專利名稱：基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統。適用于列車監測和預警。
背景技術：
目前鐵路列車在行駛中仍存在著迎面對撞、追尾等重大事故的隱患，其中一個重要的原因是由于列車司機并不能全視野地觀察到列車同一軌道上或相鄰軌道上行駛列車的狀況，而全然由調度員來發號施令，萬一因調度失誤或是軌道上的信號機等裝置產生故障而誤顯示、誤發信號而導致的后果不堪設想。如果在鐵路上實施列車全可視化的行駛目標輔助行車系統，讓每個列車司機都能清楚前后左右的車況，如同駕駛公交車 一樣的視覺環境在鐵路列車駕駛中展現，必將大大提高列車運行的安全性。現在鐵路系統中對運行列車的動態跟蹤的方法是以根據鐵路局TDCS現場采集的信號設備軌道電路的占用和出清狀態判斷列車的位置進行跟蹤，采用無線車次號校核系統進行車次號自動校核獲得列車車次號，而實現對運行中列車的方位和動向進行跟蹤判斷。無論是鐵路軌道交通系統中的列車運行自動控制系統(ATC)，還是高鐵列車運行控制系統(CTCS)等系統中，和其中的軌道電路、有線、無線及無線閉塞中心(RBC)，在遇惡劣氣象條件、雷電高壓沖擊或泥石流等地質災害，極易造成閉塞系統出現故障，使軌道電路無法正確傳送信號機的信息，而目前的列車車載控制設備僅能依靠軌道電路、地面應答器、軌旁電纜、地面無線通信基站等地面設施提供的信號獲取當前線路的信息，一旦這些地面列車運行控制發生故障或出現行車調度錯誤，相互靠近的列車之間不能及時有效地獲取對方的行駛狀態，列車司機無法保證列車之間的安全距離，而進入前方的閉塞區段將會出現閉塞區間有同一方向、同一股道運行的兩列車在運行的可能性，這就有可能引發列車相撞的惡性事故。現有專利中對列車防撞系統方案的問題在于，因為沒有使用差分CORS技術，從而無法從低成本的單頻GPS或雙頻接收機中獲得高精度定位信息，因為在當前常規衛星導航的GPS終端精度下只有1(Γ20米，而軌道間距只有4飛米左右，從而無法判斷行駛軌道上的列車具體在哪個股道上運行。針對上述現狀，申請人檢索到如下與本申請相關的
背景技術：
I、列車防撞預警系統，申請號為201110253606. 2，申請人是北京交通大學。該專利是采用CPU控制處理模塊用于接收和處理列車狀態信息采集模塊和無線模塊發來的本列車和其它列車的列車狀態信息，以此判斷行車安全距離和速度，向司機、列車自動駕駛系統發出預警信號的一種工作方式。按該專利的描述，列車同時將本車的運行參數向各列車廣播發布，同時又接收其它列車的行駛參數的廣播數據，若車載上配置的是雙頻的GPS信號接收機，其設計方案缺陷是在具體實施方式
中并未提及在定位、處理、分析中所使用的具體設備是否選擇運用差分CORS技術來定位及修正的方法，仍然處于概念性的描述的階段。
2、一種基于GPS的高速列車越區切換方法，申請號201110226372. 2，申請人是上海通號軌道交通工程技術研究中心有限公司、中科院上海微系統與信息技術研究所。該專利同樣存在著沒有利用CORS參考站的差分系統，而無法實現以低成本高精度的方法獲得精度小于2M的軌道識別最低要求的精度，與前一專利類似從而不能有效地實現安全監測的目的。3、黃艷瓊等關于論文《鐵路電子地圖與列車系統設計與實現》一是沒有使用高精度的CORS參考站系統，二是缺少鐵路軌道電路狀態的系統中鐵路綜合行車信息數據如關于閉塞信號、道岔位置等的輸入分析條件，這是運行中必不可少的參數，以軌道電路狀態保證實時的業務信息流系統與GIS電子地圖的關聯處理業務數據的方法，通過相關的智能軟件系統，才能實現列車安全運行，而在本論文中均未提及。4、高速列車防追尾無線信號系統，專利號為201110234174.0申請人郭建國等。其專利的功能是分別在列車的車頭和列車尾部各安裝了一個加密數據的無線應答器，由通信裝置不斷地發送無線應答信號來進行交互式的識別，該方案采用無線廣播的命令進行通信，如其描述為
