CN116634375B - 一种提高btm定位精度的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高BTM定位精度的系统及方法，涉及轨道交通技术领域，包括：BTM主机和BTM天线；BTM主机安装于列车车厢内，BTM天线安装于列车车底，且BTM主机与BTM天线通过BTM电缆连接；BTM主机，用于持续向地面的应答器发送射频能量信号并接收应答器上行链路信号，滤除旁瓣信号、噪声信号并对应答器上行链路信号进行解析，将得到的应答器报文信息及定位信息发送至列控车载设备；BTM天线，用于射频能量信号的发送及上行链路信号的接收。本发明可以大大降低旁瓣信号或噪声信号对定位精度的影响，提高BTM的定位精度。

Description

一种提高BTM定位精度的系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，更具体的说是涉及一种提高BTM定位精度的系统及方法。
背景技术
BTM(应答器传输模块)主要用于对欧标应答器报文的接收、滤波、数字解调与处理以及相关数据的传输。BTM通过接口“A”向下发送27.095MHz能量激活应答器，接收地面应答器发送的上行链路信号并解析应答器报文。BTM主机可通过接口“B”与列控车载设备(例如列车自动防护装置ATP、列车自动运行装置ATO、列车运行监控装置LKJ或轨道车运行监控装置GYK等)连接，周期接收列控车载设备发送的位置与速度信息，同时将接收到的应答器报文信息发送给列控车载设备。
欧标应答器是CTCS-2/3级列控系统的关键基础设备，其携带的报文信息直接参与列控车载设备控车，并且其发送的上行链路信号可作为列车定位使用。若BTM经过应答器时，无法向列控车载设备提供有效的定位信息，会影响列控车载设备对列车位置的校准，严重情况下会导致列车停车，影响运输效率。
近年来随着城市轨道交通CBTC(基于通信的列车运行控制系统)、高速铁路ATO技术的飞速发展，列车对定位精度的要求越来越高。在自动驾驶模式下，为了使列车门与站台屏蔽门对齐，方便旅客安全上下车，列车的定位精度需要达到厘米级，而该定位精度的提高目前主要依靠BTM实现，因此，如何提高BTM的定位精度是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种提高BTM定位精度的系统及方法，可以大大降低旁瓣信号或噪声信号对定位精度的影响，提高BTM的定位精度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高BTM定位精度的系统，包括：BTM主机和BTM天线；
BTM主机安装于列车车厢内，BTM天线安装于列车车底，且BTM主机与BTM天线通过BTM电缆连接；
BTM主机，用于持续向地面的应答器发送射频能量信号并接收应答器上行链路信号，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，将得到的应答器报文信息及定位信息发送至列控车载设备；
BTM天线，用于射频能量信号的发送及上行链路信号的接收。
上述技术方案达到的技术效果为：可以避免因应答器旁瓣信号影响导致的计算定位中心点时间及中心点位置出现的偏差、可能因接收到频带内的噪声而影响定位精度的问题，大大降低旁瓣信号和噪声信号对定位精度的影响。
可选的，其特征在于，BTM天线包括4M天线和27M天线。
可选的，定位信息包括应答器定位中心点时间及中心点位置。
可选的，BTM主机包括：高通滤波器、功率放大器、27M晶振控制模块；
27M晶振控制模块、功率放大器、高通滤波器、27M天线依次连接；
27M晶振控制模块，用于产生27.095MHz能量信号，并获取27.095MHz电平信号；
功率放大器，用于对27.095MHz电平信号进行放大缓冲，得到放大后的27.095MHz信号；
高通滤波器，用于对放大后的27.095MHz信号进行滤波处理，以将滤波后的27.095MHz信号通过BTM电缆传输至27M天线发射至地面的应答器。
可选的，BTM主机包括：带通滤波器、LNA低噪声放大模块、VGA可变增益控制模块、A/D转换模块、FPGA模块、MCU模块、D/A转换模块；
4M天线、带通滤波器、LNA低噪声放大模块、VGA可变增益控制模块、A/D转换模块、FPGA模块、MCU模块、D/A转换模块依次连接；D/A转换模块与VGA可变增益控制模块的控制端口连接；
带通滤波器，用于接收经4M天线传输的应答器上行链路信号并进行带通滤波处理，得到滤波后的应答器信号；
LNA低噪声放大器，用于对应答器信号进行初步放大；
VGA可变增益控制模块，用于对LNA放大后的应答器信号进行可变增益控制，将信号放大到固定的幅值，便于后级A/D电路处理；
