CN107864024A - 一种基于gps和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统 - Google Patents

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杨永铭
李慧鹏
何俊杰
张蕾
沈培新
石斌
高毅
黄建义
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Abstract

本发明涉及一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，用以在普速旅客列车上实现位置监测和实时广播，该系统包括通过无线网络相互通信的广播主机和广播终端，所述的广播主机包括处理器以及分别与处理器连接的位置监测组件、广播组件和人机界面，所述的位置监测组件包括卫星定位模块和惯性导航模块。与现有技术相比，本发明具有定位精度高、操作性好、远程点播、可扩展性强等优点。

Description

一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统
技术领域
本发明涉及列车通信领域，尤其是涉及一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统。
背景技术
现有的列车广播系统存在以下几个问题：
1、功能单一，管理性差。现有的广播系统都是采用模拟传输、人工管理的模式，只能用于本区内的背景音乐、广播通知等活动，且需要专人在专门的的时间点进行操作，管理性较差。
2、兼容、扩展性不佳。现有的广播系统无法实现数字格式音频文件在终端直接播放，无法与IP网络连接，无法远程无线操控，以真正实现播放音源数字化、管理操作自动化的目标。
3、操作性差。工作人员需要告知旅客注意安全事项、登访准备、早午餐供应等信息，需要回到广播室广播后再返回工作岗位。
综上所述，传统广播流程已不能满足工作人员的要求，需要一种具有远程操作能力的智能广播设备。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，用以在普速旅客列车上实现位置监测和实时广播，该系统包括通过无线网络相互通信的广播主机和广播终端，所述的广播主机包括处理器以及分别与处理器连接的位置监测组件、广播组件和人机界面，所述的位置监测组件包括卫星定位模块和惯性导航模块。
所述的卫星定位模块包括GPS/北斗卫星信号接收器和信号转换器，所述的GPS/北斗卫星信号接收器通过信号转换器与处理器连接。
所述的惯性导航模块包括惯性导航仪和速度传感器，所述的惯性导航仪和速度传感器分别与处理器连接。
所述的广播组件包括音频单元和数据交换单元，所述的处理器通过数据交换单元与无线网络通信，所述的音频单元分别与处理器和车载的音频播放器连接。
所述的音频单元为基于SIP协议的对广播音频和手机终端语音进行处理的语音交换模块。
所述的广播终端包括手机、平板电脑。
所述的手机包括Android系统手机和IOS系统手机。
所述的数据交换单元还包括GSM和WCDMA的4G扩展接口。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、定位精度高：本发明同时采用的北斗和GPS定位模块，双重定位，能够同时跟踪24个卫星信号，捕获灵敏度达到-148dBm(冷启动)/-155dBm(热启动)，跟踪灵敏度达到-166dbm；定位精度2m，速度0.1m/s，时间10ns。
二、操作性好：相比于目前普快列车上使用的广播设备，本发明代替了原有的人工广播操作，全部操作由广播主机所代替，界面简单，字体清晰，操作内容少，更新节目快，节省了工作人员的操作时间。
三、远程点播：系统带有手机终端远程点播和口播功能，解决了列车员不在现场就不能广播的问题。
四、可扩展性强：设备可扩展接入GSM、WCDMA等4G模块，完成各种点播设备的异地远程广播。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1、广播主机，11、处理器，12、GPS/北斗卫星信号接收器，13、信号转换器，14、惯性导航仪，15、速度传感器，16、音频单元，17、数据交换单元，18、人机界面，2、广播终端，3、无线网络，31、无线传输设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
如图1所示，本发明主要由广播主机1、无线网络3和广播终端3组成，广播主机设备由电源、GPS/北斗接收模块、双模天线、惯性导航模块、速度传感器、定位分析单元、数据处理单元、数据交换单元、音频单元和人机界面组成。
GPS/北斗卫星信号接收器12通过双模天线获取列车的位置信息，将不断采集的位置数据信息实时传送的信号转换器中。信号转换器实时自动转换采集到的数据，并将有效数据传输给处理器11；当列车运行在没有卫星信号或处于隧道时，惯性导航仪14及速度传感器15将利用惯导技术并结合加速度计等辅助方法获取列车的坐标信息，并同时将数据传送到处理器11处理。
处理器11对定位数据进行分析并与自身数据库数据进行对比，对列车当前运行位置以及状态做出判断，并分析预计到达时间，当触发报站条件时查找所需广播的内容进行广播，通过音频单元16输出给车载音频播放器广播，人机界面18上显示相应的广播信息；
数据交换单元(无线网络接口)17接收广播终端3的点播请求信息并发送给处理器11进行分析、识别和分类，最后由处理器11分析后切换音频信号实现远程点播、实时口播功能，并将执行结果反馈给广播终端3。
音频单元16为基于SIP协议研制的对广播音频和手机终端语音进行处理的语音交换模块，通过无线接入点组成组播网络，具有自动切换音频输入源，控制手机终端的IP电话分发的功能。
无线网络3中设有多个无线传输设备31，通过桥接方式组成列车广播无线网，为手机终端提供网络通道。手持终端可支持Android和IOS系统设备，安装手机APP，可直接在局域网内进行实时的点播和口播等操作。
本发明在列车上的应用，具体实施步骤如下：
1、利用GPS/北斗双模精确定位技术，广播主机配备定位模块以及天线获取移动状态中的列车位置坐标信息。
2、在列车进入隧道或无卫星信号时，广播主机可以通过配备的惯性导航模块更新、计算得到列车的位置信息，而避免位置信息丢失。
3、系统将获取的位置信息通过运算处理录入到数据库中，数据库中包含线路各个站点的位置坐标信息；
4、列车实际运行坐标与数据库中的站点位置信息比对，并辅助列车线路信息以及列车速度信息从而实现列车自动报站；
5、列车布置无线传输设备与列车广播主机和终端设备在同一无线网络中实现远程点播与操控。
本发明解决了以下问题：
1、解决准时报站的问题。根据列车广播规范要求列车在开车2分钟后、到站前5-10分钟、车进站台、车停稳了4种状态进行4次报站，本设备会自动根据接收到的位置数据，进行距离、速度、时间判断，根据判断结果进行自动报站，无需工作人员去广播室进行人工广播。
2、解决操作复杂问题。设备配置有7寸的触摸液晶屏，无需按键操作，软件界面字体清晰、功能简单，以简单的双击和单击操作来解决节目列表的编辑。
3、功能丰富。不仅能完成传统广播设备的功能，而且还能够实现自动精确报站，同时，具备手机终端自由点播功能和远程操控功能。
4、管理方面。在广播主机设备上可管理所有在线手机终端设备。
5、一键更新。设备需要更新播放内容或重新拷入播放文件的时候，只需将U盘插入U口，在触摸屏上点击“确认”按钮即可一键更新。

