CN1312457C - 轨道线路绝对位置标记方法 - Google Patents

Abstract

一种轨道线路绝对位置标记方法，通过在轨道线路沿线每一根或几根轨枕、磁悬浮线路每一只或几只电极、生产线的每一个工位上设置二值标记(1)对其进行特定方式编码，仅采用一个标记阅读器(2)沿线路顺序阅读二值标记时，在不同位置上读到的标记在移位存储器(3)中所构成的二进制数具有唯一性，将此二进制数作为地址(4)，在一个预先建立的数据库中查得各位置的坐标信息，即可确定轨道线路或生产线(5)上任一点的绝对位置及与位置相关联的信息。

Description

轨道线路绝对位置标记方法

技术领域

本发明涉及一种轨道线路绝对位置标记方法，用于确定轨道线路或生产线沿线任一点的绝对位置。

背景技术

在铁路交通运输、城市轨道交通和工矿企业内部物流管理等涉及轨道线路的场合，需要精确确定轨道线路沿线任一点的绝对位置；在自动化生产线上需要标记工位或工件所在位置。

例如在轨道交通行车安全和指挥系统中，列车定位是一项关键技术。准确、及时地获取列车位置信息，是列车安全、有效运行的保障。轨道交通定位技术有增量式和绝对式两类，增量定位设备有轮轴编码器和陀螺仪，绝对定位设备有查询应答器和卫星定位系统。增量式定位方法不依赖线路标记，但是存在累计误差；绝对式定位方法没有累计误差，但是必须设置可由机器方便识别的绝对位置标记，目前在沿线设置查询应答器作为绝对位置标记。由于查询应答器作位置标记有设置间距和投资规模的矛盾，目前国内采用混合定位法，即用轮轴编码器累加测距，以查询应答器纠正累计误差。这种方法在轮径变化、打滑或空转时，累计误差可能很大，临近前方查询应答器时，累计误差达到最大，而且缺乏高程信息。采用GPS、Gali1eo等卫星定位系统将受制于外国卫星系统，目前运动定位精度远低于静止定位精度，在并行线路上易发生认错股道的现象，在隧道等区段存在盲区，国产北斗卫星采用交互式定位，保密性不理想。其它轨道交通定位技术如三线谐波定位法、裂缝光纤信号定位法和交叉电路环定位法，都因沿线敷设的线缆容易受到人为干扰而影响实施。

再比如精确确定工矿企业的轨道线路或生产线沿线任一点的绝对位置，是实现物流自动化管理或生产线提高自动化程度的前提。在工矿企业内部或生产线上采用卫星定位也存在定位精度不能满足实际要求和因建筑物影响而存在信号盲区的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种用于轨道线路或生产线的绝对位置标记方法，通过在轨道线路沿线每一根或几根轨枕、磁悬浮线路每一只或几只电极、生产线的每一个工位上设置二值标记对其进行特定方式编码，当顺序阅读二值标记时，在不同位置上读到的标记所构成的二进制数具有唯一性，以此二进制数为地址，在一个预先建立的标记与坐标相对应的数据库中查得各位置的坐标信息，即可确定轨道线路上任一点的绝对位置。

本发明建立统一的高精度、高可靠性轨道线路绝对坐标体系，以提高轨道线路位置信息的准确性、可靠性、抗灾害能力和应用广泛性。本发明使轨道线路的位置信息既不依赖于有累计误差的轮轴编码器，也不依赖于有盲区和失效风险的卫星信号，而是依赖于设置在线路设施上的二值标记，同时避免了在轨道交通中为提高定位精度而高密度布置查询应答器的巨额基础设施投资。