A/D转换模块，用于将通过VGA的应答器信号采样为数字信号后发送至FPGA模块；
FPGA模块，用于处理A/D转换后的数字信号，同时存储控制VGA电路的增益，通过存储的增益将应答器信号还原；
MCU模块，用于计算应答器中心点时间与位置，并与列控车载设备通信。
可选的，VGA可变增益控制模块与A/D转换模块的电路结构包括：VGA电路、差分A/D驱动电路、A/D电路、FPGA及其周边电路、D/A电路；
VGA电路、差分A/D驱动电路、A/D电路、FPGA及其周边电路、D/A电路依次连接，且D/A电路的输出端与VGA电路的输入端连接；
VGA电路，用于为滤波、LNA初步放大后的应答器信号提供可变增益控制；
差分A/D驱动电路，用于将VGA电路输出的信号转化为差分信号输出；
A/D电路，用于对应答器FSK信号进行高速采样，并将采样后的数字信号发送至FPGA进行后续处理；
FPGA及其周边电路，用于对A/D采样后的数字信号进行处理，并计算最佳的增益控制参数，通过D/A转换后发送至VGA电路；
D/A电路，用于将FPGA电路输出的数字信号转化为VGC增益控制的模拟电压信号。
可选的，FPGA模块包括依次连接的信号幅度检测子模块、信号速率检测子模块、信号频率检测子模块、信号解调子模块、信号译码子模块；MCU模块包括应答器中心点计算子模块、通信子模块；
信号幅度检测子模块，用于根据预先设置的幅度阈值对数字信号进行过滤，将低于幅度阈值的信号直接滤除；
信号速率检测子模块，用于根据应答器信号的传输速率对不符合速率要求的信号进行过滤；
信号频率检测子模块，用于根据应答器FSK信号的频率对不符合应答器频率特征的信号进行滤除；
信号解调子模块，用于通过非相干解调算法进行FSK信号的解调，将FSK信号解调为0、1比特；
信号译码子模块，用于通过应答器报文校验算法进行应答器数据的校验，对校验正确的应答器数据进行译码；
应答器中心点计算子模块，用于将校验正确的应答器数据作为信号起始点T1及结束点T2，对应答器定位中心点时间及位置进行计算；
通信子模块，用于将报文信息及定位信息发送至列控车载设备。
一种提高BTM定位精度的方法，包括以下步骤：
在列车车厢内安装BTM主机，在列车车底安装BTM天线，并通过BTM电缆连接BTM主机和BTM天线；
BTM主机上电自检完成后，通过27M天线持续向地面的应答器发送射频能量信号；
应答器接收到射频能量信号后，进入工作状态，通过4M天线向BTM主机发送应答器上行链路信号，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，将得到的应答器报文信息及定位信息发送至列控车载设备。
可选的，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，具体包括以下步骤：
接收经4M天线传输的应答器上行链路信号并进行带通滤波处理，得到滤波后的应答器FSK信号；
对滤波后的应答器FSK信号进行可变增益控制并存储当前信号波形数据及相应的增益信息；
将进行可变增益控制后的应答器信号转化为数字信号进行后续处理，结合增益信息，还原应答器FSK原始信号；
根据设定的参数对数字信号进行解调及译码，得到报文信息及应答器定位信息。
可选的，对数字信号进行解调及译码，具体包括以下步骤：
根据预先设置的幅度阈值对数字信号进行过滤，将低于幅度阈值的信号直接滤除；
根据应答器信号的传输速率对不符合速率要求的信号进行过滤；
根据应答器FSK信号的频率对不符合应答器频率特征的信号进行滤除；
通过非相干解调算法进行FSK信号的解调，将FSK信号解调为0、1比特；
通过应答器报文校验算法进行应答器数据的校验，对校验正确的应答器数据进行译码；
将校验正确的应答器数据作为信号起始点T1及结束点T2，对应答器定位中心点时间及位置进行计算。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种提高BTM定位精度的系统及方法，通过VGA可变增益控制模块对应答器信号进行处理再经过A/D转换模块后，可以获得应答器信号及其幅度信息，便于后续模块还原信号原始波形；信号解调与译码模块采用幅度检测技术，根据设定的阈值对应答器旁瓣信号及微弱信号噪声进行滤除；采用信号速率特征检测及信号频率特征检测的方法，对不满足信号特征的信号进行滤除，可以消除非应答器噪声信号的影响；在计算应答器定位中心点时，利用校验正确的应答器信号数据作为起始点T1及结束点T2，可以进一步滤除干扰噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的提高BTM定位精度的系统的结构图；
图2为本发明提供的应答器磁场能量信号示意图；
图3为本发明提供的VGA可变增益控制模块与A/D转换模块的电路结构框图；
