CN206321789U - 一种感应无线的强抗干扰系统 - Google Patents

Abstract

一种涉及感应无线技术的强抗干扰系统，尤指一种用于轨道交通车辆的位置及速度检测的强抗干扰设备，适用于磁悬浮列车的位置及速度检测的强抗干扰设备，可广泛应用于轨道交通车辆的一种感应无线的强抗干扰系统。该系统包括一个交叉绕制的8字形天线线圈，编码电缆、终端匹配电阻地址、速度信号处理单元及信号发生器等部件，组合为信号处理系统，编码电缆形成的交叉感应回路通过耦合变压器连接到地址、速度信号处理单元，8字形天线线圈连接到信号发生器。主要解决如何能从信号源头上消除强干扰而并不会对有用信号造成影响等有关技术问题。本实用新型的积极效果：该系统提高了感应无线系统的可靠性、准确性及精确性，具有安全可靠，抗干扰性强等优点。

Description

一种感应无线的强抗干扰系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于感应无线技术的强抗干扰系统，尤指一种用于轨道交通车辆的位置及速度检测的强抗干扰设备，适用于磁悬浮列车的位置及速度检测的强抗干扰设备，可广泛应用于轨道交通车辆的感应无线的强抗干扰系统。

背景技术

目前常用于轨道交通车辆的位置及速度检测技术主要有：Gps定位技术、射频应答技术、计数枕轨、感应无线编码电缆(交叉回线)等。其中，感应无线编码电缆方案具有设备简单、对地形适应能力强、几乎不受天气等自然因素的影响、精度高等优点。另外，还可以用于绝对定位、速度检测、感应无线通信，并且可以把测速定位和感应无线通信集成到同一套系统中，减少了成本，是所有系统中应用于轨道交通(特别包括磁悬浮交通)中的最优方案。

但在实际应用特别是磁悬浮列车测速定位应用中该技术却存在不可避免的技术难题：

●强电磁干扰。特别是磁悬浮列车会产生很强的电磁辐射，尤其是悬浮电磁铁和直线推进电机会产生很强的磁场，这些对测速定位系统都有不利的影响；

●同频谐波干扰。特别是磁悬浮的电气驱动频率，与地址感应工作频率相当接近，它的多次谐波往往落在地址感应工作频率中，用传统的滤波方法很难提高信噪比，当同频干扰信号幅度高过有用信号幅度时，测速定位系统将无法正常工作；

为了克服以上所描述的种种技术难题，具有更加稳定可靠的感应无线系统以达到测速定位及数据通信的目的，需同时满足以下几个方面需求：

1、从信号源头上消除强干扰，即从根本上解决问题；

2、在解决干扰问题的同时不能对有用信号造成影响。

实用新型内容

为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种用于轨道交通车辆的地上位置及速度检测(如高速磁浮列车)的强抗干扰设备，该设备通过采用8字形天线线圈、两根镜像电缆编码的电缆镜像样式等技术，实现从信号源头上消除强干扰而并不会对有用信号造成影响的强抗干扰设备，既能从信号源头上消除强干扰而对有用信号达到倍增的效果，又能广泛应用于轨道交通车辆的位置识别、精密定位、速度检测及数据通信的一种感应无线的强抗干扰系统。

本实用新型要解决的技术问题是：主要解决如何能从信号源头上消除强干扰而并不会对有用信号造成影响的结构设计问题；要解决编码电缆的镜像样式的技术问题；还要解决如何提高天线线圈效率的信号处理系统的设备结构设计等有关技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种感应无线的强抗干扰系统,该系统包括8字形天线线圈、编码电缆A、编码电缆B、终端匹配电阻A、地址、速度信号处理单元及信号发生器；编码电缆A和编码电缆B形成的交叉感应回路通过耦合变压器连接到地址、速度信号处理单元，8字形天线线圈连接到信号发生器；编码电缆A和编码电缆B和地址、速度信号处理单元安置在地面上，8字形天线线圈和信号发生器安置在移动车辆上，上述各部件组合成为一个信号处理系统，其中：

