CN117523919A - 超长距离tbm隧洞多车辆调度管理装置安装方法及计算方法 - Google Patents

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CN117523919A CN202311581471.1A CN202311581471A CN117523919A CN 117523919 A CN117523919 A CN 117523919A CN 202311581471 A CN202311581471 A CN 202311581471A CN 117523919 A CN117523919 A CN 117523919A
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Abstract

本发明涉及隧洞多车辆调度技术领域，公开了一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法及计算方法。旨在解决现有技术中定位不稳定、避让算法逻辑简单，无法应对多车行驶和有轨车辆的情形，缺乏安全可靠的防碰撞避让调度的技术问题。超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，包括如下步骤：定位信标安装，通信基站安装，车载终端安装，调度中心部署。超长距离TBM隧洞多车辆调度管理方法，包括如下步骤：建立位置模型，解析模型并预测，解析机车位置，传输位置信息，多车辆行驶调度。本发明采用了一维卡尔曼滤波算法，定位精度和连续性大大提高，为防碰撞系统和调度系统提供更为精准的依据。

Description

超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法及计算方法
技术领域
本发明涉及隧洞多车辆调度技术领域，尤其涉及一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法及计算方法。
背景技术
随着隧道工地信息化的发展，针对隧道内的人、车辆的施工信息化管理技术发展，室内定位技术和针对隧道内车辆避让技术都有所应用。目前解决隧道内车辆的安全管理，仅局限于对隧道内的车辆进行定位，或者针对无轨车辆设计避让算法，实现车辆之间的行驶避让。避让原理基于同向行驶或对向行驶时，距离避车洞的距离和优先级等，服务器向车载终端发送提示语音提醒司机进行避让。
长距离TBM隧道施工时，高效的物料运输是TBM快速施工的关键。根据隧道空间大小和施工特性，施工物料多是无轨车辆通过大坡度长距离斜井运输至TBM施工正洞交叉口，然后再由有轨车辆将物料运输至TBM后配套处，其中无轨车辆行驶道路主要有单车道和双车道，有轨车辆行驶道路主要有双轨单线和四轨三线。
无轨车辆多用长距离支洞通道，为深埋TBM隧道施工提供物料，支洞多为单车道，中间设置错车洞，多车辆行驶时通过错车洞进行会车避让。或者，中隔墙在隧道贯通后进行拼装，施工中无轨运输车辆行驶道路为双车道。
有轨车辆多用于长距离TBM隧道施工，正洞物料运输采用双轨单线的有轨运输模式，中间每隔一定间距设置错车平台，多车辆行驶时通过错车平台进行避让。或者水平运输采用四轨三线运输模式，同步衬砌编组台架前后各布设一组移动渡线道岔，衬砌台车区域采用单线运输，多车辆行驶通过衬砌台车处进行会车避让。
虽然上述物料运输车辆存在不同的行驶道路模式，但车辆行驶过程中都存在类似的调度管理和安全问题。无轨车辆行驶时，幽暗湿滑环境下驾驶员主要靠前方车辆灯光辅助判断是否进行避让会车、调度室无法知晓车辆实时位置，大坡度行驶时倒车避让、近距离跟车行驶、超速行驶等极易造成车辆碰撞等事故发生，也会因此降低车辆运输效率。有轨车辆行驶时调度时无法实时确定隧道内既有车辆位置和数量，无法充分调度车辆进入隧道运输物料，车辆使用率低。同时多车辆行驶时车距、超速、错车平台避让等都存在相互协调不顺畅造成车辆使用效率低、行驶风险高的问题。
