專利名稱：一種混鐵車定位裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)車輛或機(jī)械的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位裝置及方法，特別是鋼鐵 廠混鐵車的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前對(duì)移動(dòng)車輛等目標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位的方法，主要采用全球定位系統(tǒng)
(GPS)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)、 路上無(wú)線電頻率(TRF)、地圖匹配 技術(shù)(Map Matching)等方法，為了提高精度，也可采用多種定位方法相 結(jié)合的組合定位。
上述定位技術(shù)都需在定位對(duì)象上安裝相應(yīng)的定位終端，這就需要定位 對(duì)象能提供合適的安裝位置和穩(wěn)定的電源。
隨著社會(huì)信息化的發(fā)展，定位技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，為提高鋼鐵廠鐵 水運(yùn)輸?shù)慕M織效率，需要對(duì)所有鐵水運(yùn)輸車輛進(jìn)行監(jiān)控，以掌握其實(shí)時(shí)位 置，但由于鐵路間的間距很小，實(shí)現(xiàn)車輛的準(zhǔn)確定位對(duì)于定位精度和穩(wěn)定 性的要求非常高，且生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)密集，部分區(qū)域全球定位系統(tǒng)的信號(hào) 強(qiáng)度很低，因此需要采用全球定位系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的組合定位 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鐵水運(yùn)輸車輛的定位，而采用組合定位技術(shù)的終端設(shè)備存在結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、投資和維護(hù)成本較高的問(wèn)題。
由本申請(qǐng)的申請(qǐng)人于1999年3月26日申請(qǐng)，并于2003年7月23日 授權(quán)的中國(guó)專利ZL99103403.1中記載了一種混鐵車實(shí)時(shí)跟蹤裝置及方法。 該裝置包括接收全球衛(wèi)星定位信號(hào)的差分定位系統(tǒng)接收機(jī)，接收機(jī)將接收 的信號(hào)輸入工控計(jì)算機(jī)，工控計(jì)算機(jī)與接收和發(fā)送數(shù)據(jù)用的通訊機(jī)，識(shí)別 混鐵車ID的ID識(shí)別器及電源相接，將混鐵車使用區(qū)域的電子地圖與衛(wèi)星 信號(hào)進(jìn)行匹配后修正誤差，得到混鐵車的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)信息，該裝置安裝在 混鐵車和機(jī)車上，工控計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)有混鐵車工作區(qū)域內(nèi)經(jīng)緯度和位置信 息一一對(duì)應(yīng)的高精度數(shù)據(jù)，與收到的衛(wèi)星經(jīng)緯度數(shù)據(jù)匹配，進(jìn)行修正校準(zhǔn)，由通訊機(jī)將得到的混鐵車精確的動(dòng)態(tài)位置信息車號(hào)、位置、方向、速度
實(shí)時(shí)、連續(xù)地發(fā)送到企業(yè)的管制中心計(jì)算機(jī)。
該專利中記載的混鐵車實(shí)時(shí)跟蹤裝置是時(shí)安裝在機(jī)車和混鐵車上。 在此以參見的方式引入本說(shuō)明書中所提及的所有公報(bào)、專利申請(qǐng)。 因?yàn)殍F水運(yùn)輸車輛分為提供牽引動(dòng)力的機(jī)車和裝載鐵水的鐵水罐車 (即混鐵車)二類，鐵水罐車由于本身無(wú)動(dòng)力，運(yùn)送鐵水時(shí)由機(jī)車進(jìn)行牽
引，因而無(wú)法提供定位終端的工作電源，如需安裝定位終端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，
則需要增加額外的電源供應(yīng)以及相應(yīng)維護(hù)工作。
另外，鐵水罐車等定位對(duì)象工作在高粉塵、強(qiáng)震動(dòng)、高溫的工業(yè)環(huán)境
下，還會(huì)造成其定位終端設(shè)備故障率高的問(wèn)題，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行
穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。同時(shí)還存在投資和運(yùn)行維護(hù)成本高等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種混鐵車的實(shí)時(shí)定位裝置和方法， 該裝置和方法無(wú)需在混鐵車上安裝定位終端設(shè)備，同樣實(shí)現(xiàn)混鐵車的實(shí)時(shí) 定位。
物流暢通的前提是信息流的暢通，要實(shí)現(xiàn)鐵水運(yùn)輸車輛的高效調(diào)度， 需通過(guò)二套系統(tǒng)提供信息的保證，調(diào)度中心將通過(guò)"定位系統(tǒng)"掌握鐵水 運(yùn)輸車輛的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)位置，并可通過(guò)"數(shù)傳指令系統(tǒng)"將作業(yè)指令及時(shí)下 發(fā)給機(jī)車司機(jī)，這二套信息保障系統(tǒng)的運(yùn)行是相互獨(dú)立的。
由于混鐵車本身無(wú)動(dòng)力，其移動(dòng)必須依靠機(jī)車的拉動(dòng)或推動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也 就是說(shuō)混鐵車的位置變化一定伴隨著對(duì)應(yīng)機(jī)車的位置變化。