“列車信號無線收發裝置中無線收發電路，采用根據鐵道部無線通信頻率資源，選擇合適的頻率進行雙通道無線通信；本實施例，采用抗干擾很強的2. 4GHz雙通道無線通訊技術，工作頻率為2400MHz — 2483MHz，選擇兩個工作頻道fl、f2，信道間隔大于10M，上行列車無線通信為Π，下行列車無線通信為f2，列車信號無線收發裝置能通過鍵盤操作或列控計算機控制自動轉換頻道，對應上下行所規定的工作頻道進行無線通信。”
該專利的缺陷是以無線廣播命令進行通信傳輸，但由于鐵路常常經過隧道、高山等會阻礙無線信號的通信，而所需要的通信設備等投資巨大，同時也影響可靠性。該專利中使用常規型GPS對目標來往進行定位，并未使用以CORS差分參考站修正的技術，影響了對列車高精度的位置的獲取。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述存在的問題，提供一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，以提高列車位置的定位精度，增加軌道交通調度運行的安
全可靠性。本發明要解決的另一技術問題是提供一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，以使列車司機能實時觀察到前后所行駛區域的車輛行駛狀況和位置，以改變原來由調度命令指揮的單一的獲取相關列車狀態信息的方式，實現列車司機對整個行駛區域的安全監視，大大提高列車行駛的安全性，最大程度地降低列車相撞、追尾的可能性。本發明所采用的技術方案是一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于包括車載部分和地面部分，車載部分為安裝于列車車頭的鄰測機，地面部分由廣域差分參考站、局域差分參考站、差分系統數據中心、調測機和設于鐵路局調度系統中的綜合行車信息模塊組成，其中
鄰測機包括主處理器、GPS模塊、鄰測機無線通訊模塊、慣性導航模塊和圖像采集模塊，GPS模塊用于接收GPS衛星定位數據，主處理器用于接收所述衛星定位數據或慣性導航模塊發送的列車位置補充數據以及圖像采集模塊采集到的視頻圖像，經綜合分析處理后通過鄰測機無線通訊模塊發送至地面的調測機；
調測機包括服務器和調測機無線通訊模塊，調測機無線通訊模塊接收各鄰測機無線通訊模塊發送過來的列車位置數據和差分系統數據中心發送過來的修正數據并送入服務器，服務器還連接所述綜合行車信息模塊，服務器經過綜合分析處理后再將已經修正的數據集中發送給每輛相關聯列車的鄰測機上；
所述廣域差分參考站通過光纖通訊或無線通訊與差分系統數據中心連接，該數據中心與調測機無線通訊模塊經無線通訊連接；
所述局域差分參考站分為鐵道部門建立的差分參考站和GPS廠家建立的差分參考站，鐵道部門建立的差分參考站通過光纖通訊或無線通訊與鐵路局調度系統相連，GPS廠家建立的差分參考站經廠家差分數據中心及無線通訊模塊與鄰測機的GPS模塊相連接。
