CN108688691A - 列车交通状况显示系统 - Google Patents

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Abstract

提供了用于确定第一对象和第二对象之间的间距的方法和系统。所述方法包括使用与第一对象相关联的搜索模块，其中所述搜索模块包括具有唯一地址的第一转发器。所述方法包括使用与第二对象相关联的应答模块，所述应答模块包括具有不同的唯一地址的第二转发器。所述搜索模块以第一频率发射搜索信号。所述应答模块接收所述搜索信号并本地验证包含在所述接收到的搜索信号中的地址，由此，如果验证是肯定的，所述应答模块以不同的第二频率发送应答信号。所述搜索模块基于从搜索信号的发射到应答信号的接收所花费的时间来确定所述第一对象与所述第二对象之间的间距。

Description

列车交通状况显示系统
技术领域
本发明涉及用于确定第一对象相对于第二对象的位置的方法和系统。本发明更具体地涉及一种用于确定诸如列车的第一交通工具相对于一个或多个其他交通工具的位置的方法和系统，以便为列车的操作员/驾驶员提供至少一个交通状况显示。
发明背景
尽管使用了包括中央控制安全系统在内的复杂安全系统，列车事故仍接连发生。这些情况有时是由于中央控制的安全系统局部故障造成的。2016年2月，德国南部的两辆通勤列车在好天气时正面相撞，导致至少10人死亡。同年，意大利鲁沃迪普利亚和科拉托两列列车发生类似的正面碰撞，造成二十人死亡，数十人受伤。2016年10月9日，在长岛新海德公园附近，当在相邻轨道上的轨道维修列车进入通勤列车轨道空间时导致的列车相撞事故中，有33人受伤。
前面提到的前两次列车碰撞发生在单列列车轨道双向交通区域，尽管两个铁路部署了高科技列车制动系统来防止这种碰撞。
CN1325805解决了计算轨道上列车间距的问题。由CN1325805解决的问题是检测在相同轨道上相向行进的两列列车的存在，即朝向彼此行进，以使紧急制动系统能够被激活以避免正面碰撞。为了达到这个目的，每列列车都配备一个发射轨道相关或轨道特定频率的单转发器。因此，目的是使任何列车接收轨道特定的频率，以确定轨道特定的频率所标识的轨道是否与它本身正在行驶的轨道相同，从而警示潜在的碰撞。然而，CN1325805不包括计算列车之间的实际距离，并且没有提议使任何列车上的任何转发器在从另一列车接收到转发器信号时以应答信号回应。
CN102756747公开了一种使用声波技术来计算目标列车距离的系统。第一列列车发出无线电信号和声波。目标列车(第二列车)接收无线电信号并开始计算到接收从第一列车发送的声波的间隔时间。在接收到从第一列列车发出的声波时，时间间隔计数器停止，时间间隔值与声速一起被使用以确定两列列车之间的距离。
CN1124858公开了一种车载无线电设备，其将自己的识别码，自身位置(假定为经度和纬度)，速度，行驶方向和运行轨道发送给其他接收机。接收上述数据的车载接收器在计算机显示器上绘制位置。
JP2011010515公开了一种在两辆列车之间执行无线电通信的无线电通信装置以及其上安装有相对移动安全系统的移动阻塞控制器。为了始终保持下一列列车的临界停靠点在前一列列车的前方，前一列列车将其自己的临界停靠点发送到下一列列车。接收到所述临界停靠点后，下一列车的移动阻塞控制器根据收到的临界停靠点为其列车生成限速模式。否则，前一列车根据其自己的临界停车点或限速指令单方面地为下一列车生成一个限速模式，并将其发送到所述下一列车。
CN103171596公开了一种基于行驶方向的列车的安全系统。在同一行驶方向上，第二列车将连续发送“正向特征”脉冲串，并等待第一列车发回“反向特征”脉冲串。间隔距离由这两个脉冲串之间的总时间乘以无线电波速度并除以二来确定。该系统设计用于头尾列车碰撞，因为该系统对以相同的方向行驶的列车使用相同频率。它无法检测到在同一轨道上相向(即头对头)行驶的列车，因为两列列车的系统是以不同频率运行的。
需要一个系统为列车驾驶员提供至少一个交通状况显示，并提供提醒和警示，以便驾驶员作出局部决策以防止碰撞，尤其是正面碰撞。
发明目的
本发明的目的是在某种程度上减轻或消除与已知的交通工具碰撞安全系统相关的一个或多个问题。
主要权利要求的特征的组合满足了上述目的；从属权利要求公开了本发明的其他有利实施例。
本发明的另一个目的是在一定程度上减轻或消除与已知的列车安全系统相关的一个或多个问题。
本发明的又一个目的是提供一种用于列车司机的独立的本地列车交通显示系统，其具有提醒和/或警示，以使列车司机能够进行本地行动以防止碰撞。
本领域技术人员将从以下描述中得出本发明的其他目的。因此，上述对象的陈述不是穷尽的，仅用于说明本发明的许多目的中的一些。
