CN115035700B - 基于uwb定位的列车上水遥控自动对码方法和装置 - Google Patents

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CN115035700B CN202210958702.5A CN202210958702A CN115035700B CN 115035700 B CN115035700 B CN 115035700B CN 202210958702 A CN202210958702 A CN 202210958702A CN 115035700 B CN115035700 B CN 115035700B
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Abstract

本发明涉及列车上水技术领域，提供一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法和装置，该方法包括：当上水遥控器处于运动状态时，上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定上水遥控器与定位模块的距离，定位模块设于上水机；当距离小于设定距离时，确定上水遥控器进入上水机的识别区，并基于定位通信获取上水机的遥控信息；上水遥控器根据遥控信息与定位模块进行自动对码。本发明通过UWB定位技术结合改进后的TWR双向测距算法实现测距定位，并通过测距划定识别区，无需任何操作即可以进行自动对码，极大的简化了上水员的操作流程，从而提高了上水效率和上水人效。

Description

基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法和装置
技术领域
本发明涉及列车上水技术领域，尤其涉及一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法和装置。
背景技术
目前，铁路客站列车上水作业主要采用传统人工上水和智能遥控上水两种方式。列车在途经站停车时间一般只有几分钟，在极短的时间内上水员需要跑动几百米并完成全列车厢上水工作。传统人工上水方式下，上水员一般需要三人一组，第一名上水员负责将上水管头插到车厢，第二名上水员负责打开上水阀，第三名上水员负责关闭上水阀和收管，三名上水员依次进行操作向前推进来完成上水工作。
智能遥控上水方式下，第一名上水员完成插管后，可通过遥控方式开启阀门，上水工作可缩减为两人完成，从而提高了上水效率。上水遥控器类型可分为管头式和手持式，管头式上水遥控器固定安装在上水管头部分，方便使用，但是管头式上水遥控器按钮等机构暴露在外，上水过程中易磕碰损坏，不易维护。手持式上水遥控器有两种模式，一种是单按键模式，每次进行上水遥控前需要通过扫码或者指定位置感应的方式和当前的上水机进行对码操作，上水员在一次作业过程中要执行多次对码操作，操作繁琐；另一种是多按钮模式，一个按钮对应一台上水机，一条股道一般有20台上水机，遥控器体积过大按钮过多，上水员容易操作失误，这些问题造成手持式上水遥控器不被上水员所接受。
由此可知，传统人工方式通过增加上水人力来解决上水问题，智能遥控上水方式因操作复杂不能得到普及，现有的上水作业存在耗费人力多，作业效率低的问题。
发明内容
本发明提供一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法和装置，用以解决现有的上水作业存在耗费人力多，作业效率低的问题，上水遥控器通过与定位模块的测距定位完成自动对码，上水员只需要操作一个按钮即可遥控上水机水阀的开启和关闭，极大的简化了上水员的操作流程，减少了误操作的可能性，使单按键模式的智能遥控上水方式可以被上水员接受，从而提高了上水效率。
本发明提供一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，包括：
当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码。
在一个实施例中，所述确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，包括：
基于所述定位通信获取所述上水遥控器与所述定位模块的通信信号的时间差，并根据所述时间差确定所述通信信号的飞行时间；
根据所述飞行时间以及光速确定所述上水遥控器与所述定位模块当前的距离值；
当上水员当前的移动速度大于最快移动速度时，过滤所述当前的距离值，将上一次的距离值作为所述上水遥控器与所述定位模块的距离。
在一个实施例中，所述当上水员当前的移动速度大于最快移动速度，过滤所述当前的距离值，将上一次的距离值作为所述上水遥控器与所述定位模块的距离之前，还包括：
确定所述通信信号的采样频率；
根据所述当前的距离值，所述上一次的距离值以及所述采样频率，确定所述上水员当前的移动速度。