所述鄰測機的主處理器裝載各軟件模塊，包括數字化GIS電子地圖模塊、智能防撞預警軟件模塊、衛星導航位置數據和慣性導航位置數據合成處理軟件模塊、視頻圖像處理與ZCX校檢軟件模塊及行車軌跡數據軟件模塊。所述調測機的服務器裝載各軟件模塊，包括調測機數字化GIS電子地圖模塊、列車行車綜合信息ZCX數據處理軟件模塊、差分CORS修正數據收集及數據庫軟件模塊、鄰測機原始位置數據收集及差分修正軟件模塊及已修正數據分配發送軟件模塊。所述廣域差分參考站為國家測繪局在各省市區設立的差分CORS參考站，用于采集原始偽距觀測數據和氣象數據，并對這些數據進行處理，再將處理后的數據傳輸至差分系統數據中心，I秒 30分鐘傳輸一組數據。所述局域差分參考站建立在鐵路沿線或車站內，參考站內采用單頻或雙頻GPS接收機產生差分修正數據。所述綜合行車信息模塊包括靜態信息和動態信息，靜態信息又包括車站網絡布局、進路線路模擬表示、信號機的布置、站名、軌道電路、道岔名稱、閉塞分區和股道號；動態信息包括進站信號機信號狀態、出站信號機信號狀態、調車信號機信號狀態、區間信號機顯示狀態、列車接車和發車進路、軌道電路狀態、列車運行方向、車站股道狀態、區間閉塞分區狀態、列車車次號及實際早晚點和軌道電路是否閉塞狀態。所述慣性導航模塊包括陀螺儀和加速度傳感器。所述鄰測機無線通訊模塊、調測機無線通訊模塊及差分系統數據中心通過GSM或CDMA或GPRS網絡進行通信，且通信過程中的數據格式為RTCA、CMR、RTCM2. X、RTCMV3. O或RTD，加密方式為RSA方式。所述列車的車尾處還設有一臺鄰測機，與位于車頭的鄰測機配合檢測列車的完整性。本發明的有益效果是本發明運用差分CORS技術對衛星定位數據修正，提高衛星定位精度，保證軌道的正確識別，增加軌道交通調度運行的安全可靠性。通過鄰測機上的顯示，讓列車司機了解相鄰的前后左右軌道上列車的運行情況，以防止相撞及追尾事故，同時接收相關的綜合行車信息模塊ZCX的數據如道岔、信號機的狀態，有效防止其它意外事故的發生。將全路的列車行駛位置數據送往地面監測中心的調測機并在調度臺大屏幕上顯示，讓鐵路局調度人員了解全路的列車運行狀況，并通過采集的綜合行車信息模塊ZCX的數據和GIS電子地圖模塊、防撞軟件模塊實現對列車的預警監測，確保列車的安全運行。


圖I為本發明的系統框圖。圖2為本發明中鄰測機的系統框圖。圖3為本發明中調測機的系統框圖。圖4為本發明的工作流程圖。
具體實施例方式如圖I所示，本實施例為一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，包括安裝于列車駕駛室內的鄰測機I、設于地面監測中心的調測機2、以及設于野外的廣域 差分參考站3-2、局域差分參考站和測繪局內的差分系統數據中心3-1，調測機2作為對鐵路列車調度指揮系統TDCS的安全輔助系統對相關行車業務數據校核檢測，可智能化地實現運行中的實時監測和達到預警的目的。其中鄰測機包括主處理器1-1、GPS模塊1_2(內含差分型的無線通訊模塊1_2_1)、鄰測機無線通訊模塊1-3、慣性導航模塊1-4和圖像采集模塊1-5，GPS模塊1-2用于接收GPS衛星定位數據，主處理器1-1用于接收所述衛星定位數據或慣性導航模塊1-4發送的列車位置補充數據以及圖像采集模塊1-5采集到的視頻圖像，經綜合分析處理后通過鄰測機無線通訊模塊1-3發送至地面的調測機2。調測機2包括服務器2-1和調測機無線通訊模塊2-2，調測機無線通訊模塊2_2接收各鄰測機無線通訊模塊1-3發送過來的列車衛星定位數據并送入服務器2-1，服務器2-1還連接鐵路局調度系統的綜合行車信息模塊ZCX (TDCS+ATC+ CTC)。為提高列車定位精度，本實施例對列車的衛星定位數據運用差分CORS技術定位修正，該技術需依據地面上廣域差分參考站3-2、局域差分參考站、差分系統數據中心3-1所提供的數據。