一种涉及基于感应无线技术的高速磁浮测速定位复合交叉环线抗干扰技术，主要应用于高速磁浮列车中的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰系统及其方法。本发明系统包括轨道部分、地面控制部分及高速磁浮列车等部件，在轨道部分中增设镜像复合交叉环线，该方法通过两条复合交叉环线的镜像链接技术，通过信号与干扰在空间中分布的不同特点，将信号与干扰分离，使之抗高速磁浮强烈电磁干扰。主要解决如何将系统和方法的软硬件相互匹配等有关技术问题。本发明的优点是：大幅度提高接受到的信号的信噪比，使复合交叉环线地址检测系统技术能用于高速磁浮列车要求，具有定位精确，图像稳定，速度与地址数据正确等优点。
高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰系统及其方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于感应无线技术的高速磁浮测速定位复合交叉环线抗干扰技术，尤指一种具有非常强的电磁辐射干扰的高速磁浮列车测速定位与运行方向的镜像抗干扰系统及其方法，主要应用于高速磁浮列车中，提高接受到的信号的信噪比，加强测试系统的高可靠性，通过新型的高速磁浮测速定位复合交叉环线的镜像抗干扰技术方案，使复合交叉环线地址检测系统也能用于高速磁浮列车中，特别适合具有非常强的电磁辐射干扰的高速磁浮列车测速的定位系统。
背景技术
[0002] 国家大力推动科学技术创新，自主知识的高低速磁浮列车正在快速进入完善开发和推广使用的阶段，如长沙20公里低速磁浮列车已经商业运行了一年余；北京S1号10公里的低速磁浮列车也将在今年投入商业运行。另外高速600公里/小时的磁浮列车也正在处于全力试验之中，我国正努力成为世界上磁浮列车开发最多，推广使用最广的国家。
[0003] 由于磁浮列车不同于普通的轮轨列车，不能通过测量轮速来计算取得速度和车辆位置，特别是高速磁浮列车，它是通过地面系统分段供电和输入轨道上的直线电机的定子的电流的幅度与相位来控制运行，因此它的位置及速度的精确测试非常重要。另外磁浮电气的强大干扰和高速运行时的地址快速变化，使得以往的Gps定位技术、射频应答技术、计数枕轨等传统方法的测速定位技术已经完全无法用于高速磁浮列车。
[0004] 当前岳阳高新技术产业开发区天元电子技术有限公司仅将原有自主掌握的感应无线测速定位技术用于由国家中车集团、南车集团和国防科技大学、西南交通大学、上海同济大学为主承担的600公里/小时的数条高速磁浮列车试验线时也同样遇到了很大的困难。
[0005] 高速磁浮列车不同于中低速磁浮列车在车上供电和控制运行，它的直线电机的定子线圈是镶嵌在轨道上的，是通过地面系统分段供电和控制运行，因此它的精确位置(相对于轨道上各线圈的齿槽位置提供相应的驱动电流的相位)及速度检测的可靠性更为重要，必须通过车上发射载波，地面上通过复合交叉环线感应来使地面尽快检测到磁浮列车精确的速度和位置。
[0006] 另外，磁浮列车与轮轨列车不同，它在轨道上设有直线电机，在它起浮和驱动运行时，轨道上会产生远比轮轨和中低速磁浮列车数量大的电磁辐射，并且电磁辐射频率与感应无线频率相近，也在数十KHZ左右，大幅度降低了接受的信噪比。
[0007] 为了克服以上所描述的技术难题，提高接受到的信号的信噪比，加强测试系统的高可靠性，使复合交叉环线地址检测系统能用于高速磁浮列车，经过多次反复研发实践，设计并采用了新型的高速磁浮测速定位复合交叉环线的镜像抗干扰技术方案，并首先在国防科技大学高速磁浮试验线上取得了成功，为此特申请本发明专利。
发明内容
[0008] 为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种复合交叉环线的镜像抗干扰技术，通过两条复合交叉环线的镜像链接技术，通过信号与干扰在空间中分布的不同特点，使用信号与干扰分离的方法，克服了抗高速磁浮强烈电磁干扰的技术难题，大幅度提高接受到的信号的信噪比，加强测试系统的高可靠性，使复合交叉环线地址检测系统技术能用于高速磁浮列车的快速精确测速定位要求的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰系统及其方法。本发明要解决的技术问题是：主要解决如何设计一套高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术系统的硬件问题；要解决抗高速磁浮强烈电磁干扰的技术难题，又如何提高接受到的信号的信噪比，加强测试系统的高可靠性的复合交叉环线镜像抗干扰技术方法问题；还要解决如何将系统和方法的软硬件相互匹配等有关技术问题。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该系统包括轨道部分、地面控制部分及高速磁浮列车等部件，在轨道部分中增设镜像复合交叉环线，还设有主复合交叉环线、车上发射天线、轨道电机线圈及测速定位解码器；地面控制部分设有测速定位接收器及高速磁浮中央运行控制器；高速磁浮列车设有车上载波功放器；其中：
[0010] 轨道部分中增设的镜像复合交叉环线与主复合交叉环线的对线结构完全相同，且相互平行，镜像复合交叉环线与主复合交叉环线内端的每一对对线分别并联，作为内端组合对线端；镜像复合交叉环线与主复合交叉环线外端的每一对对线分别并联，作为外端组合对线端；这两组内端组合对线端和外端组合对线端分别链接轨道上测速定位解码器的“内端”和“外端”的端子组合接口；