现有技术存在定位不稳定、避让算法针对的是无轨车辆，且避让逻辑简单，无法应对多车行驶和有轨车辆的情形。对有轨车辆在长距离隧道内只能通过错车平台进行错车，且有轨车辆的行驶逻辑更复杂，要求更安全可靠的防碰撞避让调度。
发明内容
鉴于以上技术问题，本公开提供了一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法及计算方法，解决了现有技术中定位不稳定、避让算法逻辑简单，无法应对多车行驶和有轨车辆的情形，对有轨车辆在长距离隧道内通过错车平台进行错车，缺乏安全可靠的防碰撞避让调度的技术问题。
根据本公开的一个方面，提供一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，包括如下步骤：
(1)定位信标安装，隧道内间隔安装定位信标；
(2)通信基站安装，隧道内间隔设置通信基站安装点，每个安装点均部署WIFI基站，将WIFI基站连接UPS电源以不间断供电，将WIFI基站通过光纤连接形成环网；
(3)车载终端安装，在隧道内行驶机车上搭载车载终端，将终端主机固定在驾驶员附近，并将终端主机电连接蓝牙天线、WLAN天线、摄像头、和电源，将蓝牙天线固定在驾驶室侧边获取信标数据；将WLAN天线固定在机车车顶与通信基站进行长距离无线网络传输；将摄像头通过支架固定在机车车顶，实时监控车辆行驶状况；
(4)调度中心部署，设置地面调度室和地下调度室，地面调度室内部署服务器、
展示屏、计算机及话机；地下调度室部署计算机和话机。
步骤(1)中，设置两组信标，平行安装在隧道内，且各依次独立连接基站、车载终端、调度中心，以形成正反两套超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置信息，该两组信息独立显示在展示屏上并互为对应。所述步骤(1)中隧道内每间隔20m距离安装一个定位信标。
所述步骤(2)中隧道内每间隔1000m距离设置一个通信基站安装点。
所述步骤(2)中每个安装点以背靠背的形式部署两个5.8G频率的WIFI基站，以向相反的方向发射信号，将两个WIFI基站连接一个UPS电源以不间断供电。
隧道中，确定若干定位信标安装面，所述定位信标安装面上包括至少3个定位信标，其中至少一个定位信标为备用信标，所述备用信标的输出端连接两根择一开启的信息传输支路，所述信息传输支路连接备用信息干路。所述备用信息干路并联在信息传输线路上，所述备用信息干路上设有通断元件，以控制备用信息干路的启动和休眠。根据本公开的另一个方面，提供一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理计算方法，采用基于蓝牙的一维无线定位技术，部署于调度中心的服务器内，包括如下步骤：
S1：建立位置模型：利用车载终端和临近信标，获得位置相关的位置参数，建立一维卡尔曼滤波模型；
S2：解析模型并预测：利用位置参数和建立的卡尔曼滤波模型，解析本时刻的坐标位置、和预测下一时刻坐标位置；
S3：解析机车位置：采用信号强度法(RSSI)，利用车载终端的蓝牙嗅探模块，对蓝牙信标的信号强度进行采集和初步清洗，获得若干信标的信号强度，在对应蓝牙信标的地理位置与RSSI值之间建立数学模型，RSSI＝A-10nlg(d)；运算解析出机车所在位置；式中：RSSI为d时刻车辆信号强度值，A为无线收发节点相距1m时车载终端接收到的RSSI强度值，n为路径损耗(PassLoss)指数；
S4：传输位置信息：将位置信息通过无线网络传输到通信基站，并经过光纤传送位置信息至服务器；
S5：多车辆行驶调度：服务器获取位置信息后，通过防碰撞逻辑运算，将车辆避让/超速/安全车距的调度指令通过话机发送到车载终端，实现调度室与驾驶员的交互人工辅助调度，实现多车辆安全行驶的智能调度。
所述步骤S3中解析机车位置的计算步骤如下：