同時(shí)，機(jī)車司機(jī)則嚴(yán)格按照調(diào)度人員通過(guò)"數(shù)傳指令系統(tǒng)"下發(fā)的作 業(yè)指令進(jìn)行作業(yè)，即到相應(yīng)地點(diǎn)對(duì)指定混鐵車進(jìn)行掛接，隨后將其送到指 定的工位點(diǎn)后與其脫離。而指令內(nèi)容中包含有機(jī)車號(hào)、混鐵車號(hào)、混鐵車 起始和終止工位點(diǎn)號(hào)等數(shù)據(jù)信息。
綜合上述二點(diǎn)，則可結(jié)合"數(shù)傳指令系統(tǒng)"中的作業(yè)指令信息和"定 位系統(tǒng)"中機(jī)車的實(shí)時(shí)位置，通過(guò)編制專用軟件，推算出混鐵車的當(dāng)前位 置。即機(jī)車和混鐵車掛接時(shí)，混鐵車的位置即為對(duì)應(yīng)機(jī)車位置加機(jī)車長(zhǎng)度 的修正量，機(jī)車和混鐵車摘鉤后，混鐵車的位置即可認(rèn)為保持在摘鉤位置，直至下一次機(jī)車和該混鐵車進(jìn)行掛鉤。
本發(fā)明提出的定位裝置和方法，就是根據(jù)上述原理，將定位終端安裝 在機(jī)車上，通過(guò)定位和指令系統(tǒng)間信息的采集、共享和推算，實(shí)現(xiàn)混鐵車 不安裝定位終端也可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位的目的。 '
根據(jù)本發(fā)明的定位裝置和定位方法，在原來(lái)互相獨(dú)立運(yùn)行的定位和指 令二套子系統(tǒng)間增加推算子系統(tǒng)，即"虛擬定位計(jì)算機(jī)"，以及定制的虛 擬定位推算軟件，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)成為包含定位、指令和推算三個(gè)子系統(tǒng)的一 套綜合系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，混鐵車實(shí)時(shí)定位裝置，包括
定位子系統(tǒng)，其包括定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站、定位終端、車輛位置顯示
屏；
指令子系統(tǒng)，其包括數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站和數(shù)傳終端；
定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站分別與數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站、車輛位置顯示屏連
接；
定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站與定位終端之間、數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站與數(shù)傳終 端之間進(jìn)行無(wú)線通訊； 其特征在于，
所述定位終端和數(shù)傳終端僅安裝在機(jī)車上；
該裝置還包括推算子系統(tǒng)，即虛擬定位計(jì)算機(jī)，分別與數(shù)傳指令系統(tǒng) 中心站、定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站連接，該推算子系統(tǒng)在接收了定位和指令子 系統(tǒng)的信息后，能夠根據(jù)機(jī)車的實(shí)時(shí)位置信息和作業(yè)指令信息完成對(duì)混鐵 車位置的實(shí)時(shí)推算并將推算的混鐵車位置信息反饋給定位子系統(tǒng)顯示。
所述的定位子系統(tǒng)還可以包括定位中繼，定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站和定位 終端通過(guò)該定位中繼進(jìn)行無(wú)線通訊。所述的定位中繼對(duì)安裝在機(jī)車上的定 位終端和定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站之間進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)，用以保證機(jī)車位置信息 準(zhǔn)確傳輸。
所述的虛擬定位計(jì)算機(jī)，例如是一臺(tái)P4以上的臺(tái)式PC機(jī)，通過(guò)物理接 口分別與定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站和數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站連接，所安裝的定制 軟件可接收機(jī)車的實(shí)時(shí)定位信息和數(shù)傳指令信息，并按算法解算出混鐵車 的實(shí)時(shí)位置信息。其中所述定制軟件的算法是對(duì)機(jī)車和混鐵車"掛接/摘鉤"狀態(tài)進(jìn)行判定，當(dāng)掛接狀態(tài)時(shí)，混鐵車的位置信息是機(jī)車的動(dòng)態(tài)位置信息 加上混鐵車長(zhǎng)度修正量；當(dāng)摘鉤狀態(tài)時(shí)，混鐵車的位置保持在摘鉤位置， 直到下一次機(jī)車和該混鐵車進(jìn)行掛鉤。所述定制軟件的編寫是常規(guī)技術(shù)， 無(wú)論采用何種軟件開發(fā)編程技術(shù)，只要能可靠實(shí)現(xiàn)上述算法即適用。
所述的指令子系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)度員操作數(shù)傳系統(tǒng)中心站的人機(jī)接口設(shè) 備，生成機(jī)車作業(yè)指令并下發(fā)至數(shù)傳終端，數(shù)傳終端接收并顯示下發(fā)的指 令的文字和數(shù)字信息，供機(jī)車司機(jī)觀看，實(shí)現(xiàn)調(diào)度員對(duì)司機(jī)作業(yè)的指揮。
所述的指令子系統(tǒng)的指令內(nèi)容中包含作業(yè)指令、機(jī)車號(hào)、混鐵車號(hào)、 混鐵車起始和終止工位點(diǎn)號(hào)等數(shù)據(jù)信息。
所述的車輛位置顯示屏是一種圖形顯示設(shè)備，采用圖形方式顯示一定 地理范圍內(nèi)的鐵路的電子地圖，并且按找收到的指定車輛的位置信息，動(dòng) 態(tài)地模擬其在鐵路上靜止或運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