[0011] 车上发射天线的基本结构是由线圈绕制成，紧贴着主复合交叉环线快速滑行，车上发射天线的线圈长宽与主复合交叉环线最小的单一交叉环相同，车上发射天线的磁力线瞬间正向全部穿过主复合交叉环线，而部分磁力线瞬间反向穿过镜像复合交叉环线，由于镜像复合交叉环线的左右镜像连接，加强了有用信号；车上发射天线的IN、END端子通过电缆分别连接高速磁浮列车中车上载波功放器的OUT、END端子；
[0012] 轨道电机线圈为驱动高速磁浮列车运行的直线电机的多组连续的定子线圈，轨道电机线圈的输入端与地面控制部分中高速磁浮中央运行控制器的输出端相互电连接；高速磁浮中央运行控制器分段的变频电力驱动轨道电机线圈，产生可控、变速的推动力，同时也是测速定位系统复合交叉环线产生干扰的主要干扰源；
[0013] 测速定位解码器的“内端”和“外端”端子组合接口接受主复合交叉环线和并行的镜像复合交叉环线的“内端”和“外端”的对线连接，接受它们传来的测速定位对线的原始信号，测速定位解码器的输出端口与测速定位接收器的输入串口相互电连接，经过测速定位解码器内的复杂电路和嵌入式电脑的软件解码后，速度与地址数据通过有线网络电缆送至地面控制部分的测速定位接收器；
[0014] 地面控制部分中测速定位接收器的输出端与高速磁浮中央运行控制器的输入端相互电连接，高速磁浮中央运行控制器的输出端与轨道电机线圈的输入端相互电连接；
[0015] 高速磁浮列车中车上载波功放器通过电缆的OUT端子和END端子分别连接轨道部分的车上发射天线的IN端子和END端子，为功率电流输出至车上发射天线。
[0016] 进一步的，所述的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术系统的镜像复合交叉环线位于主复合交叉环线的紧邻一侧，为铺设完全相同的一条复合交叉环线，它的每一对线的连接线方式与主复合交叉环线的对应对线镜像连接，为两条复合交叉环线的内端的每一对对线分别并联，作为内端对线端，两条复合交叉环线的外端的每一对对线分别并联，作为外端对线端。
[0017] 进一步的，所述的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰方法通过轨道部分、地面控制部分及高速磁浮列车组合成一整体结构的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术系统，实现高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术方法；由轨道电机线圈产生的强烈的电磁辐射干扰，由于空间磁场的分布特性，被均匀分布在主复合交叉环线收到干扰+和镜像复合交叉环线收到干扰+的各对线上，其中镜像复合交叉环线收到干扰+的辐射干扰由于它的镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-,这样通过并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0，为干扰互相抵消；由车上发射天线发射的载波，由于车上发射天线仅紧贴主复合交叉环线，其发射信号特殊的空间磁场的分布特性，使得主复合交叉环线收到信号+和镜像复合交叉环线收到信号-的各对线上，收到的有用的信号方向相反，其中镜像复合交叉环线收到信号-由于它的镜像连接，信号反向，变为收到信号+，这样通过并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+，为有用信号增加了2倍；高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术方法的具体工作步骤是：
[0018] A)、干扰互相抵消的具体步骤是：
[0019] 步骤1：轨道电机线圈
[0020] 轨道电机线圈模块产生的强烈的电磁辐射干扰，分布在主复合交叉环线收到干扰+和镜像复合交叉环线收到干扰+的各对线上；
[0021] 步骤2：电磁辐射干扰均匀分布
[0022] 执行完轨道电机线圈模块后，则同时进入主复合交叉环线收到干扰+模块和镜像复合交叉环线收到干扰+模块的输入端；
[0023] 由于空间磁场的分布特性，被均匀分布在主复合交叉环线收到干扰+模块和镜像复合交叉环线收到干扰+的模块上，其中：镜像复合交叉环线收到干扰+模块的输出端与镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-模块的输入端相互链接；
[0024] 步骤3：并联相加执行完主复合交叉环线收到干扰+模块后，则进入并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0模块的输入端；
[0025] 执行完镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-模块后，则进入并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0模块的输入端，这样通过并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0后，为干扰互相抵消；
[0026] B)、有用信号倍增的具体步骤是：
[0027] 步骤1.车上发射天线
[0028] 车上发射天线发射的载波信号，传送至主复合交叉环线收到信号+和镜像复合交叉环线收到信号-的各对线上；
[0029] 步骤2：收到有用的信号
[0030] 执行完车上发射天线模块后，则同时进入主复合交叉环线收到信号+和镜像复合交叉环线收到信号-模块的输入端；
