CN101472778A - 对车道上的车辆进行定位的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于对车道上的车辆进行定位的装置，其包括：被设置在车道上的参考标记(7，8)；以及在车辆上设置的扫描装置(2)，该扫描装置在驶过所述参考标记(7，8)时产生至少一个输出信号(10，11)，该装置提供可靠的位置信息并且是造价低廉的，本发明提出，所述扫描装置(2)由多个单个传感器(3)组成，并且按照扫描装置长度在行驶方向(6)上延伸，该扫描装置长度等于或者大于彼此相邻设置的参考标记(7，8)的参考标记间隔。

Description

对车道上的车辆进行定位的装置
技术领域
本发明涉及一种对车道上的车辆进行定位的装置，其包括：被设置在车道上的参考标记；以及在车辆中设置的扫描装置，该扫描装置在驶过参考标记时产生至少一个输出信号。
背景技术
现有技术已经公开了这种装置。例如，有轨车辆具有一个用于既为驱动调节又为控制技术确定车辆位置的定位系统。轨道上行驶的车辆的定位系统例如包括在线路区铺设的作为参考标记的发射机应答器(Balise)，其中该发射机应答器通过在列车中设置的扫描装置被感应地扫描，使得该扫描装置产生取决于位置的输出信号。
不过，这种定位系统尽管适合于运行控制技术，但是不适合于例如磁悬浮车辆的驱动调节，因为为了进行驱动的调节，位置信息必须不断地且实时地出现。
由于该原因，例如结合磁悬浮铁路已经提出，感应地扫描车辆的叠片铁心(Blechpaket)的凹槽，并且还使用取决于位置地嵌入的参考标记作为定位信号。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种本文开始部分所述类型的装置，该装置提供可靠的定位信息并且是造价低廉的。
本发明是如下地解决该技术问题的：所述扫描装置由多个单个传感器组成，并且按照扫描装置长度在行驶方向上延伸，该扫描装置长度等于或者大于彼此相邻设置的参考标记的参考标记间隔。
按照本发明，这样来确定扫描装置的尺寸，使得其用于不断地读出参考标记。该扫描装置与两个参考标记的间隔正好一样长或比两个参考标记的间隔长。因此，在本发明的范围内，即使在车辆缓慢行驶或者静止状态的条件下，也出现不断的位置信息。为了提高扫描装置的分辨率，将其由多个单个传感器组成，其中，单个传感器单独地读出，或者按照适当的方式相互错接，使得由单个传感器组成的扫描装置产生单一的和信号。例如，用来读出的是这样的控制装置，其借助于采样单元对输出信号进行采样而获得采样值，并且借助于模拟/数字转换器将采样值数字化而获得数字的输出信号值。被数字化的输出值随后被进行其它的分析步骤，如下面还要更详细说明的那样。
优选地，所述扫描装置长度是所述参考标记间隔的倍数。由于按照本发明的该扩展，简化了在读出参考标记之后对结果的分析。
优选地，所述单个传感器被依次设置成至少一个在行驶方向上延伸的传感器行。通过扫描装置的该棒形的结构以及该棒的纵轴在行驶方向上的取向，提供了一种特别造价低廉的扫描装置，因为按照这种方式在扫描装置的给定长度下允许参考标记的最大可能的间隔。
优选地，被并排和依次设置的单个传感器在驶过参考标记时产生带有不同符号的输出信号。例如，在感应地扫描的情况下单个传感器具有不同的绕组方向。不过，不同的符号也可以在其它测量原理中实现。按照本发明，可以采用所有适合于对参考标记进行无接触地采集的测量原理。仅仅作为示例的有感应测量、涡流效应、变压器耦合、磁耦合以及电磁耦合。因此，按照本发明的该优选的扩展，在驶过参考标记时产生扫描装置的周期性输出信号，其中，通过对该周期性输出信号的最大值和最小值的简单计数可以得到位置信息。扫描装置的周期性输出信号具有一个是刚刚驶过的参考标记的尺寸的两倍大的波长。在此，将所有参考标记相同地构造和确定尺寸显然是合适的。
根据一种与此相关的扩展，所述单个传感器被设置成两个在行驶方向上延伸的并排的传感器行，其中，所述传感器行在该行驶方向上错开一个偏移，并且该偏移等于在该行驶方向上的参考标记尺寸的一半。在此，单独地读出每个传感器行的和信号，并且传送至控制装置或者分析装置。按照这种方式，得到两个周期性输出信号，它们相互移相90°。换言之，例如得到一个正弦输出信号以及一个余弦输出信号。利用这些信息可以在使用反正切2函数(ArcusTangens2-Funktion)的条件下计算出从中可以导出车辆的精确位置信息的角度。此外，可以按照简单的方式确定行驶方向。自然，可以按照简单的方式推导出所测量的参考标记的数量或者所驶过的周期的数量。按照这种方式，实时地提供了驱动系统的所有对于调节所需的测量值。例如，将传感器行并排设置在与车道平行取向的平面上。不过，也可以相对于车道上下重叠地设置传感器行，但是其中提高了对分析电子设备的要求。