编码电缆A由至少二对线组成，其中包含一对相位基准线和至少一对反复交叉的地址线，编码电缆B也由至少二对线组成，其中包含一对相位基准线和至少一对反复交叉的地址线；

编码电缆A和编码电缆B均按格雷码编码规则反复交叉编制而成，对应的对线的交叉间距、宽度完全相同，分别从第一个交叉点开始对齐平铺、平行并列、紧密靠近；编码电缆A和编码电缆B中对应的每一对线的交叉间距相同但完全反相，在空间上形成一种完全反相的电缆镜像样式的两根编码电缆的串接方式、并接方式；

编码电缆A和编码电缆B中的每一对线都匹配一个终端电阻，其中的一个终端匹配电阻A连接其中一对地址线D₀对线构成感应回路；

地址、速度信号处理单元通过耦合变压器连接到已经反相的编码电缆A和编码电缆B上，感应8字形天线线圈的磁场方向相反的有用倍增信号，而在同一时刻以相同方向通过已经反相的编码电缆A和编码电缆B的干扰信号被完全抵消。

进一步的，所述的一种感应无线的强抗干扰系统的两根编码电缆的串接方式的两根镜像电缆编码电缆A终端和编码电缆B始端进行交叉连接，编码电缆A始端连接耦合变压器，编码电缆B终端连接终端匹配电阻A(4)，其中：

编码电缆A中的G₀对线和编码电缆B中的D₀对线为最小交叉间距的感应对线，最小交叉间隔至少为10cm，其相邻的两个交叉线之间为最小交叉格，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A中的交叉感应对线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元连接，编码电缆A终端和编码电缆B始端连接，其中编码电缆A所对应的G₀₊正终端连接编码电缆B所对应的D₀₊正始端，而编码电缆A所对应的G_0—负终端连接编码电缆B所对应的D_0—负始端，编码电缆B的D₀对线的终端与终端匹配电阻A相连接。

进一步的，所述的的一种感应无线的强抗干扰系统的两根编码电缆的并接方式的两根镜像电缆编码电缆A和编码电缆B在起始端进行交叉连接，电缆编码电缆A和编码电缆B的终端分别连接终端匹配电阻，其中：

编码电缆A中的G₀对线和编码电缆B中的D₀对线为最小交叉间距的感应对线，最小交叉间隔至少为10cm，其相邻的两个交叉线之间为最小交叉格，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A中的交叉感应对线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元连接，编码电缆A始端再和编码电缆B始端连接，其中编码电缆A所对应的G₀₊正始端连接编码电缆B所对应的D_0—负始端，而编码电缆A所对应的G_0—负始端连接编码电缆B所对应的D₀₊正始端，编码电缆A的G₀对线和编码电缆B的D₀对线的终端分别与终端匹配电阻B和终端匹配电阻C相连接。

进一步的，所述的一种感应无线的强抗干扰系统的8字形天线线圈为两个完全相同的线圈按反相方式连接而成，与电容一起构成谐振回路，其宽度与编码电缆的最小交叉间距相同，长度是编码电缆A的宽度的两倍，完全覆盖并列的编码电缆A和编码电缆B的两个最小交叉格。

本发明的有益效果是：该感应无线的强抗干扰系统通过两根编码电缆、8字形天线线圈和信号发生器、地址速度信号处理单元组成一个闭环信号处理系统。根据发射信号场与干扰场在空间的不同分布特点，能从信号源头上消除强干扰并能倍增有用信号，完全满足地址、速度检测的需求，提高感应无线系统的可靠性、准确性及精确性，广泛应用于轨道交通车辆的位置识别、精密定位、速度检测及数据通信，具有安全可靠，抗干扰性强等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图1是本实用新型两根编码电缆串接方式的结构示意图；

