CN113745797A - 天线高度调节系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线高度调节系统和车辆，其中前者包括天线、升降装置、感测器、调节控制器和主控制器；天线和升降装置固定连接；升降装置和调节控制器信号连接；调节控制器和感测器分别与主控制器信号连接；主控制器获取感测器感测的车辆行驶的轨道信息；根据轨道信息确认车辆前方为第一弯道的情况下，向调节控制器发送上升指令；调节控制器接收到上升指令后，控制升降装置带动天线上升；第一弯道的半径小于设定阈值。本申请提供的天线高度调节系统，根据感测到的轨道信息，确认车辆即将驶入半径较小的弯道的情况下，控制天线上升。从而可以避免车辆在驶入该弯道后，天线和轨道梁发生剐蹭的情况发生；避免天线损坏。

Description

天线高度调节系统及车辆

技术领域

本申请涉及电气技术领域，尤其涉及一种天线高度调节系统及车辆。

背景技术

应答器传输模块(boltzmann transport model，BTM)天线在信号系统中起着非常重要的作用。BTM天线可以接收地面上的应答器的信息，并将信息传输给车载控制器(vehicle on-board controller，VOBC)，VOBC可以利用接收的信息修正车辆位置以及校准里程。

一般情况下，BTM天线固定在车辆底部，为了能够接收到地面应答器的信息，BTM天线安装时，距离地面不能太高，以避免BTM天线接收不到信号。然而，当车辆在转弯半径较小的轨道区域行驶时，可能会与轨道梁剐蹭，从而导致BTM天线损坏。

发明内容

本申请的目的在于提供一种天线高度调节系统及车辆，当车辆行驶至转弯半径较小的轨道区域时，调整天线上升一端距离，以使天线远离轨道梁，从而避免天线和轨道梁剐蹭。

本申请第一方面提供一种天线高度调节系统，包括：天线、升降装置、感测器、调节控制器和主控制器；所述天线和所述升降装置固定连接；所述升降装置和所述调节控制器信号连接；所述调节控制器和所述感测器分别与所述主控制器信号连接；所述主控制器获取所述感测器感测的车辆行驶的轨道信息；根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第一弯道的情况下，向所述调节控制器发送上升指令；所述调节控制器接收到所述上升指令后，控制所述升降装置带动所述天线上升；所述第一弯道的半径小于设定阈值。

如上所述天线高度调节系统，其中，在所述根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第一弯道的情况下之后，以及向所述调节控制器发送上升指令之前，所述系统还包括：确认所述车辆和所述第一弯道之间的距离小于第一设定值。

如上所述天线高度调节系统，其中，所述第一设定值的取值范围为：1千米≤第一设定值≤2千米。

如上所述天线高度调节系统，其中，在所述天线上升后，根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第二弯道的情况下，向所述调节控制器发送下降指令；所述调节控制器接收到所述下降指令后，控制所述升降装置带动所述天线下降；所述第二弯道的半径大于或等于设定阈值。

如上所述天线高度调节系统，其中，在所述根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第二弯道的情况下之后，以及向所述调节控制器发送下降指令之前，所述系统还包括：确认所述车辆和所述第一弯道之间的距离小于第二设定值。

如上所述天线高度调节系统，其中，所述第二设定值的取值范围为：0.5千米≤第二设定值≤1千米。

如上所述天线高度调节系统，其中，所述系统还包括：在所述主控制器和所述调节控制器通信异常的情况下，所述调节控制器控制所述升降装置带动所述天线上升；在信号系统故障，且所述主控制器和所述调节控制器通信正常的情况下，所述主控制器向所述调节控制器发送上升指令；所述调节控制器接收到所述上升指令后，控制所述升降装置带动所述天线上升。

如上所述天线高度调节系统，其中，所述系统还包括：距离传感器；所述距离传感器设于所述天线上，所述距离传感器和所述主控制器信号连接；在所述天线上升，且所述车辆驶入所述第一弯道后，所述主控制器获取所述距离传感器监测到的距离值；在所述距离值大于第三设定值的情况下，向所述调节控制器发送下降指令；所述调节控制器接收到所述下降指令后，控制所述升降装置带动所述天线下降；所述距离值为所述天线和轨道梁之间的高度差。

