CN103818407A - 一种基于射频识别技术的轨道车辆实时定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于射频识别技术RFID的轨道车辆实时定位方法，该实时定位方法基于由RFID标签、RFID读写器和后台服务器三部分组成的系统；其中，RFID标签安置在轨道间，RFID读写器被安装于列车上，后台服务器运行和管理数据库、管理软件和人机程序；当后台服务器接收来自RFID读写器的ID信息后，根据ID信息通过数据库查找到其对应的物理地址，将信息回传给系统管理软件，管理软件将读取的物理地址传送给人机程序，人机程序根据物理地址实现列车精确定位。为动态地对列车实施监督、调控、调度和安全防护，提高轨道车辆运行效率以及安全系数，该系统较传统轨道监控方法具有定位精度高、环境适用性强等优点。
Description
技术领域
本发明专利涉及轨道车辆实时定位领域，更具体地说，涉及一种基于射频识别技术(radiofrequency identification,RFID)的实时定位轨道车辆的系统。
背景技术
近年来，国内越来越多城市兴建了地铁和轻轨。轨道交通是解决大中城市交通问题的首选方案，具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点。列车具有运行密度高、站间距离近的特点，故需要对列车在线路中位置进行实时精准监控以确保其具有较高的安全性。
目前，对列车定位方法主要分为两类：一类是车载列车定位技术，另一类是轨旁定位技术。
车载列车定位技术主要采用安全型编码里程计方法，使用GPS或A-GPS进行实时定位，但是这种技术会存在位置漂移，在隧道等密闭空间内无法使用，并且也无法对列车精确定位。
轨旁定位技术，主要利用轨旁及车载设备对列车进行实时跟踪，通常细化为轨道电路定位、信标定位、电缆环线定位、裂缝波导定位、扩频电台定位等方法。信标是安装在线路沿线反映线路绝对位置的物理标志。信标分有源信标和无源信标两种,有源信标可以实现车地的双向通信，无源信标类似于非接触式IC卡，在列车经过信标所在位置时，车载天线发射的电磁波激励信标工作，并传递绝对位置信息给列车。采用信标定位技术的信息传递是间断的,即当列车从一个信息点获得地面信息后,要到下一个信息点才能更新信息,若其间地面情况发生变化,就无法立即将变化的信息实时传递给列车。
发明内容
技术问题：本发明专利的目的在于提供一种基于RFID射频识别技术的，能够进行实时精准位置监控的，高效且具有较高安全性的轨道车辆实时定位方法。
技术方案：本发明专利的目的是通过以下技术方案来实现的，基于RFID射频识别技术的轨道车辆实时定位系统，该系统主要由RFID标签、RFID读写器和后台服务器三部分组成，利用RFID标签作为轨旁定位中的信标，利用安装在列车上的读写器实时读取标签传递给服务器进行映射，进而得到列车的实时定位。
●RFID标签
安装在轨道上且具有唯一标签ID的RFID标签，车辆电子标签安装于轨道或者运行轨迹的合适位置，安装时注意避免危险区域。遇到雨雪天气应及时清除，在日常巡检时应注意检查标签是否完好。
●RFID读写器
安装于列车上，能够全天候自动采集安装在轨道上的RFID标签的ID，并通过无线模块（可以选择无线保真（wireless fidelity,WIFI）、通用分组无线服务技术（general packet radioservice,GPRS）、宽带码分多址（wide band code division multiple access，WCDMA)等方式）传输到后台服务器的管理软件进行处理，该设备主要包括读出装置主机、微波收发天线、无线模块几个部分。安装时需要保证电源的稳定并避免外部环境可能对设备造成的损坏。
●后台服务器
后台服务器运行管理软件、人机程序及数据库，接收并处理来自读写器的标签ID数据，考虑到无线传输延迟不大，因此可以看作系统近似实时的反映了车辆的实际物理位置。
●信标定位技术
信标是安装在线路沿线反映线路绝对位置的物理标志。由于信标可提供厘米量级的位置精度，因此可用于校正列车实际运行距离。信标分有源信标和无源信标两种。有源信标可以实现车地的双向通信；无源信标类似于非接触式IC卡，在列车经过信标所在位置时，安装在列车上的天线发射的电磁波激励信标工作，并传递绝对位置信息给列车。轨道交通系统中所使用的信标大多为无源信标，被安装在轨道沿线，为列车提供精确的绝对位置参考点，或提供线路坡度、弯度等信息。
该实时定位方法基于由RFID标签、RFID读写器和后台服务器三部分组成的系统；其中，RFID标签安置在轨道间，作为轨旁定位信标存储唯一ID信息，每一ID信息均对应唯一物理地址；RFID读写器被安装于列车上，主要包括读出装置主机、微波收发天线和无线模块三部分，当列车经过RFID标签时，列车上的微波收发天线发射电磁波激励信标工作，信标传递ID信息给列车上RFID读写器，RFID读写器将采集到的ID信息通过无线模块传输到后台服务器；后台服务器运行和管理数据库、管理软件和人机程序；当后台服务器接收来自RFID读写器的ID信息后，根据ID信息通过数据库查找到其对应的物理地址，将信息回传给系统管理软件，管理软件将读取的物理地址传送给人机程序，人机程序根据物理地址实现列车精确定位。
