CN1135399C - 沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沿传播装置P行驶着的车辆V的定位装置。本发明的目的在于确定车辆V的位置，也就是说确定车辆V与传播装置P的给定装置间的距离D。本发明的装置尤其适用于铁路领域。

Description

沿电磁波传播装置行驶着的车 辆的定位装置

本发明一般地涉及运输系统，尤其是全自动操纵的运输系统，更准确地说，本发明涉及沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置。

对于利用波导进行信息化和自动化来说，称为IAGO系统的本发明的运输系统是建立在使用电磁波传播波导的基础上的。

利用这个传输系统可在固定设备和移动设备之间进行高数据率双向连续通信。

辐射波导是沿路径设置的铝传输介质。

辐射波导传输来自地面或移动设备的信息的频率在2.4至2.5GHz之间，用于工业、科学和医学领域。

除传输信息外，还可利用这个传输系统检测到移动设备沿道路行驶的真实速度及其绝对位置。

已有技术的移动设备相对地面的定位装置是建立在由车辆读出刻在波导体上的二进制编码的原则基础上。

这种编码是通过合理的布置相对于网络的定位符号系统实现的，定位符号是由为传输信息而制作的多段窄缝构成。

这种定位系统在本申请人的名称为″特高频电磁波定位系统″的法国专利FR 2680876中作了描述。

与编码的位相对应的符号是由纵向窄缝构成的。

测定来自移动设备下方的两个天线发出的信号间的相位差就可读出这些符号。

设置与邻近的多段窄缝有关的纵向窄缝，可对符号和补码进行区别。

从频率为2.7GHz拾取的信号可得到与获得相位差值的时刻相应的信息。

因此，为了获得对所给符号的有效测定，定位用的天线相对于这些符号的位置还给出了一个与符号位或其补码相应的正的或负的相位差。

本发明的一个目的是提供一种在操纵和/或控制点与沿传播装置行驶着的车辆之间进行通信的通信装置，以便为下面所述的目的以极高的精确度确定车辆尤其是铁路车辆的位置。

本发明的另一个目的是解决在站台装有开向站台的安全门的特定情况下必须准确停车或“入站”问题。

本发明的另一个目的是减少两辆火车间的距离，以便使之可按所说的″变形可动养路段″原则运行。

可动养路段原则是建立在这样的基础上的：即不再在地理上对道路进行划分，以规定一连串的不可变的固定养路段，而是按可能的情况进行安排，以规定出一组可动养路段。

此外，这一连串的可动养路段，是由可变形养路段组成的，因为其中每个养路段的首尾的位置是可变化的。

换言之，变形可动养路段的原则是建立在前面的车辆的后部变成后面的车辆的终点这一原则的基础上的。

这种变形可动养路段的原则的优点在于能够减小车辆之间的距离。

本发明的另一个目的是可使车辆自动倒行。

本发明的另一个目的是起动停着的车辆，以使其自动倒行或者自动行驶入/驶出停车线。

按照本发明的沿电磁波传播装置P行驶着的车辆的定位装置包括：

发射电磁波∑e的发射装置E，

反射所说发射的电磁波∑e的反射装置R’，

接收被所说的反射装置R’反射的电磁波∑r的接收装置R，

比较所说发射的电磁波∑e和所说的反射电磁波∑r的比较装置C，和

处理从所说的比较装置C所得到的结果，以确定所说的的车辆V和所说的反射装置R’间的距离D的处理装置T，

用于传播所说发射的电磁波∑e和所说的反射电磁波∑r的传播装置P是辐射传播装置。

本发明的第一个优选的实施例的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的特征是：

发射电磁波∑e的发射装置E和接收  反射的磁波∑r的接收装置R，所说的比较装置C和所说的处理装置T都安装在车辆V上，和

反射发射的电磁波∑e的所说的反射装置R’与所说的辐射传播装置P一起设置在地面上。

本发明的另一个优选的实施例的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的特征是：