Claims (8)

1.一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，用以在普速旅客列车上实现位置监测和实时广播，其特征在于，该系统包括通过无线网络(3)相互通信的广播主机(1)和广播终端(2)，所述的广播主机(1)包括处理器(11)以及分别与处理器(11)连接的位置监测组件、广播组件和人机界面(18)，所述的位置监测组件包括卫星定位模块和惯性导航模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，其特征在于，所述的卫星定位模块包括GPS/北斗卫星信号接收器(12)和信号转换器(13)，所述的GPS/北斗卫星信号接收器(12)通过信号转换器(13)与处理器(11)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，其特征在于，所述的惯性导航模块包括惯性导航仪(14)和速度传感器(15)，所述的惯性导航仪(14)和速度传感器(15)分别与处理器(11)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，其特征在于，所述的广播组件包括音频单元(16)和数据交换单元(17)，所述的处理器(11)通过数据交换单元(17)与无线网络(3)通信，所述的音频单元(16)分别与处理器(11)和车载的音频播放器连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，其特征在于，所述的音频单元(16)为基于SIP协议的对广播音频和手机终端语音进行处理的语音交换模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，其特征在于，所述的广播终端(2)包括手机、平板电脑。
7.根据权利要求6所述的一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，其特征在于，所述的手机包括Android系统手机和IOS系统手机。
8.根据权利要求4所述的一种基于GPS和北斗双模定位与惯导技术的列车广播系统，其特征在于，所述的数据交换单元(17)还包括GSM和WCDMA的4G扩展接口。
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