所述的物理地址包括绝对位置参考点、线路坡度和弯度信息；
所述无线模块选择无线保真WIFI（wireless fidelity）、通用分组无线服务技术GPRS（generalpacketradioservice）、宽带码分多址WCDMA（wide band code division multiple access)的传输方式。
有益效果:实时、精确地确定列车在线路中的位置是保证安全、发挥效率、提供最佳服务的前提。在本发明中，利用RFID射频识别技术定位列车，具有实施方便、精度高和密闭空间内工作等优势，可以被广泛应用于铁路物流系统、地铁以及车辆站段的调度，能够极大地提高工作效率，缩短车辆停留时间，加快车辆周转频率，节省大量人力成本，进而可以构建现代化信息息综合管理系统，是企业实现信息化、现代化管理的有效手段。
附图说明
图1是实时定位系统动作流程图；
图2是实时定位系统设备安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利作进一步详细说明。
如图所示，基于RFID射频识别技术的轨道车辆实时定位系统由RFID标签、RFID读写器和后台服务器三部分组成。
RFID标签，安装在轨道上，作为轨旁定位中的信标，用于存储与物理地址一一对应的唯一ID。
RFID读写器，安装于列车上，能够全天候自动采集安装在轨道上的RFID标签的ID，并通过无线模块传输到后台服务器的管理软件进行处理，主要设备还包括读出装置主机、微波收发天线、无线模块几个部分。
后台服务器，运行管理软件、人机程序及数据库，接收并处理来自读写器的标签ID数据。通过后台服务器，可以轻松获取任意列车在线路上的具体位置，实现位置跟踪，还主要包括管理软件、人机程序及数据库。
其工作原理如下：
RFID标签安装在轨道间，为列车提供精确的绝对位置参考点，或提供线路坡度、弯度等信息。
列车在线路上运行经过信标所在位置时时，微波收发天线，安装在列车上的天线发射的电磁波激励信标工作，并传递绝对位置信息给列车。RFID读写器，读取安装在轨道间的RFID标签。无线模块和后台服务器相连，RFID读写器将ID通过RFID读写天线选择WIFI、GPRS、WCDMA等传输方式向后台服务器传输ID。管理软件，对后台服务器进行管理，系统管理和存储接到收标签ID。数据库存储和系统管理车辆物理位置信息列表，根据标签查进行比对找对应信息，返回精确物理位置信息，送给人机程序。人机程序，根据精确的物理位置信息实现位置跟踪。
其工作流程如图1所示，首先将安置于轨道的RFID标签ID与其对应的物理位置存储在服务器数据库，然后当车辆经过此位置标签处时，由安装于车辆的RFID读写器标签ID进行读取后发送到后台服务器，后台服务器运行的管理软件根据标签ID查找服务器数据库，得到当前车辆的物理位置。
其安装如图2所示，其中RFID读写器和RFID标签、后台服务器均为独立设备，过车时分别独立工作。
RFID标签，安装在轨道间，作为轨旁定位中的信标。
RFID读写器，安装于列车上，安装时需要保证电源的稳定并避免外部环境可能对设备造成的损坏。
后台服务器，运行管理软件、人机程序及数据库，接收并处理来自读写器的标签ID数据。通过后台服务器，可以轻松获取任意列车在线路上的具体位置，实现位置跟踪。
Claims (3)
1.一种基于射频识别技术的轨道车辆实时定位方法，其特征在于，该实时定位方法基于由射频识别技术RFID标签、射频识别技术RFID读写器和后台服务器三部分组成的系统；其中，射频识别技术RFID标签安置在轨道间，作为轨旁定位信标存储唯一ID信息，每一ID信息均对应唯一物理地址；射频识别技术RFID读写器被安装于列车上，主要包括读出装置主机、微波收发天线和无线模块三部分，当列车经过射频识别技术RFID标签时，列车上的微波收发天线发射电磁波激励信标工作，信标传递ID信息给列车上射频识别技术RFID读写器，射频识别技术RFID读写器将采集到的ID信息通过无线模块传输到后台服务器；后台服务器运行和管理数据库、管理软件和人机程序；当后台服务器接收来自射频识别技术RFID读写器的ID信息后，根据ID信息通过数据库查找到其对应的物理地址，将信息回传给系统管理软件，管理软件将读取的物理地址传送给人机程序，人机程序根据物理地址实现列车精确定位。
2.根据权利要求1所述的基于射频识别技术的轨道车辆实时定位方法，其特征在于所述的物理地址包括绝对位置参考点、线路坡度和弯度信息。
3.根据权利要求1所述的基于射频识别技术的轨道车辆实时定位方法，其特征在于所述无线模块选择无线保真WIFI、通用分组无线服务技术GPRS、宽带码分多址WCDMA的传输方式。
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