如上所述天线高度调节系统，其中，所述感测器包括图像识别传感器、角度传感器、激光雷达或毫米波雷达中任一种。

本申请第二方面提供一种车辆，包括本申请第一方面任一项所述的天线高度调节系统。

本申请提供的天线高度调节系统，当车辆在转弯半径较小的轨道区域行驶时，控制天线上升，从而避免天线和轨道梁剐蹭，避免天线损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请实施例提供的天线高度调节系统的结构框图；

图2是本申请实施例提供的天线高度调节系统工作流程示意图；

图3是本申请实施例提供的天线高度调节系统工作流程示意图；

图4是本申请实施例提供的车辆的天线安装位置示意图；

图5是本申请实施例提供的车辆在第一弯道上的示意图；

图6是本申请实施例提供的车辆内设置天线高度调节系统的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的天线高度调节系统工作流程示意图。

附图标记说明：

10-天线，20-升降装置，30-感测器，40-调节控制器，50-主控制器；100-车辆，110-轨道，120-轨道梁。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例提供的天线高度调节系统，包括：天线10、升降装置20、感测器30、调节控制器40和主控制器50。本领域技术人员可以理解的是，该主控制器50可以为VOBC，该天线可以为BTM天线；该调节控制器可以为工控机(industrial personal computer，IPC)、可编程逻辑控制器(programmable logic controller，PLC)或分散控制系统(distributedcontrol system，DCS)中任一种。

另外，本申请实施例提供的天线高度调节系统用于在车辆上，尤其是适用于依靠轨道行驶的车辆，例如地铁、高铁、轻轨和动车等轨道列车。因此，本申请实施例还提供一种车辆100，其包括本申请任意实施例提供的天线高度调节系统。请参考图4至图6，图4中示出，天线10安装在车辆100的底部，距离敷设轨道110的地面一定高度位置，该高度以天线10能够清楚接收到地面应答器的信息为参考；车辆沿着轨道梁120行驶。图5中示出，车辆100在第一弯道内行驶时，天线10所处的位置。图6中示出，在车辆100的上部设感测器30，所述天线10和所述升降装置20固定连接；所述升降装置20和所述调节控制器40信号连接；所述调节控制器40和所述感测器30分别与所述主控制器50信号连接。

请参考图1，可见，所述天线10和所述升降装置20固定连接；所述升降装置20和所述调节控制器40信号连接；所述调节控制器40和所述感测器30分别与所述主控制器50信号连接。具体地，调节控制器40和主控制器50可以通过硬线或者控制器局域网络(controllerarea network，CAN)总线连接，只要能够进行信号传输即可。采用硬线连接，其准确性较高，易于维护。而采用CAN总线连接，其传输信号速度较快，利于节省线束所占空间，且抗干扰能力较强。

可选地，感测器30可以为图像识别传感器、角度传感器、激光雷达或毫米波雷达中任一种；感测器30安装在车辆的头车厢的顶部或者底部，能够快速感测到前方轨道信息的位置处。所述升降装置20包括升降式机械臂，升降式机械臂结构简单，易于控制，并且成本较低。

上述系统的工作流程为：所述主控制器50获取所述感测器30感测的车辆行驶的轨道信息，根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第一弯道，向所述调节控制器40发送上升指令；所述调节控制器40接收到所述上升指令后，控制所述升降装置20带动所述天线10上升；所述第一弯道的半径小于设定阈值。该设定阈值为天线和轨道梁不剐蹭到剐蹭的临界半径。当然，最好是设置的比临界半径大一些。例如，在第一弯道弯道半径为50米时，天线的底端则会和轨道梁的顶端轻微接触发生剐蹭；那么可以将设定阈值确定为55米至60米之间，则可以保证天线不会和轨道梁剐蹭。

以下列举本申请实施例提供的天线高度调节系统的第一种工作流程：

请参考图2，第一种工作流程包括步骤S10至S50。具体地：

步骤S10：感测器感测车辆行驶的轨道信息。轨道信息可以为图像传感器检测到的图像信息，也可以为角度传感器检测到的角度信息，可以为激光雷达或毫米波雷达探测的地形信息等。

步骤S20：主控制器获取轨道信息。主控制器可以通过CAN总线获取轨道信息。

步骤S30：根据轨道信息，判断车辆前方是否为半径小于设定阈值的第一弯道。如果是，则进行步骤S40；如果否，则返回步骤S20。主控制器50根据上述的图像信息、角度信息或地形信息等，判断出车辆前方的轨道110为弯道，然后再判断该弯道的半径。

