CN203054218U - 一种基于脉冲间隔的无线测距系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及列车领域，本实用新型公开了一种基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于包括安装在本列车上的无线收发装置和安装在对方列车上的应答装置，所述无线收发装置和应答装置通过无线信号连接；所述无线收发装置包括无线收发主机、收发天线和显示控制终端，所述无线收发主机通过接口连接显示控制终端，所述收发天线与无线收发主机通过信号连接；所述应答装置包括应答器和应答天线，所述应答器和应答天线通过信号连接。通过上述的基于脉冲间隔的无线测距系统，使得本列车可以实时地确定本列车与前后列车之间的距离，从而做出正确的行驶策略，从而有效地避免了事故的发生。

Description

一种基于脉冲间隔的无线测距系统

技术领域

本实用新型属于铁路列车领域，尤其涉及铁路机车领域中防止事故发生的基于脉冲间隔的无线测距系统。 

背景技术

随着铁路网的扩展和纵横交错，越来越小的行车间隔以及不断提高的列车速度，使轨道交通的安全性面临着巨大的挑战，近年来的多次事故表明了目前我国的列车在运行过程中缺乏完善的、具有连续性和实时性的监测手段，对于前后车辆的监视缺乏更可靠的措施。现有的国内动车上安装使用的都是CTCS系统（中国列车运行控制系统），在运行过程中，调度中心接收列车运行信号，并对列车和信号机进行控制，列车根据信号机以及调度中心的指令运行。列车本身并不能知道前后车辆的具体情况，不与前后列车直接通信，所有行车状态均由列车调度中心进行信息下发。 

国内的高铁防撞系统主要是基于区间的方式，通过地面色灯信号机显示前面的区间是否空闲而决定后面列车是否可以开进区间。地面信号的控制通过轨道电路来实现的，通过轨道电路对铁路区间的色灯信号机进行控制，显示不同的颜色。例如红灯表示前方区间有车，需要停车；黄灯表示需要慢行；绿灯表示可以按正常速度通过。 

综上，国内现有的列车避撞技术无法直接获取前后列车之间的相对距离，前后列车也无直接通信。因此，在列车行驶过程中，对于前后车辆的运行情况无法了解，而完全听从调度中心的命令，依据铁路上的色灯信号运行。因此，一旦由于设备故障而出现调度问题，则存在极大的撞车隐患，将可能造成巨大的人身和财产损失。 

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有技术中存在的在列车运行过程中无法直接通信，无法获取前后列车之间的相对距离来避免事故的技术问题，提供一种基于脉冲间隔的无线测距系统。 

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现： 

一种基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于包括安装在本列车上的无线收发装置和安装在对方列车上的应答装置，所述无线收发装置和应答装置通过无线信号连接；所述无线收发装置包括无线收发主机、收发天线和显示控制终端，所述无线收发主机通过接口连接显示控制终端，所述收发天线与无线收发主机通过信号连接；所述应答装置包括应答器和应答天线，所述应答器和应答天线通过信号连接。

进一步地，上述应答器包括第一采样电路、第一数字下变频电路、第一滤波电路，所述第一采样电路、第一数字下变频电路、第一滤波电路依序连接。 

进一步地，上述应答器还包括判断电路，所述第一滤波电路连接判断电路。 

进一步地，上述无线收发主机包括数字信号处理电路，所述数字信号处理电路包括第二采样电路、第二数字下变频电路、第二滤波电路，所述第二采样电路、第二数字下变频电路、第二滤波电路依序连接。 

进一步地，上述收发天线包括辐射器、引向器、射频插座和天线底板，所述辐射器、引向器呈一字型设置在天线底板上，所述辐射器设置在四个引向器的中间并通过射频插座连接天线底板。 

进一步地，上述无线收发主机包括发射器、接收器和处理器，所述接收器和发射器分别连接收发天线，所述接收器连接处理器，所述处理器连接显示控制终端。 

进一步地，上述发射器包括频率源、I/Q调制器、调制开关、功率放大器，所述频率源、I/Q调制器、调制开关、功率放大器依序连接。 

通过采用以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：通过上述的基于脉冲间隔的无线测距系统，使得本列车可以实时高可靠高精度高效地确定本列车与前后列车之间的距离，从而做出正确的行驶策略，从而有效地避免了事故的发生。 

附图说明

附图1为基于脉冲间隔的无线测距系统结构示意图。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

如图1所示的本实用新型的基于脉冲间隔的无线测距系统结构示意图，其中公开了一种基于脉冲间隔的无线测距系统，其具体包括安装在本列车上的无线收发装置和安装在对方列车上的应答装置，所述无线收发装置和应答装置通过无线信号连接；所述无线收发装置包括无线收发主机、收发天线和显示控制终端，所述无线收发主机通过串口连接显示控制终端，所述收发天线与无线收发主机通过信号连接；所述应答装置包括应答器和应答天线，所述应答器和应答天线通过信号连接。基于脉冲间隔的无线测距系统的工作原理如下：无线收发主机产生询问信号并编码后通过收发天线发射出去，安装在对方列车上的应答天线在接收到询问信号后发送给应答器，应答器随即产生应答编码信号并通过应答天线进行发送，收发天线在接收到应答天线发出的应答编码后发送给无线收发主机，无线收发主机通过测量发射脉冲和应答脉冲之间的间隔，计算出对方列车到本列车之间的距离d。其测距公式为： 