发明内容
本发明提供了一种列车交通状况显示系统(TTSDS)，其包括安装在诸如列车之类的交通工具上的射频转发器(数据发射器和接收器)的网络，尽管本发明的转发器系统可以用其他交通工具，例如汽车和电车。每列列车优选地有两个转发器系统，一个在列车的前部，另一个在列车的后部。来自前部和后部转发器系统的数据被馈送到优选地设置在列车驾驶室中的显示器，用于参照列车的当前位置(即在列车轨道上的位置)显示实时列车交通状况。基于检测到的目标列车距离，当预设的最小列车间隔限制被后方列车或前方列车破坏时，所述系统提供警告提醒和可能的碰撞警示。对列车驾驶员的提醒可能是闪光灯，音频和语音通知的形式。在目标检测期间，实时列车状态和控制在列车上检测到的转发器系统之间交换，以在可能的碰撞情况下解决冲突。
所述系统基于采用搜索地址模式转发器的无线电技术，即每个转发器都有一个唯一的地址。转发器目标检测和目标距离计算通过测量发送到目标转发器的预期目标搜索地址代码的搜索脉冲串的往返时间来执行，并且从具有所述相同地址代码的目标转发器接收有效应答脉冲串作为所述搜索地址代码。从信号往返时间减去处理时间，除以2并将结果乘以无线电波的速度提供到所述目标转发器的距离，从而提供到安装所述转发器的目标列车的最近端的距离。
所述转发器系统是“即插即用”设计，不需要用于目标检测的轨道侧传感器输入，也不需要外部系统数据。它可用作现有列车安全系统的独立备份系统，用于列车驾驶员和操作员的碰撞预警和一般交通状况显示系统。它可以帮助驾驶员和操作员防止头对头碰撞，尤其是在单轨双向交通区域，以及相同类型轨道上的头对尾碰撞。
所述转发器系统使用无线电波传播技术来检测距离达5-10公里或更远的附近列车等目标，并因此给两列列车的司机提供足够的时间对危急情况作出反应，例如，两列列车都占据相同的轨道并朝向对方行驶。
在第一主要方面，本发明提供了一种确定第一对象和第二对象之间的间距的方法，其中第一和第二对象中的每一个具有各自的带有相应唯一地址的转发器。所述方法包括以下步骤：在第一对象的转发器第一频率上发射搜索信号，所述搜索信号包括所述第一对象的转发器的地址和所述第二对象的转发器的地址。所述方法包括在所述第二对象的转发器处接收由所述第一对象的转发器发射的信号和在所述第二对象的转发器处处理所述接收的搜索信号以本地验证包含在所述接收的搜索信号的所述第二对象的转发器的地址，如果验证是肯定的，所述方法包括以不同于第二对象的转发器的第二不同频率发射应答信号，所述应答信号包括所述第二对象的转发器的地址和所述第一对象的转发器的地址。由所述第二对象的转发器发射的所述应答信号在所述第一对象的转发器处被接收及处理。所述方法可包括在第一对象的转发器处本地验证包含在所接收的所述第二对象的转发器的应答信号中的地址的步骤。无论如何，所述第一对象的转发器基于从搜索信号的发射到在第一对象的所述转发器处的应答信号接收所花费的时间来确定所述第一对象与第二对象之间的间距。
在第二主要方面，本发明提供了一种用于确定第一对象和第二对象之间的间距的系统，所述系统包括：与第一对象相关联的搜索模块，所述搜索模块包括具有唯一地址的第一转发器；与第二对象相关联的应答模块，所述应答模块包括具有不同唯一地址的第二转发器；所述搜索模块被配置为以第一频率发送搜索信号，所述搜索信号包括所述第一转发器的地址和所述第二转发器的地址；所述应答模块被配置为接收所述搜索信号并本地验证包含在所述接收的搜索信号中的所述第二转发器的地址，由此，如果所述验证是肯定的，应答模块以不同的第二频率发送应答信号，所述应答信号包括所述第一转发器的地址和所述第二转发器的地址；所述搜索模块被配置为接收所述应答信号并且本地验证所述接收到的应答信号中包括的关于第二转发器的地址，由此，如果所述验证是肯定的，则所述搜索模块基于从搜索信号的发射到在所述搜索模块处的应答信号接收的时间确定所述第一对象与所述第二对象之间的间距。
本发明的概述不一定公开了定义本发明所必需的所有特征；本发明可以存在于所公开的特征的子组合中。
附图说明
从以下仅作为例子并结合附图提供的优选实施例的描述中，本发明的前述和进一步的特征将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的转发器系统的简化示意框图；
图2是可使用本发明的转发器系统的第一场景的图示；
图3是可使用本发明的转发器系统的第二场景的图示；
图4是可使用本发明的转发器系统的第三场景的图示；
图5是图1的转发器系统的更详细的方框示意图；
图6示出了根据本发明的搜索脉冲串和答复脉冲串的格式；
图7示出了根据本发明的增强型转发器系统的使用；