步骤S40：向调节控制器发送上升指令。

步骤S50：调节控制器接收到上升指令后，控制所述升降装置带动所述天线上升。

由上可见，本申请实施例提供的天线高度调节系统，根据感测到的轨道信息，确认车辆即将驶入半径较小的弯道的情况下，控制天线上升。从而可以避免车辆在驶入该弯道后，天线和轨道梁发生剐蹭的情况发生；避免天线损坏。

进一步地，在所述根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第一弯道的情况下之后，以及向所述调节控制器40发送上升指令之前，所述系统还包括：确认所述车辆和所述第一弯道之间的距离小于第一设定值。因升降装置20带动天线10上升需要一定的时间，因此，在车辆驶入第一弯道之前就需要将天线10升起。但是也不能在距离第一弯道特别的远的位置控制天线10升起，以避免天线10长时间不能接收地面应答器的信号。因此，在车辆距离第一弯道第一设定值后，再控制天线10升起，既能保证天线10及时升起，又能避免天线10长时间收不到地面应答器的信号。该第一设定值的取值以能够确保车辆驶入第一弯道前，天线10升起即可。具体取值范围可以根据车辆的行驶速度以及天线10的上升所需要的时间确定。

可选地，以车辆的速度为80千米每小时，升降装置20带动天线10上升需要十几秒至二十几秒时间为例。所述第一设定值的取值范围可以为：1千米≤第一设定值≤2千米。在车辆在驶入第一弯道前1千米至2千米的距离处，主控制器50向调节控制器40发送上升指令，则可以使得车辆在驶入第一弯道之前，天线10已经上升。避免车辆已经驶入第一弯道，天线10处于正在上升状态或未上升状态，也会导致天线10和轨道梁120剐蹭。另外，设定上述取值范围，也不会使得天线10过早上升，导致天线10长时间不能接收到地面应答器的信号。

具体请参考图3，以下列举本申请实施例提供的天线高度调节系统的第二种工作流程。具体包括步骤：

步骤S10：感测器感测车辆行驶的轨道信息。轨道信息可以为图像传感器检测到的图像信息，也可以为角度传感器检测到的角度信息，可以为激光雷达或毫米波雷达探测的地形信息等。

步骤S20：主控制器获取轨道信息。主控制器可以通过CAN总线获取轨道信息。

步骤S30：根据轨道信息，判断车辆前方是否为半径小于设定阈值的第一弯道。如果是，则进行步骤S40；如果否，则返回步骤S20。主控制器50根据上述的图像信息、角度信息或地形信息等，判断出车辆前方的轨道为弯道，然后再判断该弯道的半径。

步骤S40：确认车辆和第一弯道之间的距离。主控制器50根据轨道信息计算出车辆的车头和第一弯道之间的距离。

步骤S50：判断车辆和第一弯道之间的距离是否小于第一设定值。如果是，则进行步骤S60；如果否，则返回步骤S40。

步骤S60：向调节控制器发送上升指令。

步骤S70：调节控制器接收到上升指令后，控制所述升降装置带动所述天线上升。

由上可见，本申请实施例提供的天线高度调节系统，根据感测到的轨道信息，确认车辆即将驶入半径较小的弯道，且距离第一弯道第一设定值距离的情况下，控制天线10上升。从而可以确保车辆在驶入第一弯道之前，天线10已经上升，避免车辆在驶入该弯道后，天线10和轨道梁120发生剐蹭的情况发生，避免天线10损坏。

进一步地，所述系统还包括：在所述天线上升后，根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第二弯道的情况下，向所述调节控制器40发送下降指令；所述调节控制器40接收到所述下降指令后，控制所述升降装置20带动所述天线10下降；所述第二弯道的半径大于或等于设定阈值。需要明确的是，该第二弯道的半径大于或等于设定阈值的情况，包括第二弯道为直径较大的弯道，以及为直道的情况。也即，根据感测到的轨道信息，确认车辆已经驶离半径较小的弯道，并且前方为直径较大的弯道或直道的情况下，控制天线10下降，从而使得天线10能够正常接收地面应答器的信息，避免天线10长时间不能接收到地面应答器的信息。

可选地，在所述根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第二弯道的情况下之后，以及向所述调节控制器40发送下降指令之前，所述系统还包括：确认所述车辆和所述第一弯道之间的距离小于第二设定值。

