(wù)調(diào)度的功能；運(yùn)行監(jiān)視應(yīng)用模塊通過實(shí)時(shí)檢測(cè)特種車輛的車輛位置、運(yùn)行速度、運(yùn)行方向等控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)車輛的運(yùn)行監(jiān)視功能；安全防護(hù)應(yīng)用模塊則是根據(jù)磁浮軌道上運(yùn)行的特殊位置要求、運(yùn)行速度限制以及與磁浮列車的聯(lián)鎖防護(hù)等要求，實(shí)現(xiàn)特種車輛的安全防護(hù)功能，包括速度防護(hù)、進(jìn)路防護(hù)、車輛防護(hù)、記錄回放等。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的系統(tǒng)平臺(tái)上，可以靈活設(shè)計(jì)各種應(yīng)用模塊的組成，進(jìn)而利用定位應(yīng)用數(shù)據(jù)完成各種調(diào)度監(jiān)視任務(wù)。一般來說，中央工作站應(yīng)用系統(tǒng)和車載工作站應(yīng)用系統(tǒng)均分為業(yè)務(wù)和通訊兩個(gè)部分，通訊部分實(shí)現(xiàn)車地通信的中央/車載處理功能，業(yè)務(wù)部分實(shí)現(xiàn)車輛的各種業(yè)務(wù)相關(guān)功能。其中業(yè)務(wù)部分由根據(jù)各種需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能模塊組成，如工作流程界面模塊、軌道管理及定位模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊等。
本系統(tǒng)采用的無線數(shù)傳通信系統(tǒng)是基于Mobitex技術(shù)，其固定基站的小區(qū)根據(jù)環(huán)境及基站發(fā)射功率等條件的不同可以覆蓋半徑為20-30公里的范圍。擴(kuò)大覆蓋范圍和信道容量可以通過增加基站的方式來解決。
本系統(tǒng)的定位誤差小于2.5米，因此可以對(duì)運(yùn)行于磁浮列車軌道上的特種車輛實(shí)施精確的跟蹤，這樣的位置適合于對(duì)特種車輛的精確感應(yīng)及實(shí)施更加精確和靈活的調(diào)度監(jiān)視指令。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。這種更改、變化，和等同物均在本申請(qǐng)涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法，包含差分GPS定位和無線傳輸，其特征在于由控制中心將所接受的GPS衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生差分?jǐn)?shù)據(jù)連同由中央操作員輸入或由中央應(yīng)用模塊自生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起打包，用無線數(shù)傳傳輸至各車載系統(tǒng)；各車載系統(tǒng)在接受GPS衛(wèi)星信號(hào)和該差分?jǐn)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生校正后的GPS初始定位數(shù)據(jù)，并用定位算法完成該GPS初始定位數(shù)據(jù)向一維線路軌道里程上的轉(zhuǎn)換或投影，產(chǎn)生該特種車輛的應(yīng)用定位數(shù)據(jù)，由該車載應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)該應(yīng)用定位數(shù)據(jù)、收到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)或車載操作員輸入的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)行對(duì)該特種車輛和車輛線路的車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視，安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能；該應(yīng)用定位數(shù)據(jù)連同車載操作員輸入的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起打包由無線數(shù)傳傳輸至控制中心應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)行對(duì)所有車輛和線路的車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法，其特征在于控制中心和車載系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)無線傳輸使用的是Mobitex專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法，其特征在于由控制中心應(yīng)用系統(tǒng)接收其GPS定位設(shè)備和無線傳輸設(shè)備的生命脈沖、并判斷其狀態(tài)來實(shí)施系統(tǒng)監(jiān)控。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法，其特征在于由控制中心應(yīng)用系統(tǒng)接收其GPS定位設(shè)備和無線傳輸設(shè)備的生命脈沖、并判斷其狀態(tài)來實(shí)施系統(tǒng)監(jiān)控。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視方法，其特征在于由車載應(yīng)用系統(tǒng)接收其GPS定位設(shè)備和無線傳輸設(shè)備的生命脈沖，并判斷其狀態(tài)來實(shí)施系統(tǒng)監(jiān)控。
6.一種使用上述權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任何一項(xiàng)調(diào)度監(jiān)視方法的磁浮交通特種車輛調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，由控制中心和車載系統(tǒng)組成，其特征在于該調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，分為利用初始定位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)特種車輛實(shí)現(xiàn)車輛定位、車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能的調(diào)度工作站系統(tǒng)(10)、采用MOBITEX專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)的無線數(shù)傳通信系統(tǒng)(30)、完成特種車輛位置信息采集和校正提供初始定位數(shù)據(jù)的差分GPS定位系統(tǒng)(20)三部分；該調(diào)度工作站系統(tǒng)(10)由設(shè)置在控制中心中包含中央應(yīng)用模塊及顯示設(shè)備的中央工作站(11)和設(shè)置在車載系統(tǒng)中包含車載應(yīng)用模塊和顯示設(shè)備的車載工作站(12)組成；該差分GPS定位系統(tǒng)(20)由設(shè)置在控制中心的差分基準(zhǔn)站(22)和第一GPS接入設(shè)備(21)，和設(shè)置在車載系統(tǒng)中的第二GPS接入設(shè)備(23)組成；該無線數(shù)傳通信系統(tǒng)(30)由設(shè)置在控制中心的無線基站(31)和設(shè)置在車載系統(tǒng)上的無線接入設(shè)備(32)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于中央應(yīng)用模塊和車載應(yīng)用模塊均包括業(yè)務(wù)模塊(111，111’)和通訊模塊(112，112’)兩部分。