在一个实施例中，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码，包括：
根据所述遥控信息获取股道编号和上水机编号；
根据所述股道编号和所述上水机编号对所述定位模块中的通信模块进行配置，以使上水遥控器与所述定位模块进行遥控通信。
在一个实施例中，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码之后，还包括：
在对码成功后，基于所述遥控通信向所述定位模块发送遥控指令；
根据所述遥控指令控制所述上水机执行对应的遥控操作。
在一个实施例中，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码之后，还包括：
若所述上水遥控器未进入下一个所述识别区，则保留上一个识别区的对码信息。
在一个实施例中，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码之后，还包括：
检测所述上水遥控器处于静止状态的时长；
当所述时长大于或等于设定时长时，控制所述上水遥控器进入休眠状态。
本发明还提供一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码装置，包括：
定位模块，用于当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
获取模块，用于当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
对码模块，用于所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法。
本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法和装置，通过当上水遥控器处于运动状态时，上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定上水遥控器与定位模块的距离，定位模块设于上水机；当距离小于设定距离时，确定上水遥控器进入上水机的识别区，并基于定位通信获取上水机的遥控信息；上水遥控器根据遥控信息与定位模块进行自动对码。基于此，通过UWB定位技术结合改进后的TWR双向测距算法实现测距定位，并通过测距划定识别区，无需任何操作即可以进行自动对码，极大的简化了上水员的操作流程，从而提高了上水效率和上水人效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之三；
图4是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之四；
图5是本发明提供的上水遥控器与定位模块之间的通信关系示意图；
图6是本发明提供的上水遥控器与定位模块之间的定位通信协议的结构示意图；
图7是本发明提供的原上水作业流程和改进后的上水作业流程的流程示意图；
图8是本发明提供的改进的TWR双向测距算法流程的流程示意图；
图9是本发明提供的上水遥控器的结构示意图；
图10是本发明提供的定位模块的结构示意图；
图11是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码装置的结构示意图；
图12是本发明提供的电子设备的结构示意图。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图12描述本发明的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法和装置。
具体地，本发明提供了一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，参照图1，图1是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之一。
本发明实施例提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，包括：
步骤S10，当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
需要说明的是，本发明提供的一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的执行主体可以是电子设备，本实施例以电子设备为上水遥控器进行举例说明。
本发明采用UWB（Ultra Wide Band，超宽带技术）定位技术实现上水遥控器与定位模块之间的定位通信，同时基于改进后的TWR（Two-Way-Ranging）双向测距算法实现上水遥控器与定位模块之间的测距，也即，本发明通过UWB定位技术+改进后的TWR双向测距算法实现上水遥控器与定位模块的定位测距。
上水遥控器内置有运动检测模块，用于检测上水遥控器的运动信息。定位模块设于上水机内部，用于与上水遥控器进行通信，并实现上水遥控器的定位，同时，定位模块和上水机一一对应，并在内存中保存有对应上水机的对码信息。
