CN108068843B - 一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，包括以下步骤：被动端收到主动端发送过来的数据包后开始应答，发出确认包，并计算从接收数据包到发出确认包之间的时延T2，主动端接收被动端的应答，并得到从发出测距数据包到接收确认包之间的时延T1，被动端发出包含T2的测距数据包，主动端接收被动端发出的含有T2的测距数据包，并发送确认包，主动端计算从接受该测距数据包到发出确认包之间的时延T3，被动端接收新的确认包并计算从发出含有T2的测距数据包到收到新的确认包之间的时延T4，被动端向主动端发出含有T4的测距数据包，通过计算得到距离信息。本发明能够有效的实现城市轨道交通防撞预警的距离探测，提高列车防撞预警设备在复杂环境下的实用性。

Description

一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体地说是一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，特别适用于复杂背景下的地铁列车距离探测。
背景技术
由于列车在实际运行过程中，有时会需要切除列车自动保护系统。此时列车的运行安全性大大降低，仅依靠传统的电话等方式很难完全确保列车的运行安全。基于无线测距技术的列车防撞辅助预警系统，不需设立用于无线通讯的地面基站，可大大节约建设成本；此外该系统不需要使用GPS、北斗等卫星定位信号,可以无障碍地在地铁隧道等信号被阻隔的地段安全可靠地使用。
当前的列车防撞辅助预警系统主要釆用GPS技术来获取定位信息，通特髙频无线电数据调制解调器来实现列车间的通信，系统通过寻找其他列车信号，保持相对速度以及相互间的距离。该方法通过后车发送调制声脉冲，经前车反射回来，后车接收前车反射波，并计算发射到接收的时间差，通过公式来估算两车间的相对距离。但这种方法无法在折返线处正确判断列车是否有发生碰撞的危险从而进行预警。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法。在该方法中，根据冲突避免方法，为所有预警系统提供公平获取媒体访问机会；利用信号在两个非同步的收发机往返之间的传输时间来测量距离，抵消了测距过程中的因时间非同步带来的抖动，大幅提高的测距精度，进而保证了较高的定位精度；根据在折返线处安装RFID电子标签存储折返线相关信息来判断系统的折返线类型。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，通过两车分别发送和接收数据包的方式得到两车距离，包括以下步骤：
第一车辆主动端发送测距请求数据包；第二车辆被动端收到测距请求数据包后开始应答，发出第一确认包，并得到从接收数据包到发出第一确认包之间的时延T2；
第一车辆主动端接收被动端的应答，并得到从发出测距请求数据包到接收第一确认包之间的时延T1；
第二车辆被动端发出包含T2的测距数据包，第一车辆主动端接收到含有T2的测距数据包，并发送第二确认包；第一车辆主动端得到从接收含有T2的测距数据包到发出第二确认包之间的时延T3；
第二车辆被动端接收第二确认包，并得到从发出含有T2的测距数据包到收到第二确认包之间的时延T4；
第二车辆被动端向第一车辆主动端发出含有T4的测距数据包；
第一车辆主动端计算两车距离D＝c[(T1-T2)+(T4-T3)]/4；c表示电磁波传播速度。
所述第一车辆、第二车辆在同一轨道同向。
所述测距请求数据包、测距数据包均包括头文件、同步时钟、物理地址帧、数据文件、尾文件；T2或T4位于数据文件中。
在轨道正线上安置RFID标签，存储轨道方向信息；
当车辆行驶至标签处，通过车辆底部的标签读取器读取标签内存储的轨道方向信息，来确定当前列车所处轨道方向；
第一车辆、第二车辆分别读取各自当前轨道的RFID标签内轨道方向信息，并建立通讯连接后进行数据传递，得到两车是否处于同一轨道；如果处于同一轨道，则通过两车分别发送和接收数据包的方式得到两车距离，当距离小于设定的安全阈值时，系统报警；如果不处于同一轨道，两车切断通讯。
第一车辆位于下行轨道的折返线入口前，读取轨道上设置的RFID中存储的位置信息；第二车辆位于上行轨道的折返线入口前，读取轨道上设置的RFID中存储的位置信息；
第二车辆发送包含本车轨道方向信息的请求数据包至第一车辆，第一车辆收到后判断：若与第一辆车的轨道运行方向相同，则建立数据通讯联系；否则切断通讯；