所述的定位終端包括工控計(jì)算機(jī)、計(jì)程儀、方位傳感器、車輛識(shí)別 機(jī)車ID的ID碼識(shí)別器、差分衛(wèi)星定位信號(hào)接收機(jī)、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)用的通 訊機(jī)、直流電源和節(jié)電電路等設(shè)備。工控計(jì)算機(jī)采集計(jì)程儀信息、方位傳 感器信息以及差分衛(wèi)星定位信號(hào)接收機(jī)傳來(lái)的經(jīng)、緯度信息，通過(guò)一定的 運(yùn)算處理，得到機(jī)車的實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，并將此位置數(shù)據(jù)通過(guò)通訊機(jī)發(fā)送到 中心站供系統(tǒng)使用。
本發(fā)明的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，包括
定位子系統(tǒng)對(duì)機(jī)車位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位；
指令子系統(tǒng)向機(jī)車發(fā)出作業(yè)指令信息；
推算子系統(tǒng)接收定位子系統(tǒng)和指令子系統(tǒng)的信息，根據(jù)定位子系統(tǒng)的 機(jī)車實(shí)時(shí)位置信息和指令子系統(tǒng)的作業(yè)指令信息完成對(duì)混鐵車位置的實(shí) 時(shí)推算并將推算的混鐵車位置信息反饋給定位子系統(tǒng)顯示。
根據(jù)本發(fā)明的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，具體地包括如下步驟
1) 混鐵車位置初始化；
2) 提取機(jī)車定位信息；
3) 建立機(jī)車和混鐵車"掛接"關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；
4) 監(jiān)視機(jī)車運(yùn)行位置；
5) 根據(jù)機(jī)車與混鐵車的"掛接/摘鉤"狀態(tài)進(jìn)行混鐵車的位置推算；9) 刷新混鐵車和機(jī)車"掛接"關(guān)系；
10) 按新關(guān)聯(lián)關(guān)系修改"掛接"數(shù)據(jù)庫(kù)；
11) 從第4)步驟開始依次循環(huán)。
所述的混鐵車的位置推算是在機(jī)車和混鐵車掛鉤時(shí)，混鐵車的位置 為對(duì)應(yīng)機(jī)車位置加機(jī)車長(zhǎng)度的修正值，機(jī)車和混鐵車摘鉤后，混鐵車的位 置保持在摘鉤位置，直到下一次機(jī)車和該混鐵車進(jìn)行掛鉤。
所述的第5)步驟是
a) 判斷機(jī)車是否到達(dá)可"掛接/摘鉤"點(diǎn)范圍，如果沒有到達(dá)則繼續(xù) 監(jiān)視，如果已經(jīng)到達(dá)，則
b) 判斷是否有"掛接/摘鉤"車的特殊動(dòng)作，如果沒有"掛接/摘鉤" 車的特殊動(dòng)作則繼續(xù)所述的4)步驟，如果有"掛接/摘鉤"車的特殊動(dòng)作， 則
c) 判斷有無(wú)相關(guān)指令，如果沒有相關(guān)指令則回到所述的4)步驟，如
果有相關(guān)指令，則
d) 進(jìn)行"掛接"或"摘鉤"，當(dāng)掛接時(shí)混鐵車按掛接方式處理，當(dāng) 摘鉤時(shí)則混鐵車位置按摘鉤方式處理。
所述的"掛接/摘鉤"點(diǎn)范圍是指定工位點(diǎn)或存放線。 所述的"掛接/摘鉤"車特殊動(dòng)作是指機(jī)車掛接混鐵車或摘鉤混鐵車的 動(dòng)作。
所述的混鐵車按連掛方式處理是當(dāng)判斷機(jī)車和混鐵車已掛接后，在 顯示大屏上，混鐵車將隨機(jī)車一起移動(dòng)，混鐵車的位置信息將和機(jī)車的位 置信息進(jìn)行綁定，混鐵車的位置信息是機(jī)車的動(dòng)態(tài)位置信息加上混鐵車長(zhǎng) 度修正量。
所述的混鐵車按摘鉤方式處理是當(dāng)判斷機(jī)車和混鐵車脫鉤后，混鐵 車位置信息和機(jī)車分離，在顯示大屏上，混鐵車停在脫鉤的工位點(diǎn)上，混 鐵車的位置信息為相應(yīng)工位點(diǎn)的位置信息。
在本發(fā)明中，定位子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)車的物理定位并向推算子系統(tǒng)提供其 位置信息，接收推算子系統(tǒng)輸出的混鐵車位置信息同時(shí)完成所有車輛位置 顯示。
指令子系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)原作業(yè)指令下發(fā)的基礎(chǔ)上同時(shí)向推算子系統(tǒng)提供
9作業(yè)指令信息。
而新增的推算子系統(tǒng)接收了定位和指令子系統(tǒng)的信息后，根據(jù)機(jī)車的 實(shí)時(shí)位置信息和作業(yè)指令信息完成對(duì)混鐵車位置的實(shí)時(shí)推算并將推算的 混鐵車位置信息反饋給定位子系統(tǒng)顯示。
本發(fā)明方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為 一個(gè)虛擬定位周期由機(jī)車對(duì)混鐵車在 一個(gè)工位點(diǎn)進(jìn)行掛接到另一工位點(diǎn)進(jìn)行脫鉤結(jié)束，現(xiàn)場(chǎng)混鐵車和機(jī)車掛接 或脫鉤的停放位置都為指定工位點(diǎn)或存放線，調(diào)度對(duì)某輛機(jī)車下發(fā)一批計(jì) 劃指令后，該機(jī)車按照指令的先后次序到相應(yīng)地點(diǎn)對(duì)相應(yīng)混鐵車進(jìn)行作 業(yè)。系統(tǒng)可以根據(jù)機(jī)車的行進(jìn)方向、機(jī)車的動(dòng)態(tài)位置、指令內(nèi)容和混鐵車 上一時(shí)刻的位置四方面的信息來(lái)推算機(jī)車和混鐵車的掛接或脫鉤的具體 位置及時(shí)間。