其中廣域差分參考站3-2是指國家測繪局在各省市區設立的差分CORS參考站，并經光纖通訊或無線通訊與差分系統數據中心3-1連接；局域差分參考站分為鐵道部門建立的差分參考站3-3和GPS廠家建立的差分參考站3-4，鐵道部門建立的差分參考站3-3通過光纖通訊或無線通訊與鐵路局調度系統相連，GPS廠家建立的差分參考站3-4經光纖通訊或無線通訊與廠家差分數據中心3-4-2及無線通訊模塊3-4-1相連，并與GPS模塊1-2內的無線通訊模塊1-2-1通訊。如圖2所示，本實施例在鄰測機的主處理器1-1內裝載各軟件模塊，包括鄰測機數字化GIS電子地圖模塊1-1-1、智能防撞預警軟件模塊1-1-2、衛星導航位置數據和慣性導航位置數據合成處理軟件模塊1-1-3、視頻圖像處理與ZCX校檢軟件模塊1-1-4及行車軌跡數據軟件模塊1-1-5。這些軟件模塊都成熟的軟件產品，通過市場上購買就能得到，如數字化GIS電子地圖模塊可以購買全國的整幅電子地圖(如WGS-84)并且要求精度在2M以內，也可以使用自行測量繪制電子地圖的方法，如使用武漢立得公司的MMS鐵路移動測量系統建立。如圖3所示，本例中調測機的服務器2-1也裝載各軟件模塊，包括調測機數字化GIS電子地圖模塊2-1-1、列車行車綜合信息ZCX數據處理軟件模塊2-1-2、差分CORS修正數據收集及數據庫軟件模塊2-1-3、鄰測機原始位置數據收集及差分修正軟件模塊2-1-4及已修正數據分配發送軟件模塊2-1-5。同樣，這些軟件模塊在現有技術條件下都能實現。本實施例中系統的具體配置如下
I)鄰測機
鄰測機I的主處理器1-1是一臺高性能的工業級計算機系統，選型為研華IPG610H工控機。軟件系統使用基于NET的計算機平臺技術。NET提供了多語言的開發環境，支持C#，VB. NET，J#，VC. NET等。選用SQL Server7. O作為海量數據庫。本系統的開發和應用環境在Windows平臺下或是Linux下，同時由于NET平臺下的ADO. NET提供了對SQL Server數據庫的支持，實施中可通過北京超圖公司的全組件式控制軟件Super Map2008支持的SDB引擎和SDE引擎來讀取數據和顯示實時基于GIS的電子地圖。也可以采用組態軟件的方式，其面向監控與數據米集(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)的軟件平臺。實時數據庫、實時控制、SCADA、通信及聯網、開放數據接品和對I/O設備的實現支持。

GPS模塊1-2 (選用北京東方聯星科技有限公司的CNS100)，即GNSS (GPS)衛星導航定位終端，可以是采用差分單頻、雙頻衛星定位接收機，或是未差分型單頻、雙頻衛星定位接收機。常規的衛星導航單頻偽距GPS接收機的精度(95%)在5米左右，但是列車在軌道上運行的定位有其特殊性，首先是可靠性，95%的置信度是很難保證列車安全的；然后就是鐵路軌道相鄰間隔最小值為4. 4M，因此要求精度至少為2M，為了保證軌道的正確識別，簡單地使用成本較低、常規型的單頻LI衛星定位接收機是不能滿足鐵路列車在軌道上的定位精度要求，因此必須以差分的方式進行修正后而實現IM以內的精度要求。鄰測機無線通訊模塊1-3 (選用廈門才茂通信科技有限公司GSM/DTU/CM350P)為利用GSM、CDMA、GPRS中的任何一種來實時獲取差分及業務數據，同時系統支持衛星導航系統終端間相互通信的數據格式如RTCA、CMR、RTCM2. x、RTCMV3. O、RTD等數據格式，同時支持國內外各主流樣GPS/GNSS接收機進行網絡通信對無線通信進行以加密的方式傳輸。也可以是利用鐵路的綜合數字移動通信系統GSM-R通信或2. 4GHz的無線通信以廣播命令的方式進行無線信息數據的傳輸及通信。由于本系統的無線通信終端數量龐大，數據發布頻繁，及需要對無線通信的數據進行加密處理，常規的方式有DES/3DES算法、AES算法、IDEA算法、RCS算法、RSA算法和SHA算法等方式進行數據的加密。