1)初始化
初始机车位置坐标值
2)预测
根据上一时刻估计值，推出这一时刻预测值：
式中：为这一时刻预测值，F为状态转移矩阵，/>为上一时刻估计值，B是控制矩阵，ut-1为机车速度；
根据上一时刻协方差和预测噪声，推出这一时刻预测值协方差：
Pt -＝FPt-1FT+Q，
式中：Pt -为这一时刻预测值协方差，F为状态转移矩阵，Pt-1为上一时刻协方差，FT为F的转置，Q为预测噪声的方差，取10E-5m；
3)更新-卡尔曼增益方程
根据上一时刻协方差和超参数，推出卡尔曼增益：
Kt＝Pt -HT(HPt -HT+R)-1，
式中：Kt为卡尔曼增益，Pt -为这一时刻预测值协方差，H为观测矩阵，HT为H的转置，R为采集机车位置坐标与实际机车位置坐标值的偏差值，取0.466m；
4)更新-状态方程
通过采用Kalman滤波技术消除数据传输误差，建立Kalman预测模型，根据这一时刻预测值、这一时刻观测值，卡尔曼增益，推出这一时刻估计值：
式中：为这一时刻预测值，/>为上一时刻估计值，Kt为卡尔曼增益，Zt为机车状态，H为观测矩阵；
5)预测
循环步骤2)-4)迭代计算状态外推方程、协方差外推方程，获取某时刻车辆位置，
并实现车辆运行轨迹的预测。
本发明的有益效果在于：
本发明与现有技术相比，由于对蓝牙信标数据采用了一维卡尔曼滤波算法，通过优化定位算法，定位精度和连续性大大提高，为防碰撞系统和调度系统提供更为精准的依据。对有轨车辆采用科学的避让规则进行调度和防碰撞避让，同时增加基于VOIP的语音、视频连线的功能，解决应急情况下的调度问题；
防碰撞系统通过制定科学的避让规则，兼容有避车洞或错车平台，有轨车辆和无轨车辆，逻辑上涵盖了所有的运动场景，能准确地根据会车位置、间距和运动方向等制定的规则指示车列进行避让，从算法上防止了车列的碰撞，避免车列相遇后由于无法通过而倒车避让的情况，提高了运输效率；
增加的在线音视频对讲系统，适用于应急情况下的紧急呼叫和通讯对车辆指挥调度，保证系统在极端场景下的调度和应急措施有效。通过IP话机和红外摄像进行实时语音对讲和在线视频通话，车辆防碰撞和区间数量的调度主要是基于多车辆的位置信息，通过调度算法自动对驾驶员下达预警信息，降低多车辆行驶碰撞和拥堵风险，提高长距离运输效率；
针对长距离隧道内通讯不便，环境潮湿电子元器件容易发生损坏的情况，增加了备用的信息传输装置，可以随时启动备用信标；本申请中，相当于有正反两组信标测量系统，在工作过程中，可以互为验证，同时起到双保险的作用，尤其适应长距离环境下的测量。
附图说明
图1为超长距离TBM隧洞单车道示意图；
图2为超长距离TBM隧洞双车道示意图；
图3为超长距离TBM隧洞双轨单线示意图；
图4为超长距离TBM隧洞四轨三线示意图；
图5为定位信标安装结构示意图；
图6为定位信标安装结构另一视角示意图；
图中各部件名称：1、隧道；2、第一定位信标；3、第二定位信标；4、第三定位信标。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本例公开一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，包括如下步骤：
(1)定位信标安装，隧道内间隔安装定位信标；
(2)通信基站安装，隧道内间隔设置通信基站安装点，每个安装点均部署WIFI基站，将WIFI基站连接UPS电源以不间断供电，将WIFI基站通过光纤连接形成环网；
(3)车载终端安装，在隧道内行驶机车上搭载车载终端，将终端主机固定在驾驶员附近，并将终端主机电连接蓝牙天线、WLAN天线、摄像头、和电源，将蓝牙天线固定在驾驶室侧边获取信标数据；将WLAN天线固定在机车车顶与通信基站进行长距离无线网络传输；将摄像头通过支架固定在机车车顶，实时监控车辆行驶状况；
(4)调度中心部署，设置地面调度室和地下调度室，地面调度室内部署服务器、
展示屏、计算机及话机；地下调度室部署计算机和话机；