當(dāng)判斷機(jī)車和混鐵車已掛接后，混鐵車的位置信息將和機(jī)車的位置信 息進(jìn)行綁定，在顯示大屏上，混鐵車將隨機(jī)車一起移動(dòng)，混鐵車的位置信 息為機(jī)車的動(dòng)態(tài)位置信息加混鐵車長(zhǎng)度修正量，從而實(shí)現(xiàn)混鐵車動(dòng)態(tài)位置 虛擬；而當(dāng)判斷機(jī)車和混鐵車脫鉤后，混鐵車位置信息和機(jī)車分離，在顯 示大屏上，混鐵車停在脫鉤的工位點(diǎn)上，混鐵車的位置信息為相應(yīng)工位點(diǎn) 的位置信息,從而實(shí)現(xiàn)混鐵車靜態(tài)位置虛擬，具體實(shí)現(xiàn)本方法的流程見圖3。
本技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是對(duì)于機(jī)車和混鐵車掛接或脫鉤 位置及時(shí)間的準(zhǔn)確判定，因而在推算軟件中，除采用機(jī)車作業(yè)計(jì)劃指令中 的機(jī)車號(hào)、混鐵車號(hào)、混鐵車起始和終止工位點(diǎn)號(hào)等信息及混鐵車的上一 時(shí)刻位置作為判定依據(jù)外，還可通過(guò)掛接或脫鉤時(shí)機(jī)車特殊動(dòng)作的捕獲及 各特定的鐵路工藝流程等信息，對(duì)推算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，以提高準(zhǔn)確性。
采用本發(fā)明的混鐵車定位裝置及方法，在不影響應(yīng)用效果的前提下， 可以不在被牽引車上安裝定位終端設(shè)備，既可節(jié)省系統(tǒng)的硬件投資，又能 提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，降低設(shè)備維護(hù)工作量和維護(hù)成本，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)簡(jiǎn)便的擴(kuò)容。
本發(fā)明的方法是一種在工業(yè)環(huán)境中針對(duì)特殊對(duì)象實(shí)現(xiàn)低成本、高穩(wěn)定 性實(shí)時(shí)定位監(jiān)控的有效解決方案。
10
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的定位裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明的定位裝置示意圖。 圖3是本發(fā)明的定位過(guò)程流程圖。 圖4 ~ 9是本發(fā)明的定位過(guò)程各個(gè)階段的示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
31 機(jī)車
311 定位終端
312 數(shù)傳終端
32 混鐵車
321 定位終端
33 定位中繼站
34定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)站 35指令系統(tǒng)站 36 車輛顯示大屏 21 機(jī)車
211 定位終端
212數(shù)傳終端
22混鐵車
23定位中繼
24定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)站
25指令系統(tǒng)站
26車輛位置顯示大屏
27虛擬定位計(jì)算機(jī)
01混鐵車
02混鐵車
03混鐵車
601機(jī)車
11工位點(diǎn)12 工位點(diǎn)
具體實(shí)施例方式
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的定位裝置示意圖。
定位子系統(tǒng)包括定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站34、定位終端311、 321、以及 定位中繼33，其中，定位終端311、 321分別安裝在機(jī)車31和混鐵車32 上，定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站34和定位終端311、 321通過(guò)定位中繼33進(jìn)行 無(wú)線通訊；指令子系統(tǒng)包括數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站35和數(shù)傳終端312，其中 數(shù)傳終端安裝在機(jī)車31上，數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站35和數(shù)傳終端312之間 進(jìn)行無(wú)線通訊。
物流暢通的前提是信息流的暢通，要實(shí)現(xiàn)鐵水運(yùn)輸車輛的高效調(diào)度， 需通過(guò)二套系統(tǒng)提供信息的保證，調(diào)度中心將通過(guò)"定位系統(tǒng)"掌握鐵水 運(yùn)輸車輛的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)位置，并可通過(guò)"數(shù)傳指令系統(tǒng)"將作業(yè)指令及時(shí)下 發(fā)給機(jī)車司機(jī)，這二套信息保障系統(tǒng)的運(yùn)行是相互獨(dú)立的，如圖1所示。
由于混鐵車本身無(wú)動(dòng)力，其移動(dòng)必須依靠機(jī)車的拉動(dòng)或推動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也 就是說(shuō)混鐵車的位置變化一定伴隨著對(duì)應(yīng)機(jī)車的位置變化。
同時(shí)，機(jī)車司機(jī)則嚴(yán)格按照調(diào)度人員通過(guò)"數(shù)傳指令系統(tǒng)"下發(fā)的作 業(yè)指令進(jìn)行作業(yè)，即到相應(yīng)地點(diǎn)對(duì)指定混鐵車進(jìn)行掛接，隨后將其送到指 定的工位點(diǎn)后與其脫離。而指令內(nèi)容中包含有機(jī)車號(hào)、混鐵車號(hào)、混鐵車 起始和終止工位點(diǎn)號(hào)等數(shù)據(jù)信息。
綜合上述二點(diǎn)，則可結(jié)合"數(shù)傳指令系統(tǒng)"中的作業(yè)指令信息和"定 位系統(tǒng)"中機(jī)車的實(shí)時(shí)位置，通過(guò)編制專用軟件，推算出混鐵車的當(dāng)前位 置。即機(jī)車和混鐵車掛接時(shí)，混鐵車的位置即為對(duì)應(yīng)機(jī)車位置加機(jī)車長(zhǎng)度 的修正量，機(jī)車和混鐵車摘鉤后，混鐵車的位置即可認(rèn)為保持在摘鉤位置， 直至下一次機(jī)車和該混鐵車進(jìn)行掛鉤。