当两车建立通讯联系后，第一车辆通过两车分别发送和接收数据包的方式得到两车距离；若该距离小于安全阈值，则报警；否则继续监测。
所述信息包括站点信息、折返线信息、距离信息；其中：站点信息为列车所处站点位置信息；折返线信息是折返线的类型信息；距离信息为当前标签所处的位置。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明提出一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，通过列车读取正线上RFID标签信息，标识所在轨道上下行信息；
2.本发明提出一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，根据冲突避免方法，为所有预警系统提供公平获取媒体访问机会；
3.本发明提出一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，利用信号在两个非同步的收发机往返之间的传输时间来测量距离，抵消了测距过程中的因时间非同步带来的抖动，大幅提高的测距精度；
4.本发明提出一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，通过在折返线范围内通过读取RFID中存储的站点信息、折返线信息、距离信息判断列车位置，使测距功能不受相反方向及上下行其它运行列车的干扰。
5.本系统通过增加地面标签方案，利用标签确定折返点处两辆列车的位置与运动方向，同时结合无线测距系统实现列车间实时相对位置监控。本发明能够有效的实现城市轨道交通防撞预警的距离探测，提高列车防撞预警设备在复杂环境下的实用性。
6.本发明能在列车切除ATP情况下，实时测量本车与同方向运行的前车的距离，为司机提供安全距离警示，防止列车追尾。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2a为本发明方法中通过列车读取FRID标签信息来获取列车上下行信息示意图一；
图2b为本发明方法中通过列车读取FRID标签信息来获取列车上下行信息示意图二；
图3为本发明方法中利用地面标签来确定折返点出现两车同一轨道相向而行的情况类型示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，为本发明的流程示意图。
步骤1：列车通过阅读正线上RFID标签信息，获取所在轨道上下行信息；
步骤2：系统采用载波监听多路访问方法为所有预警系统提供公平获取媒体访问机会，发送数据前，监听2.4GHz信道状态，确认媒体是否繁忙，如果信道繁忙，系统等待一段时间重新发送信息；
步骤3：如果信道空闲，系统等待一段时间(退避时间)，然后重新获取媒体，采用随机的退避时间尽量避免信号冲突；
步骤4：信号的成功获取依照数据包的发送来确定，数据是否发送成功需要确认包来确定，如果确认包没有收到，数据发送视作失败；
步骤5：重复步骤2到步骤4，直到信道连接成功为止；
步骤6：当建立通信时，车辆前端系统通过2.4G通讯天线不断发送测距请求；
步骤7：被动端收到主动端发送过来的数据包后开始应答，发出确认包，并计算从接收数据包到发出确认包之间的时延T2；
步骤8：主动端接收被动端的应答，并得到从发出测距数据包到接收确认包之间的时延T1；
步骤9：被动端发出包含T2的测距数据包，主动端接收被动端发出的含有T2的测距数据包，并发送确认包；
步骤10：主动端计算从接受该测距数据包到发出确认包之间的时延T3；
步骤11：被动端接收新的确认包并计算从发出含有T2的测距数据包到收到新的确认包之间的时延T4；
步骤12：被动端向主动端发出含有T4的测距数据包；
步骤13：通过计算得到距离信息：D＝c[(T1-T2)+(T4-T3)]/4；
当列车处于折返点情况下，由于列车的低速和近距离特点，通过增加地面标签方案，利用标签确定列车间的位置与运动方向，同时结合无线测距系统实现两辆列车实时相对位置监控。
步骤1中，当列车在驶入正线时，读取RFID标签信息中存储的上下行信息，防止出现列车在小于安全阈值范围内的虚警现象；
系统采用载波监听多路访问方法为所有预警系统提供公平获取媒体访问机会，利用随机访问的方法保障检测安全；
采用二次测距方式得到两车之间距离：被动端收到主动端发送过来的数据包后开始应答，发出确认包，并计算从接收数据包1到发出确认包1之间的时延T2；主动端接收被动端的应答，并得到从发出测距数据包1到接收确认包1之间的时延T1；被动端发出包含T2的测距数据包2，主动端接收被动端发出的含有T2的测距数据包2，并发送确认包2；主动端计算从接受该测距数据包2到发出确认包2之间的时延T3；被动端接收新的确认包2并计算从发出含有T2的测距数据包2到收到新的确认包2之间的时延T4；被动端向主动端发出含有T4的测距数据包3；其中：在T2在数据包2中，T4在数据包3中；