确认车辆驶离第一弯道，并且已经驶离设置该第一弯道一定距离后，再控制天线10下降。一方面为轨道信息的确认预留足够的时间；另一方面避免在连续弯道的轨道110路段，车辆刚驶出一个第一弯道，紧接着很短距离内，又出现第二个第一弯道。那么就会出现以下情况：车辆在驶出一个第一弯道后，立刻控制天线10下降，那么车辆几百米后驶入第二个第一弯道，需要立刻控制天线10上升。确认车辆驶离第一弯道，并且已经驶离设置该第一弯道一定距离后，再控制天线10下降，可以避免天线10刚从上升状态称为下降状态，立刻又要进入上升状态。尤其是避免车速较快的情况下，有可能天线10来不及上升，车辆已经驶入第二个第一弯道，此时会导致天线10和轨道梁120剐蹭。

第二设定值的取值范围可以根据车辆的平均行驶速度和天线10下降所需时间确定。以车辆的速度为100千米每小时，天线10下降所需时间为十几秒至二十几秒时间。可选地，该第二设定值的取值范围为：0.5千米≤第二设定值≤1千米。设置该取值范围，可以为车速为100千米每小时的车辆作出以下贡献：一方面为轨道信息的确认预留足够的时间；另一方面避免在连续弯道的轨道110路段，车辆刚驶出一个第一弯道，紧接1千米左右甚至几百米，又出现第二个第一弯道。此时，车辆在驶出一个第一弯道后，立刻控制天线10下降，那么车辆几百米后驶入第二个第一弯道，需要立刻控制天线10上升。给第二设定值设定上述取值范围，可以避免天线10刚从上升状态称为下降状态，立刻又要进入上升状态。尤其是避免车速较快的情况下，有可能天线10来不及上升，车辆已经驶入第二个第一弯道，此时会导致天线10和轨道梁120剐蹭。

具体请参考图7，为本申请实施例提供的天线高度调节系统的第三种工作流程：

该第三种工作流程包括步骤S10至步骤S120，其中步骤S10至S70和第二种工作流程中的步骤S10至S70相同，不再赘述。以下详述步骤S80至S120。

步骤S80：根据轨道信息，判断车辆前方是否为半径大于或等于设定阈值的第二弯道。如果是，则进行步骤S90；如果否，则返回步骤S20。

步骤S90：确认车辆和第一弯道之间的距离。主控制器根据轨道信息计算出车辆的车尾和第一弯道之间的距离。也即，车辆驶离第一弯道后，继续向前行驶时，距离第一弯道的距离。

步骤S100：判断车辆和第一弯道之间的距离是否大于第二设定值。如果是，则进行步骤S110；如果否，则返回步骤S90。

步骤S110：向调节控制器发送下降指令。

步骤S120：调节控制器接收到下降指令后，控制所述升降装置带动所述天线下降。

更进一步地为了避免信号系统故障的情况下，主控制器50向调节控制器40发送错误指令或者不能发送指令，导致天线10异常上升或者下降。在所述主控制器50和所述调节控制器40通信异常的情况下，所述调节控制器40控制所述升降装置20带动所述天线10上升。在信号系统故障，且所述主控制器50和所述调节控制器40通信正常的情况下，所述主控制器50向所述调节控制器40发送上升指令；所述调节控制器40接收到所述上升指令后，控制所述升降装置20带动所述天线10上升。上述信号故障包括：列车自动驾驶系统(automatic train operation，ATO)故障或列车自动保护系统(automatic trainprotection，ATP)故障等，信号系统故障，但是主控制器还可以和调节控制器通信，则设置成主控制器默认向调节控制器发送上升指令。

也即，只要信号系统故障，无论主控制器50和调节控制器40是否能够正常通信，都控制天线10上升。避免在信号系统故障情况下，车辆已经驶入第一弯道，而天线10还处于未上升状态，从而导致天线10和轨道梁120剐蹭。

更进一步地，天线高度调节系统还包括距离传感器。所述距离传感器设于所述天线10上，所述距离传感器和所述主控制器50信号连接。

在所述天线10上升，且所述车辆驶入所述第一弯道后，所述主控制器50获取所述距离传感器监测到的距离值；所述距离值为所述天线10和轨道梁120之间的距离；确认所述距离值大于第三设定值的情况下，向所述调节控制器40发送下降指令；所述调节控制器40接收到所述下降指令后，控制所述升降装置20带动所述天线10下降。该第三设定值例如可以为30厘米，此时天线10和轨道梁120之间距离比较远，即使下降之后，也不会碰到轨道梁，因此可以控制天线下降。下降的高度例如可以为20厘米至25厘米之间。

