CN109343094A - 一种具有高精度定位功能的平面调车系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高精度定位功能的平面调车系统及其实现方法。该系统包括由收发单元、控制单元和基站组成的区长台，由收发单元、控制单元和移动站组成的手持台；其中基站和移动站分别包括MAX‑M8Q定位模块，两个定位模块的TXD引脚、RXD引脚分别通过GPS‑TXD接口、GPS‑RXD接口与区长台和手持台控制单元中的引脚连接，实现数据的传输；区长台和手持台的控制单元分别连接区长台和手持台的收发单元；区长台和手持台的收发单元通过天线经由UHF信道进行通信。采用本系统及方法可获得分米级高精度定位数据，实现了具有高精度定位功能，从而解决了目前铁路调车专用手持台工作人员位置不精确的问题，进而提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及铁路平面调车系统，尤其涉及一种具有高精度定位功能的平面调车系统及其实现方法。
背景技术
平面调车系统（简称：平调系统）是基于无线电台加装控制软、硬件，实时传送铁路车辆平面交叉编组调车连挂作业所需各种色灯信令与语言提示、通信与信号一体化的车辆编组调度的信息与控制系统。平调系统一般由区长台、机控器以及手持台组成。手持台作为平调系统的重要设备组成，广泛应用于国铁及各地方铁路。在目前调车专用手持台的实际应用中，主要作为一种手持式无线对讲和信令收发功能的设备，主要用于工作人员进行交流。但工作过程中有时需要知道工作人员的位置，而市场上现有的手持台虽然具有定位功能，但大部分只能粗略定位工作人员的位置，不能知道对方的更加具体精确位置，不能很好的进行协调工作，造成工作效率低。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提供一种具有高精度定位功能的平面调车系统及其实现方法。即采用具有高精度定位的GNSS（全球导航卫星系统）网络定位技术来实现高精度定位，以解决上述现有技术中所存在的问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种具有高精度定位功能的平面调车系统，其特征在于，该系统包括由区长台收发单元、区长台控制单元和基站组成的区长台，以及由手持台收发单元、手持台控制单元和移动站组成的手持台；其中基站包括型号为MAX-M8Q第一定位模块，移动站包括型号为MAX-M8Q第二定位模块，基站第一定位模块MAX-M8Q和移动站第二定位模块MAX-M8Q的TXD引脚、RXD引脚分别通过GPS-TXD接口、GPS-RXD接口与区长台控制单元、手持台控制单元中的引脚连接，实现数据的传输；区长台控制单元和手持台控制单元分别连接区长台收发单元和手持台收发单元；区长台收发单元和手持台收发单元通过天线经由UHF信道进行通信。
本发明所述基站第一模块MAX-M8Q和移动站第二模块MAX-M8Q的1脚接地，2脚和3脚分别通过GPS-TXD接口、GPS-RXD接口与区长台控制单元、手持台控制单元中的引脚连接，4脚分别通过1PPS接口与区长台控制单元、手持台控制单元中的引脚连接，6脚连接电阻R170的一端后通过电容C265接地，电阻R170的另一端接电源V_BCKP端，连接备用电源，7脚NC连接的电阻去掉，8脚连接电容C270的一端、电容C269的一端和磁珠L147的一端，磁珠L147的另一端接电源VCC端，连接可供定位模块正常工作的供电电源，电容C270的另一端和电容C269的另一端分别接地，11脚为GNSS信号输入端，信号通过低噪声放大器处理接入输入端，10脚和12脚连接后接地，14脚为输出端口，为RF_IN端口所需要的低噪声放大器提供电源，确保有足够带宽去放大RF_IN输入信号。
本发明所述一种具有高精度定位功能的平面调车系统的实现方法，其特征在于，采用MAX-M8系列中一对MAX-M8Q定位模块组成基站和移动站，基站设置在系统区长台中，移动站设置在系统手持台中，采用RTK载波相位差分方式，在RTK工作模式下，基站获取到定位数据，并以RTCM格式发送给移动站，移动站接收到基站发送的数据与移动站自身获取的定位数据进行差分计算，实现分米级高精度定位，区长台和手持台分别执行以下操作：
一、区长台操作流程：区长台和定位模块初始化后，进入区长台获取定位信息，并对是否接收到定位信息进行判断，若接收到，则由区长台收发单元向手持台发送定位信息，若未接收到，则返回上一步骤。
二、手持台操作流程：手持台和定位模块初始化后，进入手持台获取定位信息，并对是否接收到定位信息进行判断，若接收到，采用RTK载波相位差分方式，利用区长台获取的定位信息以及基站坐标信息和手持台获取定位信息，移动站实时处理数据得出移动站的三维坐标，从而能够得到移动站的坐标数据，实现分米级高精度定位，若未接收到，则返回上一步骤。
本发明所产生的有益效果是：采用本系统及其实现方法可获得分米级高精度定位数据，实现了本系统具有高精度定位功能，从而解决了目前铁路调车专用手持台工作人员位置不精确的问题，进而提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明系统定位工作原理图；
图2是本发明系统定位结构框图；
图3是本发明系统中MAX-M8Q定位模块的电路原理图；
图4是本发明系统中区长台操作流程图；