图4为本发明提供的FPGA+MCU内部模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
在列车运行情况下，BTM除了将应答器报文发送至列控车载设备之外，还需向列控车载设备发送应答器定位中心点时间及中心点位置，列控车载设备将使用该定位信息纠正自身计算的列车位置。但是，BTM天线在接收地面应答器的过程中，有可能会受到应答器旁瓣信号的影响导致计算定位中心点时间及中心点位置出现偏差，还有可能接收到频带内的噪声而影响定位精度。为此，本发明实施例公开了一种提高BTM定位精度的系统，如图1所示，包括：BTM主机和BTM天线；
BTM主机安装于列车车厢内，BTM天线安装于列车车底，且BTM主机与BTM天线通过BTM电缆连接；
BTM主机，用于持续向地面的应答器发送射频能量信号并接收应答器上行链路信号，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，将得到的应答器报文信息及定位信息发送至列控车载设备；
BTM天线，用于射频能量信号的发送及上行链路信号的接收。
进一步地，BTM天线包括4M天线和27M天线。
进一步地，定位信息包括应答器定位中心点时间及中心点位置。
进一步地，BTM主机包括：高通滤波器、功率放大器、27M晶振控制模块；
27M晶振控制模块、功率放大器、高通滤波器、27M天线依次连接；
27M晶振控制模块，用于产生27.095MHz能量信号，并获取27.095MHz电平信号；
功率放大器，用于对27.095MHz电平信号进行放大缓冲，得到放大后的27.095MHz信号；
高通滤波器，用于对放大后的27.095MHz信号进行滤波处理，以将滤波后的27.095MHz信号通过BTM电缆传输至27M天线发射至地面的应答器。
BTM主机和BTM天线上电后，通过27M天线持续不断地向地面发射27.095MHz能量信号；当经过应答器时，应答器接收到27.095MHz能量信号后开始启动，并向外发射4M信号，应答器的磁场能量信号如图2所示。正常情况下，BTM主机接收到应答器信号后计算的定位中心点应位于图2的X＝0的位置左右，但现场运用情况下，由于应答器旁瓣信号的影响(图2中位于两侧的波形)、车辆振动、带内噪声(带通滤波器无法滤除)的影响，会导致定位中心点偏移，严重的造成定位偏差过大。
因此，接下来对4M部分的信号处理过程进行更详细地介绍，BTM主机还包括：FPGA+MCU模块、A/D转换模块、VGA可变增益控制模块、LNA低噪声放大模块、带通滤波器、D/A转换模块；
4M天线、带通滤波器、LNA低噪声放大模块、VGA可变增益控制模块、A/D转换模块、FPGA+MCU模块、D/A转换模块依次连接；D/A转换模块的另一端与VGA可变增益控制模块的控制端口连接；
带通滤波器，用于接收经4M天线传输的应答器上行链路信号并进行带通滤波处理，得到滤波后的应答器信号；滤波器的截止频率为2.5MHz～6MHz左右；
LNA低噪声放大模块，用于对带通滤波器输出的应答器信号进行初步放大处理；
VGA可变增益控制模块，用于对滤波、初步放大后的应答器信号进行可变增益控制，其为3端口模块(输入端口、输出端口、控制端口)，FPGA通过控制端口可调节VGA增益值；FPGA基于该模块进行可变增益控制，即为当应答器信号较小的时候，使用较大的增益放大信号，当应答器信号较大的时候，使用较小的增益放大信号，便于后级A/D电路对信号进行采样；
A/D转换模块，用于将通过VGA的应答器信号转化为数字信号后发送至FPGA模块；
FPGA+MCU模块，用于根据设定的参数对数字信号进行处理，得到应答器报文信息及定位信息。
更进一步地，VGA可变增益控制模块与A/D转换模块的电路结构包括VGA电路、差分A/D驱动电路、A/D电路、FPGA及其周边电路、D/A电路；
VGA电路、差分A/D驱动电路、A/D电路、FPGA及其周边电路、D/A电路依次连接，且D/A电路的输出端与VGA电路的输入端连接，如图3所示；
VGA电路，用于为滤波、初步放大后的应答器信号提供可变增益控制，使A/D电路的输入信号最佳；
差分A/D驱动电路，用于将VGA电路输出的信号转化为差分信号输出；
A/D电路，用于对应答器FSK信号进行高速采样，并将采样后的数字信号发送至FPGA进行后续处理；
FPGA及其周边电路，用于对A/D采样后的数字信号进行后续处理，并计算最佳的增益控制参数，通过D/A转换后发送至VGA电路；
D/A电路，用于将FPGA输出的数字信号转化为VGC增益控制的模拟电压信号。
更进一步地，FPGA模块包括依次连接的信号幅度检测子模块、信号速率检测子模块、信号频率检测子模块、信号解调子模块、信号译码子模块，MCU模块包括应答器中心点计算子模块、通信子模块，如图4所示；