步骤(1)中，设置两组信标，平行安装在隧道内，且各依次独立连接基站、车载终端、调度中心，以形成正反两套超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置信息，该两组信息独立显示在展示屏上并互为对应。
步骤(1)中隧道内每间隔20m距离安装一个定位信标。
步骤(2)中隧道内每间隔1000m距离设置一个通信基站安装点。
步骤(2)中每个安装点以背靠背的形式部署两个5.8G频率的WIFI基站，以向相反的方向发射信号，将两个WIFI基站连接一个UPS电源以不间断供电。
参见图5与图6，隧道1中，确定若干定位信标安装面，定位信标安装面上包括第一定位信标2、第二定位信标3、第三定位信标4，其中第三定位信标4为备用信标，第三定位信标4的输出端连接两根择一开启的信息传输支路，信息传输支路连接备用信息干路。备用信息干路并联在信息传输线路上，备用信息干路上设有通断元件，以控制备用信息干路的启动和休眠。
本例公开一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理计算方法，采用基于蓝牙的一维无线定位技术，部署于调度中心的服务器内，包括如下步骤：
S1：建立位置模型：利用车载终端和临近信标，获得位置相关的位置参数，建立一维卡尔曼滤波模型；
S2：解析模型并预测：利用位置参数和建立的卡尔曼滤波模型，解析本时刻的坐标位置、和预测下一时刻坐标位置；
S3：解析机车位置：采用信号强度法(RSSI)，利用车载终端的蓝牙嗅探模块，对蓝牙信标的信号强度进行采集和初步清洗，获得若干信标的信号强度，在对应蓝牙信标的地理位置与RSSI值之间建立数学模型，RSSI＝A-10nlg(d)；运算解析出机车所在位置；式中：RSSI为d时刻车辆信号强度值，A为无线收发节点相距1m时车载终端接收到的RSSI强度值，n为路径损耗(PassLoss)指数；
S4：传输位置信息：将位置信息通过无线网络传输到通信基站，并经过光纤传送位置信息至服务器；
S5：多车辆行驶调度：服务器获取位置信息后，通过防碰撞逻辑运算，将车辆避让/超速/安全车距的调度指令通过话机发送到车载终端，实现调度室与驾驶员的交互人工辅助调度，实现多车辆安全行驶的智能调度。
步骤S3中解析机车位置的计算步骤如下：
1)初始化
初始机车位置坐标值
2)预测
根据上一时刻估计值，推出这一时刻预测值：
式中：为这一时刻预测值，F为状态转移矩阵，/>为上一时刻估计值，B是控制矩阵，ut-1为机车速度；
根据上一时刻协方差和预测噪声，推出这一时刻预测值协方差：
Pt -＝FPt-1FT+Q，
式中：Pt -为这一时刻预测值协方差，F为状态转移矩阵，Pt-1为上一时刻协方差，FT为F的转置，Q为预测噪声的方差，取10E-5m；
3)更新-卡尔曼增益方程
根据上一时刻协方差和超参数，推出卡尔曼增益：
Kt＝Pt -HT(HPt -HT+R)-1，
式中：Kt为卡尔曼增益，Pt -为这一时刻预测值协方差，H为观测矩阵，HT为H的转置，R为采集机车位置坐标与实际机车位置坐标值的偏差值，取0.466m；
4)更新-状态方程
通过采用Kalman滤波技术消除数据传输误差，建立Kalman预测模型，根据这一时刻预测值、这一时刻观测值，卡尔曼增益，推出这一时刻估计值：
式中：为这一时刻预测值，/>为上一时刻估计值，Kt为卡尔曼增益，Zt为机车状态，H为观测矩阵；
5)预测
循环步骤2)-4)迭代计算状态外推方程、协方差外推方程，由第一次初始值，推测下一次估计值，然后得出噪声系数，再代入方程，不停迭代，得出每一次的最优估计值，进而获取某时刻车辆位置，并实现车辆运行轨迹的预测。