参考图5，上水遥控器与定位模块之间可以进行定位通信和遥控通信，其中，上水遥控器和定位模块的定位通信为广播模式，即上水遥控器可以和通信范围内全部的定位模块进行通信；上水遥控器和定位模块的遥控通信为点对点通信，即上水遥控器发送的遥控指令，只能被对应的一个定位模块接收。
具体地，当根据运动检测模块检测到上水遥控器处于运动状态时，唤醒上水遥控器，并将上水遥控器的模式切换至工作模式，然后基于该工作模式与定位模块进行定位通信，并确定上水遥控器与定位模块的距离。可以理解的是，完成一次定位测距需要进行多次定位通信，因此，当上水遥控器的模式切换至工作模式后，上水遥控器中的第一UWB定位模块与定位模块中的第二UWB定位模块会进行多次定位通信，并通过改进后的TWR双向测距算法计算上水遥控器与定位模块之间的距离。
步骤S20，当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
需要说明的是，识别区是以定位模块为中心，以设定距离为半径的圆形区域，其 中，设定距离保存在上水遥控器的内存中，具有掉电保存功能，同时可以通过无线或有线通 信，发送特殊指令进行修改，例如，设定距离s可根据现场需求设定，但是需满足条件：
Figure 455078DEST_PATH_IMAGE001
，其中L为同一股道内两台相邻上水机的距离。
需要说明的是，上水遥控器和定位模块之间可以基于内置的UWB通信模块进行无线定位通信，由于上水遥控器可以通过与定位模块之间的定位通信确定上水机的遥控信息，因此，需要对上水遥控器与定位模块之间的定位通信协议进行改进，即在定位通信协议中增加对码信息。参考图6，图6为上水遥控器与定位模块之间的定位通信协议的结构示意图，上水遥控器和定位模块的定位通信协议为十六进制数据，包括特征帧头、节点ID、时间戳和对码信息，其中，特征帧头占用2字节，为固定字段，用于被辨识；节点ID占用2字节，第1个字节为股道编号，第2个字节为定位模块编号，该定位模块编号与上水机编号一致；通信时间戳共占用8字节，分别记录4个时间差，每个时间差占用2字节，上水遥控器和定位模块在多次通信的过程中填充对应的时间戳，未填充的记为0XFF；对码信息占用2字节。
具体地，当距离小于设定距离时，说明上水遥控器进入某个上水机的识别区，此时，上水遥控器可从定位通信中获取对应的上水机的遥控信息，其中，该遥控信息包括对码信息，如股道编号、上水机编号等信息。例如，上水遥控器与定位模块进行多次定位通信的过程中，会将各个通信信号的时间差填充至图6中时间戳的位置，例如，将定位模块第一次发送信号和第一次接收到信号的时间差填充至时间戳中的“00 03”字节，将定位模块第一次接收信号到第二次发送信号的时间差填充至时间戳中的“00 04”字节，上水遥控器第一次接收信号到第一次发送信号的时间差填充至时间戳中的“00 05”字节，上水遥控器第一次发送信号到第二次发送信号的时间差填充至时间戳中的“FF FF”字节。当时间戳中所有的字节填充完毕后，可以计算上水遥控器与定位模块的距离，如果该距离小于设定距离，说明上水遥控器进入某个上水机的识别区，此时，可以直接从定位通信协议中提出对码信息。
步骤S30，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码。
需要说明的是，上水遥控器上设有指示灯，当上水遥控器进入到识别区内，指示灯会开始闪烁，表示正在对码；当上水遥控器对码成功后，指示灯常亮，表示对码成功。
具体地，在获取上水机的遥控信息后，基于该遥控信息获取对码信息，然后上水遥控器采用该对码信息与定位模块进行自动对码。
在一个实施例中，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码，包括：
步骤S31，根据所述遥控信息获取股道编号和上水机编号；
步骤S32，根据所述股道编号和所述上水机编号对所述定位模块中的通信模块进行配置，以使上水遥控器与所述定位模块进行遥控通信。
具体地，在获取到上水机的遥控信息后，对该遥控信息进行解析得到股道编号和上水机编号，然后根据股道编号和上水机编号对定位模块中的通信模块进行配置，以使上水遥控器与定位模块进行遥控通信，从而完成对码操作。
在一个实施例中，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码之后，还包括：
步骤S33，在对码成功后，基于所述遥控通信向所述定位模块发送遥控指令；
步骤S34，根据所述遥控指令控制所述上水机执行对应的遥控操作。
具体地，在对码成功后，基于遥控通信向定位模块发送遥控指令，然后，根据遥控指令控制上水机执行对应的遥控操作，例如，上水遥控器可以遥控上水机实现打开水阀、关闭水阀等操作。基于此，无人上水员手动打开水阀或关闭水阀，从而提高了上水速度。
需要说明的是，本发明实施例提供的上水遥控器可以只设置一个按钮，通过该按钮可以控制上水机的开启和关闭，如此，可避免错按导致上水作业失败，从而提高上水效率。
