專利名稱：焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焦爐生產(chǎn)的控制設(shè)備，具體地講是一種焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。
焦爐四大機車包括推焦車、攔焦車、熄焦車、裝煤車，四大車的對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)由焦爐爐號識別和四大車之間的相互通信兩個系統(tǒng)組成。本發(fā)明采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)和車速傳感器及電子地圖相結(jié)合的技術(shù)解決焦爐爐號識別的問題，而通過無線局域網(wǎng)來解決GPS的數(shù)據(jù)鏈路及四大車之間的通信問題，該項技術(shù)可用于焦爐及類似的移動設(shè)備的定位控制系統(tǒng)中。
焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)(簡稱CELCS)，由四個子系統(tǒng)構(gòu)成，它們分別是GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車速傳感器補償系統(tǒng)、電子地圖匹配系統(tǒng)、無線擴頻系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖。
圖2是本發(fā)明“差分GPS”現(xiàn)有定位系統(tǒng)示意圖。
圖3是目前“差分GPS”系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)鏈圖4是本發(fā)明采用的數(shù)據(jù)鏈及解算方案框圖。
圖5是本發(fā)明車速感器補償系統(tǒng)框圖。
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
圖1中推焦車、攔焦車、裝煤車、熄焦車的GPS天線及GPS和基站的GPS天然及GPS構(gòu)成衛(wèi)星定位系統(tǒng)。虛線框內(nèi)為無線擴頻系統(tǒng)，車速傳感器補償系統(tǒng)及電子地圖匹配系統(tǒng)包含在微機系統(tǒng)中，下面分別予以說明一、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)廣泛用于運動及靜止物體的定位與導航。該方法是GPS衛(wèi)星以L1(1.575GHZ),L2(1.228GHZ)兩種頻率的無線電波發(fā)射其軌道數(shù)據(jù)和高精度時鐘信號，GPS衛(wèi)星沿軌道運動時其位置相對于地面上的靜止點是不斷變化的，GPS接收機測量出GPS衛(wèi)星信號從衛(wèi)星到接收機需要的時間，根據(jù)光速與時間的乘積進而計算出它與各個GPS衛(wèi)星的距離。確定GPS接收機的空間位置需要求解三個未知量(經(jīng)度、緯度和高程)，另外GPS接收機內(nèi)部時鐘的誤差作為一個時間未知量也需要求解，GPS衛(wèi)星軌道位置已知的，所以只需要借助4個GPS衛(wèi)星就可以計算出地球上接收機的四個未知量，從而達到定位的目的。當然，GPS衛(wèi)星共有24顆，更多的衛(wèi)星有助于提高解算速度和定位精度。由于GPS信號在傳播過程中要穿越電離層及大氣層，無線電波在電離層及大氣層中的傳播速度會變慢，因而造成其視到距離比實際距離變長，這種單臺GPS接收機的定位方法叫做單點定位法，只能達到約±100米的精度，這一精度對于許多應用領(lǐng)域是不夠的。目前，采用以下方法提高定位精度，先由一個位置坐標精確已知的GPS接收機作為參考點(此接收機稱為基站)，通過基站求出信號傳播過程中的誤差值并送出校正數(shù)據(jù)，運動中的GPS接收機(此接收機稱為移動站)利用接收到的校正數(shù)據(jù)來校正它所測得的GPS測量數(shù)據(jù)，這一方法稱為差分接收技術(shù)。利用這種辦法可以達到以厘米級的定位精度，這一精度已可適用于大部分的控制領(lǐng)域。
對于基站中測定的校正數(shù)據(jù)，目前都是通過無線電廣播機構(gòu)的發(fā)射臺來發(fā)射的，移動站GPS接收機采用相應的無線電接收機來接收。這一發(fā)射接收機構(gòu)在差分接收系統(tǒng)中稱為數(shù)據(jù)鏈路。
本系統(tǒng)采用無線局域網(wǎng)方式來解決差分接收中數(shù)據(jù)鏈的問題?；竞退拇髾C車的計算機細成無線局域網(wǎng)，基站上的GPS接收機將校正數(shù)據(jù)存到基站微機系統(tǒng)中，各移動站上的微機通過局域網(wǎng)從基站微機中取得校正數(shù)據(jù)，再送到與移動站相連的GPS接收機中進行差分計算，也可以在移動站微機中直接取得移動站GPS信號和基站校正數(shù)據(jù)直接進行差分計算，求得移動站的座標。根據(jù)座標變換，進而解算出移動站到基站的基線長度，再通過換算確定機車所在位置的爐號，從而完成爐號識別的功能。
圖2中移動站上的GPS接收機根據(jù)接收到的GPS信號11、21、31、41確定其空間坐標，精度約為±100米，通過建立基站組成差分GPS系統(tǒng)后，由于基站坐標精確已知，固定安裝在基站中的GPS接收機根據(jù)其收到的GPS信號10、20、30、40以及已知的位置座標不斷地計算出位置校正值并按標準數(shù)據(jù)格式構(gòu)成校正數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過電臺實時地傳送給移動站的GPS接收機，由移動站測得的瞬時位置座標通過校正數(shù)據(jù)效正到厘米級的定位精度?；镜男д盘柾ㄟ^無線電臺發(fā)射。