[0031] 由于车上发射天线紧贴着主复合交叉环线，其发射信号特殊的空间磁场的分布特性，传送至主复合交叉环线收到信号+和镜像复合交叉环线收到信号-的模块上，收到的有用的信号方向相反，其中：镜像复合交叉环线收到信号-与镜像连接，信号反向，变为收到信号+模块的输入端相互链接；
[0032] 步骤3：并联相加
[0033] 执行完主复合交叉环线收到信号+模块后，则进入并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+模块的输入端；
[0034] 执行完镜像连接，信号反向，变为收到信号+模块后，则进入并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+模块的输入端，这样通过并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+后，为有用信号增加了2倍；
[0035] C)、测速定位处理的具体步骤是：
[0036] 步骤1.测速定位解码器
[0037] 执行完并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0模块和并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+模块后，则同时进入测速定位解码器模块的输入端，干扰信号和有用信号共同送至测速定位解码器的混合信号中，信噪比大幅度的增加；
[0038] 步骤2：硬件相位比较
[0039] 执行完测速定位解码器模块后，则进入硬件相位比较模块的输入端，通过硬件相位比较，将基准对线的相位同时与各最小的至最大的单一交叉环线的对线相位进行比较，产生相位相同为零，相异为1的格雷码地址；
[0040] 步骤3：软件计算产生速度地址
[0041] 执行完硬件相位比较模块后，则进入软件计算产生速度地址模块的输入端，在软件计算产生速度地址单元中，经过ARM2114CPU嵌入式电脑及软件将格雷码地址计算翻译为二进制地址，并将本次地址减去上次测试的地址后除以测试间隔时间，得到了当即的方向与速度；
[0042] 步骤4：测速定位接收器
[0043] 执行完软件计算产生速度地址模块后，则进入测速定位接收器模块的输入端，通过串行数据，传送至地面控制部分中测速定位接收器；
[0044] 步骤5：高速磁浮中央运行控制器
[0045] 执行完测速定位接收器模块后，则进入高速磁浮中央运行控制器模块的输入端，通过串行数据，传送至地面控制部分中高速磁浮中央运行控制器；
[0046] 步骤6：根据列车的位置数据、目标速度和当即速度，执行不同模块[0047] 执行完高速磁浮中央运行控制器模块后，则同时进入确定列车目标速度方向模块、确定控制的电机线圈段模块、确定控制的电流相位模块和确定控制的电流频率各模块的输入端；
[0048] 进入第一路确定列车目标速度方向模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据和交通运行软件中的预设，可以确定列车的目标速度与目标方向；
[0049] 进入第二路确定控制的电机线圈段模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据，可以确定仅给列车所在段供电，其余段关闭供电；
[0050] 进入第三路确定控制的电流相位模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的精密位置数据与相对电机线圈的沟槽位置，确定驱动列车的电流相位，使其精确同步；
[0051] 进入第四路确定控制的电流频率模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据确定了的列车的目标速度和当即速度，并根据预设合理安全的加速度限定值，确定当即驱动列车的电流频率，作为异步直线电机的速度值；
[0052] 步骤7：并联链接
[0053] 确定列车目标速度方向模块的输出端分别与确定控制的电机线圈段模块的输出端、确定控制的电流相位模块的输出端以及确定控制的电流频率模块的输出端相互并联链接后，与反馈轨道电机线圈模块的输入端相互电连接；
[0054] 步骤8：反馈轨道电机线圈
[0055] 执行完确定控制的电机线圈段模块、确定控制的电机线圈段模块、确定控制的电流相位(223)模块以及确定控制的电流频率模块后，则反馈同时进入至轨道电机线圈模块的输入端，将确定了的驱动列车的功率电流，输入相应的轨道电机线圈；
[0056] 步骤9：结束
[0057] 执行完反馈轨道电机线圈模块，则进入结束流程。
[0058] 本发明的有益效果是：该高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰系统及其方法，解决了抗高速磁浮强烈电磁干扰的技术难题，大幅度提高接受到的信号的信噪比，加强测试系统的高可靠性，使复合交叉环线地址检测系统技术能用于高速磁浮列车的快速精确测速定位的要求，本专利申报内容，在国内与国际上尚无先例，对我国高速磁浮的国产化与今后大面积的产业化有重要的意义，同时对保护我国自主知识产权也很紧迫。具有快速测速定位精确，测得信号检测图像稳定，解码得到的速度与地址数据正确等优点。
附图说明
[0059] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0060] 附图1为本发明整体结构方框示意图；