发射所说的电磁波∑e的发射装置E和接收所说的反射的电磁波∑r的接收装置R，所说的比较装置C和所说的处理装置T与所说的辐射传播装置P一起设置在地面上，和

反射所说的发射的电磁波∑e的反射装置R’安装在所说的车辆V上。

本发明的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置还具有下面的某一特征：

所说的发射装置E是雷达发射装置，

所说发射的电磁波∑e和反射的电磁波∑r是雷达波，

所说发射的电磁波由振幅恒定的调频的载波组成，所说的经过反射的电磁波∑r由调频反射载波组成，

反射装置R’能够转换包括每一所说发射的电磁波∑e的发射载波的频率，

处理装置T对比较装置C所得到的结果进行的处理涉及所说的发射载波和所说的反射载波间的相位差的测定。

本发明的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的一个优点是使用成本低的易于安装和维护的辐射传播波导。

本发明的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的另一个优点是，该系统与辐射电缆或辐射波导类的辐射传播装置具有同样好的功能。

本发明的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的另一个优点是，在使用这种波导的情况下，装在车辆的上的设备相对于传播装置的垂直和水平位移量很大，这就可以将装在车辆上的设备安装在车身上，而不必一定要装在转向架上。

本发明的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的另一个优点是，不再需要将车辆引入停车线停在无线电指示标上面的精确位置上，以便使车辆进行倒行或驶入/驶出停车线。

结合下面的附图阅读对本发明的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的优选实施例所作的描述，本发明的其它目的，特征和优点将变得更加明显。

图1是本发明的沿电磁波传播装置行驶着的车辆的定位装置的总体示意图，

图2概略地表示沿电磁波传播装置行驶的车辆的定位装置的第一个优选的实施例。

图3概略地表示沿电磁波传播装置行驶的车辆的定位装置的另一个优选的实施例。

图1是本发明的沿电磁波传播装置P行驶着的车辆V的定位装置的总体示意图。

正如前面所指出的那样，本发明的目的在于确定车辆V的位置，也就是说确定车辆V与电磁波传播装置P的给定位置问的距离D。

按照本发明和图2及图3所示，沿传播装置P行驶着的车辆V的定位装置包括能发射出易于在传播装置P中传播的电磁波∑e的发射装置E，以及接收装置R。

该定位装置还包括朝接收装置R的方向反射电磁波∑e的反射装置R’。

比较装置C将发射的电磁波∑e和被所说的反射装置R’反射的电磁波∑r进行比较。

利用处理装置T可从比较装置C所得到结果计算出车辆V和反射装置R’间的距离D。

传播发射电磁波∑e和反射电磁波∑r的传播装置P是辐射传播装置，其辐射与沿传播装置P设置的发射装置E和接收装置R的空间位置无关。

图2概略地表示沿传播装置行驶的车辆的定位装置的第一个优选实施例。

第一个优选实施例的给车辆V定位装置包括能够发射出易于在传播装置P中传播的电磁波∑e的发射装置E和接收装置R。

电磁波∑e的发射装置E和接收装置R安装在车辆V上。

反射电磁波∑e的装置R’和传播装置P结合在一起，朝接收装置R的方向反射电磁波∑e。

反射装置R’和接收装置R的两个最好都是外差型装置，就是说，发射波∑e的反射是通过改变其频率进行的，以产生反射波∑r；而反射波∑r的接收是通过相应的频率逆变换进行的，以产生接收波∑r′。

频率的这些不同变换可得到的好处是使接收装置R可以有选择地接收。具体地说，源于发射装置E的发射波∑e的在传播装置P上被反射的波而不是被注入传播装置P内，这种波不会被接收装置R所接收，因为它不具有所要求的频率。