图8还示出了根据本发明的增强型转发器系统的使用；
图9是可以使用本发明的增强型转发器系统的第一场景的图示；
图10是可以使用本发明的增强型转发器系统的第二场景的图示；以及
图11示出了改进的搜索信号和应答信号方案。
具体实施方式
以下描述仅作为示例并且不限于实施本发明所必需的特征组合的优选实施例。
在本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意为描述成与该实施例相关的特定特征、结构、或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的短语“在一个实施例中”不一定全都指代相同的实施例，也不是与其他实施例相互排斥的单独或替代实施例。此外，还描述了各种特征，这些特征可能呈现在部分实施例中而没有呈现在另一部分实施例中。类似地，还描述了各种需求，这些需求可能对于部分实施例是必需的而对于另一部分则非必需。
应该理解，附图中所示的元件可以以各种形式的硬件，软件或其组合来实现。优选地，这些元件在一个或多个适当编程的通用装置上以硬件和软件的组合来实施，该通用装置可以包括处理器，存储器和输入/输出接口。
此外，本文中所记载的本发明的原理、方面、实施例，以及其特定示例的所有陈述，均旨在包括其结构和功能等效项。另外，这样的等效项旨在包括全部目前已知等效项以及未来将开发出的等效项，即，开发出的执行相同功能的任意元件，而无论其结构如何。因此，例如，本领域技术人员将认识到，这里呈现的框图表示体现本发明原理的说明性电路的概念视图。类似地，可以理解的是，任何作业图，流程图，状态转换图，伪代码等表示可基本上在计算机可读介质中表示并由计算机或处理器执行的各种过程，无论这种计算机或处理器是否明确显示。
图中所示的各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及能够与适当的软件相关联地执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器，单个共享处理器或多个单独的处理器提供，其中一些处理器可以共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专指能够执行软件的硬件，并且可以隐式包含但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件，用于存储软件的只读存储器(“ROM”)，随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。
以下关于在铁路系统上运行的列车进行了本发明的优选实施例的描述，但是应该理解，这里描述的实施例和方法可以应用于任何类型的可移动交通工具。
参考附图，图1示出了根据第一实施例的转发器系统10。转发器系统10包括连接到转发器单元14的驾驶员显示模块12。转发器单元14包括搜索模块16和应答模块18，两者都在处理器系统20的控制下。处理器系统20包括用于存储可执行机器代码的存储器以执行转发器系统10的功能。处理系统20可包括时钟发生器，目标范围计数器和一些混杂电路。转发器单元14具有分配给它的由应答模块18使用的唯一标识符或地址，用于验证在应答模块18处接收的来自另一转发器系统的搜索模块的搜索信号。搜索模块16可具有分配给它的不同的唯一地址，其由搜索模块16使用以验证在搜索模块16处接收的来自另一转发器系统的应答模块的应答信号并用于检测控制。这些分配的地址在分配给分别与在铁路系统上运行的一组列车相关的转发器系统的一组地址中是唯一的。因此可以理解的是，地址可能不是普遍唯一的，而只是在它们所分配的系统内需要是唯一的。
搜索模块16和应答模块18中的每一个都包括无线(即无线电)收发器，使得每个模块16，18都能够发送和接收信号。搜索模块16和应答模块18中的每一个都具有相应的定向天线22，24。天线22，24优选地是针对视距通信而设计的窄波束定向天线，但是在一些应用中可以部署全向天线。
尽管可以将转发器系统10配置为列车的单个转发器系统，但是优选的是在列车上的前部位置处提供一个转发器系统10并且在列车上后部位置处提供一个转发器系统10'。因此，利用前部转发器系统10来确定列车前方的交通状况，同时利用后部转发器系统10'来确定列车后方的交通状况。为了避免信号的非有意破坏，前部转发器系统10和后部转发器系统10'使用不同的唯一地址。因此，列车关联了两个唯一的地址。