参考图7，传统人工上水方式下，上水员一般需要三人一组，第一名上水员负责将上水管头插到车厢，第二名上水员负责打开上水阀，第三名上水员负责关闭上水阀和收管，三名上水员依次进行操作向前推进来完成上水工作，如此，会导致上水效率低。而本发明的上水方式为，上水员手持上水遥控器，当上水员将水管头插到车厢后，走动进入上水机识别区（图中的圆形区域为上水机识别区）后，上水遥控器与上水机自动对码，在对码成功后，上水遥控器可以向上水机发送打开水阀或关闭水阀等操作指令，基于此，上水员在携带上水遥控器行进的过程中，上水遥控器通过与定位模块的距离信息，完成自动对码，使得一名上水员在将上水管头插到车厢的同时可以完成遥控开启水阀的操作，进而两名上水员工即可完成全列车厢上水工作，如此，简化了上水员的操作流程，提高了上水效率。
本实施例提供了一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，通过当上水遥控器处于运动状态时，上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定上水遥控器与定位模块的距离，定位模块设于上水机；当距离小于设定距离时，确定上水遥控器进入上水机的识别区，并基于定位通信获取上水机的遥控信息；上水遥控器根据遥控信息与定位模块进行自动对码。基于此，通过UWB定位技术结合改进后的TWR双向测距算法实现测距定位，并通过测距划定识别区，无需任何操作即可以进行自动对码，极大的简化了上水员的操作流程，从而提高了上水效率和上水人效。
参考图2，图2是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之二，在本发明实施例提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法中，所述确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，包括：
步骤S11，基于所述定位通信获取所述上水遥控器与所述定位模块的通信信号的时间差，并根据所述时间差确定所述通信信号的飞行时间；
步骤S12，根据所述飞行时间以及光速确定所述上水遥控器与所述定位模块当前的距离值；
步骤S13，当上水员当前的移动速度大于最快移动速度时，过滤所述当前的距离值，将上一次的距离值作为所述上水遥控器与所述定位模块的距离。
需要说明的是，本发明采用改进后的TWR双向测距算法计算上水遥控器与定位模块之间的距离，可以理解的是，改进后的TWR双向测距算法是指在原算法计算结果的基础上增加过滤器。
具体地，基于定位通信获取上水遥控器与定位模块的通信信号的时间差，并根据 时间差确定通信信号的飞行时间，然后根据飞行时间以及光速确定上水遥控器与定位模块 当前的距离值。例如，改进后的TWR双向测距算法通过上水遥控器和定位模块之间的三次定 位通信获得四个时间差来计算两者之间的距离，其中，第一次通信由定位模块发起，上水遥 控器收到信号后发送回应，然后定位模块收到信号后再次回应，如此可得到定位模块第一 次发送信号和第一次接收到信号的时间差
Figure 645887DEST_PATH_IMAGE002
，定位模块第一次接收信号到第二次发送 信号的时间差
Figure 86840DEST_PATH_IMAGE003
，上水遥控器第一次接收信号到第一次发送信号的时间差
Figure 351599DEST_PATH_IMAGE004
，上水 遥控器第一次发送信号到第二次发送信号的时间差
Figure 104791DEST_PATH_IMAGE005
，则通信信号在空中的飞行时间
Figure 986160DEST_PATH_IMAGE006
为：
Figure 279738DEST_PATH_IMAGE007
然后根据飞行时间以及光速确定上水遥控器与定位模块当前的距离值，例如，假 设光速为C，那么上水遥控器与定位模块当前的距离值
Figure 913850DEST_PATH_IMAGE008
的计算公式为：
Figure 369102DEST_PATH_IMAGE009
进一步地，确定上水员当前的移动速度，具体包括：
步骤S130，确定所述通信信号的采样频率；
步骤S131，根据所述当前的距离值，所述上一次的距离值以及所述采样频率，确定所述上水员当前的移动速度。
具体地，确定通信信号的采样频率，然后根据当前的距离值，上一次的距离值以及 采样频率，确定上水员当前的移动速度。例如，假设上一次的距离值为
Figure 737767DEST_PATH_IMAGE010
，当前的距离值
Figure 772719DEST_PATH_IMAGE011
，通信信号的采样频率为
Figure 277650DEST_PATH_IMAGE012
，那么上水员当前的移动速度
Figure 903803DEST_PATH_IMAGE013
的计算公式为：