信号幅度检测子模块，用于根据预先设置的幅度阈值对数字信号进行过滤，将低于幅度阈值的信号直接滤除，可降低应答器旁瓣信号或微弱噪声对定位的影响；
信号速率检测子模块，用于根据应答器信号的传输速率(564.48kbit/s±2.5％)对不符合速率要求的信号进行过滤；
信号频率检测子模块，用于根据应答器FSK信号的频率对不符合应答器频率特征的信号进行滤除；考虑到频率的偏移，“0”为3.951MHz±175kHz，“1”为4.516MHz±175kHz；
信号解调子模块，用于通过非相干解调算法进行FSK信号的解调，将FSK信号解调为0、1比特；
信号译码子模块，用于通过应答器报文校验算法进行应答器数据的校验，对校验正确的应答器数据进行译码；
应答器中心点计算子模块，用于将校验正确的应答器数据作为信号起始点T1及结束点T2，对应答器定位中心点时间及位置进行计算；
通信子模块，用于将报文信息及定位信息发送至列控车载设备。
与图1所述的系统相对应，本发明实施例还提供了一种提高BTM定位精度的方法，包括以下步骤：
在列车车厢内安装BTM主机，在列车车底安装BTM天线，并通过BTM电缆连接BTM主机和BTM天线；
BTM主机上电自检完成后，通过27M天线持续向地面的应答器发送射频能量信号；
应答器接收到射频能量信号后，进入工作状态，通过4M天线向BTM主机发送应答器上行链路信号，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，将得到的应答器报文信息及定位信息发送至列控车载设备。
进一步地，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，具体包括以下步骤：
接收经4M天线传输的应答器上行链路信号并进行带通滤波处理，得到滤波后的应答器FSK信号；
对滤波后的应答器FSK信号进行LNA初步放大，并进入VGA可变增益控制模块调整信号幅值；
将进行可变增益控制后的应答器信号转化为数字信号输入FPGA进行处理，结合增益信息，还原应答器FSK原始信号；
根据设定的参数对数字信号进行解调及译码，得到报文信息及应答器定位信息。
更进一步地，对数字信号进行解调及译码，具体包括以下步骤：
根据预先设置的幅度阈值对数字信号进行过滤，将低于幅度阈值的信号直接滤除；
根据应答器信号的传输速率对不符合速率要求的信号进行过滤；
根据应答器FSK信号的频率对不符合应答器频率特征的信号进行滤除；
通过非相干解调算法进行FSK信号的解调，将FSK信号解调为0、1比特；
通过应答器报文校验算法进行应答器数据的校验，对校验正确的应答器数据进行译码；
将校验正确的应答器数据作为信号起始点T1及结束点T2，对应答器定位中心点时间及位置进行计算。
本实施例通过VGA可变增益控制模块对应答器信号进行处理再经过A/D转换模块后，可以获得应答器信号及其幅度信息，便于后续模块还原信号原始波形；信号解调与译码模块采用幅度检测技术，根据设定的阈值对应答器旁瓣信号及微弱信号噪声进行滤除；采用信号速率特征检测及信号频率特征检测的方法，对不满足信号特征的信号进行滤除，可以消除非应答器噪声信号的影响；在计算应答器定位中心点时，利用校验正确的应答器信号数据作为起始点T1及结束点T2，可以进一步滤除干扰噪声。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种提高BTM定位精度的系统，其特征在于，包括：BTM主机和BTM天线；
BTM主机安装于列车车厢内，BTM天线安装于列车车底，且BTM主机与BTM天线通过BTM电缆连接；
BTM主机，用于持续向地面的应答器发送射频能量信号并接收应答器上行链路信号，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，将得到的应答器报文信息及定位信息发送至列控车载设备；BTM主机包括FPGA模块、MCU模块；
BTM天线，用于射频能量信号的发送及应答器上行链路信号的接收；BTM天线包括4M天线和27M天线；
FPGA模块包括依次连接的信号幅度检测子模块、信号速率检测子模块、信号频率检测子模块、信号解调子模块、信号译码子模块；MCU模块包括应答器中心点计算子模块、通信子模块；
信号幅度检测子模块，用于根据预先设置的幅度阈值对数字信号进行过滤，将低于幅度阈值的信号直接滤除；
信号速率检测子模块，用于根据应答器信号的传输速率对不符合速率要求的信号进行过滤；
信号频率检测子模块，用于根据应答器FSK信号的频率对不符合应答器频率特征的信号进行滤除；
信号解调子模块，用于通过非相干解调算法进行FSK信号的解调，将FSK信号解调为0、1比特；
信号译码子模块，用于通过应答器报文校验算法进行应答器数据的校验，对校验正确的应答器数据进行译码；