驾驶员显示模块12优选为基于个人计算机(PC)的系统。驾驶员显示模块12被配置为接收来自转发器系统10或两转发器系统的数据并且向驾驶员显示列车的交通状况的图像。换言之，尽管可以为每个前部和后部转发器系统提供单独的驾驶员显示模块，但是优选的是来自列车上的两个转发器系统的数据被馈送到驾驶员显示模块12，但是列车可以在列车的前部和后部驾驶室都提供驾驶员显示模块。每个这样的驾驶员显示模块可以连接到两个转发器系统。
转发器系统10可为便携式并由自己的电源供电。这样，分配给转发器系统10的唯一地址不是必须特定列车专用的，即不一定与部署有转发器系统的列车本身关联。
图2示出第一列车“列车A”30在与第二列车“列车B”40相同的铁路轨道上行驶，并示出列车A 30的前部转发器系统32与列车B 40的后部转发器系统之间的信号通讯。在这个例子中，列车A 30的前部转发器系统32被分配了唯一标识符或地址“#0002”，列车B 40的后部转发器系统42被分配了唯一标识符或地址“#0007”。在第一步中，列车A 30的前部转发器系统32的搜索模块在列车A 30的前进方向上发送搜索信号(RF搜索脉冲串)50。搜索信号50在列车B 40的后部转发器系统的应答模块处被接收。应答模块处理搜索信号50，以确定在包括搜索信号50的搜索脉冲串的应答转发器字段中携带的转发器地址#0007是否匹配分配到列车B 40的后部转发器系统42的唯一地址#0007。如果列车B 40的后部转发器系统42的应答模块确定不匹配，则验证失败，并且应答模块“假定”搜索信号50不是针对它的。在优选实施例中，列车B 40的后部转发器系统42的应答模块将不响应于错误的验证而发出任何回复信号，但是在一些实施例中，应答模块可以被配置为发出“空”应答信号，该信号至少在列车A 30的无线电传播距离内向列车A 30的前部转发器系统32识别列车B 40的存在。
如果在搜索脉冲串的应答转发器字段中携带的转发器地址#0007的验证是肯定的，即列车B 40的后部转发器系统42的应答模块证实搜索信号50是针对它的，应答模块传送应答信号52，该应答信号52优选地至少携带后部转发器系统42的唯一地址#0007。在任何情况下，一旦应答信号被列车A 30的前部转发器系统32的搜索模块接收，转发器系统32处理所述接收到的应答信号，以基于从搜索信号50的发射到在所述列车A 30的前部转发器系统30处接收到应答信号52所花费的时间来确定列车A 30和列车B 40之间的间距。间距的确定可考虑其他因素，例如处理信号时间和转发器单元相对于列车末端的位置(如果其实际上没有位于列车末端)。
应答信号52优选以不同于用于搜索信号50的频率来发送。
在前述示例中，列车B 40的转发器系统42被称为列车B 40的“后部”转发器系统42。然而，应当理解，当列车B 40实际上朝向列车A 30行驶的情况下，列车B 40的所述转发器系统42可包括其前部转发器系统，B 40A 30。因此，在优选实施例中，搜索信号50和应答信号52都可以携带其他数据，例如，列车状态(由于机械问题而紧急停止，通信故障，在车站平台处正常停车，移动，行驶方向，速度)，列车所在轨道的标识，转发器的位置(列车的前部或后部)，列车的类型等中的任意一个或多个。这些信息可通过列车的相应转发器系统在本地获得，使得转发器系统可以以独立模式运行而不需要来自外部或中央控制系统的数据。
在前述示例中，列车B 40的“后部”转发器系统42优选地配置成在应答信号52中至少包括其自己的地址#0007，但优选地还包括列车A 30的前部转发器系统32的地址#0002。因此，一旦在前部转发器系统32接收到应答信号52，前部转发器系统32就处理应答信号52以至少在本地验证“后部”转发器系统42的地址#0007，并且优选地还验证其自己的地址#0002。地址的验证通过比较本地存储的地址与从相应的搜索或应答信号50，52中检索的地址来执行。地址的本地验证具有确保转发器系统仅处理针对给它们的那些信号的益处，并因此避免或至少减少信号处理错误。
在前述示例中，将理解的是，列车B 40的“后方”转发器系统42的搜索模块被配置为还发射搜索信号60，并且列车A的前部转发器系统32的应答模块30被配置为处理所述搜索信号60，并且如果本地验证是肯定的，则发送答复信号62。类似地，列车A 30的后部转发器系统34的搜索和答复模块使用与本文所述相同的方法被配置为在列车A 30的后部方向上操作。对于列车B 40的前部转发器系统44的搜索和应答模块也是这种情况。因此，所有列车都配备有转发器系统，这使得他们能够开发前方和后方交通状况显示。