Figure 510496DEST_PATH_IMAGE014
本实施例通过当前的距离值，上一次的距离值以及采样频率，确定上水员当前的移动速度，基于此，可以提高确定上水员的移动速度的准确性。
进一步地，将上水员当前的移动速度与最快移动速度进行比较，如果上水员当前 的移动速度大于最快移动速度，则过滤当前的距离值，并将上一次的距离值作为上水遥控 器与定位模块的距离。例如，假设上水员的最快移动速度为
Figure 83560DEST_PATH_IMAGE015
，当前的移动速度为
Figure 239735DEST_PATH_IMAGE016
，如果
Figure 505631DEST_PATH_IMAGE017
，说明当前计算得到的移动速度有误，此时，过滤当前的距离值，并将上一次的距离 值作为上水遥控器与定位模块之间的距离；如果
Figure 317729DEST_PATH_IMAGE018
，说明当前计算得到的移动速度 正常，此时，直接将当前的距离值作为上水遥控器与定位模块之间的距离。
在一实施例中，参考图8，记录上一次有效的距离值
Figure 209331DEST_PATH_IMAGE019
，通过TWR计算本次距离值
Figure 485591DEST_PATH_IMAGE020
，然后根据
Figure 656809DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 221783DEST_PATH_IMAGE022
以及通信信号的时间差计算上水员的当前移动速度
Figure 402229DEST_PATH_IMAGE023
，如果当前移动 速度大于最快移动速度
Figure 532996DEST_PATH_IMAGE024
，则判定本次计算的距离值
Figure 622918DEST_PATH_IMAGE025
无效，如果当前移动速度小于最快 移动速度，则判定本次计算的距离值
Figure 675188DEST_PATH_IMAGE026
有效，并将
Figure 190483DEST_PATH_IMAGE027
。
需要说明的是，上水员的移动速度是实时计算的，如果
Figure 379018DEST_PATH_IMAGE028
，且上一次的距离 值被过滤，则使用最近一次有效的距离值作为水遥控器与定位模块之间的距离，例如，假设 第5秒计算得到的移动速度满足
Figure 157619DEST_PATH_IMAGE029
，同时第4秒计算得到的距离值被过滤，如果第3秒 计算得到的距离值有效，则将第3秒计算得到的距离值作为水遥控器与定位模块之间的距 离。
本实施例通过比较上水员当前的移动速度和最快移动速度，同时结合改进后的TWR算法以及上水工况环境，确定上水遥控器与定位模块之间的距离，可以大幅降低上水机、停靠的列车等障碍物对UWB信号折射、反射带来的定位误差。
参考图3，图3是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之三，在本发明实施例提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法中，所述步骤S30之后，还包括：
步骤S335，若所述上水遥控器未进入下一个所述识别区，则保留上一个识别区的对码信息。
具体地，如果上水遥控器离开当前识别区，但未进入下一个识别区，此时上一个识别区的对码信息仍然保留，直到进入下一个识别区才更新对码信息，例如，参考图7，上水员在上水作业时沿一个方向行进，超出当前上水机的识别区，只要不进入下一个上水机的识别区，还可以对当前上水机进行遥控操作。
本实施例的上水遥控器如果离开当前识别区，但未进入下一个识别区，保留上一个识别区的对码信息，同时，还可以对上一个识别区的上水机进行遥控操作，使得确保了上水机的正常上水工作，从而提高上水效率。
参考图4，图4是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法的流程示意图之四，在本发明实施例提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法中，所述步骤S30之后，还包括：
步骤S36，检测所述上水遥控器处于静止状态的时长；
步骤S37，当所述时长大于或等于设定时长时，控制所述上水遥控器进入休眠状态。
具体地，上水遥控器内置的运动检测模块会实时检测上水遥控器的运动信息，如果检测到上水遥控器长时间处于静止状态，此时，上水遥控器的模型切换为休眠模式，具体地，通过运动检测模块检测上水遥控器处于静止状态的时长，当该时长大于或等于设定时长时，说明此时不需要进行上水作业，控制上水遥控器进入休眠状态，即休眠模式。
本实施例在上水遥控器静止一段时间后进入休眠模式，不进行定位和对码工作，使得节省了上水遥控器的电量，从而提高了上水遥控器的续航能力。
参考图9，图9是本发明提供的上水遥控器的结构示意图，本发明实施例提供的上水遥控器包括第一嵌入式处理器、第一UWB定位模块、运动检测模块、按钮和指示灯机构、第一无线通信模块、第一电源管理模块和充电电池，其中：