也即，在天线10上升，且车辆驶入第一弯道后，检测到天线10和轨道梁120之间的高度间距比较大，还具有让天线10下降的空间，则控制天线10下降。因地形或不同轨道型号的原因，因此有的轨道梁120可能会比较低，而有的轨道梁120比较高。因而在进入第一弯道前，统一控制天线10上升。

在进入第一弯道后，通过距离传感器确认轨道梁120的顶部和天线10之间高度间距比较大，也即轨道梁120为比较低的型号，此时可以控制天线10下降，从而使得天线10可以正常接收地面应答器的信号。尤其针对第一弯道比较长的情况，天线10接收地面应答器的信号，可以利于修正车辆位置和校准里程等。

需要强调的是，天线上升和下降的具体高度，根据实际轨道梁的顶端和天线的底端之间的距离确定，不同车辆的天线和不同型号的轨道梁之间的距离不相同，因此只要能够确保在进入第一弯道后，天线的底端高于轨道梁的顶端。以及确保驶离第一弯道，天线下降完成之后，能够接收到地面应答器信号即可。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。

Claims (10)

1.一种天线高度调节系统，其特征在于，包括：天线、升降装置、感测器、调节控制器和主控制器；

所述天线和所述升降装置固定连接；所述升降装置和所述调节控制器信号连接；所述调节控制器和所述感测器分别与所述主控制器信号连接；

所述主控制器获取所述感测器感测的车辆行驶的轨道信息；根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第一弯道的情况下，向所述调节控制器发送上升指令；所述调节控制器接收到所述上升指令后，控制所述升降装置带动所述天线上升；所述第一弯道的半径小于设定阈值。

2.根据权利要求1所述天线高度调节系统，其特征在于，在所述根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第一弯道的情况下之后，以及向所述调节控制器发送上升指令之前，所述系统还包括：

确认所述车辆和所述第一弯道之间的距离小于第一设定值。

3.根据权利要求2所述天线高度调节系统，其特征在于，所述第一设定值的取值范围为：1千米≤第一设定值≤2千米。

4.根据权利要求1所述天线高度调节系统，其特征在于，所述系统还包括：

在所述天线上升后，根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第二弯道的情况下，向所述调节控制器发送下降指令；所述调节控制器接收到所述下降指令后，控制所述升降装置带动所述天线下降；所述第二弯道的半径大于或等于设定阈值。

5.根据权利要求4所述天线高度调节系统，其特征在于，在所述根据所述轨道信息确认所述车辆前方为第二弯道的情况下之后，以及向所述调节控制器发送下降指令之前，所述系统还包括：

确认所述车辆和所述第一弯道之间的距离小于第二设定值。

6.根据权利要求5所述天线高度调节系统，其特征在于，所述第二设定值的取值范围为：0.5千米≤第二设定值≤1千米。

7.根据权利要求1所述天线高度调节系统，其特征在于，所述系统还包括：

在所述主控制器和所述调节控制器通信异常的情况下，所述调节控制器控制所述升降装置带动所述天线上升；在信号系统故障，且所述主控制器和所述调节控制器通信正常的情况下，所述主控制器向所述调节控制器发送上升指令；所述调节控制器接收到所述上升指令后，控制所述升降装置带动所述天线上升。

8.根据权利要求1所述天线高度调节系统，其特征在于，所述系统还包括：距离传感器；

所述距离传感器设于所述天线上，所述距离传感器和所述主控制器信号连接；

在所述天线上升，且所述车辆驶入所述第一弯道后，所述主控制器获取所述距离传感器监测到的距离值；在所述距离值大于第三设定值的情况下，向所述调节控制器发送下降指令；所述调节控制器接收到所述下降指令后，控制所述升降装置带动所述天线下降；所述距离值为所述天线和轨道梁之间的高度差。

9.根据权利要求1至8中任一项所述天线高度调节系统，其特征在于，所述感测器包括图像识别传感器、角度传感器、激光雷达或毫米波雷达中任一种。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的天线高度调节系统。

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