来自列车A 30的前部和后部转发器系统32，34的数据可以提供给驾驶员显示系统36，从而向驾驶员显示到列车B 40和任何其他检测到的列车的确定距离。转发器系统可以被配置成当与另一列车或至少另一个转发器系统的预定最小“安全”距离被突破时发布提醒或警示给驾驶员，这可能警示潜在的碰撞。在发出这样的提醒或警示时，转发器系统可考虑诸如列车轨道数据之类的其他数据，由此如果知道即将到来的列车位于不同的轨道上，则不需要碰撞警示。在图2的示例中，可以看出，列车A 30的驾驶员具有显示列车B 40的间距的显示数据，但是在列车A 30后面的无线电传播距离内似乎没有检测到列车A 30。对于列车B的驾驶员，可以看到显示了列车B后面的列车A 30的间隔距离，但在列车B 40前面的无线电传播距离内似乎没有检测到列车。应当理解的是，本发明的系统不是要替代现有的安全系统，而是提供备用的独立系统，如果其他安全系统失效或者至少其他安全系统未能显示附近其他列车的存在，驾驶员可以使用该备用独立系统。
优选的是，转发器系统被配置为周期性地发送搜索信号以检测其他列车。这可以通过由转发器系统依次发送搜索信号，该搜索信号依次遍历与其他列车相关联的其他转发器系统的已知转发器地址的列表，然后等待接收应答信号。这里描述的双重寻址方案的使用使得能够在轮询方法中生成搜索信号，由此其他转发器系统被配置为一旦它们已经在接收到的搜索信号内验证了其自己的地址就仅发送应答信号。进而，转发器系统被配置为在应答信号中至少包括它们自己的地址。使用双重寻址的好处在于，它可以减少由于同时接收近距离目标的多个响应而引起的应答脉冲串的损坏。
虽然前面的例子是针对两列列车进行描述的，但是应当理解，可以在其中一个对象不可移动的情况下使用该系统。例如，在维修队在铁路上工作的情况下，目前的做法是在维修队的任何一个方向上布置情报人员，以便在列车即将到达时手动提醒车队。在本发明中，维修队可以配备有一个或多个如本文所述的便携式转发器系统，由此维修队的固定转发器系统可以与列车的转发器系统进行通信，以向维修队和列车司机提醒彼此的存在，并且特别地，向维修队提醒即将到来的列车交通。
图3示出了与图2类似的场景，除了在相邻轨道上存在第三列列车C60。参考图2描述的方法适用于图3，其中列车A 30的显示器将向其驾驶员显示到列车B 40的间距和到列车C60的间距，而且列车B 40正在以与列车A 30相同的方向移动，而列车C60正在向列车A30移动。然而，在从列车C60到列车A30的应答信号62中使用其他数据可以用于确定列车C60与列车A 30在不同的轨道上，因此不存在碰撞危险。
图4示出了与图3相同的场景，但是是从列车B 40的驾驶员的位置。在这种情况下，列车B 40的后部转发器系统42向驾驶员通知与列车A 30的间距并且它正在与列车B 40相同的方向并且可能在相同的轨道上移动，但是列车C60正在从不同轨道上驶离列车B 40。
图5是图1的转发器系统10的更详细视图。可以看出，转发器系统10可以连接到外部系统以接收数据。例如，转发器系统10可以包括全球定位系统(GPS)天线80和传感器82以接收GPS位置数据。GPS数据被包括进来以作为辅助输入，可将距离精确度提高到几米。然而，应当理解的是，在没有GPS信号的情况下，转发器系统10可以以独立的方式按预期继续操作。还可以看出，搜索模块16包括具有RF调制器102的搜索脉冲串生成器100，以对包括第一频率F1的搜索信号的搜索脉冲串进行调制。搜索模块16还包括应答脉冲串处理器104和相关联的RF接收器106，用于解调接收到的在不同的第二频率F2上的应答信号。天线开关108能够在高增益定向天线22的频率F1和F2之间切换。
对于应答模块18，提供了具有RF调制器112的应答脉冲串生成器110，用于调制第二频率F2的应答信号。搜索脉冲串处理器114被提供以处理来自其他转发器系统的接收到的搜索信号，并具有相关联的解调器116，用于解调接收到的在第一频率F1上的搜索信号。天线开关118能够在高增益定向天线24的频率F1和F2之间切换。
驾驶员显示系统12可以包括到其他转发器系统的数据连接120和列车控制接口单元122。
除了转发器系统的上述模块之外，可以提供轨道检测系统130，用于检测列车所行驶的的轨道的一个或多个相邻轨道的存在。轨道检测单元130可以包括激光轨道检测单元，其包括在列车上携带的多组左右激光传感器132，134。传感器组132，134连接到与转发器系统10的主处理器20通信的轨道检测单元136。
图6示出了优选的搜索信号脉冲串140和优选的应答信号脉冲串160。搜索信号脉冲串140至少包括发送转发器地址字段142和应答转发器地址字段144，即搜索信号所寻址的转发器地址。另外，搜索信号脉冲串140可以包括序言字段146，数据头148，控制和状态位元150，传感器位元152，CRC字节154和结束帧156。该应答信号脉冲串具有相同的格式。控制和状态位元150可以包括从轨道检测单元输出的轨道信息。