应答器中心点计算子模块，用于将校验正确的应答器数据作为信号起始点T1及结束点T2，对应答器定位中心点时间及位置进行计算；
通信子模块，用于将报文信息及定位信息发送至列控车载设备。
2.根据权利要求1所述的一种提高BTM定位精度的系统，其特征在于，定位信息包括应答器定位中心点时间及中心点位置。
3.根据权利要求1所述的一种提高BTM定位精度的系统，其特征在于，BTM主机包括：高通滤波器、功率放大器、27M晶振控制模块；
27M晶振控制模块、功率放大器、高通滤波器、27M天线依次连接；
27M晶振控制模块，用于产生27.095MHz能量信号，并获取27.095MHz电平信号；
功率放大器，用于对27.095MHz电平信号进行放大缓冲，得到放大后的27.095MHz信号；
高通滤波器，用于对放大后的27.095MHz信号进行滤波处理，以将滤波后的27.095MHz信号通过BTM电缆传输至27M天线并发射至地面的应答器。
4.根据权利要求1所述的一种提高BTM定位精度的系统，其特征在于，BTM主机包括：带通滤波器、LNA低噪声放大模块、VGA可变增益控制模块、A/D转换模块、D/A转换模块；
4M天线、带通滤波器、LNA低噪声放大模块、VGA可变增益控制模块、A/D转换模块、FPGA模块、MCU模块、D/A转换模块依次连接；D/A转换模块的另一端与VGA可变增益控制模块的控制端口连接；
带通滤波器，用于接收经4M天线传输的应答器上行链路信号并进行带通滤波处理，得到滤波后的应答器信号；
LNA低噪声放大模块，用于对应答器信号进行初步放大；
VGA可变增益控制模块，用于对LNA放大后的应答器信号进行可变增益控制；
A/D转换模块，用于将通过VGA的应答器信号采样为数字信号后发送至FPGA模块；
FPGA模块，用于处理A/D转换后的信号，同时存储控制VGA电路的增益，通过存储的增益将信号还原；
MCU模块，用于计算应答器中心点时间与位置，并与列控车载设备通信。
5.根据权利要求4所述的一种提高BTM定位精度的系统，其特征在于，VGA可变增益控制模块与A/D转换模块的电路结构包括：VGA电路、差分A/D驱动电路、A/D电路、FPGA及其周边电路、D/A电路；
VGA电路、差分A/D驱动电路、A/D电路、FPGA及其周边电路、D/A电路依次连接，且D/A电路的输出端与VGA电路的输入端连接；
VGA电路，用于为滤波、LNA初步放大后的应答器信号提供可变增益控制；
差分A/D驱动电路，用于将VGA电路输出的信号转化为差分信号输出；
A/D电路，用于对应答器FSK信号进行高速采样，并将采样后的数字信号发送至FPAG进行后续处理；
FPGA及其周边电路，用于对A/D采样后的数字信号进行处理，并计算最佳的增益控制参数，通过D/A转换后发送至VGA电路；
D/A电路，用于将FPGA输出的数字信号转化为VGC增益控制的模拟电压信号。
6.一种提高BTM定位精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在列车车厢内安装BTM主机，在列车车底安装BTM天线，并通过BTM电缆连接BTM主机和BTM天线；
BTM主机上电自检完成后，通过27M天线持续向地面的应答器发送射频能量信号；
应答器接收到射频能量信号后，进入工作状态，通过4M天线向BTM主机发送应答器上行链路信号，滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，将得到的应答器报文信息及定位信息发送至列控车载设备；
滤除旁瓣信号、噪声信号后再对应答器上行链路信号进行解析，具体包括以下步骤：
接收经4M天线传输的应答器上行链路信号并进行带通滤波处理，得到滤波后的应答器FSK信号；
对滤波后的应答器FSK信号进行可变增益控制并存储当前信号波形数据及相应的增益信息；
将进行可变增益控制后的应答器信号转化为数字信号进行后续处理，结合增益信息，还原应答器FSK原始信号；
根据设定的参数对数字信号进行解调及译码，得到报文信息及应答器定位信息；
对数字信号进行解调及译码，具体包括以下步骤：
根据预先设置的幅度阈值对数字信号进行过滤，将低于幅度阈值的信号直接滤除；
根据应答器信号的传输速率对不符合速率要求的信号进行过滤；
根据应答器FSK信号的频率对不符合应答器频率特征的信号进行滤除；
通过非相干解调算法进行FSK信号的解调，将FSK信号解调为0、1比特；
通过应答器报文校验算法进行应答器数据的校验，对校验正确的应答器数据进行译码；
将校验正确的应答器数据作为信号起始点T1及结束点T2，对应答器定位中心点时间及位置进行计算。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5533045A (en) * 1993-02-05 1996-07-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Automatic vehicle identification system, interrogator and responder included in the same
