CN112339792A - 基于通信控制的智能个人快速运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能轨道交通技术领域，其公开了一种智能个人快速运输系统。该系统包括：轨旁定位子系统，用于获取轨道车在轨道线路上的位置信息；车载子系统，与轨旁定位子系统连接，并配置于每辆轨道车上，用于接收位置信息，还与轨旁设备基于对称加密算法和随时间变化的密钥进行无线通信连接，用于将位置信息发送给轨旁设备；轨旁设备沿轨道线路延伸方向部署有多个；区域控制器与多个轨旁设备连接，用于根据接收的由多个轨旁设备发送的多辆轨道车的位置信息，确定多辆轨道车中一辆轨道车的移动授权，并发送给轨旁设备；车载子系统用于根据接收的由轨旁设备发送的移动授权，对该一辆轨道车的速度进行安全控制。本方案能提高系统无线通信的安全性。

Description

基于通信控制的智能个人快速运输系统

技术领域

本发明属于智能轨道交通技术领域，特别涉及一种基于通信控制的智能个人快速运输系统。

背景技术

智能轨道系统多应用于医院物流、监狱巡检、工地运输、工厂物料转移、客货运输等领域。在现有技术中，典型的智能轨道系统主要由轨道以及智能车辆(或称轨道车)组成。轨道常带有分岔，可形成包括多条线路的复杂路网。智能车辆多采用悬挂式车辆形式，其可以在轨道上运行，从而实现货运或客运。当智能轨道系统用于客运时，可以将其称为智能PRT(Personal Rapid Transit，个人快速运输)系统。

在智能轨道系统中，智能车辆可在轨道上自动运行，在一个轨道系统(由轨道形成的路网)中，可承载多辆独立运行的智能车辆，智能车辆之间依靠其上的车载设备与设置在轨道侧的轨旁设备通过无线通信进行交互信息，可实现无碰撞的安全运行。

由于轨道车与轨旁设备的通信方式采用无线通信方式，而无线信道暴露在外，容易受到攻击，所以智能轨道系统的通信安全非常重要，尤其是轨道车的主要运行方式为自动运行方式或无人驾驶方式，通信安全的隐患会给轨道车的运行带来安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能个人快速运输系统，其包括：轨旁定位子系统、车载子系统、具有轨旁设备和区域控制器的集中区域控制子系统；所述车载子系统配置于每辆轨道车上，所述轨旁设备沿轨道线路延伸方向部署有多个；所述轨旁定位子系统用于获取所述轨道车在轨道线路上的位置信息；所述车载子系统与所述轨旁定位子系统连接，用于接收所述位置信息；所述车载子系统还与所述轨旁设备基于对称加密算法和随时间变化的密钥进行无线通信连接，用于将所述位置信息发送给所述轨旁设备；所述区域控制器与多个所述轨旁设备连接，根据接收的由多个所述轨旁设备发送的多辆所述轨道车的位置信息，确定多辆所述轨道车中一辆所述轨道车的移动授权，并发送给与该一辆轨道车上的车载子系统对应的轨旁设备；该一辆轨道车上的车载子系统根据接收的由与该一辆轨道车上的车载子系统对应的轨旁设备发送的所述移动授权，对该一辆轨道车的速度进行安全控制。

可选地，所述智能个人快速运输系统还包括：自动调度子系统；所述自动调度子系统与所述集中区域控制子系统连接，根据所述集中区域控制子系统转发的来自于多辆所述轨道车的车辆状态信息，为轨道车分配停车轨道。

可选地，所述智能个人快速运输系统还包括：票务子系统；所述票务子系统用于基于乘客的乘车需求提供票务服务；所述自动调度子系统还与所述票务子系统连接，用于根据所述票务子系统发送的乘客需求调度轨道车。

可选地，所述车载子系统与所述轨旁设备基于对称加密算法和随时间变化的密钥进行无线通信连接，包括：所述车载子系统和所述轨旁设备分别获取密钥更新周期，所述车载子系统还获取通信时间片，所述通信时间片小于所述密钥更新周期，且大于所述车载子系统的通信延迟时间，并为所述密钥更新周期的约数；所述车载子系统判断当前时刻是否为发送时刻，所述发送时刻为所述通信时间片的起始时刻，若判断为是，则确定与所述当前时刻对应的密钥，利用该密钥对明文进行加密，得到密文，并以无线通信方式发送给所述轨旁设备；所述轨旁设备判断接收时刻位于哪一个密钥更新周期内，根据判断结果确定与所述接收时刻对应的密钥，利用该密钥对所述密文进行解密，得到明文，所述接收时刻为接收到所述密文的时刻。

可选地，在所述车载子系统和所述轨旁设备分别获取密钥更新周期之前，还包括：所述车载子系统和所述轨旁设备接收卫星导航定位系统的授时信息，根据授时信息调整所述车载子系统和所述轨旁设备自身的时钟，以与卫星导航定位系统的时间同步。

可选地，当所述轨道车连续定位时，利用所述车载子系统和所述轨旁设备替代所述轨旁定位子系统；相应地，所述获取轨道车在轨道上的位置信息，包括：所述车载子系统获取接收到轨旁信号的第一时间，以及接收到反馈信号的第二时间；根据所述第一时间、所述第二时间和所述第一时间戳、所述第二时间戳，对所述轨道车在所述轨道线路上进行实时定位以获取位置信息；其中，所述轨旁信号的定义为前方的轨旁设备发送的信号，所述前方的轨旁设备设置于所述轨道车行驶方向的前方，所述反馈信号的定义为后方的轨旁设备对所述前方的轨旁设备发送的所述轨旁信号的反馈，所述后方的轨旁设备设置于所述轨道车行驶方向的后方，所述反馈信号中包含所述后方的轨旁设备接收到所述轨旁信号的第一时间戳、以及发送所述反馈信号的第二时间戳；所述前方的轨旁设备和所述后方的轨旁设备均为UWB模块。

可选地，所述轨道线路由多个轨道段相互连接形成；所述前方的轨旁设备设置于所述轨道车当前行驶轨道段的前端，并位于与所述当前行驶轨道段在所述轨道车行驶方向前方相邻的轨道段的后端；所述后方的轨旁设备设置于所述当前行驶轨道段的后端，并位于与所述当前行驶轨道在所述轨道车行驶方向后方相邻的轨道段的前端。

可选地，所述车载子系统还具有轨道电子地图和路径路由模块，并基于轨道电子地图和路径路由模块对所述轨道车进行自动导航。

可选地，所述车载子系统具有两种驾驶模式，分别为自动驾驶模式和紧急非限制人驾驶模式，所述自动驾驶模式的运行级别高于所述紧急非限制人驾驶模式；所述车载子系统能将所述紧急非限制人驾驶模式自动切换为自动驾驶模式，能将所述自动驾驶模式人工切换为紧急非限制人驾驶模式。

