CN111845849A - 基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，包括：分别安装在列车两端，并与车载控制器电连接的两个可见光发射模块；与轨旁区域控制器电连接的可见光接收模块。列车头或列车尾的所述可见光发射模块将列车运行信息调制到LED光源发出的可见光信号上；所述可见光接收模块与列车头的所述可见光发射模块建立通信后，所述轨旁区域控制器判断该列车占用了所述可见光接收模块相关联的轨道区段；所述可见光接收模块与列车尾的所述可见光发射模块建立通信并断开后，所述轨旁区域控制器判断该列车离开所述可见光接收模块相关联的轨道区段。本发明利用可见光通信技术获得列车占有轨道区段的信息，成为CBTC列车定位的后备手段。
Description
技术领域
本发明涉及地铁轨道区段占用检测技术领域。
背景技术
目前的CBTC(基于通信的列车自动控制系统)列车定位手段主要通过信标-查询应答器定位。辅助定位手段在主要定位手段故障时可采用，如主流的通过计轴或者轨道电路来检测列车对于轨道的出清和占用，目前计轴的问题主要是易受电磁环境影响造成故障率较高。
发明内容
本发明的目的在于提供基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统和方法，利用可见光通信技术获得列车占有轨道区段的信息，替代轨道电路、计轴成为CBTC列车定位的后备手段。
实现上述目的的技术方案是：
一种基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，包括：
分别安装在列车两端，并与车载控制器电连接的两个可见光发射模块；以及
安装在轨旁，并与轨旁区域控制器电连接的可见光接收模块；
其中，列车头或列车尾的所述可见光发射模块将列车运行信息调制到LED光源发出的可见光信号上，并发射出去；
所述可见光接收模块与列车头的所述可见光发射模块建立通信后，所述轨旁区域控制器判断该列车占用了所述可见光接收模块相关联的轨道区段；
所述可见光接收模块与列车尾的所述可见光发射模块建立通信并断开后，所述轨旁区域控制器判断该列车离开所述可见光接收模块相关联的轨道区段。
优选的，所述可见光接收模块对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给所述轨旁区域控制器；
所述轨旁区域控制器判断列车运行信息有效后得到列车轨道区段占用或出清消息。
优选的，所述可见光接收模块与所述可见光发射模块建立通信指：所述可见光接收模块接收到可见光信号，并且该可见光信号的强度达到预定的阈值。
优选的，列车运行信息包括：固定的列车车头模块ID信息或固定的列车车尾模块ID信息，以及车载控制器的ID号和列车进路信息。
优选的，还包括：冗余设置的另外的所述可见光接收模块和另外的两个所述可见光发射模块。
优选的，所述可见光发射模块采用OFDM技术将列车运行信息调制可见光信号上，以及所述可见光接收模块采用OFDM技术对加载在可见光信号上的列车运行信息解调。
优选的，所述可见光接收模块的角度范围限定在轨道内1-2m距离内；
所述可见光接收模块读取到成对的列车车头模块ID信息和列车车尾模块ID信息，认为列车通过该区段。
优选的，包括：
列车头或列车尾的所述可见光发射模块将列车运行信息调制到LED光源发出的可见光信号上，并发射出去；
所述可见光接收模块与列车头的所述可见光发射模块建立通信后，所述可见光接收模块对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给所述轨旁区域控制器，所述轨旁区域控制器判断列车运行信息有效后认为该列车占用了所述可见光接收模块相关联的轨道区段；
所述可见光接收模块与列车尾的所述可见光发射模块建立通信后，所述可见光接收模块对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给所述轨旁区域控制器，所述轨旁区域控制器判断判断列车运行信息有效后认为该列车将离开所述可见光接收模块相关联的轨道区段。
本发明的有益效果是：本发明结合目前列车照明的功能，利用LED灯可以实现照明和通信的两种功能，车底侧面的LED灯光的照明功能可以照亮隧道，同时作为可见光通信的车载发射器部分。可见光通信的定位手段来进行辅助定位，可见光通信技术保留了地面固定设备定位的优势，即在地面固定位置布置接收器，不产生累计误差，同时也弥补了计轴、轨道电路定位等方式的缺点，可见光通信覆盖范围广，受环境影响较小，布置方便，传输速率高，并可传输较多的信息，替代轨道电路、计轴成为CBTC列车定位的后备手段。同时，本发明小巧，实现简单，轨旁布置简单灵活，故障率低，可以降低后期维护成本。并且绿色环保，对人类非常安全，不会出现过大的电磁辐射等问题对人类造成伤害。传输距离长，传输速率高，信息量大，可以在传递列车定位的同时加载线路信息。
附图说明
图1是本发明的地铁轨道区段占用检测系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，包括：分别安装在列车两端，并与车载控制器电连接的两个可见光发射模块1；以及安装在轨旁，并与轨旁区域控制器2电连接的可见光接收模块3。
其中，列车头或列车尾的可见光发射模块1将列车运行信息调制到LED光源发出的可见光信号上，并发射出去；
可见光接收模块3与列车头的所述可见光发射模块1建立通信后，轨旁区域控制器2判断该列车占用了可见光接收模块3相关联的轨道区段。可见光接收模块3与列车尾的可见光发射模块1建立通信并断开后，轨旁区域控制器2判断该列车离开可见光接收模块3相关联的轨道区段。可见光接收模块3与可见光发射模块1建立通信指：可见光接收模块3接收到可见光信号，并且该可见光信号的强度达到预定的阈值。