移動站通過無線電接收機接收基站發(fā)射的差分數(shù)據(jù)，再結(jié)合移動站的GPS接收機的信號求得瞬時坐標。
基站上GPS接收機測得校正數(shù)據(jù)放到與基站相連的計算機中。
移動站上的計算機通過無線局域網(wǎng)從基站微機中取得校正數(shù)據(jù)，通過以下兩種方法進行差分計算。
方法之一是移動站計算機將從基站微機中取得的校正數(shù)據(jù)送到移動站的GPS接收機中，通過GPS接收機進行差分，從GPS接收機中輸出校正后的測量座標。
方法之二是移動站計算機一方面從基站微機中取得校正數(shù)據(jù)，另一方面也從移動站GPS接收機中取得測量信息，在移動站計算機中進行差分求得校正后測量座標。
移動站座標確定后再通過座標轉(zhuǎn)換及基線換算，確定機車所在位置的爐號，完成爐號識別。
二、車速傳感器補償系統(tǒng)四大機車的作業(yè)過程屬于“走走停停”的工作方式，首先機車在某一爐號停下，開始推焦作業(yè)，作業(yè)完成后移動到另一爐號又開始作業(yè)，如此反復工作，所以在機車停止走行，開始推焦作業(yè)時是處于相對靜止的狀態(tài)，此時通過GPS可精確確定其位置座標，機車開始走行后，通過車速傳感器測得機車精確的移動距離，通過推算軟件，確定機車是否到達指定的爐號。
車速傳感器安裝在機車驅(qū)動裝置的某一傳動環(huán)節(jié)上(具體位置可以在走行輪上，傳動軸上或其它可以感知機車移動速度的環(huán)節(jié)上)，當機車移動時，車速傳感器發(fā)出相應脈沖，脈沖通過采集板送入計算機中，計算機測定脈沖數(shù)量即可知道機車移動的距離，從而為整個對位聯(lián)鎖系統(tǒng)提供實時信息，提高系統(tǒng)精度和實時性，待機車到過確定爐號后，又根據(jù)GPS系統(tǒng)來校正其精確座標并進行換算系統(tǒng)的初始化。
三、電子地圖匹配系統(tǒng)由于焦爐是一個固定的實體，各爐號的位置相對不變，通過電子地圖顯示四大機車動態(tài)地理位置，由于爐號位置的座標是精確測定的，所以通過電子地圖的匹配，可以提高系統(tǒng)的定位精度和準確性。
四、無線擴頻系統(tǒng)通過高速無線網(wǎng)橋，無線網(wǎng)卡將四大機車微機同基站微機連成一個局域網(wǎng)，一方面完成上述的GPS數(shù)據(jù)鏈路，另一方面實現(xiàn)各移動站之間的通信，完成聯(lián)鎖控制的功能
權(quán)利要求
1.一種焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定機車工作位置，車速傳感器進行動態(tài)補償，電子地圖匹配及無線局域網(wǎng)完成數(shù)據(jù)鏈路及通訊工作，其特征在于至少一臺基準站，其精確位置座標已知，基站不斷接收到GPS信號，并和已知的位置坐標進行計算，求出校正數(shù)據(jù)。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，其特征在于基準站通過局域網(wǎng)同移動站進行數(shù)據(jù)通訊，解決差分計算中的數(shù)據(jù)鏈路問題。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置在機車上的GPS接收機，通過局域網(wǎng)獲得基準站有差分信號進行差分處理，有兩種辦法實現(xiàn)差分計算(1)在移動站的GPS接收機中進行差分處理；(2)在移動站的計算機中進行差分處理。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，其特征在于移動機車上安裝車速傳感器，對GPS接收機進行動態(tài)位置的補償，機車停止走行進行作業(yè)時，由GPS確定推算系統(tǒng)的起始值，移動時根據(jù)車速傳感器進行動態(tài)位置的計算來補償GPS信息。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，其特征在于通過GPS接收機和車速傳感器共同確定的基線向量換算成焦爐的爐號，從而完成爐號識別的工作。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，其特征在于通過電子地圖的匹配獲得機車的更精確的坐標，同時動態(tài)顯示所有機車的動態(tài)位置。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，其特征在于通過局域網(wǎng)方案解決GPS數(shù)據(jù)鏈問題及四大車的通信問題。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焦爐四大車對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng),焦爐四大機車包括推焦車、攔焦車、熄焦車、裝煤車,四大車的對位聯(lián)鎖控制系統(tǒng)由焦爐爐號識別和四大車之間的相互通信兩個系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)和車速傳感器及電子地圖相結(jié)合的技術(shù)解決焦爐爐號識別的問題,而通過無線局域網(wǎng)來解決GPS的數(shù)據(jù)鏈路及四大車之間的通信問題,該項技術(shù)可用于焦爐及類似的移動設(shè)備的定位控制系統(tǒng)中。
文檔編號B60P1/00GK1321595SQ0011454
公開日2001年11月14日 申請日期2000年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月30日
發(fā)明者張明華, 徐鵬, 黃勤學, 王純政, 程建平 申請人:武漢利德機電技術(shù)有限公司