第一嵌入式处理器为STM32L151C8T6，工作电压3.3V，在睡眠状态下具有超低功耗，用于上水遥控器的逻辑控制；
第一UWB定位模块，3.3V供电，最大发射通讯频率为3.7G-4.2G，有效通信距离30米，用于定位通信；
运动检测模块基于MPU6050芯片，检测上水遥控器在运动过程中的加速度信息；
按钮和指示灯机构包括一个独立按钮和一个双色指示灯；
第一无线通信模块为433M-510M频段Lora通信模块，工作电压3.3V，最大发射电流120mA，用于发送遥控指令；
第一电源管理模块包括基于BQ21040芯片的充电管理部分和基于TPS62825芯片稳压部分；
充电电池为可充电锂电池，工作电压3.7V，充电电压4.2V，电池容量在1000-1200mah。
参考图10，图10是本发明提供的定位模块的结构示意图，本发明实施例提供的定位模块包括第二嵌入式处理器、第二UWB定位模块、第二电源管理模块、第二无线通信模块和电磁阀控制模块，其中：
第二嵌入式处理器为STM32F103C8T6，工作电压3.3V，用于定位模块的逻辑控制；
第二UWB定位模块，3.3V供电，最大发射通讯频率为3.7G-4.2G，有效通信距离30米，用于定位通信；
第二电源管理模块基于TPS57160和AMS1117-3.3芯片，将上水机电源DC 5-60V稳压到DC 3.3V给系统供电；
第二无线通信模块为433M-510M频段Lora通信模块，工作电压3.3V，最大接收电流30mA，用于接收遥控指令；
电磁阀控制模块串联接入到上水机的电磁阀电路中，用于控制电磁阀开启关闭。
图11是本发明提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码装置的结构示意图，参照图11，本发明的实施例提供了一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码装置，包括定位模块1101，获取模块1102和对码模块1103。
所述定位模块1101，用于当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
所述获取模块1102，用于当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
所述对码模块1103，用于所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码。
本实施例提供了一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码装置，通过当上水遥控器处于运动状态时，上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定上水遥控器与定位模块的距离，定位模块设于上水机；当距离小于设定距离时，确定上水遥控器进入上水机的识别区，并基于定位通信获取上水机的遥控信息；上水遥控器根据遥控信息与定位模块进行自动对码。基于此，通过UWB定位技术结合改进后的TWR双向测距算法实现测距定位，并通过测距划定识别区，无需任何操作即可以进行自动对码，极大的简化了上水员的操作流程，从而提高了上水效率和上水人效。
在一个实施例中，所述定位模块1101具体用于：
基于所述定位通信获取所述上水遥控器与所述定位模块的通信信号的时间差，并根据所述时间差确定所述通信信号的飞行时间；
根据所述飞行时间以及光速确定所述上水遥控器与所述定位模块当前的距离值；
当上水员当前的移动速度大于最快移动速度时，过滤所述当前的距离值，将上一次的距离值作为所述上水遥控器与所述定位模块的距离。
在一个实施例中，所述定位模块1101具体用于：
确定所述通信信号的采样频率；
根据所述当前的距离值，所述上一次的距离值以及所述采样频率，确定所述上水员当前的移动速度。
在一个实施例中，所述对码模块1103具体用于：
根据所述遥控信息获取股道编号和上水机编号；
根据所述股道编号和所述上水机编号对所述定位模块中的通信模块进行配置，以使上水遥控器与所述定位模块进行遥控通信。
在一个实施例中，所述对码模块1103具体用于：
在对码成功后，基于所述遥控通信向所述定位模块发送遥控指令；
根据所述遥控指令控制所述上水机执行对应的遥控操作。
在一个实施例中，所述对码模块1103具体用于：
若所述上水遥控器未进入下一个所述识别区，则保留上一个识别区的对码信息。
在一个实施例中，所述对码模块1103具体用于：
检测所述上水遥控器处于静止状态的时长；
当所述时长大于或等于设定时长时，控制所述上水遥控器进入休眠状态。