本發(fā)明就是根據(jù)上述原理，通過(guò)定位和指令系統(tǒng)間信息的采集、共享 和推算，在混鐵車不安裝定位終端的條件下，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)混鐵車動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí) 定位的目的。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在原來(lái)互相獨(dú)立運(yùn)行的定位和指令二套系統(tǒng)間增 加推算子系統(tǒng)，即"虛擬定位計(jì)算機(jī)"，以及定制的虛擬定位推算軟件，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)成為包含定位、指令和推算三個(gè)子系統(tǒng)的一套綜合系統(tǒng)，系統(tǒng) 具體硬件結(jié)構(gòu)見圖2。
圖2是本發(fā)明的定位裝置示意圖。
本發(fā)明的混鐵車實(shí)時(shí)定位裝置，包括
定位子系統(tǒng)，包括定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24、定位終端211和車輛位置
顯示屏26;
指令子系統(tǒng)，包括數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站25和數(shù)傳終端212; 定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24分別與數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站25、車輛位置顯示 屏26連接；
定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24與定位終端211之間、數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站25 與數(shù)傳終端212之間進(jìn)行無(wú)線通訊；
定位終端211和數(shù)傳終端212僅安裝在機(jī)車21上，混鐵車22上不安
裝任何定位終端等設(shè)備；
該裝置還包括推算子系統(tǒng)，即虛擬定位計(jì)算機(jī)27，分別與數(shù)傳指令系 統(tǒng)中心站25、定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24連接，該推算子系統(tǒng)在接收了定位 子系統(tǒng)和指令子系統(tǒng)的信息后，能夠根據(jù)機(jī)車21的實(shí)時(shí)位置信息和作業(yè) 指令信息完成對(duì)混鐵車22位置的實(shí)時(shí)推算并將推算的混鐵車位置信息反 饋給定位子系統(tǒng)顯示。
所述的虛擬定位計(jì)算機(jī)27是一臺(tái)P4以上的臺(tái)式PC機(jī)，通過(guò)物理接口分 別與定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24和數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站25連接，所安裝的定制 軟件可接收機(jī)車21的實(shí)時(shí)定位信息和數(shù)傳指令信息，并按算法解算出混鐵 車22的實(shí)時(shí)位置信息。
定位子系統(tǒng)可以是任何進(jìn)行實(shí)時(shí)定位的系統(tǒng)和設(shè)備，優(yōu)選地，定位子 系統(tǒng)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)，由安裝在機(jī)車21上的終端設(shè)備211、定 位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24和顯示大屏26構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的較優(yōu)選的方式，定位子系統(tǒng)還包括中繼站23，定位監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)中心站24和安裝在機(jī)車21上的終端設(shè)備211之間通過(guò)中繼站23進(jìn)行無(wú) 線通訊。
終端設(shè)備211實(shí)現(xiàn)機(jī)車21的實(shí)時(shí)定位，中繼站23用于定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中 心站24和終端設(shè)備211的信息轉(zhuǎn)發(fā)，定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24對(duì)收到的機(jī)車21實(shí)時(shí)位置信息進(jìn)行處理，并送給顯示大屏26，顯示大屏26是將處理后的
車輛位置信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬顯示。
設(shè)置在機(jī)車21上的終端設(shè)備211包括工控計(jì)算機(jī)、計(jì)程儀、方位傳
感器、識(shí)別機(jī)車ID的ID碼識(shí)別器、差分衛(wèi)星定位信號(hào)接收機(jī)、接收和發(fā)送
數(shù)據(jù)用的通訊機(jī)、直流電源和節(jié)電電路等設(shè)備。上述設(shè)備組成一個(gè)全天候 實(shí)時(shí)組合導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在室外時(shí)，差分衛(wèi)星定位信號(hào)接收機(jī)根據(jù) 衛(wèi)星定位信號(hào)以及差分修正數(shù)據(jù)，輸出機(jī)車目前的準(zhǔn)確經(jīng)緯度位置信息。 當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)被遮擋時(shí)，差分衛(wèi)星定位信號(hào)接收機(jī)無(wú)法定位出機(jī)車準(zhǔn)確的經(jīng) 諱度，工控計(jì)算機(jī)則根據(jù)計(jì)程儀輸?shù)奈灰菩畔⒑头轿粋鞲衅鬏敵龅慕嵌茸?化信息，以及機(jī)車的歷史位置信息，推算出車輛的實(shí)際位置信息。機(jī)車的