附图2是本实用新型两根编码电缆并接方式的结构示意图；

附图中标号说明：

1—8字形天线线圈；

2—编码电缆A；

3—编码电缆B；

4—终端匹配电阻A；

5—地址、速度信号处理单元；

6—信号发生器；

7—编码电缆A(2)所对应的G₀₊正终端；

8—编码电缆B(3)所对应的D_0—负始端；

9—编码电缆A(2)所对应的G_0—负终端；

10—编码电缆B(3)所对应的D₀₊正始端；

11—编码电缆A(2)所对应的G₀₊正始端；

12—编码电缆B(3)所对应的D_0—负始端；

13—编码电缆A(2)所对应的G_0—负始端；

14—编码电缆B(3)所对应的D₀₊正始端；

15—终端匹配电阻C；

16—终端匹配电阻B。

具体实施方式

请参阅附图1、2所示，本实用新型为一种感应无线的强抗干扰系统,该系统包括8字形天线线圈1、编码电缆A 2、编码电缆B 3、终端匹配电阻A 4、地址、速度信号处理单元5及信号发生器6；编码电缆A 2和编码电缆B 3形成的交叉感应回路通过耦合变压器连接到地址、速度信号处理单元5，8字形天线线圈1连接到信号发生器6；编码电缆A2和编码电缆B3和地址、速度信号处理单元5安置在地面上，8字形天线线圈1和信号发生器6安置在移动车辆上，上述各部件组合成为一个信号处理系统，其中：

编码电缆A2由至少二对线组成，其中包含一对相位基准线和至少一对反复交叉的地址线，编码电缆B 3也由至少二对线组成，其中包含一对相位基准线和至少一对反复交叉的地址线；

编码电缆A2和编码电缆B 3均按格雷码编码规则但不限于格雷码编码规则反复交叉编制而成，对应的对线的交叉间距、宽度完全相同，分别从第一个交叉点开始对齐平铺、平行并列、紧密靠近；编码电缆A2和编码电缆B 3中对应的每一对线的交叉间距相同但完全反相，在空间上形成一种完全反相的电缆镜像样式的两根编码电缆的串接方式、并接方式；

编码电缆A2和编码电缆B 3中的每一对线都匹配一个终端电阻，其中的一个终端匹配电阻A4连接其中一对地址线D₀对线构成感应回路；

地址、速度信号处理单元5通过耦合变压器连接到已经反相的编码电缆A2和编码电缆B 3上，感应8字形天线线圈1的磁场方向相反的有用倍增信号，而在同一时刻以相同方向通过已经反相的编码电缆A2和编码电缆B 3的干扰信号被完全抵消。

请参阅附图1所示，进一步的，所述的一种感应无线的强抗干扰系统的两根编码电缆的串接方式的两根镜像电缆编码电缆A2终端和编码电缆B 3始端进行交叉连接，编码电缆A2始端连接耦合变压器，编码电缆B 3终端连接终端匹配电阻A4，其中：

编码电缆A2中的G₀对线和编码电缆B 3中的D₀对线为最小交叉间距的感应对线，最小交叉间隔至少为10cm，其相邻的两个交叉线之间为最小交叉格，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A2中的交叉感应对线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元5连接，编码电缆A2终端和编码电缆B3始端连接，其中编码电缆A2所对应的G₀₊正终端7连接编码电缆B 3所对应的D₀₊正始端10，而编码电缆A2所对应的G_0—负终端9连接编码电缆B 3所对应的D_0—负始端8，编码电缆B 3的D₀对线的终端与终端匹配电阻A4相连接。

请参阅附图2所示，进一步的，所述的一种感应无线的强抗干扰系统的两根编码电缆的并接方式的两根镜像电缆编码电缆A2和编码电缆B 3在起始端进行交叉连接，电缆编码电缆A2和编码电缆B 3的终端分别连接终端匹配电阻，