可选地，所述车载子系统还具有监控模块，所述监控模块用于实时监测所述轨道车的车门状态；在区间运行时，若所述监控模块监测到所述车门处于失去关闭且锁闭状态，则所述车载子系统采取紧急制动措施；在站台区域时，所述车载子系统按照停站时间自动打开和关闭车门，若所述监控模块监测到车门状态为非预设授权条件下的打开状态，则所述车载子系统限制所述轨道车移动。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将车载子系统与轨旁设备之间的无线通信方式设置成基于对称加密算法和随时间变化的密钥的通信方式，使得密钥根据密钥更新周期进行更新，安全可靠；通信方式无需修改原有协议；无需额外通信过程，适合本系统(其具有轨道车，所以可以称为智能轨道系统)大量小数据包频繁通信的场景；所有通信包所使用的密钥均可正确解析，不会出现收发时间错位的情况，既不需要多个重叠密钥作为容错，也不会对通信丢包率产生影响。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种智能个人快速运输系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种安全通信方法的流程示意图。

图3为本发明实施例提供的一种轨道车定位方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本发明实施例提供了一种基于通信控制的智能个人快速运输系统(Communication Based Personal Rapid Transit Control，简称为CBTC)，其包括：轨旁定位子系统102、车载子系统101和集中区域控制子系统103，其中，集中区域控制子系统103具有轨旁设备1031和区域控制器1032。需要说明的是，本系统中轨道车所行驶的轨道线路通常由多根轨道段连接形成，各轨道段为悬挂式轨道，主要为单行2分轨道，即轨道车的行驶方向固定，线路包含的道岔仅有两种：2分道岔和2合道岔。轨道车以悬挂或吊挂的形式运行。

车载子系统配置在每辆轨道车上，即每辆轨道车配置有车载子系统。轨道车沿轨道线路行驶时，需要知道其在轨道线路的位置。轨旁定位子系统用于获取轨道车在轨道线路上的位置信息，其包括：轨道号和公里标。轨道号对应轨道段，获取的方式可以是：沿轨道线路的延伸方向，在轨道线路处安装多个应答器，各应答器载有位置信息，在轨道车上安装读卡器。当轨道车行驶至应答器附近区域时，读卡器与应答器耦合，收到由应答器发送的信息或读取应答器的信息，此时轨旁定位子系统包括：应答器和读卡器。在其他的实施例中，轨旁定位子系统可以采用其他方式获取位置信息，例如，轨道车采用GPS差分定位+车轮传感器组合定位以及电子地图匹配技术实现，本实施例对此不进行限定。

车载子系统设置在轨道车上，用于接收由轨旁定位子系统发送的位置信息。车载子系统还与轨旁设备进行无线通信连接，以将位置信息发送给轨旁设备，通信方式是基于对称加密算法和随时间变化的密钥的通信方式。对称加密算法是指加密时所用的密钥和解密时所用的密钥相同。随时间变化的密钥是指通信时密钥不是固定的，是变化的，其随时间的变化而发生变化，此时可以设置密钥更新周期，当密钥更新周期到达时，对密钥进行更新，使当前密钥与上一个密钥不相同，如此能提高无线通信的安全性。由于轨旁设备与车载子系统通过无线方式进行通信连接，所以此时将轨旁设备也称为无线轨旁设备。由于轨旁设备的无线信号覆盖范围有限，因此轨旁设备沿轨道的延伸方向部署有多个，当轨道车行驶至某个轨旁设备的无线信号覆盖范围内，则其会与该轨旁设备进行无线通信连接，依此，与多个轨旁设备依此进行无线通信连接。应用时，在轨道线路上通常运行有多辆轨道车，每辆轨道车会与其对应的轨旁设备进行无线通信。

区域控制器与多个轨旁设备连接，用于接收由多个轨旁设备发送的与该多个轨旁设备进行无线通信连接的多辆轨道车的位置信息，并根据多辆轨道车的位置信息确定多辆轨道车中一辆轨道车的移动授权(Movement Authority，简称为MA)，可以是任意一辆轨道车的移动授权，并将移动授权发送给与该一辆轨道车对应的轨旁设备，即发送给无线信号覆盖范围覆盖该一辆轨道车的轨旁设备。移动授权是允许轨道车行驶的最远距离(或称安全行驶距离)。具体地，根据当前轨道车的位置信息和位于其前方的相邻轨道车的位置信息确定该当前轨道车的移动授权，此时移动授权为两个轨道车的位置之间的距离。根据轨道拓扑和轨道车的轨道号，可知轨道车之间的前后关系。由于轨道车在行驶时面临的情况复杂多样，为了实现安全行驶，在确定移动授权时，除考虑前述因素得到移动授权的情况，还可以考虑根据道岔、终点等目标的追踪信息确定的移动授权，取该多种情况下的移动授权的最小值作为该当前轨道车能够行驶的最远距离。若轨道线路的长度很长，可以将该轨道线路沿轨道线路延伸方向划分为若干个控制区域，每个控制区域由一个区域控制器负责，即负责与部署在该控制区域内的轨旁设备进行通信连接，并负责给进入该控制区域内的轨道车提供移动授权。与该一辆轨道车对应的车载子系统用于根据接收的由轨旁设备发送的移动授权，对该一辆轨道车的速度进行安全控制。具体地，车载子系统根据这个最远距离和预先存储在轨道车上的速度距离曲线，得出当前期望车速，据此对与配置有该车载子系统的轨道车的车速进行控制，从而使得本系统安全可靠。

通过将车载子系统与轨旁设备之间的无线通信方式设置成基于对称加密算法和随时间变化的密钥的通信方式，使得密钥根据密钥更新周期进行更新，安全可靠；通信方式无需修改原有协议；无需额外通信过程，适合本系统(其具有轨道车，所以可以称为智能轨道系统)大量小数据包频繁通信的场景；所有通信包所使用的密钥均可正确解析，不会出现收发时间错位的情况，既不需要多个重叠密钥作为容错，也不会对通信丢包率产生影响。

本系统还包括：自动调度子系统104(Automatic Train Supervision，简称ATS)，其与区域控制器连接，用于根据区域控制器转发的来自于多辆轨道车的车辆状态信息为每辆轨道车分配停车轨道，即实现轨道车的集中调度，实现空车入库、让车等功能。

多辆轨道车通过PMI(Personal Machine Interaction，人机交互)子系统请求车站默认轨道(站台)最前的停车位，ATS发送路径，终点具体到路网绝对位置。轨道车运行到站时，先后顺序未知，ATS无法在响应请求时就确定停车位。第二辆到站车会在自动模式追踪前车停车，但行程不结束。多辆轨道车还可以通过PIS(Passenger Information System，乘客信息系统)完成乘客与轨道车的信息交互，实现轨道车的调度。