[0061] 附图2为本发明镜像复合交叉环线的空间抗磁浮磁场干扰截面示意图；
[0062] 附图3为本发明镜像复合交叉环线的空间有效信号加强截面示意图附图4为本发明复合交叉环线镜像抗干扰技术方法的工作流程示意图；
[0063] 附图中标号说明：
[0064] 1—轨道部分；
[0065] 11—主复合交叉环线；
[0066] 111—主复合交叉环线收到信号+；
[0067] 112—主复合交叉环线收到干扰+；
[0068] 12—镜像复合交叉环线；
[0069] 121－镜像复合交叉环线收到信号-；
[0070] 122－镜像复合交叉环线收到干扰+；
[0071] 13—车上发射天线；
[0072] 131—镜像连接，信号反向，变为收到信号+；
[0073] 132—并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+；
[0074] 14—轨道电机线圈；
[0075] 141—镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-；
[0076] 142—并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0；
[0077] 15—测速定位解码器；
[0078] 151—硬件相位比较；
[0079] 152—软件计算产生速度地址；
[0080] 2—地面控制部分；
[0081] 21—测速定位接收器；
[0082] 22—高速磁浮中央运行控制器；
[0083] 221—确定列车目标速度方向；
[0084] 222—确定控制的电机线圈段；
[0085] 223—确定控制的电流相位；
[0086] 224—确定控制的电流频率；
[0087] 3—高速磁浮列车；
[0088] 31—车上载波功放器；
具体实施方式
[0089] 请参阅附图1、2、3所示，本发明系统包括轨道部分1、地面控制部分2及高速磁浮列车3等部件，在轨道部分1中增设镜像复合交叉环线12，还设有主复合交叉环线11、车上发射天线13、轨道电机线圈14及测速定位解码器15；地面控制部分2设有测速定位接收器21及高速磁浮中央运行控制器22；高速磁浮列车3设有车上载波功放器31；其中：
[0090] 轨道部分1中增设的镜像复合交叉环线12与主复合交叉环线11的对线结构完全相同，且相互平行，镜像复合交叉环线12与主复合交叉环线11内端的每一对对线分别并联，作为内端组合对线端；镜像复合交叉环线12与主复合交叉环线11外端的每一对对线分别并联，作为外端组合对线端；这两组内端组合对线端和外端组合对线端分别链接轨道上测速定位解码器15的“内端”和“外端”的端子组合接口；
[0091] 车上发射天线13安装固定于高速磁浮列车3的底部，基本结构是由线圈绕制成，紧贴着主复合交叉环线11快速滑行，车上发射天线13的线圈长宽与主复合交叉环线11最小的单一交叉环相同，车上发射天线13的磁力线瞬间正向全部穿过主复合交叉环线11，而部分磁力线瞬间反向穿过镜像复合交叉环线12，由于镜像复合交叉环线的左右镜像连接，加强了有用信号；车上发射天线13的IN、END端子通过电缆分别连接高速磁浮列车3中车上载波功放器31的OUT、END端子；
[0092] 轨道电机线圈14为驱动高速磁浮列车3运行的直线电机的多组连续的定子线圈，轨道电机线圈14的输入端与地面控制部分2中高速磁浮中央运行控制器22的输出端相互电连接；高速磁浮中央运行控制器22分段的变频电力驱动轨道电机线圈14，产生可控、变速的推动力，同时也是测速定位系统复合交叉环线产生干扰的主要干扰源；
[0093] 测速定位解码器15的“内端”和“外端”端子组合接口接受主复合交叉环线11和并行的镜像复合交叉环线12的“内端”和“外端”的对线连接，接受它们传来的测速定位对线的原始信号，测速定位解码器15的输出端口与测速定位接收器21的输入串口相互电连接，经过测速定位解码器15内的复杂电路和嵌入式电脑的软件解码后，速度与地址数据通过有线网络电缆送至地面控制部分2的测速定位接收器21；
[0094] 地面控制部分2中测速定位接收器21的输出端与高速磁浮中央运行控制器22的输入端相互电连接，高速磁浮中央运行控制器22的输出端与轨道电机线圈14的输入端相互电连接；
[0095] 高速磁浮列车3中车上载波功放器31通过电缆的OUT端子和END端子分别连接轨道部分1的车上发射天线13的IN端子和END端子，为功率电流输出至车上发射天线13。
[0096] 进一步的，所述的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术系统的镜像复合交叉环线12位于主复合交叉环线11的紧邻一侧，为铺设完全相同的一条复合交叉环线，它的每一对线的连接线方式与主复合交叉环线11的对应对线镜像连接，为两条复合交叉环线的内端的每一对对线分别并联，作为内端对线端，两条复合交叉环线的外端的每一对对线分别并联，作为外端对线端。
[0097] 请参阅附图4所示，一种高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰方法，该方法通过轨道部分1、地面控制部分2及高速磁浮列车3组合成一整体结构的高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术系统，实现高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术方法；由轨道电机线圈14产生的强烈的电磁辐射干扰，由于空间磁场的分布特性，被均匀分布在主复合交叉环线收到干扰+112和镜像复合交叉环线收到干扰+122的各对线上，其中镜像复合交叉环线收到干扰+122的辐射干扰由于它的镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-141,这样通过并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0 142，为干扰互相抵消；由车上发射天线