其中：

编码电缆A2中的G₀对线和编码电缆B 3中的D₀对线为最小交叉间距的感应对线，最小交叉间隔至少为10cm，其相邻的两个交叉线之间为最小交叉格，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A2中的交叉感应对线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元5连接，编码电缆A2始端再和编码电缆B 3始端连接，其中编码电缆A2所对应的G₀₊正始端11连接编码电缆B 3所对应的D_0—负始端12，而编码电缆A2所对应的G_0—负始端13连接编码电缆B 3所对应的D₀₊正始端14，编码电缆A2的G₀对线和编码电缆B 3的D₀对线的终端分别与终端匹配电阻B16和终端匹配电阻C 15相连接。

进一步的，所述的一种感应无线的强抗干扰系统的8字形天线线圈1为两个完全相同的线圈按反相方式连接而成，与电容一起构成谐振回路，其宽度与编码电缆的最小交叉间距相同，长度是编码电缆A2的宽度的两倍，完全覆盖并列的编码电缆A 2和编码电缆B 3的两个最小交叉格。

本实用新型的相关技术特征及操作方法：

本实用新型包括一个交叉绕制的8字形天线线圈(1)，编码电缆A(2)、编码电缆B(3)、终端匹配电阻(4)地址、速度信号处理单元(5)及信号发生器(6)。

所述的编码电缆A(2)，由一对相位线R和至少二对线反复交叉的地址线G₀—G_N组成，一般但不限于按格雷码编码规则编制，如图1所示的是编码电缆A(2)其中一对最小间距的G₀交叉感应回线。

所述的编码电缆B(3)，与编码电缆A(2)一样按但不限于格雷码编码规则编制由一对相位线X和至少二对线反复交叉的地址线D₀—D_N组成，其电缆宽度、对应的对线交叉间距和编码电缆A(2)一致，如图1所示的是编码电缆B(3)其中一对最小间距的D₀交叉感应回线。

所述的终端匹配电阻(4)，由至少2个电阻组成，如图1所示，其中的一个终端匹配电阻(4)连接其中一对最小间距的交叉感应回线构成感应回路。

如图1所示，所述的8字形天线线圈(1)，与电容搭配形成谐振电路。编码电缆A(2)与编码电缆B(3)平行并列，紧密靠近或编织在一起，每根编码电缆由至少2对线交叉感应回线组成，对应的每一对线的交叉间距一致。

但完全反相，在空间上形成一种电缆镜像的样式。图1中显示的是两根编码电缆其中一对最小间距的交叉感应回线，当这两对交叉感应回线形成环路连入地址、速度检测单元时，对于外来干扰来说，由于其在一定空间上是方向大小一致的，那么在两根电缆上的交叉感应回线就感应到完全反相的干扰信号，因此能将干扰信号在源头上完全抵消，达到强抗干扰的目的。

如图1所示8字形天线线圈(1)，其宽度与编码电缆的最小交叉感应回线一致，长度是编码电缆的最小交叉感应回线的两倍，正好将并列的两根编码电缆覆盖。8字形天线线圈(1)交叉绕制的线圈所发射的信号是完全反相的，而因两根编码电缆的反相因素则其所感应到的是同相信号，故两根编码电缆连接后得到的是倍增的信号。

如图1所示，将编码电缆A(2)和编码电缆B(3)形成的交叉感应回路通过耦合变压器连接到地址、速度信号处理单元(5)，则地址、速度信号处理单元(5)得到的是感应到的8字形天线线圈(1)的倍增信号，而干扰信号则在两根编码电缆上被完全抵消。

下面结合附图1、附图2对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1，编码电缆串接方式:

编码电缆A(2)和编码电缆B(3)分别由至少2对线按但不限于格雷码编码规则编制而成，编码电缆A(2)和编码电缆B(3)编法一致，长度、宽度一致，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式。串接方式相当于两根镜像电缆编码电缆A(2)和编码电缆B(3)首尾进行交叉连接，而编码电缆A(2)始端连接耦合变压器、编码电缆B(3)尾端连接终端匹配电阻。下面仅以两根电缆中G₀、D₀对线为例说明，其余对线R、G_N线、D_N线同理仿照连接。