本发明涉及一种轨道线路绝对位置标记方法，其工作原理如图1。通过在轨道线路沿线每一根或几根轨枕、磁悬浮线路每一只或几只电极、生产线的每一个工位上设置二值标记(1)对其进行特定方式编码，当标记阅读器(2)沿线路顺序阅读二值标记时，在不同位置上读到的标记在移位存储器(3)中所构成的二进制数具有唯一性，将所述二进制数作为地址(4)与标记阅读器所处位置的坐标信息相对应，即可确定轨道线路或生产线(5)上任一点的绝对位置。所述轨道线路可以是铁路系统的轨道线路、城市轨道交通的轨道线路、工矿企业内部的轨道线路或自动生产线，既可以是沿直线或曲线向两端延伸的轨道线路，也可以是封闭曲线的轨道线路。所述编码方式既可以是对整条轨道线路统一按特定方式编码，直接按二进制地址确定绝对位置；也可以只对两个既有绝对标记之间的轨道线路按特定方式编码，每段既有绝对标记之间的线路采用相同的编码，先按既有绝对标记确定位置所在的段，然后在段内按二进制地址确定绝对位置。所述二值标记的配置能够保证仅采用一个标记阅读器沿线路顺序阅读二值标记时，在移位存储器中所构成的全部地址具有唯一性，从而可以建立一个标记与坐标相对应的数据库，使得每一待定位置的二进制地址与其坐标值相对应，实现绝对定位功能。所述二值标记通过0或1描述，由可区分开的物理属性对组成，可以采用附加的扣件螺母、射频电子标签、两种不同材料、南磁极或北磁极。当采用附加的扣件螺母作二值标记时，装有1个螺母的在役扣件螺栓可作为标记0，装有2个螺母的扣件螺栓可作为标记1，利用电涡流式阅读器读出二值标记；当采用射频电子标签作二值标记时，射频电子标签中只需要存储一位信息码0或1，利用射频式阅读器读出二值标记。所述二值标记的个数根据待定位置的个数而定，可以是任意整数，二值标记可以按等间隔或不等间隔布置。所述移位存储器按照先进先出的排队方法移位，沿一个方向顺序阅读标记时，先进入的位构成二进制地址的低位，后进入的位构成二进制地址的高位；沿另一个方向顺序阅读标记时，先进入的位构成二进制地址的高位，后进入的位构成二进制地址的低位；移位存储器的位数不少于以2为底的二值标记总数的对数。所述标记阅读器采用预测滤波方法防止读取误码。所述二值标记之间的线路上，标记阅读器读到的是第三值，可用-1表示。在读到-1值时，绝对位置值保持当前值不变，也可以用其他增量定位法细化定位精度，直到标记阅读器读入一个新的二值标记。所述坐标信息可以是经纬度、高程、里程和其它无符号整数、有符号整数、浮点数或文字等信息。

图2给出了标记阅读器沿着具有32个待定位置的轨道线路顺序读取二值标记示意图，图3给出了标记阅读器沿着具有59个待定位置的轨道线路顺序读取二值标记示意图，图4给出了标记阅读器沿着具有117个待定位置的轨道线路顺序读取二值标记示意图。各图中用黑白方格表示设置在轨道线路上的二值标记，黑格表示1，白格表示0。各图中当标记阅读器沿着轨道线路按照图示移动方向顺序读取二值标记时，在移位存储器中所构成的二进制数具有唯一性。图5给出了筛选具有N个待定位置的轨道线路合理二值标记配置的计算机程序框图。

附图说明

图1为本发明的工作原理示意图。

图2为具有32个待定位置的轨道线路二值标记配置示意图。

图3为具有59个待定位置的轨道线路二值标记配置示意图。

图4为具有117个待定位置的轨道线路二值标记配置示意图。

图5为筛选具有N个待定位置的轨道线路合理二值标记配置的计算机程序框图。

具体实施方式

用具有32个待定位置的轨道线路为实施方案之一做进一步说明。如图2所示，标记阅读器(2)沿着轨道线路(5)按照图示移动方向顺序读取二值标记(1)，在不同待定位置上读到的标记放入移位存储器(3)中，移位存储器按照先进先出的排队方法移位，先进入的位构成二进制地址的高位，后进入的位构成二进制地址的低位，移位存储器的位数为 ${\log }_2^{32}=5$ 位。图中标记阅读器所对正的二值标记所处的位置为首个待定位置，在轨道线路上沿图示阅读器移动方向依次有32个待定位置，相应布置32个二值标记，布置情况为00111110111001101011000101001000。在图中首个待定位置的左侧布置4个辅助二值标记(虚线方框内的二值标记)，其值等于最末端的4个标记的值，即1000。当标记阅读器从左起第一个辅助二值标记顺序阅读到首个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为10000，当标记阅读器阅读到第二个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为00000，当标记阅读器阅读到第三个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为00001，以此类推。标记阅读器顺序阅读到不同待定位置的二值标记时，所构成的二进制地址(4)见表1。