13发射的载波，由于车上发射天线13仅紧贴主复合交叉环线11，其发射信号特殊的空间磁场的分布特性，使得主复合交叉环线收到信号+111和镜像复合交叉环线收到信号-121的各对线上，收到的有用的信号方向相反，其中镜像复合交叉环线收到信号-121由于它的镜像连接，信号反向，变为收到信号+131，这样通过并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+132，为有用信号增加了2倍；高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术方法的具体工作步骤是：
[0098] A)、干扰互相抵消的具体步骤是：
[0099] 步骤1：轨道电机线圈14
[0100] 轨道电机线圈14模块产生的强烈的电磁辐射干扰，分布在主复合交叉环线收到干扰+112和镜像复合交叉环线收到干扰+122的各对线上；
[0101] 步骤2：电磁辐射干扰均匀分布
[0102] 执行完轨道电机线圈14模块后，则同时进入主复合交叉环线收到干扰+112)模块和镜像复合交叉环线收到干扰+122模块的输入端；
[0103] 由于空间磁场的分布特性，被均匀分布在主复合交叉环线收到干扰+112模块和镜像复合交叉环线收到干扰+122的模块上，其中：镜像复合交叉环线收到干扰+122模块的输出端与镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-141模块的输入端相互链接；
[0104] 步骤3：并联相加
[0105] 执行完主复合交叉环线收到干扰+112模块后，则进入并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0 142模块的输入端；
[0106] 执行完镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-141模块后，则进入并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0 142模块的输入端，这样通过并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0 142后，为干扰互相抵消；
[0107] B)、有用信号倍增的具体步骤是：
[0108] 步骤1.车上发射天线13
[0109] 车上发射天线13发射的载波信号，传送至主复合交叉环线收到信号+111和镜像复合交叉环线收到信号-121的各对线上；
[0110] 步骤2：收到有用的信号
[0111] 执行完车上发射天线13模块后，则同时进入主复合交叉环线收到信号+111和镜像复合交叉环线收到信号-121模块的输入端；
[0112] 由于车上发射天线13紧贴着主复合交叉环线11，其发射信号特殊的空间磁场的分布特性，传送至主复合交叉环线收到信号+111和镜像复合交叉环线收到信号-121的模块上，收到的有用的信号方向相反，其中：镜像复合交叉环线收到信号-121与镜像连接，信号反向，变为收到信号+131模块的输入端相互链接；
[0113] 步骤3：并联相加
[0114] 执行完主复合交叉环线收到信号+111模块后，则进入并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+132模块的输入端；
[0115] 执行完镜像连接，信号反向，变为收到信号+131模块后，则进入并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+132模块的输入端，这样通过并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+132后，为有用信号增加了2倍；
[0116] C)、测速定位处理的具体步骤是：
[0117] 步骤1.测速定位解码器15
[0118] 执行完并联相加(干扰+)+(干扰-)＝干扰0 142模块和并联相加(信号+)+(信号+)＝信号2+132模块后，则同时进入测速定位解码器15模块的输入端，干扰信号和有用信号共同送至测速定位解码器15的混合信号中，信噪比大幅度的增加；
[0119] 步骤2：硬件相位比较151
[0120] 执行完测速定位解码器15模块后，则进入硬件相位比较151模块的输入端，通过硬件相位比较151，将基准对线的相位同时与各最小的至最大的单一交叉环线的对线相位进行比较，产生相位相同为零，相异为1的格雷码地址；
[0121] 步骤3：软件计算产生速度地址152
[0122] 执行完硬件相位比较151模块后，则进入软件计算产生速度地址152模块的输入端，在软件计算产生速度地址152单元中，经过ARM2114CPU嵌入式电脑及软件将格雷码地址计算翻译为二进制地址，并将本次地址减去上次测试的地址后除以测试间隔时间，得到了当即的方向与速度；
[0123] 步骤4：测速定位接收器21