防碰撞系统由数据处理中心和车载终端组成，数据处理中心经过计算得到所有机车所在的位置后，通过避让规则判断出需要进行避让的测机车，并根据车辆优先级向机车发出避让指令，车载终端接收到避让指令后播放相应的避让语音警告，由司机执行机车避让动作。数据处理中心是避让系统的核心，需要经过超快速的算法运算和及时的发出避让指令，以达到避让系统的灵敏和准确。车载终端作为指令的播放端口，需要清晰并准确的播放语音指令，以达到防碰撞避让系统的指令稳定传达，避让逻辑与错车平台无关，也可实现无错车平台和无避车洞场景。
智能调度防碰撞逻辑如下：
(1)运输车辆行驶道路模式双车道模式，如图2所示，车辆相向行驶过程中，会车地点随机，在辆车相距DOv(相向行驶车辆间距thedistanceofoppositedirection vehicles)时对辆车均进行会车提醒；车辆同向行驶时，在辆车相距DSv(同向行驶车辆间距thedistanceofsamedirectionvehicles)时对后车车辆进行安全车距提醒。
(2)运输车辆行驶道路模式为单车道，如图1所示，车辆相向行驶过程中，会车地点固定，在辆车相距DOTv(相向行驶无轨车辆间距thedistanceofoppositedirectiontracklessvehicles)时进行会车提醒，距离会车地点近的车辆进入错车洞，距离会车地点远的车辆缓慢通过；当单车道道路具有一定坡度时，车辆优先级别低的车辆提醒进入错车洞，车辆优先级别高的车辆缓慢通过。车辆同向行驶过程中，在辆车相距DSTv(同向行驶无轨车辆间距thedistanceofsamedirectiontracklessvehicles)时，对后车进行安全车距提醒。
(3)运输车辆行驶道路模式为双轨单线，如图3所示，车辆相向行驶过程中，在辆车相距DORv(1)(相向行驶有轨车辆间距thedistanceofoppositedirectionrailvehicles)时进行会车提醒，距离会车地点近的车辆进入错车平台，距离会车地点远的车辆缓慢通过；车辆同向行驶过程中，在辆车相距DSRv(同向行驶有轨车辆间距thedistanceofsamedirectionrailvehicles)时，对后车进行安全车距提醒。
(4)运输车辆行驶道路模式为四轨三线，如图4所示，车辆相向行驶过程中，两车间无衬砌台车工况下，在辆车相距DORv(2)时对车辆进行缓慢行驶提醒；两车间有衬砌台车工况下，在辆车相距DORv(1)时进行会车提醒，距离衬砌台车近的车辆停车等待，距离衬砌台车远的车辆缓慢通过。车辆同向行驶过程中，在辆车相距DSRv时，对后车进行安全车距提醒。
(5)对于所有车辆在车辆距离小于Mvs(最小车辆间距Minimum vehicle spacing)后，均不提醒播报。
(6)无轨车辆行驶速度超过MsTv(无轨车辆最高限速Maximum speed limit fortrackless vehicles)时，提醒车辆超速；有轨车辆行驶速度超过MsRv(有轨车辆最高限速Maximum speed limit for rail vehicles)时，提醒车辆超速；车辆超速时调度管理平台上车辆行驶信息标记为红色。
(7)当同一个行程区间(两个错车平台及其之间的线路段)有2辆行驶车辆时，向该区间外最近车辆提醒禁止驶入该区间，停车等待。
(8)报警播报命令触发后，播报间隔时间IT(interval time)。
由于该智能调度管理系统具有通用性和普适性，可以根据不同工程情况对上述参数进行具体的个性化设置。
例如：
某标段支洞长度为6,444m，综合坡度为11％，断面直径为8.5m，11个错车洞，间距约为450～700m，风道、料渣传送带、输水管道等设备占据后，车辆安全行驶的有效空间为4m×4m，施工中行驶的无轨车辆共11台。该标段正洞长度为20km，TBM开挖直径为7.03m，长距离物料运输车辆行驶模式为双轨单线，目前TBM掘进长度为10km左右，设置2个错车平台，间隔4km左右，施工中前期有轨车辆为3台，后期计划增至5台。根据项目施工工期安排，该车辆智能调度管理系统优先在长距离正洞内进行布设应用，提高多车辆长距离物料运输效率。根据该标段项目管理需求，对系统中智能防碰撞参数具体设置如下：
