一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统

摘要

本发明公开了一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统，包括中央控制器、多个无线信标、数据采集模块以及多个传感器，多个无线信标固定安装在隧道内，中央控制器安装在轨道电机车上，多个无线信标通过无线射频传输网络连接中央控制器，数据采集模块连接多个传感器，数据采集模块通过无线射频传输网络连接中央控制器，中央控制器通过WIFI通信网络分别连接远程监控终端和手持集控终端，本发明结构原理简单，实现了对轨道电机车的实时位置监控，及时为轨道电机车运行状态调整提供信息基础，从而为轨道电机车的智能控制提供支撑。

权利要求

1.一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统，包括中央控制器(1)、多个无线信标、数据采集模块(2)以及多个传感器，其特征在于：所述多个无线信标固定安装在隧道内，所述中央控制器(1)安装在轨道电机车上，且所述中央控制器(1)内安装有移动信标，所述多个无线信标通过无线射频传输网络(3)连接中央控制器(1)，所述数据采集模块(2)连接多个传感器，所述数据采集模块(2)通过无线射频传输网络(3)连接中央控制器(1)，所述中央控制器(1)通过WIFI通信网络(4)分别连接远程监控终端(5)和手持集控终端(6)；

还包括声呐装置(7)，所述声呐装置(7)固定安装在无线信标处；所述多个无线信标包括第一无线信标(8)、第二无线信标(9)、第三无线信标(10)和第N无线信标，N为大于3的整数，相邻两个无线信标之间间距为90米-110米；所述多个传感器包括红外探头(11)、超声探头(12)、视频传感器(13)以及自动驾驶轨道电机车位置速度辅助传感器(14)，所述红外探头(11)、超声探头(12)和视频传感器(13)安装在轨道电机车前部，所述自动驾驶轨道电机车位置速度辅助传感器(14)安装在轨道电机车车轮上；所述无线射频传输网络(3)采用

2.4G无线射频的传输通道；

其使用方法包括以下步骤：

A、在隧道中预先布设多个无线信标，定时的发出射频信号，无线信标的位置被测出并存储在电脑中；

B、轨道电机车上的中央控制器上携带一个移动信标，此移动信标定时地接收到隧道内距离轨道电机车最近的无线信标发出的信号后；

C、此时，机车移动信标向设置在地面上的无线信标发出应答信号，即可确知携带移动信标的轨道电机车位于地面上的无线信标的无线信号范围内；根据固定信标接收到的信号强度，以估计轨道电机车与距离机车最近的固定信标的距离，实现定位。

说明书

一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统

技术领域

[0001] 本发明涉及轨道电机车定位技术领域，具体为一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统。

背景技术

[0002] 随着城市化进程的推进，为引导城市结构调整、优化空间布局、提高土地使用效率，我国不断推进城市轨道交通的建设，各地方政府也积极筹备，提交城市轨道交通建设规划。这都将为城市轨道交通各子行业带来巨大的市场需求。

[0003] 牵引机车作为轨道交通建设中的重要设备，是轨道车辆运输的一种牵引装置，在轨道交通基础建设中，发挥着重要作用，广泛使用在隧道掘进时长距离、大吨位物料运输。尤其在城市地铁、防空洞、泄洪通道建设等隧道施工建设中广泛使用。目前大部分隧道运输机车都是电机车，采用新能源动力模组供给直流电源的隧道建设轨道电机车是研究和发展的主流。如何实现在隧道恶劣环境下，轨道电机车的实时高精度定位是目前隧道建设轨道电机车系统研究的一大难点。

[0004] 就定位而言，目前已经广泛使用的系统有移动蜂窝网、GPS全球定位系统以及我国自主研发的北斗卫星定位系统等。GPS、北斗定位系统利用遍布太空的多颗卫星进行定位，具有精度高、全天候等特点，在全球被广泛使用，在个人定位导航、车辆船舶的调度管理、军事中发挥重要作用。但是，GPS、北斗定位系统在建筑物内、地下等卫星信号被遮挡的区域，无法正常定位。随着移动蜂窝通信网络的发展，出现了将移动蜂窝网络定位技术与GPS定位系统相结合的A-GPS定位系统，其克服了GPS卫星信号被遮挡后存在定位盲区的缺点，在定位方面具有一定优势。由于在隧道深处，GPS信号以及地面移动蜂窝网络信号都无法到达，这就制约了这些技术在隧道建设中的应用，隧道建设轨道电机车实时高精度定位必须另辟蹊径。

[0005] 另外，基于RFID识别技术的有线信号传输隧道定位系统，通过发射射频信号来进行数据交换和识别，其定位精度较差，存在5米左右的定位误差，无法满足隧道建设过程中某些特定位置对定位精度的要求。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统，包括中央控制器、多个无线信标、数据采集模块以及多个传感器，所述多个无线信标固定安装在隧道内，所述中央控制器安装在轨道电机车上，且所述中央控制器内安装有移动信标，所述多个无线信标通过无线射频传输网络连接中央控制器，所述数据采集模块连接多个传感器，所述数据采集模块通过无线射频传输网络连接中央控制器，所述中央控制器通过WIFI通信网络分别连接远程监控终端和手持集控终端；