图12示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图12所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1210、通信接口(Communications Interface)1220、存储器(memory)1230和通信总线1240，其中，处理器1210，通信接口1220，存储器1230通过通信总线1240完成相互间的通信。处理器1210可以调用存储器1230中的逻辑指令，以执行基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，该方法包括：
当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码。
此外，上述的存储器1230中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，该方法包括：
当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，其特征在于，包括：
当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码；
其中，所述确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，包括：
基于所述定位通信获取所述上水遥控器与所述定位模块的通信信号的时间差，并根据所述时间差确定所述通信信号的飞行时间；
根据所述飞行时间以及光速确定所述上水遥控器与所述定位模块当前的距离值；
当上水员当前的移动速度大于最快移动速度时，过滤所述当前的距离值，将上一次的距离值作为所述上水遥控器与所述定位模块的距离。
2.根据权利要求1所述的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，其特征在于，所述当上水员当前的移动速度大于最快移动速度，过滤所述当前的距离值，将上一次的距离值作为所述上水遥控器与所述定位模块的距离之前，还包括：
确定所述通信信号的采样频率；
根据所述当前的距离值，所述上一次的距离值以及所述采样频率，确定所述上水员当前的移动速度。
3.根据权利要求1所述的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，其特征在于，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码，包括：
根据所述遥控信息获取股道编号和上水机编号；
根据所述股道编号和所述上水机编号对所述定位模块中的通信模块进行配置，以使上水遥控器与所述定位模块进行遥控通信。
4.根据权利要求3所述的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，其特征在于，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码之后，还包括：
在对码成功后，基于所述遥控通信向所述定位模块发送遥控指令；
根据所述遥控指令控制所述上水机执行对应的遥控操作。
5.根据权利要求1所述的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，其特征在于，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码之后，还包括：
若所述上水遥控器未进入下一个所述识别区，则保留上一个识别区的对码信息。
6.根据权利要求1所述的基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法，其特征在于，所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码之后，还包括：
检测所述上水遥控器处于静止状态的时长；
当所述时长大于或等于设定时长时，控制所述上水遥控器进入休眠状态。
7.一种基于UWB定位的列车上水遥控自动对码装置，其特征在于，包括：
定位模块，用于当上水遥控器处于运动状态时，所述上水遥控器与定位模块进行定位通信，并确定所述上水遥控器与所述定位模块的距离，所述定位模块设于上水机；
获取模块，用于当所述距离小于设定距离时，确定所述上水遥控器进入所述上水机的识别区，并基于所述定位通信获取所述上水机的遥控信息；
对码模块，用于所述上水遥控器根据所述遥控信息与所述定位模块进行自动对码；
所述定位模块，还用于基于所述定位通信获取所述上水遥控器与所述定位模块的通信信号的时间差，并根据所述时间差确定所述通信信号的飞行时间；根据所述飞行时间以及光速确定所述上水遥控器与所述定位模块当前的距离值；当上水员当前的移动速度大于最快移动速度时，过滤所述当前的距离值，将上一次的距离值作为所述上水遥控器与所述定位模块的距离。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于UWB定位的列车上水遥控自动对码方法。
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