ATS需要实时监视轨道车位置，在轨道车接近车站时(此时轨道车到站顺序不会改变)，进行重新调度，从而为轨道车在车站分配合理的停车位。

本系统还包括：票务子系统105(Auto Fare Collection，简称AFC)，其通过公共网络实现票务服务，如售票服务、充值服务、验票服务等，还与ATS配合，以使本系统能根据乘客需求调度轨道车。ATS通过与AFC、人机交互界面的接口，实现人工调车、自动调车功能。

在实际应用中，本系统的功能主要分为以下五大类：保证行车安全、自动驾驶、保护和辅助乘客、辅助车辆运行和运营运维支持。

为了实现对轨道车行车安全的保护，需对轨道车运行进行全方位的监控，因此本系统具有保证行车安全功能，即车载子系统具有ATP(Automatic Train Protection，列车自动防护)模块，该模块具有的功能具体如下：

(1)确定轨道占用信息

本系统对于轨道车的追踪和控制是基于对轨道车位置的精确获取而实现的。区域控制器在接收到来车载子系统的位置信息汇报后，确认车辆所占用的轨道区段状况(即轨道号+公里标)，并以此为依据为位于配置有该车载子系统的轨道车的后面的轨道车(或称后车)计算移动授权。

(2)车辆追踪间隔控制

为了更好地保证行车安全，根据所确定的轨道占用信息、轨道车相对位置及障碍物状态，区域控制器将按照移动闭塞原则为轨道车计算移动授权。轨道车移动授权以前车车尾作为闭塞终点，结合安全控制原则，在保证后续轨道车安全的前提下，缩短轨道车追踪间隔。

(3)轨道车测速定位

轨道车在运行过程中，车载子系统需要持续不断地对本身在轨道上的位置进行计算和确认。读卡器通过获取地面应答器或信标的位置信息，对本身位置进行定位。同时轨道车本身包含了用于测速测距的速度传感器通过测速测距算法对本身走行距离进行计算，如可以对位于两个信标之间的位置进行精确定位。

(4)运行级别管理

本系统有两种驾驶模式：自动驾驶模式和紧急非限制人驾驶模式，根据当前的轨道车运行状况及线路条件，对驾驶模式及运行级别进行管理。一般情况下低级别模式向较高级别模式的转换是自动完成的，而高级模式对低级模式的转换，必须停车由工作人员进行人工确认。

(5)车辆追踪速度曲线计算

车载子系统根据自身测速测距情况和区域控制器发送的移动授权等信息，实时计算用于车辆追踪及安全防护的速度-距离曲线。该曲线包括：紧急制动触发曲线、推荐速度曲线等。车载子系统需根据速度距离曲线对车辆的速度进行防护。

(6)车辆超速防护

根据实时计算所得到的速度-距离曲线，车载子系统对轨道车的运行速度进行严格监控。若轨道车的运行速度超过紧急制动触发曲线，则车载子系统立即实施紧急制动，保证轨道车安全防护范围内停车。

(7)退行防护

轨道车正常情况下只能单方向运行。在轨道车运行过程中，本系统不但监控车辆的运行速度，也会监控轨道车的运行方向。若轨道车的运行方向与期望运行方向不相符，本系统将判定轨道车进行了退行，则实施紧急制动，且不缓解。

(8)管理临时限速

作为运营调整的有效手段，临时限速在出现突发情况需要对线路某一区段进行速度限制时使用。

(9)管理配置版本

在本系统的各个子系统中均存在配置信息，为使本系统整体的完整性和一致性得到保证，必须确保各子系统所使用的配置版本统一。如果配置版本不一致，则本系统不能进自动控制，确保系统的安全性。

(10)提供车地双向通信

通过车地双向大容量冗余通信网络，本系统实现了车载子系统与轨旁设备的信息交互。在轨道车运行过程巾，本系统将实时监测车地双向通讯状态，一旦通信延迟超过系统所允许的门限值，则将立即实施紧急制动，保证轨道车的运行安全。

本系统具有轨道车自动驾驶功能，此时本系统的车载子系统具有自动驾驶模块(ATO，Automatic Train Operation)，该模块具有的功能具体如下：

(1)轨道车自动启动

当轨道车在站台停车时，而且收到ATS的调度指令时，ATO可在ATP的防护下自动启动车辆，继续向前运行。

(2)轨道车自主运行

当轨道车收到ATS的运行命令后，根据区域控制器的移动授权(MA)自主运行。本模块会给出详细的驾驶命令，包括加速、制动和惰行指令和指令值的大小，来控制轨道车。

(3)车辆节能运行

当轨道车在区间运行时，反复的加速、制动会导致耗电量远大于经常处于惰行状态下的轨道车，所以节能最大化就是轨道车惰行时间最大化。ATS根据本系统运营情况，通过ATO采用节能运行曲线控制轨道车运行实施不同的节能运行方案。ATO根据地面控制中心发送的到达目的站的时间和当前运行时间之差，调整对轨道车动力的控制，保证轨道车在这个时间段内节能最大化。

(4)控制轨道车进站停车

轨道车进站时，在进站停车过程小，考虑到运行舒适度与效率，ATO计算出既高效且冲击率较小的一次性制动曲线。ATO根进站停车制动曲线，控制轨道车采用连续的制动，恒定的制动率，一次性制动至目标停车点。

(5)站间运行时间控制

为保证ATO对站间运行时间的精确控制，根据ATS发送的站间运行时间，ATO对动力、制动与巡航阶段分别调整，来控制轨道车准点节能运行。ATO根据ATS的指令实现秒级精度的区间走行时间调整。启动、制动阶段，在保证冲击率符合要求的前提下，ATO根据运行时间控制动力与制动力的大小，调整车辆的加速和制动时间。巡航阶段，ATO在区间巡航过程中通过计算ATS发送的站间运行级别与当前的运行速度得出可满足的惰性余量，在此基础上尽量保证惰行运行，以实现轨道车的准点运行并降低轨道车运行能耗。

(6)自动驾驶舒适度控制

ATO控制曲线以轨道车性能、载重为基础，在保证轨道车运行效率的同时，优化乘车舒适度。出站加速保持冲击率恒定，区间运行过程大部分走行时间内无冲击运行，进站制动过程在确保精确停车的同时，减少进站过程车辆冲动。

除保证行车运行安全外，保护和辅助乘客也是本系统需要实现的非常重要的功能，本系统需要防护车门、安全门、紧急停车按钮等与乘客相关的区域或设备，保证乘客在站台、车辆运行过程中的安全，具体如下：

(1)管理车辆车门

本系统对于轨道车车门的监控是实时的。在区间运行时，若本系统监测到车门失去“关闭且锁闭”状态，则将采取紧急制动措施，保证乘客安全。在站台区域若车门控制方式为自动，则本系统将按照停站时间自动打开、关闭车门，若出现非系统授权的车门打开，本系统将限制轨道车移动，保证站台和车上乘客的安全。