测距模块传递的测距数据包包括：头文件、同步时钟、物理地址帧、数据文件、尾文件，其中：头文件用于给出发射信号的调频信息；同步时钟用于通讯模块间的时钟同步；物理地址帧是确定通讯模块的唯一标识；数据文件包含通信过程中的数据信息；尾文件用于检验数据是否成功传递。
步骤7～12计算的响应时间，根据下式计算列车距离
D＝c[(T1-T2)+(T4-T3)]/4
其中：c为电磁波在空气中的传播速度。
在折返线范围内通过读取RFID中存储的站点信息、折返线信息、距离信息判断列车位置，测距功能不受相反方向及上下行其它运行列车的干扰。
图2a-图2b所示为当两辆车出现上下行错车(不同轨道相对而行)的情况。
在轨道正线上安置的RFID标签中存储轨道方向信息(包括上行或下行信息)，当车辆行驶至标签处，通过列车内标签读取器读取标签内存储的轨道方向信息，来确定当前列车所处轨道方向(处于上行或下行方向)。假设此时有两辆列车分别行驶至标签①和②处，通过标签读取，两辆列车行驶方向可以分别确定。当两辆车建立通讯连接后进行数据传递(包括列车所处轨道信息)，判断两辆列车是否处于同一轨道，如果处于不同轨道，两辆车切断通讯；如果处于同一轨道，通过测距系统获取两辆列车相距距离，当距离小于设定的安全阈值情况下，系统报警。
第一辆车位于下行轨道的折返线入口前，读取轨道上设置的RFID中存储的位置信息；第二辆车位于上行轨道的折返线入口前，读取轨道上设置的RFID中存储的位置信息；第二辆车发送的请求数据包中包括本车的轨道方向信息，第一辆车收到后判断：若与第一辆车的轨道运行方向相同，则建立数据通讯联系；否则切断通讯。当建立通讯联系后，第一车辆主动端计算两车距离；若该距离小于设定大列车安全阈值，则报警；否则继续监测。
信息包括站点信息、折返线信息、距离信息；其中：站点信息为列车提供所处站点位置信息；折返线信息是折返线的类型信息，为后续列车间距离计算提供几何位置信息；距离信息为当前标签所处位置的具体信息，结合折返线信息，可计算出经过该标签的列车与其他列车的曲线距离。
列车在驶出车库(始发车站)之前，可以通过读取地面标签来判断并记录车辆的上下行运行方向。在列车运行过程中，当遇到相对而行的列车时，利用两车之间通讯模块实现信息传递(列车所处轨道方向信息)，即可实现不同轨道相对而行两辆列车(列车间距离小于设定的安全阈值)的虚警问题。
在时刻T，上下行列车相遇前，互相都能够收到彼此主动端发送来的测距信息，通过分析此信息数据，两个主动端能够获得彼此的上下行信息和速度信息，此时两车会得到双方向列车准备错车的信息。然后，主动端通过CAN总线发送信息给本车被动端，告知将有另一列车错车。如果在T+ΔT时刻列车被动端收到了本列车主动端发出的测距信息，被动端会得知此刻列车错车信息，不会产生报警或紧急制动行为。
如图3所示，在折返点会出现两车同一轨道相向而行的情况，采用以下方案进行处理：增加地面标签方案，利用标签确定同轨两辆列车的位置与运动方向，同时结合无线测距系统实现同轨两辆列车实时相对位置监控。折返线安装RFID标签，标签存储内容见下表所示。站点代码(本站代码、下一站代码)有效的位置按照上下行进行目标筛选，无效的位置按照位置信息进行目标筛选。
表RFID标签存储信息协议
Figure GDA0002235523330000071
*站点代码仅在轨道类型为正线、道岔中特殊折返线有效。0x00为上行无效代码，0XFF为下行无效代码。
以下图3中的单折返线，站前折返点类型为例，在折返点处有A、B两辆列车，此时列车A处于上行轨道，理论运行方向为从右至左；列车B处于下行轨道，理论运行方向为从左至右，在列车A和B正常运行过程中两车不会发生碰撞。然而如果列车A出现逆行情况，列车B按原计划方向运行，两车在站点处会出现碰撞的可能。此时采用二次测距方法测得列车A和列车B的相距距离为E(采用此种方法测得的距离为列车A的主天线与列车B的从天线的直线距离)，而实际距离为F，此时若仍按照正常检测模式会出现危险情况。为解决以上问题，通过增加地面标签方案，当列车A运行到地面标签位置①时，读取标签①内部信息，列车A的位置信息得以确定；同理，通过标签②，列车B的位置信息也可确定，此时结合无线测距系统可得列车A、B的实际距离F，防止出现列车相撞事故。

Claims (4)