在本发明的一种不同的实施方式中，被并排设置的单个传感器在驶过参考标记时产生带有相同符号的输出信号，并且可以由每个单个传感器采集一个单个传感器信号。根据这种优选的扩展，由分析单元在不同的时刻传输几乎相等的但是来自不同的单个传感器的输出信号。分析单元具有信息数据。根据该信息数据可以确定，在哪个时刻记录输出信号以及该输出信号来自于哪个或哪些单个传感器。随后，对速度的计算基于一种相关。分析装置首先尝试将在不同的时刻所记录的单个传感器的输出信号相互重合。这点在单个传感器的测量精度的范围内实现。根据产生各自输出信号的单个传感器的已知间隔以及在读出输出信号的时刻之间的时间差的基础上，分析装置确定速度并且将该速度传输至被设置在分析装置上一级的驱动调节器。
根据一种优选的扩展，所述参考标记是导电的轨枕。这些轨枕例如被设置在车道中。例如，其为钢轨轨枕。或者这些轨枕被敷设在磁悬浮车辆的车道中。正如已经说明的那样，对参考标记的无接触的扫描可以通过扫描装置在任意测量原理的基础上进行。不过，在本发明的范围内，扫描是无接触地进行的。按照一种优选的实施方式，单个传感器是基于涡流效应来采集参考标记的位置的。换言之，单个传感器在涡流的基础上工作。
优选地，所述参考标记间隔大于1米。如果参考标记间隔是两米，则是特别优选的。按照这种方式，一方面避免了扫描装置的过大的尺寸。另一方面在车道中敷设的参考标记的数量保持有限。
附图说明
本发明的其它合适的实施方式和优点是下面借助于附图对实施例的描述的内容，其中，相同的参考符号表示相同起作用的部件，并且附图中：
图1示出了用于实施本发明的装置，
图2示出了本发明的一个实施例，
图3示出了本发明的另一个实施例，
图4示出了按照现有技术的不同的实施例，并且
图5示出了与按照图2和图3的实施例不同的本发明的实施例。
具体实施方式
图1示出了使得本发明更好理解的装置1。该被视为现有技术的装置1具有一个由两个单个传感器3组成的扫描装置2，其中，单个传感器3产生具有相反符号的输出信号，如在下面的表示中所表明的那样，其中，在纵坐标4上根据在横坐标5上记录的车道显示出了扫描装置2的输出信号。在此，扫描装置2在所示出的箭头6的方向上越过参考标记7移动。在驶过随后的参考标记8时形成对应的信号。
图2示出了按照本发明的装置9。该按照本发明的装置9又包括依次跟随的参考标记7和8的序列。不过，与按照图1的装置1不同，扫描装置2由多个单个传感器3组成并且具有一个大于参考标记7和8之间的间隔的长度。按照这种方式保证了，扫描装置2按照本发明不断地产生信号，该信号可以由驱动调节器用于调节轨道上的车辆的驱动。按照图2的扫描装置2的输出信号由于单个传感器3的错接而形成每个单个传感器3的单个信号11的和信号10，其中，在图2上面的图示中并排示出了单个信号11，而在下面的图示中示出了和信号10。可以看出，和信号10具有一个周期性曲线，其中，和信号10的波长相当于在行驶方向上各个参考标记7或8的两倍长度。在图2中示出的实施例中，扫描装置2的长度等于参考标记7和8之间的间隔、即参考标记间隔。按照这种方式，和信号10不断地出现。
在本发明的范围内，扫描装置2与分析单元连接，该分析单元对扫描装置的和信号进行采样而获得采样值，并且借助于模拟/数字转换器将采样值进行变换而获得数字的采样值。通过在一个时间间隔上对周期性信号的最大值进行计数，给出了有轨车辆的速度以及由此固定在有轨车辆上的扫描装置的速度。
图3示出了本发明的最为优选的实施例。可以看出，扫描装置2由两个传感器行12和13组成，其中，每个传感器行12或13在行驶方向6上延伸，并且其中，单个传感器3被并排地并且棒形地设置。可以看出，传感器行12相对于传感器行13在行驶方向6上错开一个路段、即偏移，其中，该偏移等于在该行驶方向6上的参考标记7或8的长度或者说几何尺寸的一半。因此，传感器行13的和信号14相对于传感器行12的和信号10移相90度，如从图3的图示14中可以看出的那样。在后接的分析装置中可以进行如下的分析：从所测量的正弦以及余弦函数中通过简单三角函数换算确定角度α，例如通过建立反正切2或者利用正弦平方加余弦平方等于1的关系。利用该角度α可以得到精确的位置分辨率。此外，可以通过相位差确定有轨车辆或者扫描装置按照哪个方向运动。