CN108847867A (zh) * 2018-06-14 2018-11-20 北京交大思诺科技股份有限公司 应答器信号模拟器
WO2019091075A1 (zh) * 2017-11-10 2019-05-16 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 主机和天线单元多信息融合传输的btm设备及实现方法
CN111016973A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 卡斯柯信号有限公司 一种互联互通地铁信标定位处理系统
CN111422219A (zh) * 2020-04-30 2020-07-17 北京和利时系统工程有限公司 一种主瓣报文识别方法及装置
CN112671429A (zh) * 2021-01-12 2021-04-16 山西润泽丰科技股份有限公司 一种应答器传输系统
CN114710213A (zh) * 2022-03-28 2022-07-05 北京交大思诺科技股份有限公司 基于上行链路信息采样处理的btm运维系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7307665B2 (en) * 2003-02-24 2007-12-11 Rosum Corporation Method and system for generating reference signals with improved correlation characteristics for accurate time of arrival or position determination
CN102148787A (zh) * 2010-02-10 2011-08-10 思亚诺移动芯片有限公司 用于降低或消除接收信号噪声的方法、电路和系统
US10979876B2 (en) * 2018-08-31 2021-04-13 Cohda Wireless Pty Ltd. Method for estimating the position of an object

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5533045A (en) * 1993-02-05 1996-07-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Automatic vehicle identification system, interrogator and responder included in the same
WO2019091075A1 (zh) * 2017-11-10 2019-05-16 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 主机和天线单元多信息融合传输的btm设备及实现方法
CN108847867A (zh) * 2018-06-14 2018-11-20 北京交大思诺科技股份有限公司 应答器信号模拟器
CN111016973A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 卡斯柯信号有限公司 一种互联互通地铁信标定位处理系统
CN111422219A (zh) * 2020-04-30 2020-07-17 北京和利时系统工程有限公司 一种主瓣报文识别方法及装置
CN112671429A (zh) * 2021-01-12 2021-04-16 山西润泽丰科技股份有限公司 一种应答器传输系统
CN114710213A (zh) * 2022-03-28 2022-07-05 北京交大思诺科技股份有限公司 基于上行链路信息采样处理的btm运维系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
列车高速运行条件下应答器车载测试设备关键技术;徐宁;张季良;王财进;杨悌惠;王瑞;;中国铁道科学(04);全文 *
应答器A接口传输性能的分析;孟亚松;;高速铁路技术(02);全文 *
应答器旁瓣区分析及解决方案;赵银锋;朱卫华;陈立;;铁道通信信号(06);全文 *

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