图7和图8示出了两个场景，其中一个或多个列车正在使用轨道检测器单元来识别相邻列车轨道的存在。在列车上携带的传感器组132，134被布置为感测从列车的侧面以不同的预定角度发射的激光的反射。每个组132，134中的传感器的数量可以被选择为铁路系统中的任何点处的预期轨道的最大数量，尽管所提供的传感器的数量可能比那更有限并被配置为检测最近的几个相邻轨道。在图7中可以看出，列车A 30位于最右侧轨道上，使得其右侧传感器组132未接收到反射，指示列车A 30右侧没有任何轨道。相反，左侧列车A 30的一组传感器134从七个轨道接收反射，使得列车A 30的转发器系统10能够确定总共八个轨道，包括七个检测到的轨道和列车A 30正在其上行驶的轨道。以类似但相反的方式，列车B40还通过在其右侧感测七个轨道，在其左侧没有轨道，并将它所运行的轨道考虑进来来确定有八个轨道。
在图8中，列车A 30在轨道3上运行，并因此检测来自其右侧的两个轨道和其左侧的五个轨道的反射。
图9示出了与图2类似的情况，但是列车A 30和列车B 40都配置有轨道检测系统。在图2中，假定列车的转发器系统10正在从外部源或诸如铁路网络的已存储地图之类的其他一些源接收轨道信息，但是如果列车安全系统遭遇故障该信息可能不可用或丢失。因此，在图9的场景中使用的转发器系统10利用轨道检测系统进行了增强，使得转发器系统可以在本地确定其右侧和左侧的轨道的数量，从而本地确定其列车在哪个轨道运行。除了诸如行驶方向之类的其他列车状态信息之外，轨道标识信息可以包括在转发器系统之间的搜索和应答信号中。在图9中，列车A 30和列车B 40的转发器系统10能够通知对方两列列车正在同一轨道上行驶，朝向彼此(即迎面行驶)，并且可以确定它们的间距。因此，转发器系统10能够提醒它们各自的驾驶员潜在的正面碰撞，以便驾驶员可以采取预防措施，例如停止他们的列车。
在图10中，列车A 30和列车B 40的增强型转发器系统10能够确定它们各自的列车在不同的轨道上运行，因此不存在碰撞风险。
使用图2中的标号，图11示出了改进的搜索信号和应答信号方案，由此列车A 30的转发器系统32被配置为发出两个连续的搜索脉冲串。在这个例子中，第一搜索脉冲串PS-1被发射到另一个转发器系统的目标应答模块，即在本实施例中的列车B 40的转发器系统42的应答模块。列车B 40的应答器系统42被配置成以如上所述的方式进行响应，使得其向列车A 30的应答器系统32发射第一应答脉冲串PS-2。在接收到第一应答脉冲串PS-2后，列车A30的应答器系统32确定两辆列车30，40之间的第一间距d1。在发出第一搜索脉冲串PS-1的一个短预定时间周期(优选小于2ms)内，列车A 30的转发器系统32被配置为向列车B 40的转发器系统42的应答模块发送第二搜索脉冲串PS-3，其中串PS-3优选地包括距第一搜索/应答周期的测量的目标范围，即间距d1。预定短时间周期是搜索重复周期，由此转发器系统32从存储的地址列表中选择下一个目标地址，并重复如上所述的搜索/应答周期。测量的目标范围可以被包括在串PS-3的保留字段中。响应于第二搜索脉冲串PS-3，列车B 40的转发器系统的应答模块42发送第二应答脉冲串PS-4，列车A的应答器系统32由该第二应答脉冲串PS-4确定第二测量目标范围即第二间距d2。列车A的转发器系统32可以被配置为使用第二间距d2代替第一间距d1或者计算d1和d2的平均值并且使用所得到的平均间距。图11的改进的搜索信号和应答信号方案的优点在于，如果由于任何原因，第一搜索脉冲串PS-1没有被列车B 40的转发器系统42的应答模块接收，或应答脉冲串PS-2未被列车A 30的转发器系统32接收，则第二搜索脉冲串PS-3仍然可以成功地获得应答，使得两个列车30，40之间的间距可获得。相同的过程，但是相反，可以通过列车B 40的转发器系统42的搜索模块和列车A30的转发器系统32的应答模块来实现。
上述系统和方法可以应用于其他交通工具，例如但不限于汽车和有轨电车。本发明的系统和方法特别适用于在路径上运行的交通工具系统，所述路径包括以下中的任何一个：限定的路径；公路车道；铁路轨道；或电车轨道。
可以更改本发明的方法，由此由第一转发器系统发送的搜索信号包括时间数据，并且由此该方法包括以下步骤，在接收搜索信号的第二转发器系统处的验证步骤之后，从其自己的本地时间数据和包含在所接收的搜索信号中的时间数据确定两个转发器系统之间的间距。该计算出的间距可作为距离数据被包含在应答信号中，使得当第一应答系统本身正在确定间距时，包含在应答信号中的距离数据在第一转发器系统处作为距离被使用以用作距离检查机构。