DORv(1)＝{1000m、500m、200m、100m、50m、20m、10m}；
DSRv＝{1000m、500m、200m、100m、50m、20m}；
Mvs＝5m；
MsRv＝25km/h；
IT＝3s。
依托某长距离TBM隧洞，开展了10km运输车辆智能调度管理系统的现场安装及应用，根据工程项目特点设定了针对性防碰撞参数，实现了长距离物料运输车辆行驶状态统计分析和预报警提醒，提高了长距离物料运输效率和多车辆行驶安全。
同时工作过程中，以26个信标摆放设计为例，正向{A1,A2,……AN},反向{BN,BN-1,……,B1}安装，工作过程中，两组信标同时发送信号，在展示屏上，工作人员可以检查对应情况，比如A2和BN-1的信号应该同时到达，如果发生不同步的情况，可以排查是否发生信标脱落或者信标受损的情况发生。
本申请中，由于不同于现有技术人工测量或者单独的设备个体测量，是一个动态的测量过程，那么一旦出现一个信标损坏，就会导致整体数据出现局部偏差大，整体易受偏差波形影响的状态，测量结果不准确，本设计中，设计了正反两组平行安装于隧道内的信标同时独立工作，可以实时监控有没有损坏的信标，如果有，利用备用的信标及时远程控制，实现替换工作，可以最大限度的提高测量精度。
调度系统由视频语音对讲主机和客户机组成，通过无线基站组网，主机可以随时进行拨号呼叫单个客户机，或者同时呼叫多个客户机，客户机也可以一键呼叫主机，双方进行视频通话。通信质量稳定，不受恶劣环境影响。当施工作业进程中遇到紧急情况，调度中心可立即通过调度系统与每个机车进行语音呼叫对讲，进行辅助调度，机车同样可以通过呼叫主机与调度中心通信及时报告紧急情况。
控制管理系统包含地人机交互和服务器引擎两大部分。人机交互包括定位地图显示、系统管理和资产管理。系统管理包含了人员管理，组织管理，角色管理等。资产管理包含了车辆管理，终端管理和信标管理等。服务器引擎包括，调度算法、数据库和一些基础数据服务等。
尽管已描述了本发明的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本实发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)定位信标安装，隧道内间隔安装定位信标；
(2)通信基站安装，隧道内间隔设置通信基站安装点，每个安装点均部署WIFI基站，将WIFI基站连接UPS电源以不间断供电，将WIFI基站通过光纤连接形成环网；
(3)车载终端安装，在隧道内行驶机车上搭载车载终端，将终端主机固定在驾驶员附近，并将终端主机电连接蓝牙天线、WLAN天线、摄像头、和电源，将蓝牙天线固定在驾驶室侧边获取信标数据；将WLAN天线固定在机车车顶与通信基站进行长距离无线网络传输；将摄像头通过支架固定在机车车顶，实时监控车辆行驶状况；
(4)调度中心部署，设置地面调度室和地下调度室，地面调度室内部署服务器、展示屏、计算机及话机；地下调度室部署计算机和话机。
2.如权利要求1所述的超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，其特征在于：步骤(1)中，设置两组信标，平行安装在隧道内，且各依次独立连接基站、车载终端、调度中心，以形成正反两套超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置信息，该两组信息独立显示在展示屏上并互为对应。
3.如权利要求1所述的超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，其特征在于：所述步骤(1)中隧道内每间隔20m距离安装一个定位信标。
4.如权利要求1所述的超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，其特征在于：所述步骤(2)中隧道内每间隔1000m距离设置一个通信基站安装点。