(2)管理站台安全门

在有站台安全门的车站，站台安全门也被本系统纳入监控范围，在本系统运行过程中，将持续监测各车站的安全门状态。若在轨道车进站前，某车站安全门打开，则本系统将限制轨道车不可进入站台，以避免发生危险。轨道车在车站正常停车过程中，本系统将通过车地无线通信实现车门与站台安全门间的同步开启和|关闭。当轨道车在站台范围内监测到非预期的安全门打开时，将立刻采取措施限制轨道车移动，保证站台和车上的乘客安全。

(3)检查轨道车安全停靠站情况

当轨道车到达站台停车时，为了保证车门与安全门的对准以及乘客的安全乘降，只有当轨道车停靠在指定区域(称为“停车窗”)内时，本系统才允许轨道车车门及站台安全门打开。

(4)授权驶离站台

当轨道车进站开关门作业完成，旅客乘降完成后，本系统将对轨道车的发车条件进行检查，所有站台安全门关闭且锁闭、所有车门关闭且锁闭、紧急停车按钮全部未按下等安全条件全部具备后，本系统将给出离站移动授权，确保轨道车能够安全离站。

(5)管理站台紧急停车按钮

站台紧急停车按钮是紧急情况下临时封锁站行的专用设备，也是本系统的防护对象之一。在本系统运行过程中，将持续监测各车站的紧急停车按钮状态，若在轨道车进站前，某车站紧急停车按钮按下，则本系统将限制轨道车不可进入站台，以避免发生危险。当轨道车在站台范围内监测到紧急停车按钮按下时，将立刻采取措施限制轨道车移动，保证站台和车上的乘客安全。

除去保证行车安全功能外，本系统为了辅助轨道车运行，也提供了一系列的功能，这些功能涵盖设备自检、设备运行信息等各个方面，使得运营人员可以方便地对本系统工作状态进行了解，并通过本系统对轨道车运行状态进行监控，具体如下：

(1)设备上电自检

本系统内的设备(即实现各功能的硬件载体)在断电后再次上电时，将进行全面的自检作业，若存在故障情况，则将进行声光报警，提示运营人员对本系统的设备状况进行检查。

(2)设备自诊断

在运行过程中，本系统内的设备将实时不间断对自身运行情况进行诊断，若出现故障情况，将视故障的严重程度进行不同的处理，从而给出报警提示、声光报警直至导向安全侧。

(3)车载设备日检

车载子系统内的车载设备是本系统与轨道车、车载广播、TMS(Train ManagementSystem，列车管理系统)等系统的直接接口，除进行设备自身的上电向检外，车载设备还提供了日检功能，以便运营人员对关键接口情况进行验证。日检包括车辆试闸、车地无线网络状态监测等内容，还可根据运营需求，实现车载广播测试等功能。

(4)子系统之间通信状态监测

本系统是一个复杂的分布式系统，其设备分布在控制中心、车站、轨旁、轨道车上等各处，本系统的设备间通过地面骨干网络及车地无线网络实现信息交互。为保证本系统功能的完整性、实时性和一致性，本系统在运行过程中将实时监测各子系统间的通信状态，若出现通信中断，将立刻进行提示并进行导向安全侧的处理。

(5)各级操作工作站权限管理

本系统中，ATS子系统对各级操作工作站及不同用户角色也做出严格的权限管理，使用不同的用户角色登录，仅可获得此用户角色权限范围内的相应权限，避免了误操作的可能性。

(6)车辆追踪

在轨道车运行过程巾，本系统持续地对轨道车位置进行追踪，时刻向行车调度及其他运营人员展示轨道车运行情况及运营任务情况，以便运营人员进行整体把控。

(7)运营调整

为应对运营中可能出现的情况，本系统为运营人员提供了运营调整功能，提供不同的客流调整策略。

为了更好地运转本系统，在为运营人员提供用于轨道车监控功能的同时，本系统还提供了用于系统问题分析、维护管理的技术支持功能，具体如下：。

(1)时钟同步

为保证本系统使用统一的时钟信息，本系统提供时钟同步功能。区域控制器通过与时钟子系统的接口，周期性地获得当前的时钟信息，并向车载子系统发校时命令，从而保证本系统整体的时钟同步。

(2)数据记录

为了便于出现故障后的问题分析及了解设备运行状态，本系统的各子系统均配备数据记录功能，记录各子系统的运行状态、命令发送时间、接受时间、执行时间、故障代码、设备报警等信息。基于时钟同步功能，数据记录能够实现出现问题时各子系统时间点的统一，便于问题的分析和查找。

(3)系统故障报警

本系统中的信号维护监测(MSS，Maintenance Suppoort System)子系统是整个系统的设备状态监测和维护的辅助工具，其设备利用计算机网络和通信技术，完成对本系统所有涉及信号的设备状态的集中监视和报警，实时监测本系统的信号设备的使用情况，定位故障地点，统计故障时间，管理维修作业，以实现预防故障发生，提高系统维护管理水平。

MSS子系统对正线信号系统(例如ATS、ATP、ATO、DCS等各子系统设备、配套电源设备、室外信号设备、微机监测设备等)和维修区域信号系统的工作状态进行监测和报警，并在相应的人机界面上进行集中显示。

(4)运营记录和统计报表

调度员的所有操作、轨道车运行状况和设备工作状态均采用标准的文件格式记录和保存在系统数据库中，保留时间一般为180天，并可进行统计和分析。调度员和值班员的所有操作，轨道车运行状况和设备工作状态能自动或按调度员的指令进行回放和输出到指定的存储及打印设备，本系统为这些数据的外部读取提供软硬件接口。

(5)系统回放

ATS具有调度工作站和维护工作站，维护工作站是ATS维护平台。在ATS维护工作站上，可以和调度工作站一样监视全线现场信号设备状态和轨道车运行情况，接口状态、监视，设备状态监视，报警管理与查询等；可以对整个系统的参数进行配置，可以对ATS维护工作站所显示的站场状态、轨道车运行和操作日志等历史数据进行回放，可以对系统保非的历史数据进行查询和备份。

(6)网络管理

地面骨干网络和车地无线网络是系统的重要组成部分，为更好地对网络迸行管理，本系统中配备了网络管理子系统，为本系统运营和维护提供全方位的网络管理。网络管理子系统管理正线、停车场、车辆段及其列检库等所有站点的DCS(Datacommunicationsystem，数据传输系统)设备，可以查询网络设备的工作状态，并可以设定网络设备的参数等，还可以展现网络拓扑结构，进行网络拓扑管理；及时监测各种网络设备的工作运行状态；监控并分析网络流量；网络故障报替。

在本发明的另一实施例中，车载子系统与轨旁设备基于对称加密算法和随时间变化的密钥进行无线通信连接的实现方式，即安全通信方法的实现方式，参见图2，包括以下步骤：

步骤201，车载子系统和轨旁设备分别获取密钥更新周期，车载子系统还获取通信时间片，通信时间片小于密钥更新周期，且大于车载设备的通信延迟时间，并为密钥更新周期的约数；

