CN104540719A - 用于提高运动物体的定位精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提高运动物体(4)、尤其是轨道车辆在预先给定的停止点(H)上的定位精度的方法和设备(2)，其中在物体(4)第一次停止之后通过线路侧和物体侧天线设备(6a、6b、6c、8)确定实际位置(I)和额定位置(H)之间的偏差(A)，且根据此偏差(A)进行物体(4)的重新定位，其中将实际位置(I)修正。

Description

用于提高运动物体的定位精度的方法

技术领域

本发明涉及一种用于提高尤其是轨道车辆的运动物体在预先给定的停止点上的定位精度的方法和设备。

背景技术

对于现代运输系统，例如带有站台门的自动化短途交通列车或地铁系统，在列车驶向停止点时要求最小停车精度，使得例如通过足够精确地对置的列车门和站台门实现乘客的调换。

为实现最小停车精度，可考虑不同的技术解决方法。因此，可例如在轨道内或在轨道附近设置所谓的应答器或另外的信号传输装置。在此，应答器在驶向停止点期间通过安装在列车上的天线设备被读取，这与车辆仪器中的信号处理装置以及用于列车的驱动控制的接口相结合，例如通过带有相同的所述信号处理装置的控制回路足够可靠地实现了最小停车精度。此信号处理典型地是列车影响或列车控制解决方案的部分。

由于比较大的车辆质量和行车和制动控制的有限的可能性，结合在驶入时的动力学和所参与的单元的磨损性能，仅可实现在数分米的范围内的定位或位置精度。在实际的运行中，因此所要求的最小停车精度并非在所有的情况中可实现。如果不涉及停止窗，则通常进行手动控制的列车后移且再次驶向停止点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题因此在于给出一种通过避免所述缺点实现在驶向停止点时的改进的定位精度(停止精度)的方法和设备。

对于方法，该技术问题根据本发明通过权利要求1的特征解决。对于根据本发明的方法工作的设备，所述技术问题根据本发明通过权利要求8的特征解决。有利的构造和扩展是各从属权利要求的对象。

根据本发明建议，为提高尤其是轨道车辆的运动物体在预先给定的停止点上的定位精度，在物体的第一次停止之后通过线路侧和物体侧天线设备确定实际位置和额定位置之间的偏差。根据此偏差进行物体的重新定位，其中将实际位置修正。

设备尤其是包括线路侧和物体侧天线设备以及控制单元，其中控制单元在电路和/或编程技术上设置为执行所述方法。设备此外适宜地包括能量存储器。

控制单元在本发明的合适的实施形式中基本上通过微控制器形成，其中实施了自动执行方法的控制程序。但控制单元可替代地也例如通过特定用途的集成电路(ASIC)形成。优选地，控制单元是列车自动控制(ATC)模块的部分。

通过检测偏差且由此推导出物体的新的定位，简单且廉价地改进了物体在停止点上的定位或停止精度。优选地，线路侧设备发出停止点信号，所述停止点信号被物体侧天线设备作为用于停止的信号接收。根据所确定的所发出的信号的信号强度分布，由控制单元例如根据传播时间测量的形式可确定偏差。

为确保特别精确地确定偏差，在用于确定偏差的方法的有利的构造中使物体侧天线设备运动。替代地，车辆侧天线设备或两个天线设备可运动。尤其是，在天线设备运动期间检测所发出的信号的信号值分布，由此尤其根据最大值确定偏差。为此，在根据本发明的设备中，物体侧天线设备例如在上方布置在物体的顶部上且沿物体纵向方向电动地可运动。通过物体侧和/或线路侧天线设备或单独的天线的可运动的布置，且通过由尤其是电动马达的马达实现的使可运动的天线设备在物体纵向方向或在物体运动方向上移动的可能性，实施了附加的控制回路。

通常，天线设备在常规地实现的定位精度的情况下仅给出近似的相互对齐的位置。由于两个天线设备或天线在运动过程中的期望的比较精确的相互定位，实现了物体位置(实际位置)与所给定的停止点(额定位置)的偏差的比较精确的确定。因此，由于待移动的物体(天线设备)的(与物体相比一般)明显更轻的质量，实现了特别简单且廉价的确定以及定位精度的提高。

换言之，天线所运动的距离被考虑作为衡量实际位置和额定位置之间的偏差的尺度。在天线设备运动之后，物体在与天线设备相同的方向上运动。运动的长度在此相当于天线设备的调节位移。

天线设备和所使用的信号的设计优选这样地进行，使得在常规地实现的停车公差下在第一次停止时出现天线设备的(如需要弱的)耦合，且停止点信号的信号处理通过相应地控制电动马达实现可运动的天线设备的微调。在确定偏差时的位置精度通过结合所选择的频率和其他信号特征来合适地选择天线尺寸和/或天线结构形式可进一步提高。