图5是本发明系统中手持台操作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本系统主要由导航卫星、区长台、手持台组成。导航卫星是设在天上的人造地球卫星，主要是连续发射无线电信号，区长台主要是作为参考站，基站设置在区长台中，基站由MAX-M8Q-0第一定位模块组成，能够利用导航卫星获取到定位数据，区长台与手持台之间有16个信道，选择基站与移动站之间的其中一个UHF信道以RTCM格式将定位数据以及基站的坐标数据发送给移动站，移动站设在此平调系统中手持台中，由与基站相同的MAX-M8Q-1第二定位模块组成，与手持台中的控制单元MCU可通过串口通信，接收基站发送的数据和自身利用导航卫星获取的定位信息，并采用RTK载波相位差分方式，根据相对定位原理实时处理数据得出移动站的三维坐标，实现分米级高精度定位，通过串口输出数据，手持台控制单元MCU通过串口接收到移动站数据并进行解析，从而获得分米级高精度定位数据。
区长台和手持台的控制单元以及收发单元均为现有技术，在此不再赘述。
如图2所示，手持台收发单元MAX-M8Q第二定位模块与区长台控制单元MCU、基站控制单元MCU的串口通信是通过芯片I/O引脚TXD、RXD进行数据传输的，基站获取到定位信息，通过串口通信将数据发送给区长台控制单元MCU，区长台与手持台之间有16个信道，选择其中一个UHF信道，通过区长台与手持台之间的天线，利用区长台收发单元UHF将定位信息以RTCM格式发送给手持台，手持台收发单元UHF接收数据并利用手持台控制单元MCU通过串口通信发送给移动站MAX-M8Q第二定位模块，移动站接收基站发送的数据和自身利用导航卫星获取的定位信息，采用RTK载波相位差分方式进行运算，实现分米级高精度定位，同时可通过串口输出数据传递给手持台控制单元MCU进行解析，获取定位数据，控制单元为定位模块提供合适的能够工作的时钟信号。
如图3所示，MAX-M8Q定位模块的主要是V_BCKP引脚、RF_IN引脚、VCC_RF引脚。V_BAKP引脚是备用电源输入端口，当MAX-M8Q定位模块供电失败后，备用电源通过该端口供电；RF_IN引脚为GNSS信号输入端，信号需要通过低噪声放大器处理接入输入端；VCC_RF引脚为输出端口，为RF_IN引脚所需要的低噪声放大器提供电源，确保有足够带宽去放大RF_IN输入信号；TIMEPp引脚是模块时钟信号输入端，为确保模块的正常工作提供合适的时钟信号。
如图4所示，区长台操作流程：区长台和定位模块初始化后，进入区长台获取定位信息，并对是否接收到定位信息进行判断，若接收到，则由区长台收发单元向手持台发送定位信息，若未接收到，则返回上一步骤。
如图5所示，手持台操作流程：手持台和定位模块初始化后，进入手持台获取定位信息，并对是否接收到定位信息进行判断，若接收到，采用RTK载波相位差分方式，利用区长台获取的定位信息以及基站坐标信息和手持台获取定位信息，移动站实时处理数据得出移动站的三维坐标，从而能够得到移动站的坐标数据，实现分米级高精度定位，若未接收到，则返回上一步骤。
Claims (3)
1.一种具有高精度定位功能的平面调车系统，其特征在于，该系统包括由区长台收发单元、区长台控制单元和基站组成的区长台，以及由手持台收发单元、手持台控制单元和移动站组成的手持台；其中基站包括型号为MAX-M8Q第一定位模块，移动站包括型号为MAX-M8Q第二定位模块，基站第一定位模块MAX-M8Q和移动站第二定位模块MAX-M8Q的TXD引脚、RXD引脚分别通过GPS-TXD接口、GPS-RXD接口与区长台控制单元、手持台控制单元中的引脚连接，实现数据的传输；区长台控制单元和手持台控制单元分别连接区长台收发单元和手持台收发单元；区长台收发单元和手持台收发单元通过天线经由UHF信道进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种具有高精度定位功能的平面调车系统，其特征在于，所述基站第一模块MAX-M8Q和移动站第二模块MAX-M8Q的1脚接地，2脚和3脚分别通过GPS-TXD接口、GPS-RXD接口与区长台控制单元、手持台控制单元中的引脚连接，4脚分别通过1PPS接口与区长台控制单元、手持台控制单元中的引脚连接，6脚连接电阻R170的一端后通过电容C265接地，电阻R170的另一端接电源V_BCKP端，连接备用电源，7脚NC连接的电阻去掉，8脚连接电容C270的一端、电容C269的一端和磁珠L147的一端，磁珠L147的另一端接电源VCC端，连接可供定位模块正常工作的供电电源，电容C270的另一端和电容C269的另一端分别接地，11脚为GNSS信号输入端，信号通过低噪声放大器处理接入输入端，10脚和12脚连接后接地，14脚为输出端口，为RF_IN端口所需要的低噪声放大器提供电源，确保有足够带宽去放大RF_IN输入信号。
3.一种如权利要求1所述的具有高精度定位功能的平面调车系统的实现方法，其特征在于，采用MAX-M8系列中一对MAX-M8Q定位模块组成基站和移动站，基站设置在系统区长台中，移动站设置在系统手持台中，采用RTK载波相位差分方式，在RTK工作模式下，基站获取到定位数据，并以RTCM格式发送给移动站，移动站接收到基站发送的数据与移动站自身获取的定位数据进行差分计算，实现分米级高精度定位，区长台和手持台分别执行以下操作：
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