步骤202，车载子系统判断当前时刻是否为发送时刻，发送时刻为通信时间片的起始时刻，若判断为是，则确定与当前时刻对应的密钥，利用该密钥对明文进行加密，得到密文，并以无线通信方式发送给轨旁设备；

步骤203，轨旁设备判断接收时刻位于哪一个密钥更新周期内，根据判断结果确定与接收时刻对应的密钥，利用该密钥对密文进行解密，得到明文，接收时刻为接收到密文的时刻。

在步骤201中，车载子系统获取通信时间片和密钥更新周期，通信时间片小于密钥更新周期，且大于车载子系统的通信延迟时间，并为密钥更新周期的约数。

具体地，通信时间片用于表示车载子系统和轨旁设备之间进行通信的时间段，即车载子系统信息的发送不是任意、立刻的，而是按照这个通信时间片进行的。密钥更新周期表示密钥随时间周期发生变化，若该周期为T，则密钥更新频率为1/T。例如：密钥在第1个周期T内为A，在下一个周期T内变为B，B与A不同。本实施例不对密钥与密钥时间周期的对应关系进行限定。密钥根据时间的变化而发生变化，能保证无线通信安全，所以将其称为随时间变化的密钥。在通信过程中，有时会发生车载子系统发送信息的时刻和轨旁设备接收信息的时刻跨通信时间片以及密钥更新周期的情况，尤其是当车载子系统的通信延迟时间比较大时，这种情况出现的概率变大，如此会导致轨旁设备无法正常解密，发生数据丢包现象。例如以密钥更新周期为1s为例进行说明：车载子系统在8点34分15.89秒发送数据，轨旁设备在8点34分16.03秒接收到了，则对于车载子系统按照与8点34分15秒对应的密钥加密的内容，轨旁设备是按照与8点34分16秒对应的密钥去解密，由于两个时间分属于不同的密钥更新周期，使得对应的密钥不一样，所以轨旁设备无法正常解密，发生数据丢包现象。为此，对通信时间片、密钥更新周期和通信延迟时间三者的大小进行限定，具体为：通信时间片小于密钥更新周期且大于车载子系统的通信延迟时间，并为密钥更新周期的约数，从而能保证了车载子系统发送信息的时间和轨旁设备接收信息的时间在通信时间片内，通信时间片又跟密钥更新周期的时间边界对齐，使得所有通信包所使用的密钥均可正确解析，不会出现收发时间错位的情况，既不需要多个重叠密钥作为容错，也不会对通信丢包率产生影响。若通信时间片不是密钥更新周期的约数，因为除不开，则在该密钥更新周期结束的时候发送，有可能轨旁设备接收到的时候已经跨密钥更新周期了，即位于与该密钥更新周期相邻的下一个密钥更新周期了。

前述通信时间片和密钥更新周期中各数值的大小可以根据实际情况进行选择。具体应用中，密钥更新周期决定着在该周期内的通信频率，如密钥更新周期为1s，通信时间片为0.5s，则内只有两个通信时间片，也就是说，1s只能通信2次。要保证每秒通信次数足够多，就要尽可能小的时间片。若通信时间片太小，接近通信延迟时间，则通信延迟时间波动时，有概率超过通信时间片的大小，会导致通信冲突等问题，所以通信时间片要足够大，给通信冲突留出余量。优选地，通信时间片为1ms，这个时间片要远小于前述的密钥更新周期1s，且远大于通信延迟时间(如200us，其由车载子系统自身的硬件载体决定，要远小于1ms，保证一次通信不跨时间片)，且是1s的约数(即1s的整数分之一)。通信延迟时间可以包括加密、传输抵达的时间。密钥更新周期不能太长，如24小时，避免破坏人员有足够的时间完成破解密钥的操作。可以设置为前述的1s，通常破坏人员在1s内很难完成破解密码的操作，在其他的实施例中，还可以为0.5s，2s，5s。

车载子系统具有无线收发器，其为基于MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)的无线收发器，该无线收发器的通信延迟时间可以通过器件手册获得。MCU可以称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机。该无线收发器是使用了直接控制链路层的无线收发器，其是有确定的通信延迟时间，若使用WiFi、蓝牙、ZigBee等带有网络层的无线模块，是不能实现本方法的。

车载轨旁(即车载子系统与轨旁设备)的协议是主从模式，使得仅在具有确定的时间片通信，从而保证了凡是有可能跨时间边界的数据包都不会发出，凡是发出去的数据包都肯定在时间片结束前接收完毕。车载子系统发送信息，然后轨旁设备对该信息向车载子系统进行回复。本系统的信号通信是窄带小数据量通信，但通信频率高，实时性要求很高，无法使用一般标准通信协议。

轨旁设备获取密钥更新周期的方法的实现方式可以参见上述车载子系统获取密钥更新周期的相关内容，此处不再一一赘述。

在步骤201中，车载子系统判断当前时刻是否为发送时刻，发送时刻为通信时间片的起始时刻。

具体地，在使得车载子系统和轨旁设备之间的通信按照通信时间片发送，且车载子系统自身的硬件载体保证了通信延迟时间不超过一个通信时间片，保证了车载子系统加密的时间与轨旁设备解密的时间在更新密钥周期以内。此时，车载子系统信息的发送都在通信时间片的起始时刻，若不按整数通信时间片发送，则接收时可能已经跨通信时间片，也就可能跨密钥更新周期了。当通信时间片为1ms时，则只有当时刻为整数ms时刻时，才对明文(或称通信明文)进行加密，得到密文，然后发送密文，其他时刻不对明文进行加密，保证了车载子系统和轨旁设备(即收发双端)加密解密的秒计数相同，从而不影响丢包率。

在步骤201中，若判断为是，则确定与当前时刻对应的密钥，利用密钥对明文进行加密，得到密文，并以无线通信方式发送密文。

具体地，查找当前时刻位于哪一个密钥更新周期内，根据查找结果确定与当前时刻对应的密钥。由于密钥随着时间发生变化，即在当前时间段内密钥为A，在下一个时间段内密钥为B，B与A不同，时间段的长度为密钥更新周期的长度相同，所以密钥与密钥更新周期的序号之间是有对应关系的。将多个密钥更新周期在时间轴上依次标记，然后在该时间轴上查找当前时刻的位置，进而能确定当前时刻位于哪一个密钥更新周期内，再通过查找密钥与密钥更新周期序号的对应关系，从而确定与当前时刻对应的密钥。

加密所用的算法可以是传统加密算法，例如RC4、异或的对称加密方法，还可以是简单的加法运算，本实施例对此不进行限定。加密时所用的密钥和解密时所用的密钥相同，以发送信息为1、密钥为2和加法运算为例对加密和解密过程进行说明。发送信息为1，则明文为1，密文为1+2＝3。轨旁设备接收到密文3以后，做加法的逆运算：减法，即3-2＝1，则解析出密文，得到明文1。对称加密算法简单，内存、CPU占用低，可在MCU上实现。