慣性導航模塊1_4(由美國ADI公司生產的ADXL全系列加速度傳感器ADXL202和中國人民解放軍第1001工廠生產的陀螺儀ENV-Oro組成)，由于考慮到當列車行駛中穿越隧道、高架橋下以及叢林密集的群山溝中時易與GPS衛星失去聯系，導致無法繼續識位，所以在定位系統中一般加入加速度傳感器和陀螺儀等形成慣性導航模塊1-4，所選用的加速度傳感器型號為ADXL202，陀螺儀型號為ENV-0OT。圖像采集模塊1-5選用深圳市中安視訊科技發展有限公司生產的型號為SV2000E。2)調測機
調測機由服務器2-1和調測機無線通訊模塊2-2組成。其中服務器2-1是一臺高性能數據服務器選用HP或是Dell處理器為Intel Xeon/E7540型六核處理器/PC-3_8500、DDR3內存并采用磁盤陳列作為海量存儲。調測機服務器使用基于NET的計算機平臺技術。NET提供了多語言的開發環境，支持C#, YB. NET, ]#, VC. NET等。選用SQL Server7. O作為海量數據庫。本系統的開發和應用環境在Windows平臺下或是Linux下，同時由于NET平臺下的ADO. NET提供了對SQL Server數據庫的支持，實施中可通過北京超圖公司的全組件式控制軟件Super Map2008支持的SDB引擎和SDE引擎來讀取數據和顯示實時基于GIS的電子地圖。也可以采用組態軟件的方式，其面向監控與數據采集(Supervisory Control AndData Acquisition, SCADA)的軟件平臺。實時數據庫、實時控制、SCADA、通信及聯網、開放數據接口和對I/O設備的實現支持。其軟件的基本功能同鄰測機。調測機無線通訊模塊2-2選型與鄰測機無線通訊模塊1-3基本相同。3)差分數據中心及參考站
差分系統數據中心3-1又稱CORS的數據處理中心或數據中心，是CORS系統的信息總 匯，CORS運行與管理的中心。差分系統數據中心3-1對接收到的各個CORS參考站數據進行分析，對各種數據(如導航)進行多站數據綜合、分流，形成統一的差分修正數據，其中的數據處理包括數據分析、數據分流、數據同步、數據解算、標準格式差分信息生成和數據管理。差分系統數據中心3-1將數據送到地面監測中心的調測機2。差分系統數據中心3-1由服務器、路由器、交換機和相應的操作系統組成，服務器型號IBM System x3850/3650,路由器型號為CISC02821，交換機型號為CISCO WS-C3560-24TS-S，操作系統為windowsserver2003 組件。參考站的作用是為測量系統提供基準，先將計算結果歸算到已知的測量控制網點上。因此，必須將其安裝架設在已知坐標的控制點上。常規的參考站由GNSS (GPS)(接收機，型號為SOUTH-BASE，生產廠家為南方測繪公司)、GPS天線、差分數據光纖傳輸終端或無線發射電臺及天線、電池或電源、基座等組成。廣域差分參考站3-2，即國家測繪局在各省市區設立的差分CORS參考站，用于采集原始偽距觀測數據、氣象數據；對這些數據進行處理，包括消除對流層誤差、計算產生電離層延遲等；將平滑碼偽距以及電離層延遲等各種數據實時、準確的傳輸至差分系統數據中心3-1，一秒鐘傳輸一組數據。鐵道部門建立的差分參考站3-3是指建立在鐵路沿線或車站內，可采用單頻或雙頻GPS接收機產生差分修正數，一般間距3(Γ100公里設置一座參考站。通過光纖或無線通信送往鐵路局調度系統。GPS廠家建立的差分參考站3-4為GPS模塊1_2的生產廠家所建立的參考站，確保GPS模塊1-2接收的衛星定位數據是經差分修正的。GPS廠家建立的差分參考站3-4相連的廠家無線通訊模塊3-4-1選型與鄰測機無線通訊模塊1-3相同。4)綜合行車信息模塊ZCX