8.一種使用上述權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任一項(xiàng)的調(diào)度監(jiān)視方法的控制中心調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由接收到的應(yīng)用定位數(shù)據(jù)對(duì)所有特種車輛的車輛定位、車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)實(shí)現(xiàn)調(diào)度監(jiān)視功能包含中央應(yīng)用模塊及顯示設(shè)備的中央工作站(11)，接收GPS衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生差分?jǐn)?shù)據(jù)具有第一GPS接入設(shè)備(21)的差分基準(zhǔn)站(22)，采用MOBITEX專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送或接收差分?jǐn)?shù)據(jù)、應(yīng)用定位數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包含同步控制器(312)、基站控制器(313)和無線基站設(shè)備(311)的無線基站(31)三部分組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于差分基準(zhǔn)站(22)和無線基站(31)組成固定基站(60)，該固定基站(60)通過局域網(wǎng)(40)與中央工作站(11)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于無線基站設(shè)備(311)依次通過同步控制器(312)和基站控制器(313)與局域網(wǎng)(40)連接；差分基準(zhǔn)站(22)直接與局域網(wǎng)(40)連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于該同步控制器(312)為主從雙CPU結(jié)構(gòu)，主CPU通過無線基站設(shè)備(311)接收車載系統(tǒng)的上行數(shù)據(jù)并發(fā)送給基站控制器(313)，從CPU接收基站控制器(313)的數(shù)據(jù)與同步數(shù)據(jù)一起發(fā)送給無線基站設(shè)備(311)，該同步控制器(312)定期向基站控制器(313)發(fā)送生命脈沖。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于基站控制器(313)為嵌入式操作系統(tǒng)，它定期向中央工作站(11)發(fā)送生命脈沖。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于中央應(yīng)用模塊包括業(yè)務(wù)模塊(111)和通訊模塊(112)，其中通訊模塊(112)定期接收差分基準(zhǔn)站(22)和基站控制器(313)的生命脈沖，進(jìn)行判別報(bào)警完成控制中心的系統(tǒng)監(jiān)控。
14.一種使用上述權(quán)利要求1到權(quán)利要求5任一項(xiàng)調(diào)度監(jiān)視方法的車載調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于包含有采用MOBITEX專有數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)接收或發(fā)送差分?jǐn)?shù)據(jù)、應(yīng)用定位數(shù)據(jù)及各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的無線接入設(shè)備(32)，將該差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行校正為初始定位數(shù)據(jù)的第二GPS接入設(shè)備(23)，以及將該初始定位數(shù)據(jù)向一維線路軌道里程坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換得到應(yīng)用定位數(shù)據(jù)對(duì)該特種車輛實(shí)行車輛管理、車輛定位、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)調(diào)度監(jiān)視功能的包含車載應(yīng)用模塊及顯示設(shè)備的車載工作站(102)三部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求6或14所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置有與第二GPS接入設(shè)備(23)、無線接入設(shè)備(32)相接的MCU同步控制器(51)，該MCU同步控制制器(51)與第二GPS接入設(shè)備(23)、無線接入設(shè)備(32)一起組成完成車載工作站(12)與外部數(shù)據(jù)通信的車載控制器(50)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于該車載應(yīng)用模塊包括有按接收的第二GPS接入設(shè)備(23)、無線接入設(shè)備(32)定期發(fā)送的生命脈沖判別系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控的通訊模塊(112’)，該通訊模塊(112’)并定期向MCU同步控制器(51)發(fā)出詢問信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求6、8或14所述的調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于該中央工作站(11)和車載工作站(12)均設(shè)置有車輛定位應(yīng)用模塊、車輛管理應(yīng)用模塊、運(yùn)行調(diào)度應(yīng)用模塊、運(yùn)行監(jiān)視運(yùn)用模塊和安全防護(hù)應(yīng)用模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)磁浮交通特種車輛的定位、管理、運(yùn)行高度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視方法和系統(tǒng)。該方法為由控制中心將GPS衛(wèi)星信號(hào)的差分?jǐn)?shù)據(jù)連同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起用MOBITEX無線數(shù)傳輸至各車載系統(tǒng)；各車載系統(tǒng)將該差分?jǐn)?shù)據(jù)生成初始定位數(shù)據(jù)，并將其向一維線路軌道里程上轉(zhuǎn)換產(chǎn)生該特種車輛的應(yīng)用定位數(shù)據(jù)給該車載應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)行對(duì)該特種車輛和車輛線路車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視，安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能；該應(yīng)用定位數(shù)據(jù)連同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起由MOBITEX無線數(shù)傳輸至控制中心應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)行對(duì)所有車輛和路線的車輛管理、運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)視、安全防護(hù)的調(diào)度監(jiān)視功能。解決方法簡(jiǎn)潔、設(shè)備簡(jiǎn)單、定位精確、通信安全有效，組網(wǎng)靈活的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)G08G1/00GK1760930SQ20051003071
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者王曉勇, 虞翊, 潘洪亮 申請(qǐng)人:上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心