在步骤203中，接收时刻为接收到密文的时刻，关于轨旁设备判断接收时刻位于哪一个密钥更新周期内的实现方式以及根据判断结果确定与接收时刻对应的密钥实现方式可以参见上述步骤中的相关内容，此处不再一一赘述。

关于利用密钥对来自于车载子系统的密文进行解密，得到明文的实现方式具体如下：解密时所用密钥与车载子系统加密时所用密钥相同，即本方法采用的是对称加密算法，车载子系统和轨旁设备共用一个密钥。解密是加密的逆运算，若加密算法为加法，则解密算法为减法。

由于密钥随着时间段发生变化，为了使车载子系统和轨旁设备的时间同步，在步骤201之前，还包括以下步骤：

车载子系统和轨旁设备接收卫星导航定位系统的授时信息，根据授时信息调整车载子系统和轨旁设备自身的时钟以与卫星导航定位系统的时间同步。

卫星导航定位系统可以是GPS系统，还可以是北斗定位系统，本实施例对此不进行限定。考虑到用户和卫星的钟差，所以通常至少需要四颗卫星才能实现导航定位，而当用户解算出来自己和卫星的钟差之后就可以校正自己本地的时钟，将其和卫星的非常精准的时钟同步到同一个时刻，这个过程也叫做授时。下面以GPS系统为例对此进行说明：本步骤可以基于GPS授时模块实现，GPS授时模块在任意时刻能同时接收其视野范围内4～8颗卫星的信号，其内部硬件电路和软件通过对接收到的信息进行编码和处理，能从中提取并输出两种时间信号：一个是间隔为1秒的同步脉冲信号1PPS，其脉冲前沿与UCT的同步误差不超过1ns，二是包括在串口输出信息中的UCT绝对时间(年、月、日、时、分、秒)，它是与1PPS脉冲想对应的。一旦天线位置固定下来，它只需要接收一颗卫星的信号便可维持其精密的时间输出。为实现小于1ms的高精度时统，可使用基于GPS的1pps信号进行授时，此脉冲信号精度一般在us级，能保证时统精度，可用于实现密钥的更新同步。

为了使轨道车的定位(即获取轨道车的位置信息)保持连续性，且简单和快捷，利用车载子系统和轨旁设备替代轨旁定位子系统，获取轨道车在轨道上的位置信息，参见图3，该轨道车定位方法具体包括以下步骤：

步骤301，车载子系统获取接收到轨旁信号的第一时间，以及接收到反馈信号的第二时间；其中，轨旁信号的定义为前方的轨旁设备发送的信号，前方的轨旁轨旁设备设置于轨道车行驶方向的前方，反馈信号的定义为后方的轨旁设备对前方的轨旁设备发送的轨旁信号的反馈，后方的轨旁设备设置于轨道车行驶方向的后方，反馈信号中包含后方的轨旁设备接收到轨旁信号的第一时间戳、以及发送反馈信号的第二时间戳；前方的轨旁设备和后方的轨旁设备均为UWB模块。

步骤302，根据第一时间、第二时间和第一时间戳、第二时间戳，对轨道车在轨道上进行实时定位以获取位置信息。

轨道车在轨道线路上行驶，以其中的几个轨道段为例，对分岔和合岔进行说明。该几个轨道段由第一轨道段、第二轨道段、第三轨道段和第四轨道段拼接而成，其中，第一轨道段、第二轨道段和第三轨道段形成第一分岔，若轨道车由左向右行驶，该分岔应为合岔，两条轨道段汇合成一条轨道段，第一轨道段为合岔后的轨道段，第二轨道段和第三轨道段为两个并行的轨道段，经第一合岔后汇聚于第一轨道段。第二轨道段、第三轨道段和第四轨道段形成第二分岔，若轨道车由左向右行驶，该分岔应为分岔，一条轨道段分岔为两条轨道段，第四轨道段为分岔前的一条轨道段，第二轨道段和第三轨道段为两个并行的轨道，经第二分岔后分成的两条轨道段。第一轨道段在第一分岔的一端设有后方UWB(Ultra WideBand，超宽带)模块(位于轨道车在第一轨道段上行驶时行驶方向的后方)，另一端设有前方UWB模块(轨道车在第一轨道段上行驶时行驶方向的前方)；第二轨道段在第一分岔的一端设有前方UWB模块(轨道车在第二轨道段上行驶时行驶方向的前方)，在第二分岔的一端设有后方UWB模块(位于轨道车在第二轨道段上行驶时行驶方向的后方)；第三轨道段在第一分岔的一端设有前方UWB模块(轨道车在第三轨道段上行驶时行驶方向的前方)，在第二分岔的一端设有后方UWB模块(位于轨道车在第三轨道段上行驶时行驶方向的后方)；第四轨道段在第二分岔的一端设有前方UWB模块(轨道车在第四轨道段上行驶时行驶方向的前方)，在另一端设有后方UWB模块(位于轨道车在第四轨道段上行驶时行驶方向的后方)。

应用时，为每个轨道段配置一对UWB模块，分为：前方UWB模块和后方UWB模块，两者分别位于相邻两个轨道段之间，前方UWB模块位于该轨道段的前端，后方UWB模块位于该轨道段的后端。对于每一个轨道段，为其配置的前方UWB模块和后方UWB模块为同一信道。在相邻两个轨道段之间布设有两个UWB模块，两者分别属于相邻两个轨道段中一个轨道段的后方UWB模块和另一个轨道段的前方UWB模块，此时可将一个轨道段称为前方轨道段，另一个轨道段称为后方轨道段。该两个UWB模块可以通信进行信息交互，通信实现方式可以是有线通信，交互的信息可以包括：一个轨道段(即前方轨道段)的占用信息，还可以包括但不限于：一个轨道段上行驶的智能轨道车的速度、车辆状态、定位。为一个轨道段和另一个轨道段配置的UWB模块属于不同的信道，即前方轨道段的UWB模块与后方的UWB模块信道不同。

智能轨道车在第二轨道段上行驶，由第二轨道段在第一分岔处的前方UWB模块，向第二轨道段在第二分岔处的后方UWB模块发送轨旁信号；轨道车记录下接收到轨旁信号的第一时间；第二分岔处的第二UWB模块接收到轨旁信号后，向轨道车发送反馈信号，反馈信号中携带有第二UWB模块接收到轨旁信号的第一时间戳和发送反馈信号的第二时间戳；轨道车记录下接收到反馈信号的第二时间，并根据第一时间、第二时间和接收到的第一时间戳、第二时间戳，对轨道车在轨道线路上进行实时定位。轨旁信号、反馈信号的发送、接收均由设置于UWB模块中的UWB定位芯片完成，UWB定位芯片可以采用Decawave公司的DW1000芯片。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

