基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，包括具有無(wú)線通訊功能的移動(dòng)式智能終端，所述移動(dòng)式智能終端設(shè)置在每輛列車的車頭和車尾，所述移動(dòng)式智能終端之間采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信；后續(xù)列車的移動(dòng)式智能終端與前一列車的移動(dòng)式智能終端進(jìn)行通信的同時(shí)，通過(guò)對(duì)前一列車移動(dòng)式智能終端的識(shí)別號(hào)與信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采樣分析，獲取前方列車的編號(hào)以及間隔距離。本發(fā)明解決了列車在失去信號(hào)系統(tǒng)防護(hù)下的人工列車定位以及安全人工駕駛問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通安全行車【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軌道交通事業(yè)的飛速發(fā)展，地鐵已經(jīng)成為城市中不可或缺的交通方式，其安全、快捷、準(zhǔn)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)成為了許多市民出行的首選交通工具。在失去信號(hào)防護(hù)的情況下，列車的行車安全需要人為卡控，細(xì)小的人為失誤都會(huì)造成事故的發(fā)生。上海地鐵10號(hào)線撞車事件是由于信號(hào)設(shè)備失電，失去列車安全防護(hù)功能，人為定位列車中出現(xiàn)失誤從而導(dǎo)致列車追尾。因此如何能在旁路信號(hào)系統(tǒng)安全防護(hù)后通過(guò)技防的方式來(lái)扶持人防，減少失誤，力口快列車的定位與準(zhǔn)確性，提高地鐵運(yùn)行安全。
[0003]紫蜂(Zigbee)是一種新興的短距離無(wú)線通信技術(shù)，基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、高數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。
[0004]移動(dòng)自組網(wǎng)(MobileAdHocNetwork)是由一組帶有無(wú)線通信收發(fā)裝置的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)組成的多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)終端可以自由移動(dòng)，地位相等，不需要現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，可以在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建，應(yīng)用范圍可以覆蓋工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、家庭、辦公環(huán)境、軍事、消防等各種場(chǎng)合，尤其在消防救援上，移動(dòng)自組網(wǎng)對(duì)于集中指揮、協(xié)同作戰(zhàn)和提高作戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性等具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，能夠解決了軌道交通列車在失去信號(hào)系統(tǒng)防護(hù)的情況下安全行車的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，包括具有無(wú)線通訊功能的移動(dòng)式智能終端，所述移動(dòng)式智能終端設(shè)置在每輛列車的車頭和車尾，所述移動(dòng)式智能終端之間采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信；后續(xù)列車的移動(dòng)式智能終端與前一列車的移動(dòng)式智能終端進(jìn)行通信的同時(shí)，通過(guò)對(duì)前一列車移動(dòng)式智能終端的識(shí)別號(hào)與信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采樣分析，獲取前方列車的編號(hào)以及間隔距離。
[0007]所述移動(dòng)式智能終端之間采用zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信。
[0008]多輛列車之間通過(guò)移動(dòng)式智能終端形成一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)。
[0009]所述移動(dòng)式智能終端包括中央處理器，所述中央處理器分別連接存儲(chǔ)模塊、輸入模塊、顯示模塊和無(wú)線通訊模塊，所述中央處理器還用于根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算前方列車與本列車的間隔距離。
[0010]所述間隔距離是根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度，計(jì)算出信號(hào)的傳播損耗，利用RSSI理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯鬏敁p耗轉(zhuǎn)換而成的。
[0011]有益效果
[0012]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明利用了 zigbee技術(shù)，并借助嵌入式的平臺(tái)，解決了列車在失去信號(hào)系統(tǒng)防護(hù)下的人工列車定位以及安全人工駕駛問(wèn)題。通過(guò)在嵌入式平臺(tái)內(nèi)對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行采集、運(yùn)算，構(gòu)建出一種直觀有效的輔助列車司機(jī)進(jìn)行列車定位，了解前方列車間距的系統(tǒng)。
[0013]本發(fā)明是一種適用于軌道交通安全運(yùn)行輔助系統(tǒng)，可有效直接地幫助列車司機(jī)和行車調(diào)度做出準(zhǔn)確及時(shí)的決策，保證列車定位的準(zhǔn)確性以及行車安全性。本發(fā)明體積小、質(zhì)量輕、成本小，只需在車輛的兩個(gè)車頭各安裝一套設(shè)備。
[0014]本發(fā)明采用zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，可以使得通信范圍內(nèi)的前后兩列之間能夠進(jìn)行穩(wěn)定、高質(zhì)量地?zé)o線通信。