，其中d为所测距离，c为光速（电波传播速度），t为发射脉冲和应答脉冲之间的时间间隔（或信号延迟），

为设备自身信号传输和处理延时，是一个确知值。通过上述的基于脉冲间隔的无线测距系统，使得本列车可以实时地确定本列车与前后列车之间的距离，从而做出正确的行驶策略，从而有效地避免了事故的发生。 

更进一步地，上述应答器包括第一采样电路、第一数字下变频电路、第一滤波电路，所述第一采样电路、第一数字下变频电路、第一滤波电路依序连接。通过上述应答器后得到的信号为数字信号，方便了后续的编程和控制，提高了本实用新型无线测距系统的工作效率。 

更进一步地，上述应答器还包括判断电路，所述第一滤波电路连接判断电路。判断电路判断接收到的信号是否为有效信号，如果是有效信号则产生应答编码信号，否则舍弃，采用上述判断电路进一步提高了本测距系统的效率。 

更进一步地，上述无线收发主机包括数字信号处理电路，所述数字信号处理电路包括第二采样电路、第二数字下变频电路、第二滤波电路，所述第二采样电路、第二数字下变频电路、第二滤波电路依序连接。通过上述数字信号处理电路后得到的信号为数字信号，便于后续编程和控制，与模拟信号相比，提高了无线测距系统的工作效率。 

更进一步地，上述收发天线包括辐射器、引向器、射频插座和天线底板，所述辐射器、引向器呈一字型设置在天线底板上，所述辐射器设置在四个引向器中间并通过射频插座连接天线底板。通过上述结构，在辐射器两侧平行于四个引向器的方向获得 “8”字形定向波束，一方面使得更加符合本实用新型的应用范围—列车领域，同时还能获得更高的增益，驻波较小，契合列车的整体设计。 

更进一步地，上述无线收发主机包括发射器、接收器和处理器，所述接收器和发射器分别连接收发天线，所述接收器连接处理器，所述处理器连接显示控制终端。发射器通过收发天线将信号发出，收发天线在收到对方信号后，通过处理器进行处理，并将处理的结果在显示控制终端中进行显示。 

更进一步地，上述发射器包括频率源、I/Q调制器、调制开关、功率放大器，所述频率源、I/Q调制器、调制开关、功率放大器依序连接。频率源产生发射载波信号，载波信号经过I/Q调制器调制之后产生系统所需的调制信号，然后送入调制开关以增加发射关断，随后调制信号输入放大器ERA-5、AH102、RFHA1006后输出约为39.5 dBm。在各级放大器之间均加还可以增加高通或低通滤波器，以滤除杂波和谐波，最终送至收发天线发射。上述接收器包括射频低噪声放大器、滤波器、混频器、中频放大器，所述射频低噪声放大器、滤波器、混频器、中频放大器依序连接。经天线进入接收器的微弱信号首先进入射频低噪声放大器进行放大，然后进入预选滤波器选出所需的信号，预选滤波器同时抑制进入接收机的外部干扰及镜频信号。所选射频信号由混频器下变频为中频信号后，经中频放大滤波后（中频放大器可提供更好的匹配滤波），功分输出中频信号和监视信号，其中IF信号送入处理板，RX送至检测口。 

上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用本实用新型的，本实用新型并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。 

Claims (7)

1.一种基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于包括安装在本列车上的无线收发装置和安装在对方列车上的应答装置，所述无线收发装置和应答装置通过无线信号连接；所述无线收发装置包括无线收发主机、收发天线和显示控制终端，所述无线收发主机通过接口连接显示控制终端，所述收发天线与无线收发主机通过信号连接；所述应答装置包括应答器和应答天线，所述应答器和应答天线通过信号连接。

2.如权利要求1所述的基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于所述应答器包括第一采样电路、第一数字下变频电路、第一滤波电路，所述第一采样电路、第一数字下变频电路、第一滤波电路依序连接。

3.如权利要求2所述的基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于所述应答器还包括判断电路，所述第一滤波电路连接判断电路。

4.如权利要求3所述的基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于所述无线收发主机包括数字信号处理电路，所述数字信号处理电路包括第二采样电路、第二数字下变频电路、第二滤波电路，所述第二采样电路、第二数字下变频电路、第二滤波电路依序连接。

5.如权利要求4所述的基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于所述收发天线包括辐射器、引向器、射频插座和天线底板，所述辐射器、引向器呈一字型设置在天线底板上，所述辐射器设置在四个引向器的中间并通过射频插座连接天线底板。

6.如权利要求5所述的基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于所述无线收发主机包括发射器、接收器和处理器，所述接收器和发射器分别连接收发天线，所述接收器连接处理器，所述处理器连接显示控制终端。

7.如权利要求6所述的基于脉冲间隔的无线测距系统，其特征在于所述发射器包括频率源、I/Q调制器、调制开关、功率放大器，所述频率源、I/Q调制器、调制开关、功率放大器依序连接。

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