[0124] 执行完软件计算产生速度地址152模块后，则进入测速定位接收器21模块的输入端，通过串行数据，传送至地面控制部分2中测速定位接收器21；
[0125] 步骤5：高速磁浮中央运行控制器22
[0126] 执行完测速定位接收器21模块后，则进入高速磁浮中央运行控制器22模块的输入端，通过串行数据，传送至地面控制部分2中高速磁浮中央运行控制器22；
[0127] 步骤6：根据列车的位置数据、目标速度和当即速度，执行不同模块[0128] 执行完高速磁浮中央运行控制器22模块后，则同时进入确定列车目标速度方向221模块、确定控制的电机线圈段222模块、确定控制的电流相位223模块和确定控制的电流频率224各模块的输入端；
[0129] 进入第一路确定列车目标速度方向221模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据和交通运行软件中的预设，可以确定列车的目标速度与目标方向；
[0130] 进入第二路确定控制的电机线圈段222模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据，可以确定仅给列车所在段供电，其余段关闭供电；
[0131] 进入第三路确定控制的电流相位223模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的精密位置数据与相对电机线圈的沟槽位置，确定驱动列车的电流相位，使其精确同步；
[0132] 进入第四路确定控制的电流频率224模块，在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据确定了的列车的目标速度和当即速度，并根据预设合理安全的加速度限定值，确定当即驱动列车的电流频率，作为异步直线电机的速度值；
[0133] 步骤7：并联链接
[0134] 确定列车目标速度方向221模块的输出端分别与确定控制的电机线圈段222模块的输出端、确定控制的电流相位223模块的输出端以及确定控制的电流频率224模块的输出端相互并联链接后，与反馈轨道电机线圈14模块的输入端相互电连接；
[0135] 步骤8：反馈轨道电机线圈14
[0136] 执行完确定控制的电机线圈段222模块、确定控制的电机线圈段222模块、确定控制的电流相位223模块以及确定控制的电流频率224模块后，则反馈同时进入至轨道电机线圈14模块的输入端，将确定了的驱动列车的功率电流，输入相应的轨道电机线圈14；
[0137] 步骤9：结束
[0138] 执行完反馈轨道电机线圈14模块，则进入结束流程。
[0139] 本发明的具体结构特征如下：
[0140] 1.高速磁浮测速定位系统使用原复合交叉环线技术需重大改进
[0141] “复合交叉环线”的名称原在国内的技术文献、专利中常称为感应无线电缆。近期该技术发展为用于轨道交通、中低速或高速磁浮列车的测速定位系统。由于在此领域中德国、日本使用了单环的感应无线电缆，并被命名和翻译为“交叉环线”，为在此领域中与国际上常用的名称尽量统一，我们也在该领域中将单环的感应电缆称为“交叉环线”，而将常用的多环的(如包含数对R对线，N对G0-GN的不同交叉间距的对线)感应电缆称为“复合交叉环线”。
[0142] 高速磁浮的测速定位系统有如下特点：
[0143] 1)高速磁浮由于与中低速磁浮不同，不是车上供电与控制，而是地面供电与控制。为使控制快速实现，必须在地面直接获得测速和地址信息，因此地面的复合交叉环线是一种接受数据环线。
[0144] 2)由于磁浮强烈的干扰信号的频率在数十千赫兹的范围，与信号频率基本重合，而且不是一个固定的频率，是随车辆的速度变化而变化。这样，想通过传统的时域频域的方法将有用信号通过滤波器的方法从干扰中分离，是无法实现的。
[0145] 3)由于直线电机的定子在轨道上，而转子在车上，需要在空间开放式地传送强磁场，因此也无法将其通过金属屏蔽的方法隔离干扰信号。
[0146] 4)本发明专利是巧妙地通过有用信号与干扰在空间不同的分布，将有用信号加强，将强烈的电磁干扰抵消，即利用它们的信号在空间的不同传播与分布的方式来实现分离。
[0147] 2.复合交叉环线的镜像抗干扰技术模块结构
[0148] 本发明专利是通过两条复合交叉环线的镜像链接技术，通过信号与干扰在空间中分布的不同特点，将信号与干扰分离。
[0149] 镜像复合交叉环线则是在原复合交叉环线的紧邻一侧，铺设完全相同的一条复合交叉环线，它的每一对线的连接线的方式与原复合交叉环线的对应对线镜像连接。即两条复合交叉环线的内端的每一对对线分别并联，作为内端对线端；两条复合交叉环线的外端的每一对对线分别并联，作为外端对线端。
[0150] 请参阅附图1所示，图中轨道部分1：
[0151] 轨道部分包括沿轨道铺设的主复合交叉环线11和并行的镜像复合交叉环线12，这两条复合交叉环线对线结构完全相同，将其两条复合交叉环线的内端的每一对对线分别并联，作为内端组合对线端；两条复合交叉环线的外端的每一对对线分别并联，作为外端组合对线端。这两组内端组合对线端和外端组合对线端分别链接轨道上测速定位解码器15的“内端”和“外端”端子组合接口。由于主复合交叉环线11和并行的镜像复合交叉环线12的各对线的镜像并接，因此如果现场的电磁干扰是同方向、均匀地辐射到它们的各对环线中，那么它们的镜像方式连接会使它们各对线各自收到的干扰信号相互抵消。
[0152] 轨道部分的车上发射天线13是安装于高速磁浮列车底部，紧贴着主复合交叉环线11移动，它的IN、END端子通过电缆分别连接高速磁浮列车3中车上载波功放器31的OUT、END端子，功率发射48K载波。