该方法还可以通过布置第一转发器系统来根据从连续应答信号确定的距离的变化率来确定与第二转发器系统相关联的对象或交通工具的行进方向。
总的来说，本发明提供了一种用于确定第一对象和第二对象之间的间距的方法和系统。设想至少一个对象是诸如列车的可移动交通工具。该方法包括使用与第一对象相关联的搜索模块，其中所述搜索模块包括具有唯一地址的第一转发器。该方法包括使用与第二对象相关联的应答模块，其中所述应答模块包括具有不同的唯一地址的第二转发器。该方法包括搜索模块以第一频率发送搜索信号，所述搜索信号包括第一转发器的地址和第二转发器的地址。应答模块接收搜索信号并本地验证包含在所接收的搜索信号中的关于第二转发器的地址，由此，如果验证是肯定的，应答模块以不同的第二频率发射应答信号，所述应答信号包括第一转发器的地址和第二转发器的地址。搜索模块接收应答信号并本地验证包含在所述接收到的应答信号中的关于第二转发器的地址，由此，如果验证是肯定的，则搜索模块基于从搜索信号的发射到在所述搜索模块处的应答信号的接收所花费的时间来确定第一对象与第二对象之间的间距。在应答模块处然后在搜索模块处对第二转发器的地址进行的本地验证提高了对应答信号的处理的可靠性，并且允许该方法在独立配置中实施而不依赖于来自外部系统的信号。
尽管在附图和上述说明中已经对本发明进行了详细地阐述和说明，但这些阐述和说明在特征上应当视为示例性的而非限制性的，应当理解的是，所示出和描述的实施例仅是作为示例，而并不以任何方式限制本发明之范围。可以理解的是，在此所描述的任何特征均可与任意实施例一起使用。所阐述的实施例并非彼此排斥，也不排斥未在此述及的其他实施例。相应地，本发明还提供包括上述实施例中的一个或多个组合的实施例。在不脱离本发明之精神和范围的条件下，还可以对本文所阐述的发明进行修改和变化。因此，应当仅根据所附权利要求所指示的那样对本发明施行限制。除非在上下文中处于语言表达或必要含义而另有要求，否则在本发明说明书之后的权利要求中，词语“包括”或者其变型“包含”或“含有”等均为包容性词义，即意在具体说明所述特征的存在，但不排除本发明的各种实施例中其他特征的存在或增添。应当理解的是，如果本文中引用了任何现有技术的公开文档，这样的引用并非就此认为这些公开文档即为本领域中的公知常识。

Claims (22)

1.一种用于确定第一对象和第二对象之间的间距的方法，其中所述第一和第二对象的每一个具有带有相应的唯一地址的相应的转发器，所述方法包括以下步骤：
从所述第一对象的转发器以第一频率发射搜索信号，所述搜索信号包括所述第一对象的转发器的所述地址和所述第二对象的转发器的所述地址；
在所述第二对象的转发器处接收由所述第一对象的转发器发射的搜索信号；
在所述第二对象的转发器处处理接收到的所述搜索信号，以本地验证包含在所述所接收到的搜索信号中的关于所述第二对象的转发器的地址，并且如果所述验证是肯定的；
从所述第二对象的转发器以不同的第二频率发射应答信号；
在所述第一对象的转发器处接收由所述第二对象的转发器发射的应答信号；
在所述第一对象的转发器处处理所述接受到的应答信号，根据所述所述搜索信号的发射到在所述第一对象的转发器处的所述应答信号的接收所花费的时间来确定所述第一对象与所述第二对象之间的间距。
2.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第二对象的转发器以不同第二频率发射应答信号的步骤包括：至少将所述第二对象的转发器的地址包括在所述应答信号中；并且，一旦所述应答信号在所述第一对象的转发器处被接收，所述方法进一步包括以下步骤：
在所述第一对象的转发器处处理所述接收到的应答信号，以本地验证包含在所述接收到的应答信号中的用于所述第二对象的转发器的地址，并且如果所述验证是肯定的；
确定所述第一对象和所述第二对象之间的所述间距。
3.根据权利要求2所述的方法，其中从所述第二对象的转发器处以不同的第二频率发射应答信号的步骤包括：将所述第一对象的转发器的地址包括在所述应答信号中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一对象的转发器发送两个连续的搜索信号，所述连续搜索信号的每一个以相应的预定搜索重复周期并且对下一个目标地址重复所述过程。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一对象和所述第二对象中至少有一个包括交通工具。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一对象和所述第二对象中至少有一个包括沿着路径可移动的交通工具，所述路径包括以下任意一个：限定路径；公路车道；铁路轨道；或电车轨道。