如图1所示，为编码电缆A(2)和编码电缆B(3)至少2对交叉感应回线的其中一对最小交叉感应回线G₀和D₀的串接的方式，编码电缆A(2)和编码电缆B(3)的最小交叉感应回线G₀和D₀从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A(2)中的交叉感应回线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元(5)连接，编码电缆A(2)尾端和编码电缆B(3)始端连接，其中编码电缆A(2)的G₀₊正端(7)连接编码电缆B(3)所对应的D_0—负端(8)，而编码电缆A(2)交叉的G_0—负端(9)连接编码电缆B(3)所对应的D₀₊正端(10)，这样就完成了编码电缆A(2)和编码电缆B(3)的最小交叉感应回线G₀和D₀的交叉连接；编码电缆B(3)尾端与匹配电阻相(4)连接。最终，地址、速度信号处理单元得到的是感应到的8字形天线线圈(1)的倍增信号，而干扰信号则在两根编码电缆上被完全抵消。

实施例2，编码电缆并接方式：

编码电缆A(2)和编码电缆B(3)分别由至少2对线按但不限于格雷码编码规则编制而成，编码电缆A(2)和编码电缆B(3)编法一致，长度、宽度一致，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式。并接方式相当于两根镜像电缆编码电缆A(2)和编码电缆B(3)在始端就进行交叉连接并同时连接耦合变压器，而编码电缆A(2)、编码电缆B(3)尾端分别与终端匹配电阻连接。下面仅以两根电缆中G₀、D₀对线为例说明，其余对线R、G_N线、D_N线同理仿照连接。

如图2所示，为编码电缆A(2)和编码电缆B(3)至少2对交叉感应回线的其中一对最小交叉感应回线G₀和D₀的并接的方式，编码电缆A(2)和编码电缆B(3)的最小交叉感应回线G₀和D₀从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A(2)中的交叉感应回线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元(5)连接，编码电缆A(2)始端再和编码电缆B(3)始端连接，其中编码电缆A(2)的G₀₊正端(11)连接编码电缆B(3)所对应的D_0—负端(12)，而编码电缆A(2)的G_0—负端(13)连接编码电缆B(3)所对应的D₀₊正端(14)，这样就完成了编码电缆A(2)和编码电缆B(3)的最小交叉感应回线G₀和D₀的交叉连接；编码电缆A(2)和编码电缆B(3)另一端分别与匹配电阻(4)和匹配电阻(15)相连接。最终，地址、速度信号处理单元(5)得到的是感应到的8字形天线线圈(1)的倍增信号，而干扰信号则在两根编码电缆上被完全抵消。

一般地址、速度信号处理单元(5)和编码电缆A、编码电缆B安置在地面上，而信号发生器(6)和8字形天线线圈(1)在安置在移动车辆上，组成一个闭环信号处理系统。反过来，也可以将信号发生器(6)和编码电缆A、编码电缆B安置在地面上，而地址、速度信号处理单元(5)和8字形天线线圈(1)安置在移动车辆上，也可以组成一个闭环信号处理系统。

本实用新型采用一种感应无线的强抗干扰系统，具有从信号源头上消除强干扰而对有用信号达到倍增的效果等特点，能广泛应用于轨道交通车辆的位置识别、精密定位、速度检测及数据通信。

上述实施例为本实用新型较佳实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何为背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种感应无线的强抗干扰系统,其特征在于:包括8字形天线线圈(1)、编码电缆A(2)、编码电缆B(3)、终端匹配电阻A(4)、地址、速度信号处理单元(5)及信号发生器(6)；编码电缆A(2)和编码电缆B(3)形成的交叉感应回路通过耦合变压器连接到地址、速度信号处理单元(5)，8字形天线线圈(1)连接到信号发生器(6)；编码电缆A(2)和编码电缆B(3)和地址、速度信号处理单元(5)安置在地面上，8字形天线线圈(1)和信号发生器(6)安置在移动车辆上，上述各部件组合成为一个信号处理系统，其中：