反射装置R’位于地面上。

比较装置C比较发射的电磁波∑e和接收装置R接收的电磁波∑r′，

利用处理装置T可以从比较装置C所得到的结果计算出车辆V和反射装置R’间的距离D。

比较装置C和处理装置T安装在车辆V上。

图3概略地表示沿传播装置行驶的车辆的定位装置的另一个优选实施例。

另一个优选实施例的定位装置包括能够发射出易于在传播装置P中传播的电磁波∑e的发射装置E和接收装置R。

发射电磁波∑e的发射装置E.和接收装置R位于地面上并与传播装置P结合在一起。

反射电磁波∑e的装置R′安装在车辆V内，以便朝接收装置R的方向反射电磁波∑e。

比较装置C比较发射的电磁波∑e和接收装置R接收的电磁波∑r′，

利用处理装置T可以从比较装置C所得到的结果计算出车辆V和接收装置R间的距离D。

一般地说，不管选择哪一个优选的实施例，发射装置E和接收装置R最好分别是雷达发射装置和雷达接收装置。

由上所述可得出，发射的电磁波∑e是雷达波。

下面的描述涉及本发明的定位装置，适合于第一个优选的实施例，是由雷达发射装置和辐射波导组成的。

作这种描述的目的在于更好地理解本发明定位装置的实施。

装在车上的雷达发射装置将载波注入波导，载波在波导中传播直达波导的两端。

装在波导一端的换能器接收到发射的载波，这种换能器是外差振荡器一类的换能器，它可改变载波的频率。该换能器再把载波发送到波导内。

变频后的载波在波导内向车辆传播，被车载雷达接收装置接收。车载雷达接收装置是外差振荡器一类的接收装置，它再将变频后的载波改变成原来的频率。在将反射的载波恢复成发射的载波的频率后，比较装置比较发射的载波和反射的载波。

例如，测定发射的载波和反射的载波之间的相位差。该相位差与载波经过的距离D相关。

这种操作最好针对多个频率重复多次。通过这种测定可得到复杂的数据图表(振幅和相位)。

利用这些复杂的数据图表，通过傅立叶(Fourier)变换将频率域转换成时间域。

在频率域到时间域的转换图表上可看到系统的脉冲特性曲线。通过观察脉冲特性曲线峰的位置，确定出载波的传播时间。

知道了载波在波导中的传播速度，便可计算出车辆的位置。

另一个解决办法是研究时间域而不是研究频率域。

显然，本发明的装置可用于沿路径设有发射机应答器的空中传播。不过，由于存在着有多条路径的情况，将使定位精确度降低。

该传播装置例如可以是辐射波导，或者还可以是辐射电缆，条件是能够传播相当大的频带的电磁波。

Claims (3)

1.一种使沿传播电磁波的电磁波传播装置P行驶着的车辆V定位的通信设备，包括：

发射电磁波∑e的发射装置E，

反射所说发射的电磁波∑e的反射装置R′，

接收被所说的反射装置R′反射的电磁波∑r的接收装置R，

比较所说发射的电磁波∑e和所说的接收装置R发出的所述电磁波∑r的比较装置C，和

处理由所说的比较装置C所得到的结果，以便确定所说的车辆V与反射装置R′间的距离的处理装置T，

传播所说发射的电磁波∑e和所说的反射电磁波∑r的传播装置P是辐射传播装置，所述通信设备其特征在于

每个所说发射的电磁波∑e由振幅恒定的调频的发射载波组成，每个所说的反射的电磁波∑r由调频的反射载波组成；

每个所说发射的电磁波∑e由振幅恒定的调频的发射载波组成，每个所说的反射的电磁波∑r由调频的反射载波组成；

所述反射装置R′变换所述发射的电磁波∑e的载波频率以便产生所述反射波∑r；

所述接收装置R将所述反射的电磁波∑r的载波变换回其原始频率以便提供由处理装置T接收的电磁波∑r′；

所述处理装置T对比较装置C所得到的结果进行的处理涉及测定所说的发射的电磁波∑e的载波和所说的接收的电磁波∑r′的载波之间的相位差。

2.按照权利要求1所述的定位装置，其特征在于：

发射所说发射的电磁波∑e的发射装置E和接收所说的反射电磁波∑r的接收装置R，所说的比较装置C和所说的处理装置T都安装在车辆V上，和

反射所说发射的电磁波∑e的所说的反射装置R′与所说的辐射传播装置P一起位于地面上。

3.按照权利要求1所述的定位装置，其特征在于：

发射所说发射的电磁波∑e的发射装置E和接收所说的反射电磁波∑r的接收装置R，所说的比较装置C和所说的处理装置T与所说的辐射传播装置P一起位于地面上，和

反射所说发射的电磁波∑e的反射装置R′安装在所说的车辆V上。

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