[0008] 还包括声呐装置，所述声呐装置固定安装在无线信标处；所述多个无线信标包括第一无线信标、第二无线信标、第三无线信标、第N无线信标，N为大于3的整数，相邻两个无线信标之间间距为90米-110米；所述多个传感器包括红外探头、超声探头、视频传感器以及自动驾驶轨道电机车位置速度辅助传感器，所述红外探头、超声探头、视频传感器安装在轨道电机车前部，所述自动驾驶轨道电机车位置速度辅助传感器安装在轨道电机车车轮上；所述无线射频传输网络采用2.4G无线射频的传输通道；

[0009] 其使用方法包括以下步骤：

[0010] A、在隧道中预先布设多个无线信标，定时的发出射频信号，无线信标的位置被测出并存储在电脑中；

[0011] B、轨道电机车上的中央控制器上携带一个移动信标，此移动信标定时地接收到隧道内距离轨道电机车最近的无线信标发出的信号后；

[0012] C、此时，机车移动信标向设置在地面上的无线信标发出应答信号，即可确知携带移动信标的轨道电机车位于地面上的无线信标的无线信号范围内；根据固定信标接收到的信号强度，以估计轨道电机车与距离机车最近的固定信标的距离，实现定位。

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0014] (1)本发明结构原理简单，实现了对轨道电机车的实时位置监控，及时为轨道电机车运行状态调整提供信息基础，从而为轨道电机车的智能控制提供支撑。

[0015] (2)本发明通过设置多个无线信标，解决了无线信号传输不稳定且质量差，导致定位精度差的问题。

[0016] (3)本发明通过在无线信标处加装声呐装置，对无线射频定位技术加以优化，实现原有2-3米定位误差基础上的精确定位。

附图说明

[0017] 图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种隧道建设新能源轨道电机车实时高精度自动定位系统，包括中央控制器1、多个无线信标、数据采集模块2以及多个传感器，所述多个无线信标固定安装在隧道内，所述中央控制器1安装在轨道电机车上，且所述中央控制器1内安装有移动信标，所述多个无线信标通过无线射频传输网络3连接中央控制器1，无线射频传输网络3采用2.4G无线射频的传输通道；所述数据采集模块2连接多个传感器，所述数据采集模块2通过无线射频传输网络3连接中央控制器1，所述中央控制器1通过WIFI通信网络4分别连接远程监控终端5和手持集控终端6；还包括声呐装置7，所述声呐装置7固定安装在无线信标处，本发明通过在无线信标处加装声呐装置，对无线射频定位技术加以优化，实现原有23米定位误差基础上的精确定位。

[0020] 本实施例中，多个无线信标包括第一无线信标8、第二无线信标9、第三无线信标10、第N无线信标，N为大于3的整数，相邻两个无线信标之间间距为90米-110米。无线信标的位置需要动态测算，采用车轮周长的动态计算，通过安装在车轮上传感器统计车轮转动圈数，来确定轨道电机车行进距离，从而确定新无线信标安装位置，本发明通过设置多个无线信标，解决了无线信号传输不稳定且质量差，导致定位精度差的问题。

[0021] 本实施例中，多个传感器包括红外探头11、超声探头12、视频传感器13以及自动驾驶轨道电机车位置速度辅助传感器14，所述红外探头11、超声探头12、视频传感器13安装在轨道电机车前部，所述自动驾驶轨道电机车位置速度辅助传感器14安装在轨道电机车车轮上，本发明中，通过在轨道电机车前部安装红外探头、超声探头、视频传感器等感测装置，来判断前方障碍物类型，和轨道电机车高精度实时定位系统相配合，及时有效规避障碍。

[0022] 本发明的使用方法包括以下步骤：

[0023] A、在隧道中预先布设多个无线信标，定时的发出射频信号，无线信标的位置被测出并存储在电脑中；

[0024] B、轨道电机车上的中央控制器上携带一个移动信标，此移动信标定时地接收到隧道内距离轨道电机车最近的无线信标发出的信号后；

[0025] C、此时，机车移动信标向设置在地面上的无线信标发出应答信号，即可确知携带移动信标的轨道电机车位于地面上的无线信标的无线信号范围内；根据固定信标接收到的信号强度，以估计轨道电机车与距离机车最近的固定信标的距离，实现定位。

[0026] 本发明结构原理简单，实现了对轨道电机车的实时位置监控，及时为轨道电机车运行状态调整提供信息基础，从而为轨道电机车的智能控制提供支撑。

[0027] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。