綜合行車信息模塊ZCX由列車調度指揮(TDCS)、調度集中(CTC)、列車監控控制系統(ATC)等而組成，是對鐵路各分界口、區段、樞紐、車站等的信號設備運行狀態的參數及數據采集。采集的鐵路綜合行車信息內容包括
(I)靜態信息
車站網絡布局、進路線路模擬表示；信號機布置；站名及信息設備名稱；軌道電路；道岔名稱；閉塞分區；股道號。(2)動態信息進站信號機信號狀態；出站信號機信號狀態；調車信號機信號狀態；區間信號機顯示狀態；列車接車、發車進路；軌道電路狀態；列車運行方向；車站股道狀態；區間閉塞分區狀態；列車車次號及實際早晚點；軌道電路是否閉塞狀態。請參見圖4，本實施例的工作原理如下
鄰測機I上的GPS模塊1-2采用GNSS (GPS)衛星導 航定位終端，接收衛星定位數據，該終端如果是差分型，其內含的無線通訊模塊1-2-1會直接與GPS廠家建立的差分參考站3-4的無線通訊模塊通訊，從而保證其輸出的定位信息已經是經過差分計算修正的高精度定位數據；該終端如果是未差分的GNSS (GPS)定位終端，則輸出的是常規的GPS定位信息，上述衛星導航定位終端的衛星定位數據均送入鄰測機I的主處理器1-1，并經鄰測機無線通訊模塊1-3發送至地面監測中心的調測機2。當列車通過隧道或高山地區而不能接受到三顆以上的衛星的數據信息時，則無法進行GPS定位，此時，慣性導航模塊1-4開始工作，將列車的位置補充數據送到鄰測機的主處理器1-1，并通過主處理器內的衛星導航位置數據和慣性導航位置數據合成處理軟件模塊1-1-3對GPS模塊1-2的衛星定位數據進行合成處理和補充后由鄰測機無線通訊模塊1-3發送至地面的調測機2。調測機2在接收到管轄區內的各列車的鄰測機I所發出的衛星定位數據后，經鄰測機原始位置數據收集及差分修正軟件模塊2-1-4進行處理，如果接收的數據已經是差分后的數據，則該數據就不作處理；如果是未差分的信息，則將該數據經由差分CORS修正數據收集及數據庫軟件模塊2-1-3進行差分修正。進行修正數據的依據來源于差分系統數據中心3-1或鐵路局調度系統，而數據中心或是調度系統通過接收設置于野外的廣域差分參考站3-2和局域差分參考站所接收的衛星數據經地面固定坐標比較分析處理的相關數據。將各列車原始衛星定位數據經差分修正后經由調測機2內的已修正數據分配發送軟件模塊2-1-5和調測機無線通訊模塊2-2統一發送回各列車。各列車經差分修正的衛星定位數據還傳輸到調測機服務器2-1內的調測機數字化GIS電子地圖模塊2-1-1，該地圖模塊存儲了 GNSS (GPS)屬性的GIS電子地圖數據庫，故可以從顯示器上觀測三維圖形環境下各列車的位置，區別出每輛列車在其關聯列車群的對應具體位置，分析后通過已修正數據分配發送軟件模塊2-1-5將每輛列車的關聯列車群位置經調測機無線通訊模塊2-2發送至各列車，從而使列車司機掌握相對于本車前后的目標列車的行駛狀態。
同時，調測機服務器2-1內的列車行車綜合信息ZCX數據處理軟件模塊2-1-2接收鐵路局調度系統中的綜合行車信息模塊發出的鐵路綜合行車信息。鐵路綜合行車信息同樣經由已修正數據分配發送軟件模塊2-1-5和調測機無線通訊模塊2-2發送至各列車。調測機服務器2-1內的列車行車綜合信息ZCX數據處理軟件模塊2-1-2接收到已差分修正的列車衛星定位數據，并不斷地與綜合行車信息模塊ZCX的數據進行比對，以對各列車在行駛中與常規的信號機顯示、道岔位置狀態、軌道電路的占用的狀態進行校驗，如有不同，進行報警通知以引起調度人員的注意。