7.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述第二对象的转发器的本地验证是否定的，则从所述第二对象的转发器发射“空”应答信号或不发射任何应答信号。
8.根据权利要求3所述的方法，其中在所述第一转发器处本地验证所述应答信号的步骤包括：本地验证包含在所述应答信号中的用于所述第一转发器的地址。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述搜索信号包括时间数据，所述方法包括以下步骤：在所述第二转发器处的所述验证步骤之后，通过本地时间数据和包括在所述接收到的搜索信号的时间数据确定所述第一对象和所述第二对象之间的距离。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述第二转发器处计算的所述距离作为距离数据被包括在所述应答信号中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在确定间距的步骤之后，包括在所述应答信号中的所述距离数据在所述第一转发器处被使用以作为距离检查机制。
12.根据权利要求6所述的方法，其中所述应答信号包括标识所述第二转发器的交通工具的路径的路径数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一转发器利用所述路径数据确定所述第一交通工具是否与所述第二转发器的对象或交通工具位于相同的路径上。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一转发器周期性地发射搜索信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一转发器周期性地将搜索信号发射到多个其他转发器，每个转发器具有唯一地址并且与相应的对象或交通工具关联。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一转发器可根据由其他转发器发射的应答信号来确定所述其他转发器的对象或者交通工具的相对位置。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一转发器可以从以下任一者确定与另一转发器相关联的物体或交通工具的行进方向：从所述应答信号中包括的行进方向数据；从连续的应答信号中确定的距离变化率。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一转发器和所述第二转发器中的每一个包括搜索模块和应答模块，使得所述第一转发器和所述第二转发器中的每一个都可以针对它们各自的对象进行搜索模式和应答模式操作。
19.根据权利要求1所述的方法，其中至少所述第一对象是列车，且所述列车设有两个转发器，一个转发器位于所述列车的前部位置，用于至少在所述列车的行进方向上发射搜索信号，一个转发器位于所述列车的后部，用于至少在与所述列车行进相反的方向上发射搜索信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其中来自两个所述转发器的数据被显示给列车操作员，以向所述操作员提供在两个所述转发器的无线电覆盖范围内的所述列车的前方和后方的实时交通状况图。
21.一种用于确定第一对象和第二对象之间的间距的系统，所述系统包括：
与第一对象相关联的搜索模块，所述搜索模块包括具有唯一地址的第一转发器；
与第二对象相关联的应答模块，所述应答模块包括具有不同的唯一地址的第二转发器；
所述搜索模块被配置为以第一频率发射搜索信号，所述搜索信号包括所述第一转发器的地址和所述第二转发器的地址；
所述应答模块被配置为接收所述搜索信号并本地验证包含在所述接收的搜索信号中的用于所述第二转发器的地址，由此，如果所述验证是肯定的，所述应答模块以不同的第二频率发射应答信号；
所述搜索模块被配置为接收所述应答信号并基于从所述搜索信号的发射到在所述搜索模块处对所述应答信号的接收所花费的时间来确定所述第一对象和所述第二对象之间的间距。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述应答模块被配置为将所述第二转发器的地址和所述第一转发器的地址包含在所述应答信号中，并且所述搜索模块被配置为本地验证包含在所述接收到的应答信号中的用于所述第二转发器的和所述第一转发器的地址，如果验证是肯定所的，所述搜索模块即确定所述间距。
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