[0015]本發(fā)明采用移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，可以使得通信范圍內(nèi)的任意兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間能夠穩(wěn)定、高質(zhì)量地進(jìn)行通信。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中移動(dòng)智能終端的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0019]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，包括具有無(wú)線通訊功能的移動(dòng)式智能終端，無(wú)線移動(dòng)式智能終端設(shè)置在每輛列車的車頭和車尾，移動(dòng)式智能終端之間采用zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信。后續(xù)列車的無(wú)線移動(dòng)式智能終端與前一列車的無(wú)線移動(dòng)式智能終端進(jìn)行通信的同時(shí)，通過(guò)對(duì)前一列車無(wú)線移動(dòng)式智能終端的識(shí)別號(hào)與信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采樣分析，獲取前方列車的編號(hào)以及間隔距離，并直接顯示在司機(jī)顯示屏上。
[0020]如圖2所示，所述移動(dòng)式智能終端包括中央處理器，所述中央處理器分別連接存儲(chǔ)模塊、輸入模塊、顯示模塊和無(wú)線通訊模塊，所述中央處理器還用于根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算前方列車與本列車的間隔距離。該系統(tǒng)主要功能是通信和測(cè)距，通信功能用于傳輸列車信息，測(cè)距功能完成列車間距測(cè)量與定位。
[0021]其中，定位測(cè)距系統(tǒng)的算法是在原有RSSI定位技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。RSSI技術(shù)是通過(guò)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱測(cè)定信號(hào)點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計(jì)算的一種定位技術(shù)。其中電波在自由空間傳播的距離、頻率和信號(hào)衰減的關(guān)系為:
[0022]Qlos = 32.44+201gd+201gf (I)[0023]式中:Q1()s為傳播損耗,單位為dB, d為距離,單位為km, f為工作頻率，單位為MHz。
[0024]當(dāng)電波的頻率和發(fā)射功率固定不變時(shí)，通信的距離和接收器接收到的功率直接相關(guān)，由于不同的環(huán)境下信號(hào)的衰減程度不同，在相應(yīng)的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量得到傳播損耗經(jīng)驗(yàn)值，并對(duì)式(I)進(jìn)行修正。RSSI的理論值可表示為:
[0025]Ikssi=-(10n*lgd+A) (2)
[0026]式中:d為信號(hào)傳播的距離，單位是m，射頻參數(shù)A和η用于描述網(wǎng)絡(luò)操作環(huán)境。在全向模式下，射頻參數(shù)A被定義為用dBm表示的距發(fā)射端Im處接收到的信號(hào)強(qiáng)度絕對(duì)值。射頻參數(shù)η被定義為路徑損失指數(shù)，它指出了信號(hào)能量隨著到收發(fā)器距離的增加而衰減的速率。因此，本申請(qǐng)中測(cè)距原理為已知發(fā)射節(jié)點(diǎn)(前方列車)的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度，接收節(jié)點(diǎn)(本列車)根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度，計(jì)算出信號(hào)的傳播損耗，利用理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯鬏敁p耗轉(zhuǎn)換為距離。
[0027]在地鐵信號(hào)系統(tǒng)失效時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的列車駕駛和定位都需要人為操控，由于每列列車均有無(wú)線移動(dòng)式智能終端，因此多輛列車之間可以形成一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)其余已知列車位置可以了解故障區(qū)域內(nèi)列車信息加快列車定位。在地鐵信號(hào)系統(tǒng)失效時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的列車駕駛和定位都需要人為操控，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)前方列車信息的掌握與交流可以輔助司機(jī)，也可以使得調(diào)度更加有效、安全的操控列車的駕駛。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，包括具有無(wú)線通訊功能的移動(dòng)式智能終端，其特征在于，所述移動(dòng)式智能終端設(shè)置在每輛列車的車頭和車尾，所述移動(dòng)式智能終端之間采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信；后續(xù)列車的移動(dòng)式智能終端與前一列車的移動(dòng)式智能終端進(jìn)行通信的同時(shí)，通過(guò)對(duì)前一列車移動(dòng)式智能終端的識(shí)別號(hào)與信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采樣分析，獲取前方列車的編號(hào)以及間隔距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)式智能終端之間采用zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，其特征在于，多輛列車之間通過(guò)移動(dòng)式智能終端形成一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述移動(dòng)式智能終端包括中央處理器，所述中央處理器分別連接存儲(chǔ)模塊、輸入模塊、顯示模塊和無(wú)線通訊模塊，所述中央處理器還用于根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算前方列車與本列車的間隔距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的地鐵后備行車模式下的安全輔助駕駛系統(tǒng)，其特征在于，所述間隔距離是根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度，計(jì)算出信號(hào)的傳播損耗，利用RSSI理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯鬏敁p耗轉(zhuǎn)換而成的。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK103991466SQ201410209629
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】江曉寅, 李德敏, 陳建斌, 張曉露 申請(qǐng)人:東華大學(xué)