可见，当标记阅读器顺序阅读到每一个待定位置的二值标记时，所构成的二进制地址是唯一确定的。将此二进制地址与相应待定位置的坐标信息相对应，则可实现绝对定位功能。

表1

待定位置序号	二进制地址	十进制地址	待定位置序号	二进制地址	十进制地址	待定位置序号	二进制地址	十进制地址
									1	10000	16	12	01110	14	23	11000	24
2	00000	0	13	11100	28	24	10001	17
									3	00001	1	14	11001	25	25	00010	2
4	00011	3	15	10011	19	26	00101	5
									5	00111	7	16	00110	6	27	01010	10
6	01111	15	17	01101	13	28	10100	20
									7	11111	31	18	11010	26	29	01001	9
8	11110	30	19	10101	21	30	10010	18
									9	11101	29	20	01011	11	31	00100	4
10	11011	27	21	10110	22	32	01000	8
									11	10111	23	22	01100	12

再用具有59个待定位置的轨道线路为例做进一步说明。如图3所示，标记阅读器(2)沿着轨道线路(5)按照图示移动方向顺序读取二值标记(1)，在不同待定位置上读到的标记放入移位存储器(3)中，移位存储器按照先进先出的排队方法移位，先进入的位构成二进制地址的高位，后进入的位构成二进制地址的低位，移位存储器的位数为 ${\log }_2^{59}=5.88$ 向上取整为6位。图中标记阅读器所对正的二值标记所处的位置为首个待定位置，在轨道线路上沿图示阅读器移动方向依次有59个待定位置，相应布置59个二值标记，布置情况为00111111011110011101011100011011010011001011000010100010000。在图中首个待定位置的左侧布置5个辅助二值标记(虚线方框内的二值标记)，其值等于最末端的5个标记的值，即10000。当标记阅读器从左起第一个辅助二值标记顺序阅读到首个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为100000，当标记阅读器阅读到第二个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为000000，当标记阅读器阅读到第三个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为000001，以此类推。标记阅读器顺序阅读到不同待定位置的二值标记时，所构成的二进制地址(4)见表2。

可见，当标记阅读器顺序阅读到每一个待定位置的二值标记时，所构成的二进制地址是唯一确定的。将此二进制地址与相应待定位置的坐标信息相对应，则可实现绝对定位功能。

表2

待定位置序号	二进制地址	十进制地址	待定位置序号	二进制地址	十进制地址	待定位置序号	二进制地址	十进制地址
									1	100000	32	21	111010	58	41	011001	25
2	000000	0	22	110101	53	42	110010	50
									3	000001	1	23	101011	43	43	100101	37
4	000011	3	24	010111	23	44	001011	11
									5	000111	7	25	101110	46	45	010110	22
6	001111	15	26	011100	28	46	101100	44
									7	011111	31	27	111000	56	47	011000	24
8	111111	63	28	110001	49	48	110000	48
									9	111110	62	29	100011	35	49	100001	33
10	111101	61	30	000110	6	50	000010	2
									11	111011	59	31	001101	13	51	000101	5
12	110111	55	32	011011	27	52	001010	10
									13	101111	47	33	110110	54	53	010100	20
14	011110	30	34	101101	45	54	101000	40
									15	111100	60	35	011010	26	55	010001	17
16	111001	57	36	110100	52	56	100010	34
									17	110011	51	37	101001	41	57	000100	4
18	100111	39	38	010011	19	58	001000	8
									19	001110	14	39	100110	38	59	010000	16
20	011101	29	40	001100	12

再用具有117个待定位置的轨道线路为例做进一步说明。如图4所示，标记阅读器(2)沿着轨道线路(5)按照图示移动方向顺序读取二值标记(1)，在不同待定位置上读到的标记放入移位存储器(3)中，移位存储器按照先进先出的排队方法移位，先进入的位构成二进制地址的高位，后进入的位构成二进制地址的低位，移位存储器的位数为 ${\log }_2^{117}=6.87,$ 向上取整为7位。图中标记阅读器所对正的二值标记所处的位置为首个待定位置，在轨道线路上沿图示阅读器移动方向依次有117个待定位置，相应布置117个二值标记，布置情况为001111111011111001111010111100011101101110100111001011100001101100110101011010001100100110001011000001010000100100000。在图中首个待定位置的左侧布置6个辅助二值标记(虚线方框内的二值标记)，其值等于最末端的6个标记的值，即100000。当标记阅读器从左起第一个辅助二值标记顺序阅读到首个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为1000000，当标记阅读器阅读到第二个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为0000000，当标记阅读器阅读到第三个待定位置的二值标记时，在移位存储器中构成的二进制数为0000001，以此类推。标记阅读器顺序阅读到不同待定位置的二值标记时，所构成的二进制地址(4)见表3。