编码电缆A(2)由至少二对线组成，其中包含一对相位基准线和至少一对反复交叉的地址线，编码电缆B(3)也由至少二对线组成，其中包含一对相位基准线和至少一对反复交叉的地址线；

编码电缆A(2)和编码电缆B(3)均按格雷码编码规则反复交叉编制而成，对应的对线的交叉间距、宽度完全相同，分别从第一个交叉点开始对齐平铺、平行并列、紧密靠近；编码电缆A(2)和编码电缆B(3)中对应的每一对线的交叉间距相同但完全反相，在空间上形成一种完全反相的电缆镜像样式的两根编码电缆的串接方式、并接方式；

编码电缆A(2)和编码电缆B(3)中的每一对线都匹配一个终端电阻，其中的一个终端匹配电阻A(4)连接其中一对地址线D₀对线构成感应回路；

地址、速度信号处理单元(5)通过耦合变压器连接到已经反相的编码电缆A(2)和编码电缆B(3)上，感应8字形天线线圈(1)的磁场方向相反的有用倍增信号，而在同一时刻以相同方向通过已经反相的编码电缆A(2)和编码电缆B(3)的干扰信号被完全抵消。

2.根据权利要求1所述的一种感应无线的强抗干扰系统，其特征在于：所述的两根编码电缆的串接方式的两根镜像电缆编码电缆A(2)终端和编码电缆B(3)始端进行交叉连接，编码电缆A(2)始端连接耦合变压器，编码电缆B(3)终端连接终端匹配电阻A(4)，其中：

编码电缆A(2)中的G₀对线和编码电缆B(3)中的D₀对线为最小交叉间距的感应对线，最小交叉间隔至少为10cm，其相邻的两个交叉线之间为最小交叉格，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A(2)中的交叉感应对线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元(5)连接，编码电缆A(2)终端和编码电缆B(3)始端连接，其中编码电缆A(2)所对应的G₀₊正终端(7)连接编码电缆B(3)所对应的D₀₊正始端(10)，而编码电缆A(2)所对应的G_0—负终端(9)连接编码电缆B(3)所对应的D_0—负始端(8)，编码电缆B(3)的D₀对线的终端与终端匹配电阻A(4)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种感应无线的强抗干扰系统，其特征在于：所述的两根编码电缆的并接方式的两根镜像电缆编码电缆A(2)和编码电缆B(3)在起始端进行交叉连接，电缆编码电缆A(2)和编码电缆B(3)的终端分别连接终端匹配电阻，其中：

编码电缆A(2)中的G₀对线和编码电缆B(3)中的D₀对线为最小交叉间距的感应对线，最小交叉间隔至少为10cm，其相邻的两个交叉线之间为最小交叉格，从第一个交叉点开始对齐平铺、平行紧密并列在一起形成一种镜像的样式，编码电缆A(2)中的交叉感应对线始端与耦合变压器连接，耦合后再与地址、速度信号处理单元(5)连接，编码电缆A(2)始端再和编码电缆B(3) 始端连接，其中编码电缆A(2)所对应的G₀₊正始端(11)连接编码电缆B(3)所对应的D_0—负始端(12)，而编码电缆A(2)所对应的G_0—负始端(13)连接编码电缆B(3)所对应的D₀₊正始端(14)，编码电缆A(2)的G₀对线和编码电缆B(3)的D₀对线的终端分别与终端匹配电阻B(16)和终端匹配电阻C(15)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种感应无线的强抗干扰系统，其特征在于：所述的8字形天线线圈(1)为两个完全相同的线圈按反相方式连接而成，与电容一起构成谐振回路，其宽度与编码电缆的最小交叉间距相同，长度是编码电缆A(2)的宽度的两倍，完全覆盖并列的编码电缆A(2)和编码电缆B(3)的两个最小交叉格。