鄰測機I經鄰測機無線通訊模塊1-3接收調測機2發出的數據，并將數據輸送至鄰測機I的主處理器1-1。主處理器1-1內設有鄰測機數字化GIS電子地圖模塊1-1-1，該地圖模塊同樣存儲了 GNSS (GPS)屬性的GIS電子地圖數據庫，故可以從車載顯示器上觀測三維圖形環境下各列車的位置，區別出每輛列車在其關聯列車群的對應具體位置，確保列車行車安全。主處理器1-1內嵌入智能防撞預警軟件模塊1-1-2，對在同一軌道上運行的列車，相互距離小于規定的制動(剎車)距離(如高速鐵路中列車的安全制動距離為3. 8KM)時可自動進行報警，提醒列車司機，以防止發生列車相撞和追尾事故。在列車車頭安裝具有夜視功能的攝像機，可讀取軌道上各信號機及道岔信號燈的顏色及排列位置。該攝像機采集視頻圖像輸送至鄰測機I內的圖像采集模塊1-5，并經圖像采集模塊1-5送入主處理器1-1，由主處理器內的視頻圖像處理與ZCX校驗模塊1-1-4對接受到的鐵路綜合行車信息與所穿過的信號機和道岔信號燈進行比對，以此來驗證鐵路綜合行車信息的正確性，保證行車安全。
本實施例在GNSS (GPS)屬性的GIS電子地圖數據庫中加入相應的圖形插件，如鐵路軌道中設置的各道岔、閉鎖信號燈的位置信息，并從鐵路綜合行車信息中獲取道岔位置信號，和行車的閉鎖信號燈的實時狀態的數據流，這樣在鄰測機及調測機上就是一幅反映列車在軌道上實時在線運行的狀況的展現圖。
權利要求
1.一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于包括車載部分和地面部分，車載部分為安裝于列車車頭的鄰測機(1)，地面部分由廣域差分參考站(3-2)、局域差分參考站、差分系統數據中心(3-1)、調測機(2)和設于鐵路局調度系統中的綜合行車信息模塊組成，其中 鄰測機(I)包括主處理器(1_1)、GPS模塊(1-2)、鄰測機無線通訊模塊(1-3)、慣性導航模塊(1-4)和圖像采集模塊(1-5)，GPS模塊(1-2)用于接收GPS衛星定位數據，主處理器(1-1)用于接收所述衛星定位數據或慣性導航模塊(1-4)發送的列車位置補充數據以及圖像采集模塊(1-5)采集到的視頻圖像，經綜合分析處理后通過鄰測機無線通訊模塊(1-3)發送至地面的調測機(2)； 調測機(2)包括服務器(2-1)和調測機無線通訊模塊(2-2)，調測機無線通訊模塊(2-2)接收各鄰測機無線通訊模塊(1-3)發送過來的列車位置數據和差分系統數據中心(3-1)發送過來的修正數據并送入服務器(2-1 )，服務器還連接所述綜合行車信息模塊，服務器(2-1)經過綜合分析處理后再將已經修正的數據集中發送給每輛相關聯列車的鄰測機(I)上； 所述廣域差分參考站(3-2)通過光纖通訊或無線通訊與差分系統數據中心(3-1)連接，該數據中心與調測機無線通訊模塊(2-2)經無線通訊連接； 所述局域差分參考站分為鐵道部門建立的差分參考站(3-3)和GPS廠家建立的差分參考站(3-4)，鐵道部門建立的差分參考站(3-3)通過光纖通訊或無線通訊與鐵路局調度系統相連，GPS廠家建立的差分參考站(3-4)經廠家差分數據中心(3-4-2 )及無線通訊模塊與鄰測機的GPS模塊(1-2)相連接。
2.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述鄰測機的主處理器(1-1)裝載各軟件模塊，包括鄰測機數字化GIS電子地圖模塊(1-1-1)、智能防撞預警軟件模塊(1-1-2)、衛星導航位置數據和慣性導航位置數據合成處理軟件模塊(1-1-3)、視頻圖像處理與ZCX校檢軟件模塊(1-1-4)及行車軌跡數據軟件模塊(1-1-5)。