可见，当标记阅读器顺序阅读到每一个待定位置的二值标记时，所构成的二进制地址是唯一确定的。将此二进制地址与相应待定位置的坐标信息相对应，则可实现绝对定位功能。

表3

待定位置序号	二进制地址	十进制地址	待定位置序号	二进制地址	十进制地址	待定位置序号	二进制地址	十进制地址
									1	1000000	64	40	1011011	91	79	0110100	52
2	0000000	0	41	0110111	55	80	1101000	104
									3	0000001	1	42	1101110	110	81	1010001	81
4	0000011	3	43	1011101	93	82	0100011	35
									5	0000111	7	44	0111010	58	83	1000110	70
6	0001111	15	45	1110100	116	84	0001100	12
									7	0011111	31	46	1101001	105	85	0011001	25
8	0111111	63	47	1010011	83	86	0110010	50
									9	1111111	127	48	0100111	39	87	1100100	100
10	1111110	126	49	1001110	78	88	1001001	73
									11	1111101	125	50	0011100	28	89	0010011	19
12	1111011	123	51	0111001	57	90	0100110	38
									13	1110111	119	52	1110010	114	91	1001100	76
14	1101111	111	53	1100101	101	92	0011000	24
									15	1011111	95	54	1001011	75	93	0110001	49
16	0111110	62	55	0010111	23	94	1100010	98
									17	1111100	124	56	0101110	46	95	1000101	69
18	1111001	121	57	1011100	92	96	0001011	11
									19	1110011	115	58	0111000	56	97	0010110	22
20	1100111	103	59	1110000	112	98	0101100	44
									21	1001111	79	60	1100001	97	99	1011000	88
22	0011110	30	61	1000011	67	100	0110000	48
									23	0111101	61	62	0000110	6	101	1100000	96
24	1111010	122	63	0001101	13	102	1000001	65
									25	1110101	117	64	0011011	27	103	0000010	2
26	1101011	107	65	0110110	54	104	0000101	5
									27	1010111	87	66	1101100	108	105	0001010	10
28	0101111	47	67	1011001	89	106	0010100	20
									29	1011110	94	68	0110011	51	107	0101000	40
30	0111100	60	69	1100110	102	108	1010000	80
									31	1111000	120	70	1001101	77	109	0100001	33
32	1110001	113	71	0011010	26	110	1000010	66
									33	1100011	99	72	0110101	53	111	0000100	4
34	1000111	71	73	1101010	106	112	0001001	9
									35	0001110	14	74	1010101	85	113	0010010	18
36	0011101	29	75	0101011	43	114	0100100	36
									37	01111011	59	76	1010110	86	115	1001000	72
38	1110110	118	77	0101101	45	116	0010000	16
									39	1101101	109	78	1011010	90	117	0100000	32

筛选具有N个待定位置的轨道线路合理二值标记配置的计算机程序框图如图5所示，移位存储器的位数为log₂ ^N向上取整。当标记阅读器沿轨道线路顺序阅读到每一个待定位置的二值标记时，在移位存储器中所构成的二进制地址是唯一确定的。

Claims (1)

1.一种轨道线路或生产线绝对位置标记方法，其特征在于：通过在轨道线路沿线每一根或几根轨枕、磁悬浮线路每一只或几只电极、生产线的每一个工位上设置二值标记对其进行特定方式编码，所述二值标记按不等间隔布置，当标记阅读器沿线路顺序阅读二值标记时，在不同位置上读到的标记在移位存储器中所构成的二进制数具有唯一性，将所述二进制数作为地址，与标记阅读器所处位置的坐标信息相对应，即可确定轨道线路或生产线上任一点的绝对位置。

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