利用UWB技术，轨道车根据接收轨旁信号的第一时间、反馈信号的第二时间、反馈信号中包含的第一时间戳和第二时间戳，对轨道车在轨道线路上进行实时定位，在此过程中，轨道车不需要进行初始化，即可利用轨旁信号进行实时定位，且将轨道车的定位测距与通信集成在一起，无需单独安装定位设备、通信设备。

在步骤301中，在两条轨道段之间安装有轨旁信号设备，轨旁信号设备中安装有2-3个UWB模块(前方UWB模块和/或后方UWB模块)，每个UWB模块对应于一个轨道段，因而，在同一轨道段的两端，分别布置有对应的一个UWB模块(前方UWB模块或后方UWB模块)，且同一轨道段两端的UWB模块配置为同一信道。轨道车辆在轨道段上进行定位时，通常要求具有轨道车当前行驶轨道段的轨道号，因而，在轨道车当前行驶轨道段上必须具有一对UWB模块(前方UWB模块和后方UWB模块)进行定位，以避免轨道车在轨道段上的定位混乱。

通过前方UWB模块向后方UWB模块发送轨旁信号，轨道段上的轨道车在接收到轨旁信号时，记录下接收到轨旁信号的第一时间；由后方UWB模块发送轨旁信号的反馈信号，轨道段上的轨道车在接收到反馈信号时，记录下接收到反馈信号的第二时间；其中，第一时间和第二时间均为轨道车上的本地时间。在后方UWB模块发送的反馈信号中，包含有后方UWB模块接收到轨旁信号的第一时间戳、发送反馈信号的第二时间戳。籍此，轨道段上的轨道车在接收到反馈信号时，同时可以获得后方UWB模块接收到轨旁信号的第一时间戳、发送反馈信号的第二时间戳。其中，第一时间戳为后方UWB模块接收到轨旁信号的系统时间，第二时间戳为后方UWB模块发送反馈信号时的系统时间。

在步骤302中，轨旁信号在发射时会同时带有发射信号时的时间戳，在接收时会记录下接收信号时的时间戳，因而，通过发射信号时的时间戳与接收信号时的时间戳，就可以确定轨旁信号的飞行时间；根据轨旁信号的飞行时间和传输速度就可以确定轨旁信号的传输距离。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

具体地，该步骤的实现方式可以如下：

根据所述第一时间和所述第二时间，计算所述轨旁信号和所述反馈信号到达所述轨道车的第一时间差；根据所述第一时间戳和所述第二时间戳，计算所述后方UWB模块接收到所述轨旁信号和发送所述反馈信号的第二时间差；根据第一时间差和第二时间差，计算其与后方UWB模块之间的距离，以对轨道车在所述轨道上进行实时定位。

具体而言，由轨道车对接收到轨旁信号时的第一时间、接收到反馈信号时的第二时间进行记录(比如，在轨道车上安装车辆端UWB模块，由车辆端UWB模块记录接收到轨旁信号时的第一时间、接收到反馈信号时的第二时间)，然后对第一时间和第二时间进行差运算，得到轨旁信号和反馈信号到达轨道车的时间差，即第一时间差。

后方UWB模块发送反馈信号时，同时携带有后方UWB模块接收到轨旁信号的第一时间戳、以及发送反馈信号的第二时间戳；轨道车接收到反馈信号的同时，自然获取了其携带的第一时间戳和第二时间戳。通过对第一时间戳和第二时间戳进行差运算，即可得到后方UWB模块接收到轨旁信号和发送反馈信号的时间差，即第二时间差。

在得到第一时间差和第二时间差后，就可以计算轨旁信号在轨道车与后方UWB模块之间传输时的双向飞行时间，即轨旁信号由轨道车到达后方UWB模块，再由后方UWB模块返回轨道车的飞行时间；而后，根据轨旁信号的双向飞行时间和传输速度就可以确定轨旁信号的传输距离，此时，即可确定轨道车在轨道上的位置。在其他的实施例中，还可以为：计算第一时间差和第二时间差的差值，并将差值与光速的乘积值的一半作为其与后方UWB模块之间的距离，以对轨道车在轨道上进行实时定位。

第一时间差与第二时间差的差值即为轨旁信号在轨道车辆和第二UWB模块之间传输时的双向飞行时间。双向飞行时间与光速的乘积值即为轨旁信号在轨道车辆与后方UWB模块之间的传输距离，即轨道车辆与后方UWB模块间距离的两倍。取轨旁信号在轨道车辆与后方UWB模块之间的传输距离的一半，即是轨道车在轨道上与后方UWB模块之间的距离，籍此，实现对轨道车在轨道线路上进行实时定位。

本定位方法不需要再单独发送测距信号，而是通过轨旁信号传输的实时性、连续性，利用轨旁信号对轨道车在轨道线路上的位置进行实时、连续定位。轨道车在轨道线路上进行定位时，仅需要通过前方UWB模块和后方UWB模块对轨道车进行定位，该定位为沿轨道长度方向的一维定位，不存在进行三维定位所需的复杂协议和计算，因而，使得前方UWB模块和后方UWB模块之间的通信协议较为简单。籍此，完全可以实现复用前方UWB模块和/或后方UWB模块与轨道车进行测距定位和通信。

相对于全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)只能在GPS卫星的可视范围内，与GPS提供绝对地理位置不同的是，UWB模块的发射信号功率谱密度低，对信道衰减不敏感，截获能力低，具有极强的穿透能力，因而，在室内或地下实现轨道车的高精度实时定位。

与有源应答器、RFID技术等对轨道车进行定位相比，无需进行初始化，轨道车也不需要移动到特定位置(定位点)，能够实时、连续的在轨道上进行定位；轨道车在轨道上运行过程中，不再需要测速传感器进行位置测算，避免轨道车在轨道上的位置突变；而且该方法只需要在轨道旁(具体为轨道连接处)部署UWB模块，避免了有源应答器、RFID技术等需要多个定位点的密集分布，UWB模块固定部署在轨道连接处，不需要进行测绘调整，使轨道车的定位简单、快速。