在有利的构造中，通过线路侧天线设备向物体侧天线设备发送调制无线信号。通过所发送的无线信号的合适的调制，可根据相应的接收到的无线信号确定物体的运动方向。

附加地或替代地，线路侧和/或物体侧天线设备在设备的也有利的构造中包括多个相邻的单独天线，其中线路侧天线设备的单独天线发送带有不同的信号特征尤其是带有不同的频率的无线信号以识别物体的运动方向。以此例如可确定物体是否已达到停止点前方还是后方的(第一次)停止。通过因此而改进的可到达的天线设备的定位，可更精确地测量原来驶向的错位，且因此可更好地将其用于改进定位精度或正确停止的运行可靠性。

合适地，在新定位之后存储检测到的偏差。可在物体在相同的位置上重新停止时在随后的时刻即在第二次停止时考虑此偏差，方式是例如更强地制动物体或错开一段对应于偏差的行程地更早或更晚开始制动过程。

合适地，将用于每个新的停止过程的距离单独地用作修正的停止值。此扩展尤其是可考虑如下情况，即例如物体制动的制动功率由于制动设备在不同的环境条件下的老化或磨损可能随时间变化。因此在物体侧可利用获知的偏差以借助行驶和制动控制通过修正物体位置事先降低定位误差。

在合适的扩展中，所确定的偏差在显示器上向物体操作者图示。因此，有利地简化了通过物体操作者的手动重新定位。

在特别优选的构造中，设备的控制单元包括定位模块以根据第一次停止或通过考虑所存储的更早的停止过程的停止值自动进行重新定位。以此，在运行实践中通过提高定位精度或对于停止精度公差范围的命中率改进整个系统性能。

在方法的优选的扩展中利用如下事实，即通过天线设备的改进的对置精度给出了从轨道到物体的有效的无线能量传输的前提条件。为此，在重新定位之后开始充电过程，其中将适合于能量传输的感应信号从线路侧天线设备发送到物体侧天线设备。以此传输的充电能量存储在物体的能量存储器内。

能量传输可有利地通过相同的天线设备或单独的天线实现，方式是在实现了新定位之后关断控制系统且将能量传输所要求的感应信号送入到线路侧天线设备。通过合适的频率选择和天线特性，得到从轨道到物体的有效的能量传输，在此处能量被存储在能量存储器内。例如也可构思将相对定位的天线设备用于物体和轨道之间的能量传输。

在优选的应用中，待停止的物体是与根据本发明的设备联接的轨道车辆。以此实现了更精确地驶向预先确定的停止点，例如驶向到车站区域内。为此，轨道车辆例如在端侧具有天线设备以接收线路侧RFID(无线射频识别)信号，例如作为用于驶向的指令变量的RFID标签。优选地，车辆侧天线设备包括RFID读取装置且线路侧天线设备包括尤其是一个或多个相应的RFID收发器。基本上，方法和/或相应的设备也可用于多个另外的应用，其中运动的物体应在一定的停止点上停止，例如在生产过程的材料输入时停止。

附图说明

本发明的实施例在下文中根据附图详细解释。各图为：

图1是在驶向到安装在线路侧的天线设备的区域内之后的轨道车辆，和

图2是根据图1的轨道车辆，所述轨道车辆带有定位模块和能量存储器。

具体实施方式

图1简化地图示了用于提高轨道车辆4在停止点H的定位或停止精度的设备2的结构和工作方式，所述设备2带有三个线路侧天线4，尤其是定向天线，天线阵列或RFID收发器6a、6b和6c。天线(发送天线)6a、6b和6c被施加以高频调制信号Sa、Sb和Sc作为先导信号。理想的停止点H在此构造中尤其是直接处于天线6b下方。

朝向线路侧发送天线6a、6b和6c的接收天线(或RFID识读器或读取器)8布置在轨道车辆4的顶部区域内。由天线8接收到的信号Sa、Sb和Sc的信息作为接收信号Se被发送到控制单元10。线路侧天线6a、6b和6c连续地且无线地产生信号Sa、Sb和Sc作为带有小的工作范围的高频电磁场。分析由不同的天线8接收到的信号电平并且轨道车辆4将之考虑为接近预先给定的停止点H的距离等价物和指令变量，该信号电平通过频率或调制差异简单地区分且在天线6a、6b、6c的合适的定向特征下产生很确切的信号曲线。

在轨道车辆驶入高频场的范围内时，所接收的RFID信息的信号质量首先增加且在轨道车辆使出时又降低。根据检测到的信号强度分布或通过检测到的信号强度与最大值的比较，通过控制单元10可确定实际位置I与理想的停止点H之间的偏差A。控制单元10根据取决于距离和/或速度的接收信号Se计算且因此监测所确定的调制过程。

在轨道车辆4驶向停止点H之后的第一次停止时，轨道车辆4根据分析的接收信号Se被停止。在此，有时可能出现例如由于天气或制动器的磨损现象所导致与理想停止位置H的小的偏差。为补偿此偏差A，接收信号Se在第一次停止之后被用于确定天线6a、6b、6c和接收天线8之间的相对天线位置。由于所确定的存在的偏差A，控制单元10向电动马达12发送控制信号Sm。