图3的图示15示出了在驱动调节中常见的角度信号与时间的依赖关系，其中，锯齿曲线的斜率对应于车辆的速度。
图4示出了按照现有技术的另一个定位系统。与此前示出的实施例不同，在此扫描装置2仅仅具有一个单个传感器，使得在驶过参考标记7或8时产生一个带有正的符号的输出信号11。
图5示出了按照本发明的装置的另一个实施例，其中，扫描装置2与参考标记7和8共同起作用。与在图2和3中示出的本发明的实施例不同，扫描装置2具有多个单个传感器3，这些单个传感器3均产生具有相同的符号的输出信号16和17。在此，单个传感器3又被按照行驶方向依次地设置，从而构成棒形的扫描装置2。
在图5中示出了在两个不同的时刻t1和t2扫描装置2相对于参考标记7和8的位置。在此假定，扫描装置2按照箭头6的方向运动。按照在图5中示出的实施例，不将单个传感器3为了构成和信号而错接。而是每个单个传感器3的输出信号单独地通过在图5中没有图示出的分析装置而被采集。正如已经说明的那样，输出信号被采样并且从中得到的采样值借助于模拟/数字转换器被转换为数字的采样值。随后，分析装置又将所得到的数字的采样值进行组合，使得在时刻t1形成输出信号16，该信号在图5下面的图示中示出。在该图示中在纵坐标4上示出了输出信号16以及17所具有的强度与在横坐标5上所记录的位置或者说路径的依赖关系。因此，利用右面第一个单个传感器3所测量的输出信号的最大值直接地出现在轴4上。也可以将输出信号16和17理解为参考标记7和8的扫描图像。分析装置此时借助于内部逻辑在轴5上移动输出信号16，直到在单个传感器3的测量精度范围内实现输出信号16、17的或者说对参考标记7在不同时刻所扫描的图像的尽可能精确的一致。从在轴5的方向上的移动中此时可以导出扫描装置2在t1和t2之间的时间间隔中所经历的路径。按照这种方式，可以随后导出在行驶方向6上扫描装置以及由此扫描装置2所固定在的车辆向前移动的速度。

Claims (10)

1.一种用于对车道上的车辆进行定位的装置，其包括：被设置在车道上的参考标记(7，8)；以及在车辆上设置的扫描装置(2)，该扫描装置在驶过所述参考标记(7，8)时产生至少一个输出信号(10，11)，
其特征在于，所述扫描装置(2)由多个单个传感器(3)组成，并且按照扫描装置长度在行驶方向(6)上延伸，该扫描装置长度等于或者大于彼此相邻设置的参考标记(7，8)的参考标记间隔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扫描装置长度是所述参考标记间隔的倍数。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述单个传感器(3)被依次设置成至少一个在行驶方向上延伸的传感器行(12，13)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，被并排设置的单个传感器(3)在驶过参考标记(7，8)时产生带有不同符号的输出信号(11)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述单个传感器(3)被设置成两个在行驶方向(6)上延伸的并排的传感器行(12，13)，其中，所述传感器行(12，13)在该行驶方向(6)上互相错开一个偏移，并且该偏移等于在该行驶方向(6)上的参考标记尺寸的一半。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，每个传感器行(12，13)的单个传感器(3)被错接，使得可以采集所述扫描装置(2)的和信号(16)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，被并排设置的单个传感器(3)在驶过参考标记(7，8)时产生带有相同符号的输出信号(11)，并且可以由每个单个传感器(3)采集一个单个传感器信号(11)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述参考标记(7，8)是导电的轨枕。
9.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述单个传感器(3)是基于涡流工作的单个传感器。
10.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述参考标记间隔大于1米。
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