實(shí)時(shí)位置信息和ID碼識(shí)別器由工控計(jì)算機(jī)組合后，通過(guò)通訊機(jī)采用無(wú)線數(shù) 據(jù)傳輸?shù)姆绞絺魉偷蕉ㄎ槐O(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站24進(jìn)行處理，以供系統(tǒng)使用。直 流電源和節(jié)電電路為終端設(shè)備211提供工作電源。
車輛位置顯示屏26是一種圖形顯示設(shè)備，可以采用圖形方式顯示一定 地理范圍內(nèi)的鐵路的電子地圖，并按收到的指定車輛的位置信息，動(dòng)態(tài)地 模擬其在鐵路上靜止或運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
指令子系統(tǒng)是由數(shù)傳系統(tǒng)中心站25和數(shù)傳終端212構(gòu)成，二者間通過(guò) 無(wú)線電實(shí)現(xiàn)通訊，調(diào)度員操作數(shù)傳系統(tǒng)中心站25的人機(jī)接口設(shè)備，生成機(jī) 車21作業(yè)指令并下發(fā)至數(shù)傳終端212，數(shù)傳終端212用來(lái)接收并顯示下發(fā)的 指令的文字和數(shù)字信息，供司機(jī)觀看，實(shí)現(xiàn)調(diào)度員對(duì)司機(jī)作業(yè)的指揮。
指令子系統(tǒng)的指令內(nèi)容中包含作業(yè)指令、機(jī)車號(hào)、混鐵車號(hào)、混鐵車 起始和終止工位點(diǎn)號(hào)等數(shù)據(jù)信息。
定位子系統(tǒng)接收全球衛(wèi)星定位信號(hào)，并將接收的信號(hào)輸入虛擬定位計(jì) 算機(jī)27，虛擬定位計(jì)算機(jī)27根據(jù)機(jī)車21與混鐵車22的掛接狀態(tài)，推算 混鐵車的位置。
圖3是本發(fā)明的定位過(guò)程流程圖。
首先在201步驟，對(duì)混鐵車位置初始化；
然后在202步驟提取機(jī)車的定位信息；
在203步驟建立機(jī)車和混鐵車的掛接關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；
在步驟204，監(jiān)視機(jī)車運(yùn)行位置；
14在205步驟，判斷機(jī)車是否已經(jīng)到達(dá)可"掛/摘"混鐵車的點(diǎn)范圍，"掛 接/摘鉤"點(diǎn)范圍是指定工位點(diǎn)或存放線，如果是沒有到達(dá)可"掛/摘"混 鐵車的點(diǎn)范圍，則回到步驟204;如果是已經(jīng)到達(dá)可"掛/摘"混鐵車的點(diǎn)
范圍，則進(jìn)行下一個(gè)步驟；
在206步驟，判斷是否有"掛/摘"的特殊動(dòng)作，掛接/摘鉤"車特殊 動(dòng)作是指機(jī)車掛接混鐵車或摘鉤混鐵車的動(dòng)作；如果沒有"掛/摘"的特殊 動(dòng)作，則回到205步驟；如果有"掛/摘"的特殊動(dòng)作，則進(jìn)行下一步；
在207步驟，判斷是否相關(guān)作業(yè)指令，如果沒有相關(guān)作業(yè)指令，則回 到步驟206;如果有相關(guān)作業(yè)指令，則進(jìn)行下一步；
再208步驟，判斷指令是"連掛"，還是"摘鉤"？；如果指令是"連 掛"，就到209步驟，混鐵車位置按照連掛方式處理，也就是當(dāng)判斷機(jī)車 和混鐵車已掛接后，在顯示大屏上，混鐵車將隨機(jī)車一起移動(dòng)，混鐵車的 位置信息將和機(jī)車的位置信息進(jìn)行綁定，混鐵車的位置信息是機(jī)車的動(dòng)態(tài) 位置信息加上混鐵車長(zhǎng)度修正量；如果指令是"摘鉤"，就到210步驟， 混鐵車位置按照摘鉤方式處理，也就是當(dāng)判斷機(jī)車和混鐵車脫鉤后，混鐵 車位置信息和機(jī)車分離，在顯示大屏上，混鐵車停在脫鉤的工位點(diǎn)上，混 鐵車的位置信息為相應(yīng)工位點(diǎn)的位置信息；
在211步驟，刷新混鐵車和機(jī)車"掛接"關(guān)系；
在212步驟，按新關(guān)聯(lián)關(guān)系修改"掛接"數(shù)據(jù)庫(kù)；
回到204步驟繼續(xù)。
在一個(gè)常見的生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，采用本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)混鐵車實(shí)現(xiàn)
定位的具體過(guò)程如下
圖4 9是本發(fā)明的定位過(guò)程各個(gè)階段的示意圖。
作業(yè)要求601#機(jī)車至一高爐出鐵口 11號(hào)工位點(diǎn)掛接01#混鐵車，送
至一煉鋼脫硫工位點(diǎn)42號(hào)脫鉤后離開。
作業(yè)指令601 11 + 01 (601#機(jī)車至11號(hào)工位點(diǎn)掛接01#混鐵車)；
601 42 - 01 (601#機(jī)車至42號(hào)工位點(diǎn)脫鉤01#混鐵車)。 根據(jù)數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站25向機(jī)車發(fā)出的"601 11+ 01"指令和"601 42-01"指令，601#機(jī)車在一高爐出鐵口的111段位向11號(hào)工位點(diǎn)行進(jìn)，
15如圖4所示。
當(dāng)其進(jìn)入11號(hào)工位點(diǎn)的掛接、脫鉤判斷范圍內(nèi)，虛擬定位計(jì)算機(jī)27 查詢對(duì)601#機(jī)車下發(fā)的未完成指令，如圖5所示。發(fā)現(xiàn)有對(duì)11號(hào)工位點(diǎn) 的01#混鐵車進(jìn)行掛接的指令，則根據(jù)作業(yè)的綜合信息判斷是否進(jìn)行了掛 接， 一旦判斷進(jìn)行了掛接，則將01#混鐵車的位置信息和601#機(jī)車進(jìn)行綁 定，如圖6所示。01#混鐵車隨601#機(jī)車一起移動(dòng)。混鐵車的位置信息是 機(jī)車的動(dòng)態(tài)位置信息加混鐵車長(zhǎng)度修正量。
