车辆位置确定系统及使用其的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在轨道网络确定每部车辆的位置有助于维持轨道网络中车辆的准确控制及协调运动。在一些实例中，车辆定位信息由轨道上的在轨装置产生，例如计轴器或轨道电路，其响应于在轨装置处的轨道上车辆的存在来产生位置信号。
[0002]在一些实例中，车辆定位信息由接收来自于车辆的信号并发送调制信号返回给车辆的独立收发机产生的。调制信号提供用于确定车辆位置的收发机的唯一标识。
【附图说明】
[0003]—个或多个实施例通过举例说明，并非受限于所附附图，其中具有相同参考编号的元件全部代表相似元件。应强调地，根据行业标准实践的各种特征并未画出，仅用于举例说明。事实上，附图中的各种特征的尺寸可以随意增加或减小，以便讨论清晰。附图图纸并入本文并包括下述，其中:
[0004]图1是根据一个或多个实施例的车辆位置确定系统的方块图；
[0005]图2是根据一个或多个实施例的车载发射器/检测器阵列的方块图；
[0006]图3是根据一个或多个实施例的车载发射器/检测器阵列的方块图；
[0007]图4是根据一个或多个实施例的沿轨道设置的车辆位置确定装置的示意图；
[0008]图5是根据一个或多个实施例的用于图1中的车辆位置确定系统的通用计算装置的方块图；
[0009]图6是根据一个或多个实施例的车辆位置确定方法的流程图。
【具体实施方式】
[0010]下述内容提供很多不同的用于实现本发明的不同特征的实施例或实例。下述描述的元件及装置的具体实例用于简化本公开内容。这些只为实例，并不用于限制。
[0011]由于沿轨道行驶的车辆的自动控制增加，车辆位置的准确确定变得更加重要。在一些实例中，仅依赖于具有唯一识别代码的收发机的定位系统能够在约2米的准确度来确定车辆的位置。在一些自动控制系统中，需要更高的准确度来确保车辆准确停止。例如，一种寻求车辆出入门与站台某些位置对齐的系统，比如入口门，门口或其他分界点，需要更高的准确度来协助。在一些实施例中，位置确定系统检测反射定位元件及收发机的位置，并能够以约3厘米的准确度确定车辆的位置。位置确定的准确度的提高有助于车辆出入门与站台的位置对齐。通过减少轨道上每部车辆位置的潜在错误，准确度的提高也增加了沿轨道上众多车辆的控制效率。
[0012]在一些实施例中，位置确定系统也提供了使用收发机来确定车辆航向的优势。在其他位置确定系统中，通过比较连续的收发机的唯一识别代码来确定车辆的航向。在一些实例中，连续的收发机之间的距离非常重要，其延迟车辆航向的确定，直至车辆能够横跨在连续的收发机之间的距离。如果收发机太接近，两个连续的收发机的唯一识别代码相互干扰的风险增加。此外，由于轨道上的收发机数量增加，安装及维护收发机的成本也增加。在一些实施例中，位置确定系统通过检测单一收发机及沿轨道设置的两个反射定位元件来确定车辆的航向。单一收发机的使用减少安装及维护成本。由于反射定位元件可以靠近收发机而不增加干扰收发机的唯一识别代码的风险，两个反射定位元件的使用有助于减少确定车辆航向的延迟时间。与单一的反射定位元件相对，两个反射定位元件的使用也有助于增加位置确定系统的准确度。
[0013]图1是根据一个或多个实施例的车辆位置确定系统100的方块图。位置确定系统100包括配置成确定轨道上车辆的位置的重要(vital)车载控制器(V0BC)102。位置确定系统100进一步包括配置成发送信号以询问沿轨道的定位元件并接收来自于被询问的定位元件的信号的发射器/检测器阵列104。位置确定系统100进一步包括配置成存储收发机唯一识别代码及沿轨道的相应位置的收发机ID数据库106。位置确定系统100进一步包括配置成与V0BC 102通信的外部控制系统108。
[0014]在一些实施例中，V0BC 102是由运行每个重要机器上的后台处理实现的，该每个重要机器的系统具有安全完整性等级4 (SIL4)，该系统听取交通指挥并收集V0BC的配置描述文件识别的关键数据。SIL4是基于国际电工委员会(IEC)标准61508，SIL4指每小时故障概率为10 8至10 9 ο