前方UWB模块设置在轨道车当前行驶轨道段的一端，位于当前行驶轨道段与轨道车行驶方向前方相邻轨道之间；后方UWB模块设置于当前行驶轨道段的另一端，位于当前行驶轨道段与轨道车行驶方向后方相邻轨道段之间。因为轨旁信号设备设置在两条轨道段之间，轨道车在轨道线路上行驶过程中，一般是由行进方向的前方的轨旁信号设备发出轨旁信号，将前方UWB模块和后方UWB模块分别设置在轨道车当前行驶轨道段的两端，前方UWB模块位于当前行驶轨道与轨道车行驶方向前方相邻轨道段之间，后方UWB模块位于当前行驶轨道与轨道车行驶方向后方相邻轨道段之间。籍此，前方UWB模块和后方UWB模块均可集成于现有轨旁信号设备，有效提高设备集成度。轨道车所行驶的轨道系统(或称轨道线路)是由多个轨道段拼接而成的，在每个轨道段的端部(即轨道与轨道的连接处)设置有测距基站，因而，将前方UWB模块和/或后方UWB模块设置在轨道段与轨道段的连接处(通常位于轨道旁边)，有利于前方UWB模块和/或后方UWB模块的安装。需要说明的是，前方UWB模块和/或后方UWB模块位于当前行驶轨道段上与其它轨道段的连接处，并非指前方UWB模块和/或后方UWB模块与轨道段连接在一起，而是指前方UWB模块和/或后方UWB模块位于轨道段旁边。当轨道系统中轨道线路没有分岔时，由多个轨道段依次首尾相连拼接，在两条轨道段的连接处设置有一个前方UWB模块和一后方UWB模块，前方UWB模块对应一个轨道段，后方UWB模块对应于另外一个相连的轨道段。即轨道段没有分岔时，在轨道段的连接处具有两个UWB模块，分别对应不同的轨道段。当轨道系统中轨道线路具有分岔时，在分岔处，由三个不同的轨道段相互拼接，则在轨道段的拼接处(即分岔处)，对应的三个轨道段分别设置有一个UWB模块。比如，两个前方UWB模块(分别对应两个轨道段)与一个后方UWB模块；或者，两个后方UWB(分别对应两个轨道段)模块与一个前方UWB模块。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种基于通信控制的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述智能个人快速运输系统包括：轨旁定位子系统、车载子系统、具有轨旁设备和区域控制器的集中区域控制子系统；

所述车载子系统配置于每辆轨道车上，所述轨旁设备沿轨道线路延伸方向部署有多个；

所述轨旁定位子系统用于获取所述轨道车在轨道线路上的位置信息；

所述车载子系统与所述轨旁定位子系统连接，用于接收所述位置信息；

所述车载子系统还与所述轨旁设备基于对称加密算法和随时间变化的密钥进行无线通信连接，用于将所述位置信息发送给所述轨旁设备；

所述区域控制器与多个所述轨旁设备连接，根据接收的由多个所述轨旁设备发送的多辆所述轨道车的位置信息，确定多辆所述轨道车中一辆所述轨道车的移动授权，并发送给与该一辆轨道车上的车载子系统对应的轨旁设备；

该一辆轨道车上的车载子系统根据接收的由与该一辆轨道车上的车载子系统对应的轨旁设备发送的所述移动授权，对该一辆轨道车的速度进行安全控制。

2.根据权利要求1所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述智能个人快速运输系统还包括：自动调度子系统；

所述自动调度子系统与所述集中区域控制子系统连接，根据所述集中区域控制子系统转发的来自于多辆所述轨道车的车辆状态信息，为轨道车分配停车轨道。

3.根据权利要求2所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述智能个人快速运输系统还包括：票务子系统；

所述票务子系统用于基于乘客的乘车需求提供票务服务；

所述自动调度子系统还与所述票务子系统连接，用于根据所述票务子系统发送的乘客需求调度轨道车。

4.根据权利要求1所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述车载子系统与所述轨旁设备基于对称加密算法和随时间变化的密钥进行无线通信连接，包括：

所述车载子系统和所述轨旁设备分别获取密钥更新周期，所述车载子系统还获取通信时间片，所述通信时间片小于所述密钥更新周期，且大于所述车载子系统的通信延迟时间，并为所述密钥更新周期的约数；

所述车载子系统判断当前时刻是否为发送时刻，所述发送时刻为所述通信时间片的起始时刻，若判断为是，则确定与所述当前时刻对应的密钥，利用该密钥对明文进行加密，得到密文，并以无线通信方式发送给所述轨旁设备；

所述轨旁设备判断接收时刻位于哪一个密钥更新周期内，根据判断结果确定与所述接收时刻对应的密钥，利用该密钥对所述密文进行解密，得到明文，所述接收时刻为接收到所述密文的时刻。

5.根据权利要求4所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，在所述车载子系统和所述轨旁设备分别获取密钥更新周期之前，还包括：

所述车载子系统和所述轨旁设备接收卫星导航定位系统的授时信息，根据授时信息调整所述车载子系统和所述轨旁设备自身的时钟，以与卫星导航定位系统的时间同步。

6.根据权利要求1所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，当所述轨道车连续定位时，利用所述车载子系统和所述轨旁设备替代所述轨旁定位子系统；

相应地，所述获取轨道车在轨道上的位置信息，包括：

所述车载子系统获取接收到轨旁信号的第一时间，以及接收到反馈信号的第二时间；

根据所述第一时间、所述第二时间和所述第一时间戳、所述第二时间戳，对所述轨道车在所述轨道线路上进行实时定位以获取位置信息；

其中，所述轨旁信号的定义为前方的轨旁设备发送的信号，所述前方的轨旁设备设置于所述轨道车行驶方向的前方，所述反馈信号的定义为后方的轨旁设备对所述前方的轨旁设备发送的所述轨旁信号的反馈，所述后方的轨旁设备设置于所述轨道车行驶方向的后方，所述反馈信号中包含所述后方的轨旁设备接收到所述轨旁信号的第一时间戳、以及发送所述反馈信号的第二时间戳；

所述前方的轨旁设备和所述后方的轨旁设备均为基于超宽带无线通信技术的轨旁设备。

7.根据权利要求6所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述轨道线路由多个轨道段相互连接形成；

所述前方的轨旁设备设置于所述轨道车当前行驶轨道段的前端，并位于与所述当前行驶轨道段在所述轨道车行驶方向前方相邻的轨道段的后端；

所述后方的轨旁设备设置于所述当前行驶轨道段的后端，并位于与所述当前行驶轨道在所述轨道车行驶方向后方相邻的轨道段的前端。

8.根据权利要求1所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述车载子系统还具有轨道电子地图和路径路由模块，并基于轨道电子地图和路径路由模块对所述轨道车进行自动导航。

9.根据权利要求1所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述车载子系统具有两种驾驶模式，分别为自动驾驶模式和紧急非限制人驾驶模式，所述自动驾驶模式的运行级别高于所述紧急非限制人驾驶模式；

所述车载子系统能将所述紧急非限制人驾驶模式自动切换为自动驾驶模式，能将所述自动驾驶模式人工切换为紧急非限制人驾驶模式。

10.根据权利要求1所述的智能个人快速运输系统，其特征在于，所述车载子系统还具有监控模块，所述监控模块用于实时监测所述轨道车的车门状态；

在区间运行时，若所述监控模块监测到所述车门处于失去关闭且锁闭状态，则所述车载子系统采取紧急制动措施；

在站台区域时，所述车载子系统按照停站时间自动打开和关闭车门，若所述监控模块监测到车门状态为非预设授权条件下的打开状态，则所述车载子系统限制所述轨道车移动。

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