天线8沿车辆纵向方向L可运动地支承且通过电动马达12沿运动轨迹B可移动。在天线8的移动期间，接收信号Se被控制单元10连续地分析。根据检测到的信号强度控制电动马达12，使得天线8和6b基本上对置。与电动马达12联接的测量装置14例如通过马达电流的纹波计数测量检测在移动期间的位移S_pos，且将信息发送到显示单元16，所述显示单元16为操作者18简化了轨道车辆4的手动重新定位。

在图2中图示了带有定位模块20和能量存储器22的自动轨道车辆4。与根据图1的实施形式的区别在于检测到的位移S_pos传输到定位模块20。定位模块20将定位信号Sp发送到控制单元10以根据距离S_pos进行轨道车辆4的自动重新定位。控制单元10在此构造中尤其是将轨道车辆4的ATC模块与车辆控制装置联接。

位移S_pos作为修正因数存储在控制单元10内以用于下一次停止过程。以此尤其是考虑到如下情况，即例如车辆的制动功率由于制动设备在不同的环境条件下的老化或磨损可能随时间变化。因此控制单元10可以利用修正因数，用于通过采用行驶和制动控制修正车辆位置来降低在驶向下一个停止点时的定位误差。

在第二实施形式中在第二此停止之后在轨道车辆4的重新定位之后开始充电过程。在此，适合于传输能量的感应信号Si从定向天线6b发送到基本上对置的接收天线8。以此所传输的充电能量存储在能量存储器22内。

本发明并不限制于以上所述的实施例。而是专业人员也可从其推导出本发明的另外的变体，只要不偏离本发明的主题即可。尤其是，此外所有与不同的实施例结合地描述的单独特征也以另外的方式可组合，只要不偏离本发明的主题即可。

尤其是，本发明可用于优化车辆在停车场上的能量传输，例如在过夜时的能量传输。在此情况中，停止点不在车站区域而是在车辆车库内。

附图标号列表

2  设备

4  轨道车辆

6a、6b、6c 发送器/天线

8  接收器/天线

10 控制单元

12 电动马达

14 测量装置

16 显示单元

18 操作者

20 定位模块

22 能量存储器

L 车辆纵向方向

B 运动距离

H 停止点

I 实际位置

A 偏差

Sa、Sb、Sc 信号

Se  接收信号

Si  感应信号

Sm  控制信号

S_pos 位移

Claims (12)

1.一种用于提高运动物体(4)、尤其是轨道车辆在预先给定的停止点(H)处的定位精度的方法(2)，其中

-在物体(4)第一次停止之后通过线路侧和物体侧天线设备(6a、6b、6c、8)确定实际位置(I)和额定位置(H)之间的偏差(A)，和

-根据所确定的偏差(A)进行对物体(4)的重新定位，其中将实际位置(I)修正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述物体侧天线设备(8)运动以确定所述偏差(A)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在天线设备(8)运动期间检测信号值分布，从所述信号值分布尤其是通过最大值检测偏差(A)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，考虑天线设备(8)的位移(S_pos)作为衡量所述偏差(A)的尺度。

5.根据权利要求1至4中一项所述的方法，其特征在于，通过线路侧天线设备(6a、6b、6c)尤其是以至少三个天线，优选地以定向天线，将调制的无线信号(Sa、Sb、Sc)发送到物体侧天线设备(8)。

6.根据权利要求1至5中一项所述的方法，其特征在于，在重新定位之后存储所述偏差(A)且在第二次停止时使用所述偏差(A)。

7.根据权利要求1至6中一项所述的方法，其特征在于，在显示单元(16)上显示所述偏差(A)。

8.根据权利要求1至7中一项所述的方法，其特征在于，在重新定位之后开始充电过程，其中将适合于能量传输的感应信号(Si)从线路侧天线设备(6b)发送到物体侧天线设备(8)，且将所传输的充电能量存储在物体(4)的能量存储器(22)内。

9.一种用于提高运动的物体(4)、尤其是轨道车辆的在预先给定的停止点(H)上的定位精度的设备(2)，所述设备带有线路侧天线和物体侧天线(6a、6b、6c、8)且带有控制单元(10)，以便在物体的第一次停止之后通过线路侧和物体侧天线设备(6a、6b、6c、8)确定物体(4)的实际位置(I)和额定位置(H)之间的偏差(A)以用于随后重新定位物体(4)。

10.根据权利要求9所述的设备(2)，其特征在于，物体侧天线设备(8)在上方布置在所述物体(4)上，尤其是布置在所述物体(4)的顶部，且能够沿物体纵向方向(L)电动地运动。

11.根据权利要求9或10所述的设备(2)，其特征在于，线路侧和/或物体侧天线设备(6a、6b、6c、8)包括多个相邻的单独天线(6a、6b、6c)，所述天线(6a、6b、6c)发送带有不同的信号特征、尤其是不同的频率或调制的无线信号(Sa、Sb、Sc)以识别物体运动方向。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的设备(2)，其特征在于，控制单元(10)包括用于自动重新定位所述物体(4)的定位模块(20)。