601#機(jī)車推著01#混鐵車在一煉鋼脫硫間421段向42號(hào)工位點(diǎn)行進(jìn)， 如圖7。當(dāng)其進(jìn)入42號(hào)工位點(diǎn)的掛接、脫鉤判斷范圍內(nèi)，虛擬定位計(jì)算機(jī) 27査詢對(duì)601#機(jī)車下發(fā)的未完成指令，如圖8。發(fā)現(xiàn)有對(duì)01#混鐵車在42 號(hào)工位點(diǎn)進(jìn)行脫鉤的指令，則根據(jù)作業(yè)的綜合信息判斷是否進(jìn)行了脫鉤， 一旦判斷進(jìn)行了脫鉤，解除和601#機(jī)車的位置信息綁定，將01號(hào)混鐵車 放置在42號(hào)工位點(diǎn)，如圖9所示?；扈F車的位置信息為相應(yīng)工位點(diǎn)的位 置信息。
通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施，系統(tǒng)的故障率從原來(lái)月均14次降到了月均0.5次， 故障率顯著下降；同時(shí)，運(yùn)行維護(hù)成本也由原60萬(wàn)/年大幅降低為約10 萬(wàn)/年，取得了良好的應(yīng)用效果。
以上是通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是不僅僅限于 這些實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的條件下，還可以有更多變化的實(shí)施 例。
權(quán)利要求
1. 一種混鐵車實(shí)時(shí)定位裝置，包括定位子系統(tǒng)，包括定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站、定位終端和車輛位置顯示屏；指令子系統(tǒng)，包括數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站和數(shù)傳終端；定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站分別與數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站、車輛位置顯示屏連接；定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站與定位終端之間、數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站與數(shù)傳終端之間進(jìn)行無(wú)線通訊；其特征在于，所述定位終端和數(shù)傳終端僅安裝在機(jī)車上；該裝置還包括推算子系統(tǒng)，即虛擬定位計(jì)算機(jī)，分別與數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站、定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站連接，該推算子系統(tǒng)在接收了定位和指令子系統(tǒng)的信息后，能夠根據(jù)機(jī)車的實(shí)時(shí)位置信息和作業(yè)指令信息完成對(duì)混鐵車位置的實(shí)時(shí)推算并將推算的混鐵車位置信息反饋給定位子系統(tǒng)顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的定位子系統(tǒng)還包 括定位中繼，定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站與機(jī)車上的定位終端之間通過(guò)該定位中 繼進(jìn)行無(wú)線通訊，所述的定位中繼對(duì)安裝在機(jī)車上的定位終端和定位監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)中心站之間進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)，用以保證機(jī)車位置信息準(zhǔn)確傳輸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的虛擬定位計(jì)算機(jī) 是一臺(tái)P4以上的臺(tái)式PC機(jī)，通過(guò)物理接口分別與定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站和數(shù) 傳指令系統(tǒng)中心站連接，所安裝的定制軟件可接收機(jī)車的實(shí)時(shí)定位信息和 數(shù)傳指令信息，并按算法解算出混鐵車的實(shí)時(shí)位置信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述定制軟件的算法是 對(duì)機(jī)車和混鐵車"掛接/摘鉤"狀態(tài)進(jìn)行判定，當(dāng)掛接狀態(tài)時(shí)，混鐵車的位 置信息是機(jī)車的動(dòng)態(tài)位置信息加上混鐵車長(zhǎng)度修正量；當(dāng)摘鉤狀態(tài)時(shí)，混 鐵車的位置保持在摘鉤位置，直到下一次機(jī)車和該混鐵車進(jìn)行掛鉤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的指令子系統(tǒng)，通 過(guò)調(diào)度員操作數(shù)傳系統(tǒng)中心站的人機(jī)接口設(shè)備，生成機(jī)車作業(yè)指令并下發(fā) 至數(shù)傳終端，數(shù)傳終端接收并顯示下發(fā)的指令的文字和數(shù)字信息，供機(jī)車司機(jī)觀看，實(shí)現(xiàn)調(diào)度員對(duì)司機(jī)作業(yè)的指揮。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的指令子系統(tǒng)的指 令內(nèi)容中包含作業(yè)指令、機(jī)車號(hào)、混鐵車號(hào)、混鐵車起始和終止工位點(diǎn)號(hào) 等數(shù)據(jù)信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的車輛位置顯示屏 是一種圖形顯示設(shè)備，采用圖形方式顯示一定地理范圍內(nèi)的鐵路的電子地 圖，并按接收到的指定車輛的位置信息，動(dòng)態(tài)地模擬其在鐵路上靜止或運(yùn) 動(dòng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的定位終端包括 工控計(jì)算機(jī)、計(jì)程儀、方位傳感器、車輛識(shí)別機(jī)車ID的ID碼識(shí)別器、差分 衛(wèi)星定位信號(hào)接收機(jī)、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)用的通訊機(jī)、直流電源和節(jié)電電路 等設(shè)備。
