CN204150066U - 一种基于rfid和sins的列车定位系统 - Google Patents

一种基于rfid和sins的列车定位系统 Download PDF

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王其
程致远
朱哲夫
陈媛
管永康
李金林
李辰帅
缪宇敏
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Abstract

本实用新型公开了一种基于RFID和SINS的列车定位系统，包括射频定位系统、捷联定位系统以及数据处理模块，所述射频定位系统包括安装在列车底部的阅读器和数个安装在轨道不同位置处的定位标签，所述捷联定位系统包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，均设置在列车上，所述阅读器、三轴加速度计和三轴陀螺仪分别连接数据处理单元。本实用新型通过射频定位系统获得的离散定位信息来校正捷联定位系统的输出误差，使得系统输出连续精确的位置信息，提高了系统可靠性。

Description

一种基于RFID和SINS的列车定位系统
技术领域
本实用新型属于导航定位技术领域，特别涉及了一种基于RFID和SINS的列车定位系统。
背景技术
随着城市规模不断扩大，城市交通问题日益突出。地铁具有运量大、污染少、准时等优点，已经成为解决大中型城市交通问题的首选方案。目前，地铁列车自动控制系统利用轨道和车载设备对列车进行实时定位，通过列车与轨道之间的信息传输实现信息交互，实时控制列车运行。列车定位技术从设备安装位置上可以分为：轨旁型、车站型和车载型；从闭塞区间的移动性可以分为：固定闭塞型、准移动闭塞型和移动闭塞型。从采取的定位方法上可以分为编码里程仪、轨道电路、信标（应答器）、裂缝波导、交叉电缆环线和无线扩频等。随着工程技术的发展，人们提出了多种列车定位技术，如轨道电路、里程计、查询/应答器、测速仪、卫星系统、无线通信、感应回线等。
基于轨道电路的列车定位方法的缺点是定位精度取决于轨道电路的长度，不精确，无法构成移动闭塞。基于查询/应答器的列车定位方法是地铁上运用最为广泛的一种方式，但缺点是只能给出点式定位信息，存在设置间距和投资规模的矛盾，现在一般采用组合定位方法，即采用基于测速的列车定位，以查询/应答器纠正因轮径变化、打滑或空转产生的累积误差。基于感应回线的列车定位是当列车经过每个电缆交叉点时，车载设备检测到回线内信号的极性变化，并对极性变化的次数进行计数，从而确定列车经过的距离，达到定位目的，这种方法同样受到交叉区长度的影响，且如果交叉区比较窄，位置脉冲漏计的可能性较大。
目前，无线通信的列车定位技术成为列车定位研究的主流，包括GSM技术、射频定位技术（RFID）以及码分多址通信技术等。GSM技术、码分多址通信技术需要在沿线设置专用扩频基站，投资成本较高。射频定位技术（RFID）可以精确给出某些离散点的精确位置，却难以给出连续精确的位置信息。
实用新型内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本实用新型旨在提供一种基于RFID和SINS的列车定位系统，组合RFID和SINS技术，提高列车的定位精度和稳定性。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：
一种基于RFID和SINS的列车定位系统，包括射频定位系统、捷联定位系统以及数据处理模块，所述射频定位系统包括安装在列车底部的阅读器和数个安装在轨道不同位置处的定位标签，所述捷联定位系统包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，均设置在列车上，所述阅读器、三轴加速度计和三轴陀螺仪分别连接数据处理单元。
其中，上述捷联定位系统采用MPU6050运动传感器。
其中，上述阅读器包括天线和与之连接的解码器，所述解码器连接数据处理单元。
其中，上述天线为磁场耦合式天线。
其中，上述定位标签为无源标签。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本实用新型集成了射频定位技术和捷联定位技术（SINS）的优势，通过射频定位系统获得的离散定位信息来校正捷联定位系统的输出误差，使得系统输出连续精确的位置信息，提高了系统可靠性，克服了捷联定位系统位置误差随着时间增大的缺陷和射频定位系统输出信息不连续的缺点。
附图说明
图1是本实用新型射频定位系统的安装示意图。
图2是本实用新型的系统结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示本实用新型的系统结构框图，一种基于RFID和SINS的列车定位系统，包括射频定位系统、捷联定位系统以及数据处理模块，所述射频定位系统包括安装在列车底部的阅读器和数个安装在轨道不同位置处的定位标签，所述捷联定位系统包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，均设置在列车上，所述阅读器、三轴加速度计和三轴陀螺仪分别连接数据处理单元。本实用新型射频定位系统的安装示意图如图2所示。
在本实施例中，捷联定位系统采用MPU6050运动传感器，MPU6050运动传感器内部集成了三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计。阅读器包括天线和与之连接的解码器，所述解码器连接数据处理单元。天线为磁场耦合式天线，定位标签为无源标签，它的电源由磁场耦合式天线发出的磁场供给。
本实用新型的工作原理：
阅读器中的磁场耦合式天线产生一定范围的磁场，在列车行驶时，当某一定位标签处于该磁场时，该定位标签发出携带位置信息的编码数据，阅读器通过天线接收该编码数据，并通过解码器对编码数据进行解码，获得位置信息，并将位置信息送给处理单元。
同时，列车上的三轴加速度计和三轴陀螺仪分别采集列车运动的线性加速度和运动角速度，并通过积分和运算得到速度和位置信息，并将该信息送给信息梳理单元。
信息处理单元分别接收捷联定位系统和射频定位系统送来的信息，并将两个系统送来的信息通过卡尔曼滤波器作差得到状态参数向量估计值，并将该估计值反馈给捷联定位系统，实现对捷联定位系统输出信号的校正。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于RFID和SINS的列车定位系统，其特征在于：包括射频定位系统、捷联定位系统以及数据处理模块，所述射频定位系统包括安装在列车底部的阅读器和数个安装在轨道不同位置处的定位标签，所述捷联定位系统包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，均设置在列车上，所述阅读器、三轴加速度计和三轴陀螺仪分别连接数据处理单元。
2.根据权利要求1所述一种基于RFID和SINS的列车定位系统，其特征在于：所述捷联定位系统采用MPU6050运动传感器。
3.根据权利要求1所述一种基于RFID和SINS的列车定位系统，其特征在于：所述阅读器包括天线和与之连接的解码器，所述解码器连接数据处理单元。
4.根据权利要求3所述一种基于RFID和SINS的列车定位系统，其特征在于：所述天线为磁场耦合式天线。
5.根据权利要求4所述一种基于RFID和SINS的列车定位系统，其特征在于：所述定位标签为无源标签。
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