[0015]在一些实施例中，V0BC 102配置成通过有线或无线连接与发射器/检测器阵列104通信。在一些实施例中，发射器/检测器阵列104并入V0BC 102中。在一些实施例中，V0BC 102配置成通过有线或无线连接与收发机ID数据库106通信。在一些实施例中，收发机ID数据库106并入V0BC 102中。V0BC 102配置成通过无线连接与外部控制系统108通信。在至少一些实施例中，无线连接包括射频信号，感应信号，光信号，微波信号或其他适合的信号。V0BC 102配置成发送位置信息至外部控制系统108。在一些实施例中，V0BC 102配置成发送航向(heading)信息至外部控制系统108。V0BC 102配置成接收来自于外部控制系统108的信息，例如行车许可指令，用于收发机ID数据库106的更新，沿轨道的切换位置，用于沿轨道的其他车辆的位置信息，或其他合适的信号。
[0016]发射器/检测器阵列104配置成发送用于询问沿轨道设置的定位元件的询问信号。在一些实施例中，询问信号是对车辆而言唯一的单波长。在一些实施例中，询问信号包括调谐波长。发射器/检测器阵列104配置成接收来自于定位元件的信号。在一些实施例中，来自于定位元件的信号包括询问信号的反射信号或基于询问信息的调制反射信号。在一些实施例中，来自于定位元件的信号由发射器/检测器阵列104中的电路分析，分析结果发送至V0BC 102。在一些实施例中，来自于定位元件的信号由发射器/检测器阵列104接收，直接发送给V0BC 102，并由V0BC中的电路分析。发射器/检测器阵列104的一些实施例的其他细节参考下述附图2。
[0017]收发机ID数据库106是永久计算机可读介质，配置成存储沿轨道设置的收发机的唯一识别代码，该唯一识别代码与沿轨道的收发机的位置相互参照。在一些实施例中，V0BC102配置成基于从外部控制系统108接收的信息来更新收发机ID数据库106。在一些实施例中，收发机ID数据库106包括的唯一识别代码少于沿轨道的所有收发机。在一些实施例中，收发机ID数据库106包括沿轨道的所有收发机的唯一识别代码。在一些实施例中，来自于定位元件的信号在发射器/检测器阵列104中分析，发射器/检测器阵列104配置成与收发机ID数据库106通信。
[0018]外部控制系统108配置成与V0BC 102通信。在一些实施例中，外部控制系统108是分散式控制系统，配置成控制沿小于整个轨道网络的车辆的运行。在一些实施例中，外部控制系统108是集中式控制系统，配置成控制沿整个轨道网络的车辆的运行。在一些实施例中，外部控制系统108配置成提供由司机或自动速度及刹车控制系统(未示出)实现的运动指令给V0BC 102。在一些实施例中，运动指令是基于从V0BC 102接收的位置信息。在一些实施例中，外部控制系统108配置成接收来自于V0BC 102的位置信息，并基于来自于V0BC的位置信息发送运动指令给轨道网络中的其他车辆。
[0019]图2是根据一个或多个实施例的发射器/检测器阵列200的方块图。发射器/检测器阵列200配置成分析从沿轨道的定位元件接收的信号。发射器/检测器阵列200包括至少两根天线202，一根天线配置成发送询问信号，两根或多根天线配置成接收反射信号。天线202在沿轨道的行驶方向上相互隔开。每根天线202连接至相应的分离器(splitter) 204，分离器204配置成分裂各自天线接收的信号。每个分离器204连接至加法电路206，加法电路206配置成将来自于分离器207的信息相加。每个分离器204也连接至差分电路208，差分电路208配置成确定来自于分离器204的信号之间的差。加法电路206与差分电路208都连接至相位比较器210，相位比较器210配置成比较来自于分离器204的信号之和与来自于分离器的信号之差。发射器/检测器阵列200进一步包括位置检测单元212，配置成确定来自于加法电路206的最高振幅和是否与确定的零相位差一致，以便确定定位元件的准确位置。在一些定位元件为半波长反射器的实施例中，相位比较器210配置成如果加法电路206的输出的相位与差分电路208的输出的相位匹配，则确定半波长反射器与每根天线202的距离相等。
[0020]发射器/检测器阵列200也配置成在加法电路206处接收用于询问定位元件的主射频(RF)信号。主RF信号在加法电路206处被接收。在一些实施例中，主RF信号在发射器/检测器阵列200中的不同位置处被接收。在一些实施例中，主RF信号由VOBC 102(图1)接收。在一些实施例中，主RF信号由独立