9. 一種混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，包括1) 定位子系統(tǒng)對(duì)機(jī)車進(jìn)行實(shí)時(shí)定位；2) 指令子系統(tǒng)向機(jī)車發(fā)出作業(yè)指令信息；3) 推算子系統(tǒng)接收定位子系統(tǒng)和指令子系統(tǒng)的信息，根據(jù)定位子系 統(tǒng)的機(jī)車實(shí)時(shí)位置信息和指令子系統(tǒng)的作業(yè)指令信息完成對(duì)混鐵車位置 的實(shí)時(shí)推算；4) 推算子系統(tǒng)將混鐵車位置的實(shí)時(shí)推算結(jié)果反饋給定位子系統(tǒng)顯示。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述 步驟3)包括1) 混鐵車位置初始化；2) 提取機(jī)車定位信息；3) 建立機(jī)車和混鐵車"掛接"關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；4) 監(jiān)視機(jī)車運(yùn)行位置；5) 根據(jù)機(jī)車與混鐵車的"掛接/摘鉤"狀態(tài)進(jìn)行混鐵車的位置推算；9) 刷新混鐵車和機(jī)車"掛接"關(guān)系；10) 按新關(guān)聯(lián)關(guān)系修改"掛接"數(shù)據(jù)庫(kù)；11) 從第4)步驟開始依次循環(huán)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述的混鐵車的位置推算是在機(jī)車和混鐵車掛鉤時(shí)，混鐵車的位置為對(duì)應(yīng)機(jī) 車位置加機(jī)車長(zhǎng)度的修正值，機(jī)車和混鐵車摘鉤后，混鐵車的位置與持在 摘鉤位置，直到下一次機(jī)車和該混鐵車進(jìn)行掛鉤。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述 的步驟5)是a) 判斷機(jī)車是否到達(dá)可"掛接/摘鉤"點(diǎn)范圍，如果沒有到達(dá)則繼續(xù)監(jiān)視，如果已經(jīng)到達(dá)，則b) 判斷是否有"掛接/摘鉤"車的特殊動(dòng)作，如果沒有"掛接/摘鉤"車的特殊動(dòng)作則繼續(xù)所述的步驟4)，如果有"掛接/摘鉤"車的特殊動(dòng)作，c) 判斷有無(wú)相關(guān)指令，如果沒有相關(guān)指令則回到所述的4)步驟，如 果有相關(guān)指令，則d) 進(jìn)行"掛接"或"摘鉤"，當(dāng)掛接時(shí)混鐵車按掛接方式處理，當(dāng) 摘鉤時(shí)則混鐵車位置按摘鉤方式處理。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所 述的"掛接/摘鉤"點(diǎn)范圍是指定工位點(diǎn)或存放線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述 的"掛接/摘鉤"車特殊動(dòng)作是指機(jī)車掛接混鐵車或摘鉤混鐵車的動(dòng)作。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的混鐵車實(shí)時(shí)定位方法，其特征在于，所述 的混鐵車按掛接方式處理是當(dāng)判斷機(jī)車和混鐵車已掛接后，在顯示大屏 上，混鐵車將隨機(jī)車一起移動(dòng)，混鐵車的位置信息將和機(jī)車的位置信息進(jìn) 行綁定，混鐵車的位置信息是機(jī)車的動(dòng)態(tài)位置信息加上混鐵車長(zhǎng)度修正
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述的混鐵車按摘鉤方式處理是當(dāng)判斷機(jī)車和混鐵車脫鉤后，混鐵車位置信息和機(jī)車分離，在顯示大屏上，混鐵車停在脫鉤的工位點(diǎn)上，混鐵車的位置信息為相應(yīng)工 位點(diǎn)的位置信息。
全文摘要
一種混鐵車實(shí)時(shí)定位裝置，包括一種混鐵車實(shí)時(shí)定位裝置，包括定位子系統(tǒng)，其包括定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站、定位終端、車輛位置顯示屏；指令子系統(tǒng)，其包括數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站和數(shù)傳終端；定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站分別與數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站、車輛位置顯示屏連接；定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站與定位終端之間、數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站與數(shù)傳終端之間進(jìn)行無(wú)線通訊；其特征在于，所述定位終端和數(shù)傳終端僅安裝在機(jī)車上；該裝置還包括推算子系統(tǒng)，即虛擬定位計(jì)算機(jī)，分別與數(shù)傳指令系統(tǒng)中心站、定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站連接，該推算子系統(tǒng)接收了定位和指令子系統(tǒng)的信息后，根據(jù)機(jī)車的實(shí)時(shí)位置信息和作業(yè)指令信息完成對(duì)混鐵車位置的實(shí)時(shí)推算并將結(jié)果反饋給定位子系統(tǒng)顯示。
文檔編號(hào)B61L25/02GK101519077SQ20081003384
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者偉 葉, 唐孟威 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司