5.如权利要求1所述的超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，其特征在于：所述步骤(2)中每个安装点以背靠背的形式部署两个5.8G频率的WIFI基站，以向相反的方向发射信号，将两个WIFI基站连接一个UPS电源以不间断供电。
6.如权利要求1所述的超长距离TBM隧洞多车辆调度管理装置安装方法，其特征在于：隧道中，确定若干定位信标安装面，所述定位信标安装面上包括至少3个定位信标，其中至少一个定位信标为备用信标，所述备用信标的输出端连接两根择一开启的信息传输支路，所述信息传输支路连接备用信息干路。所述备用信息干路并联在信息传输线路上，所述备用信息干路上设有通断元件，以控制备用信息干路的启动和休眠。
7.一种超长距离TBM隧洞多车辆调度管理计算方法，采用基于蓝牙的一维无线定位技术，部署于调度中心的服务器内，其特征在于，包括如下步骤：
S1：建立位置模型：利用车载终端和临近信标，获得位置相关的位置参数，建立一维卡尔曼滤波模型；
S2：解析模型并预测：利用位置参数和建立的卡尔曼滤波模型，解析本时刻的坐标位置、和预测下一时刻坐标位置；
S3：解析机车位置：采用信号强度法(RSSI)，利用车载终端的蓝牙嗅探模块，对蓝牙信标的信号强度进行采集和初步清洗，获得若干信标的信号强度，在对应蓝牙信标的地理位置与RSSI值之间建立数学模型，RSSI＝A-10n lg(d)；运算解析出机车所在位置；式中：RSSI为d时刻车辆信号强度值，A为无线收发节点相距1m时车载终端接收到的RSSI强度值，n为路径损耗(Pass Loss)指数；
S4：传输位置信息：将位置信息通过无线网络传输到通信基站，并经过光纤传送位置信息至服务器；
S5：多车辆行驶调度：服务器获取位置信息后，通过防碰撞逻辑运算，将车辆避让/超速/安全车距的调度指令通过话机发送到车载终端，实现调度室与驾驶员的交互人工辅助调度，实现多车辆安全行驶的智能调度。
8.如权利要求5所述的超长距离TBM隧洞多车辆调度管理计算方法，其特征在于：所述步骤S3中解析机车位置的计算步骤如下：
1)初始化
初始机车位置坐标值
2)预测
根据上一时刻估计值，推出这一时刻预测值：
式中：为这一时刻预测值，F为状态转移矩阵，/>为上一时刻估计值，B是控制矩阵，ut-1为机车速度；
根据上一时刻协方差和预测噪声，推出这一时刻预测值协方差：
Pt -＝FPt-1FT+Q，
式中：Pt -为这一时刻预测值协方差，F为状态转移矩阵，Pt-1为上一时刻协方差，FT为F的转置，Q为预测噪声的方差，取10E-5m；
3)更新-卡尔曼增益方程
根据上一时刻协方差和超参数，推出卡尔曼增益：
Kt＝Pt -HT(HPt -HT+R)-1，
式中：Kt为卡尔曼增益，Pt -为这一时刻预测值协方差，H为观测矩阵，HT为H的转置，R为采集机车位置坐标与实际机车位置坐标值的偏差值，取0.466m；
4)更新-状态方程
通过采用Kalman滤波技术消除数据传输误差，建立Kalman预测模型，根据这一时刻预测值、这一时刻观测值，卡尔曼增益，推出这一时刻估计值：
式中：为这一时刻预测值，/>为上一时刻估计值，Kt为卡尔曼增益，Zt为机车状态，H为观测矩阵；
5)预测
循环步骤2)-4)迭代计算状态外推方程、协方差外推方程，获取某时刻车辆位置，并实现车辆运行轨迹的预测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117935577A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 中铁四局集团有限公司 一种小直径圆形水工隧道通行施工系统及通行指挥方法

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