1.一种基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，其特征在于通过两车分别发送和接收数据包的方式得到两车距离，包括以下步骤：
第一车辆主动端发送测距请求数据包；第二车辆被动端收到测距请求数据包后开始应答，发出第一确认包，并得到从接收数据包到发出第一确认包之间的时延T2；
第一车辆主动端接收被动端的应答，并得到从发出测距请求数据包到接收第一确认包之间的时延T1；
第二车辆被动端发出包含T2的测距数据包，第一车辆主动端接收到含有T2的测距数据包，并发送第二确认包；第一车辆主动端得到从接收含有T2的测距数据包到发出第二确认包之间的时延T3；
第二车辆被动端接收第二确认包，并得到从发出含有T2的测距数据包到收到第二确认包之间的时延T4；
第二车辆被动端向第一车辆主动端发出含有T4的测距数据包；
第一车辆主动端计算两车距离D＝c[(T1-T2)+(T4-T3)]/4；c表示电磁波传播速度；
在轨道正线上安置RFID标签，存储轨道方向信息；
当车辆行驶至标签处，通过车辆底部的标签读取器读取标签内存储的轨道方向信息，来确定当前列车所处轨道方向；
第一车辆、第二车辆分别读取各自当前轨道的RFID标签内轨道方向信息，并建立通讯连接后进行数据传递，得到两车是否处于同一轨道；如果处于同一轨道，则通过两车分别发送和接收数据包的方式得到两车距离，当距离小于设定的安全阈值时，系统报警；如果不处于同一轨道，两车切断通讯；
第一车辆位于下行轨道的折返线入口前，读取轨道上设置的RFID中存储的位置信息；第二车辆位于上行轨道的折返线入口前，读取轨道上设置的RFID中存储的位置信息；
第二车辆发送包含本车轨道方向信息的请求数据包至第一车辆，第一车辆收到后判断：若与第一辆车的轨道运行方向相同，则建立数据通讯联系；否则切断通讯；
当两车建立通讯联系后，第一车辆通过两车分别发送和接收数据包的方式得到两车距离；若该距离小于安全阈值，则报警；否则继续监测。
2.根据权利要求1所述的基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，其特征在于所述第一车辆、第二车辆在同一轨道同向。
3.根据权利要求1所述的基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，其特征在于所述测距请求数据包、测距数据包均包括头文件、同步时钟、物理地址帧、数据文件和尾文件；T2或T4位于数据文件中。
4.根据权利要求1所述的基于冲突避免的二次测距防撞预警方法，其特征在于所述位置信息包括站点信息、折返线信息和距离信息；其中：站点信息为列车所处站点位置信息；折返线信息是折返线的类型信息；距离信息为当前标签所处的位置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109211263B (zh) * 2018-08-31 2023-06-09 江苏飞梭智行设备有限公司 一种轨道交通测距系统及其方法
CN113034931A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 观致汽车有限公司 车辆、车载应答机及车辆的通信控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3452280B2 (ja) * 1994-08-19 2003-09-29 日本信号株式会社 踏切制御装置
CN1309605C (zh) * 2003-01-30 2007-04-11 沈湧 小型车辆的轨道交通系统
CN100386595C (zh) * 2005-08-18 2008-05-07 中国科学院半导体研究所 一种汽车防撞预警方法及其装置
CN101633363B (zh) * 2008-12-19 2011-09-28 哈尔滨工业大学 无线传感器网络的列车弯道预警系统及其预警方法
CN101786461A (zh) * 2010-02-06 2010-07-28 合肥安迅铁道应用技术有限公司 动车组位置跟踪系统
CN103144655A (zh) * 2012-11-14 2013-06-12 丹东东方测控技术有限公司 利用gps手段实现电机车防撞预警的方法
CN104199016B (zh) * 2014-09-12 2016-09-07 四川九洲电器集团有限责任公司 基于css技术的无线测距方法及css无线终端

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