[0153] 轨道部分的轨道电机线圈14，是驱动高速磁浮列车运行的直线电机的多组连续的定子线圈，它受地面控制部分2的高速磁浮中央运行控制器22的分段的变频电力驱动，对高速磁浮列车产生可控、变速的推动力，同时也是对测速定位系统复合交叉环线产生干扰的主要干扰源。
[0154] 轨道部分的测速定位解码器15的“内端”和“外端”端子组合接口接受主复合交叉环线11和并行的镜像复合交叉环线12的“内端”和“外端”的对线连接，接受它们传来的测速定位的对线的原始信号。经过测速定位解码器15内的复杂电路和嵌入式电脑的软件解码后，将速度与地址数据通过有线网络电缆送至地面控制部分2的测速定位接收器21。
[0155] 图中地面控制部分2：
[0156] 地面控制部分2的测速定位接收器21通过串口接受轨道部分1的测速定位解码器15的解码后的测速定位数据，并将其传送至高速磁浮中央运行控制器22。根据测得的当前列车的速度、位置、当前运行的方向，以及运行所需的速度、位置、与运行方向，通过计算机快速精确计算，对轨道部分1的轨道电机线圈14进行分段输入不同频率、相位、幅度的功率电流，达到高效、平稳控制高速磁浮列车运行的目的。
[0157] 图中高速磁浮列车3部分：
[0158] 高速磁浮列车3的车上载波功放器31为输出大功率的48K载波，通过电缆将OUT端子和END端子分别连接轨道部分1的车上发射天线13的IN和END端子，将功率电流输出至发射天线。
[0159] 3.高速磁浮测速定位镜像复合交叉环线的空间抗干扰特点
[0160] 请参阅附图2所示，通过图2对高速磁浮测速定位复合交叉环线的镜像空间抗干扰技术的原理说明：
[0161] 由轨道电机线圈14产生的频率几十千赫兹的磁场辐射的波长是在万米左右的超长波，所以在镜像复合交叉环线仅数米的空间范围内的磁场大小与变化率几乎不变。
[0162] 在图2“镜像复合交叉环线的空间抗磁浮磁场干扰截面示意图”中，高速磁浮列车的轨道电机线圈14产生的强烈的干扰磁场，会对主复合交叉环线11与镜像复合交叉环线12受到同时和同样的交变磁场辐射。并由于镜像复合交叉环线的左右的镜像连接，因此将强烈的磁浮电机干扰信号可以基本给予抵消，达到抗电机强干扰的目的。
[0163] 4.高速磁浮测速定位镜像复合交叉环线的空间加强有效信号特点[0164] 请参阅附图3所示，通过图3对高速磁浮测速定位复合交叉环线的镜像抗干扰技术不影响信号接受的原理说明：
[0165] 镜像复合交叉环线需要接受的信号是来自车上的车上发射天线13，它的基本结构是由线圈绕制成，紧贴着镜像复合交叉环线快速滑行，它的线圈的长宽与主复合交叉环线11的最小的单一交叉环相同。因此它发射的磁场如图3“镜像复合交叉环线的空间有效信号加强截面示意图”中所示，磁力线瞬间正向穿过主复合交叉环线11，而部分磁力线反向穿过镜像复合交叉环线12。由于镜像复合交叉环线的左右的镜像连接，因此将有用的信号可以给予加强，达到抗电机强干扰的目的。
[0166] 5.发明过程与实施例
[0167] 该发明申报单位由2007年开始，参加了由上海磁浮交通工程技术研究中心主持的上海低速(城轨)磁浮交通试验线工程测速定位系统研制，并于2008年项目通过验收，取得成功。
[0168] 先后获得专利：
[0169] 1)ZL 2010 2 0210179.0一种组合式感应电缆
[0170] 2)ZL 2010 1 0187787.9一种长距离分站链接绝对定位系统及其定位方法[0171] 3)ZL 201621450334.X，中低速磁浮的蝶形抗干扰接受天线
[0172] 自2015年起，国家进一步大力推动科学技术创新，国家的中车南车等骨干企业，相关研究单位，高等院校，开始进一步投入400-600公里/小时的高速磁浮列车的设计研究和工程实践。我发明申报单位也参与其中测速定位系统部分的开发研究，并参与了一条国家重点高等院校国防科技大学的高速磁浮的工程实践。
[0173] 高速磁浮的测速定位系统与中低速磁浮不同，具有如下特点：
[0174] 1)高速磁浮由于与中低速磁浮不同，不是车上供电与控制，而是地面供电与控制。为使控制快速实现，必须在地面直接获得测速和地址信息，因此地面的复合交叉环线是一种接受数据环线。
[0175] 2)由于磁浮强烈的干扰信号的频率在数十千赫兹的范围，与信号频率基本重合，而且不是一个固定的频率，是随车辆的速度变化而变化。这样，想通过传统的时域频域的方法将有用信号通过滤波器的方法从干扰中分离，是无法实现的。
[0176] 3)由于直线电机的定子在轨道上，而转子在车上，需要在空间开放式地传送强磁场，因此也无法将其通过金属屏蔽的方法隔离干扰信号。
[0177] 4)高速磁浮的干扰幅度大于中低速磁浮。
[0178] 为了克服这强烈的干扰我发明申报单位先后采用了以下一些方法。
[0179] 1)加大信号的发射功率，期望加大信噪比。我们通过研发完成ZL20142 0288938.3TTL驱动的高速全桥MOSFET驱动器以及高速磁浮GCF-01载波发射器两项专利，将发射功率增强了3倍，也就是信噪比提高了10db。
[0180] 2)进一步提高地面信号处理部分的滤波器的滤波特性。
[0181] 但这2项方法的实施并未达到最终期望效果，速度及地址仍无法从受强烈干扰的信号中分离并解调出来。在2016年，多次在国防科技大学的高速磁浮的工程实践线上进行试验，高速磁浮测速定位系统均已无法排除干扰而失败告终。