3.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述調測機的服務器(2-1)裝載各軟件模塊，包括調測機數字化GIS電子地圖模塊(2-1-1)、列車行車綜合信息ZCX數據處理軟件模塊(2-1-2)、差分CORS修正數據收集及數據庫軟件模塊(2-1-3)、鄰測機原始位置數據收集及差分修正軟件模塊(2-1-4)及已修正數據分配發送軟件模塊(2-1-5 )。
4.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述廣域差分參考站(3-2)為國家測繪局在各省市區設立的差分CORS參考站，用于采集原始偽距觀測數據和氣象數據，并對這些數據進行處理，再將處理后的數據傳輸至差分系統數據中心(3-1)，I秒 30分鐘傳輸一組數據。
5.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述局域差分參考站建立在鐵路沿線或車站內，參考站內采用單頻或雙頻GPS接收機產生差分修正數據。
6.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述綜合行車信息模塊包括靜態信息和動態信息，靜態信息又包括車站網絡布局、進路線路模擬表示、信號機的布置、站名、軌道電路、道岔名稱、閉塞分區和股道號；動態信息包括進站信號機信號狀態、出站信號機信號狀態、調車信號機信號狀態、區間信號機顯示狀態、列車接車和發車進路、軌道電路狀態、列車運行方向、車站股道狀態、區間閉塞分區狀態、列車車次號及實際早晚點和軌道電路是否閉塞狀態。
7.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述慣性導航模塊(1-4)包括陀螺儀和加速度傳感器。
8.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述鄰測機無線通訊模塊(1-3)、調測機無線通訊模塊(2-2)及差分系統數據中心(3-1)通過GSM或CDMA或GPRS網絡進行通信，且通信過程中的數據格式為RTCA、CMR、RTCM2. X、RTCMV3. O或RTD，加密方式為RSA方式。
9.根據權利要求I所述的基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于所述列車的車尾處還設有一臺鄰測機(1)，與位于車頭的鄰測機(I)配合檢測列車的完整性。
全文摘要
本發明涉及一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統。本發明的目的是提供一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，以提高列車位置的定位精度，增加軌道交通調度運行的安全可靠性；實現列車司機對整個行駛區域的安全監視，大大提高列車行駛的安全性，最大程度地降低列車相撞、追尾的可能性。本發明的技術方案是一種基于衛星精確定位的列車行駛動態跟蹤監測系統，其特征在于包括車載部分和地面部分，車載部分為安裝于列車車頭的鄰測機，地面部分由廣域差分參考站、局域差分參考站、差分系統數據中心、調測機和設于鐵路局調度系統中的綜合行車信息模塊組成。本發明適用于列車監測和預警。
文檔編號B61L23/00GK102795248SQ20121027831
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月7日 優先權日2012年8月7日
發明者張健, 唐慧明, 王洪濤, 許晶, 許鈞 申請人:張健, 張興蓮, 許寶淮