[0182] 在2016年末至2017年初，通过受原自主专利中“低速磁浮的蝶形抗干扰接受天线”的原理启发，通过空间不同磁场的分布，实现滤波的方法构想，在岳阳公司实验室内采用了两根10M长的复合交叉环线，用镜像连接的方法，使它们平行紧靠着，交叉位置相同。同时在距离5M左右，设置了一台带开放线圈输出的ABB510 15KW变频器，作为强烈干扰源。
[0183] 我们将信号发射天线紧贴着其中一根主电缆，进行模拟实验测试，以下是实验现场测试记录表(单位毫伏)。
[0184] 复合交叉环线 镜像复合交叉环线有用信号幅度 3000 6000
干扰幅度 3000 30
[0185] 将此记录表的数值进行换算，信噪比竟提高了40-50db。经过解码设备，已经很容易地将速度及地址信号从强烈干扰的信号中分离并解调出来，达到了令人振奋的效果。进行反复的数据优化试验，最终克服了困难，室内模拟试验取得了成功。
[0186] 2016年底至2017年年初，受国防科技大学的邀请，将此实验成功移植到国防科技大学的高速磁浮的工程实践线上进行试验，在现场实际的实验高速磁浮列车的强电磁干扰辐射的情况下，测得信号检测图像稳定，解码得到的速度与地址数据正确，高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术获得圆满成功。为保护企业及国家的知识产权，特此申报发明专利。
[0187] 6.效果与意义
[0188] 该申报“高速磁浮测速定位复合交叉环线镜像抗干扰技术”的发明专利，克服了抗高速磁浮强烈电磁干扰的技术难题，大幅度提高接受到的信号的信噪比，加强测试系统的高可靠性，使复合交叉环线地址检测系统技术能用于高速磁浮列车的快速精确测速定位的要求，并首先在国防科技大学高速磁浮试验线上取得了成功。
[0189] 该专利申报内容，在国内与国际上尚无先例，对我国高速磁浮的国产化与今后大面积的产业化有重要的意义，同时对保护我国自主知识产权也很紧迫。
[0190] 请参阅附图4所示，在国防科技大学的高速磁浮的工程实验线上，(见流程图左侧)，由轨道电机线圈14产生的强烈的电磁辐射干扰，由于空间磁场的分布特性(详见图2“镜像复合交叉环线的空间抗磁浮磁场干扰截面示意图”)，被均匀分布在主复合交叉环线112和镜像复合交叉环线122的各对线上，即主复合交叉环线112收到干扰+，同样即时镜像复合交叉环线122也收到干扰+。其中镜像复合交叉环线122上收到的辐射干扰由于它的镜像连接，干扰反向，变为收到干扰-141。这样通过两复合交叉环线并联相加，(干扰+)+(干扰-)＝干扰0 142，即干扰互相抵消。
[0191] 在国防科技大学的高速磁浮的工程实验线上，(见流程图右侧)，由车上发射天线13发射的载波，由于发射天线仅紧贴主复合交叉环线(详见图3“镜像复合交叉环线的空间有效信号加强截面示意图”)，其发射信号特殊的空间磁场的分布特性，使得主复合交叉环线111和镜像复合交叉环线121的各对线上，收到的有用的信号方向相反。即主复合交叉环线111收到信号+，而同样即时镜像复合交叉环线121收到信号-。其中镜像复合交叉环线121上收到的信号由于它的镜像连接，信号反向，变为收到信号+131，使信号变为同方向信号+。
这样通过两复合交叉环线并联相加，(信号+)+(信号+)＝信号2+132，即有用信号增加了近2倍。
[0192] 因此由并联相加，(信号+)+(信号+)＝信号2+132，收到的并联相加的信号2+，和并联相加，(干扰+)+(干扰-)＝干扰0 142，收到的并联相加的干扰0，共同送至测速定位解码器15的混合信号中，信噪比可以大幅度的增加，经过实际测试，信噪比可以增加40-50db。
[0193] 通过硬件相位比较151，将R对线的相位同时与各G0-G11的对线相位进行比较，产生相位相同为零，相异为1的格雷码地址。
[0194] 在软件计算产生速度地址152单元中，经过ARM2114CPU嵌入式电脑及软件将格雷码地址计算翻译为二进制地址，并将本次地址减去上次测试的地址后除以测试间隔时间，得到了当即的方向与速度(速度-即反方向)，并通过串行数据，传送至测速定位接收器21和高速磁浮中央运行控制器22。
[0195] 确定列车目标速度方向221：在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据和交通运行软件中的预设，可以确定列车的目标速度与目标方向。
[0196] 确定控制的电机线圈段222：在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的位置数据，可以确定仅给列车所在段供电，其余段关闭供电。
[0197] 确定控制的电流相位223：在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据列车的精密位置数据与相对电机线圈的沟槽位置，确定驱动列车的电流相位，使其精确同步。
[0198] 确定控制的电流频率224：在高速磁浮中央控制器处理单元中，根据确定了的列车的目标速度和当即速度，并根据预设合理安全的加速度限定值，确定当即驱动列车的电流频率(作为异步直线电机的速度值)。
[0199] 综合以上结果，将确定了的驱动列车的功率电流，输入相应的轨道电机线圈14。
[0200] 上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明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发明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，都包含在本发明的保护范围之内。