目前，可见光通信系统工作原理是电信号经过处理后调制到白光LED光源上变成光信号发射出去并通过接收器将接受到的信息解调出电信号。可见光系统包括上行链路和下行链路，下行链路是指LED以很大的发射角在空间以各个方向的角度传播，上行链路是一个单独的LED，其发射角度较小，两者作用范围不同，因此本申请采取下行链路进行可见光通信的链路保证通信的稳定性。可见光发射模块1在有效范围内与可见光接收模块3建立下行链接。通过冗余设置的另外的可见光接收模块和另外的两个可见光发射模块，可以进一步增强系统的可靠性。
以上，列车运行信息包括：固定的列车车头模块ID信息或固定的列车车尾模块ID信息，以及车载控制器的ID号和列车进路信息。
可见光接收模块3对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给轨旁区域控制器2；轨旁区域控制器2判断列车运行信息有效后得到列车轨道区段占用或出清消息。通过串口如RS485通信方式将信息传送给轨旁区域控制器2，轨旁区域控制器2的RS485总线可以支持区域内布置多达32个节点的接收器，能够满足对该区域的轨道区段进行出清和占用的检测。
可见光发射模块1采用OFDM(广泛使用的正交频分复用)技术将列车运行信息调制可见光信号上，以及可见光接收模块3采用OFDM技术对加载在可见光信号上的列车运行信息解调。采用OFDM技术可将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这将大大消除信号波形间的干扰，防止其他相邻接收模块被列车发射模块的光信号干扰，造成列车信息误读。
由于CBTC列车追踪距离较短(最短十几米)，为防止两列追踪车可能使轨旁可见光接收模块同时读到，对于可将光的有效通信范围将进行优化，调整角度和发射强度，使得可见光接收模块3的角度范围只允许轨道内1-2m距离内的列车检测到，同时轨旁需要做简单的逻辑判断，即当读到一个ID(列车车头模块ID信息或列车车尾模块ID信息)后，需要读到另一个成对的ID(列车车尾模块ID信息或列车车头模块ID信息)，才可认为列车通过该区段。
本发明基于上述的地铁轨道区段占用检测系统的检测方法，包括：
一、列车头或列车尾的可见光发射模块1将列车运行信息调制到LED光源发出的可见光信号上，并发射出去；
二、可见光接收模块3与列车头的可见光发射模块1建立通信后，可见光接收模块3对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给轨旁区域控制器2，所述轨旁区域控制器2判断列车运行信息有效后认为该列车占用了所述可见光接收模块3相关联的轨道区段；
可见光接收模块3与列车尾的可见光发射模块1建立通信后，可见光接收模块3对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给轨旁区域控制器2，所述轨旁区域控制器2判断判断列车运行信息有效后认为该列车将离开可见光接收模块3相关联的轨道区段。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (8)
1.一种基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，其特征在于，包括：
分别安装在列车两端，并与车载控制器电连接的两个可见光发射模块；以及
安装在轨旁，并与轨旁区域控制器电连接的可见光接收模块；
其中，列车头或列车尾的所述可见光发射模块将列车运行信息调制到LED光源发出的可见光信号上，并发射出去；
所述可见光接收模块与列车头的所述可见光发射模块建立通信后，所述轨旁区域控制器判断该列车占用了所述可见光接收模块相关联的轨道区段；
所述可见光接收模块与列车尾的所述可见光发射模块建立通信并断开后，所述轨旁区域控制器判断该列车离开所述可见光接收模块相关联的轨道区段。
2.根据权利要求1所述的基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，其特征在于，所述可见光接收模块对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给所述轨旁区域控制器；
所述轨旁区域控制器判断列车运行信息有效后得到列车轨道区段占用或出清消息。
3.根据权利要求2所述的基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，其特征在于，所述可见光接收模块与所述可见光发射模块建立通信指：所述可见光接收模块接收到可见光信号，并且该可见光信号的强度达到预定的阈值。
4.根据权利要求2所述的基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，其特征在于，列车运行信息包括：固定的列车车头模块ID信息或固定的列车车尾模块ID信息，以及车载控制器的ID号和列车进路信息。
5.根据权利要求1所述的基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，其特征在于，还包括：冗余设置的另外的所述可见光接收模块和另外的两个所述可见光发射模块。
6.根据权利要求2所述的基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，其特征在于，所述可见光发射模块采用OFDM技术将列车运行信息调制可见光信号上，以及所述可见光接收模块采用OFDM技术对加载在可见光信号上的列车运行信息解调。
7.根据权利要求4所述的基于可见光通信技术的地铁轨道区段占用检测系统，其特征在于，所述可见光接收模块的角度范围限定在轨道内1-2m距离内；
所述可见光接收模块读取到成对的列车车头模块ID信息和列车车尾模块ID信息，认为列车通过该区段。
8.一种基于权利要求1所述的地铁轨道区段占用检测系统的检测方法，其特征在于，包括：
列车头或列车尾的所述可见光发射模块将列车运行信息调制到LED光源发出的可见光信号上，并发射出去；
所述可见光接收模块与列车头的所述可见光发射模块建立通信后，所述可见光接收模块对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给所述轨旁区域控制器，所述轨旁区域控制器判断列车运行信息有效后认为该列车占用了所述可见光接收模块相关联的轨道区段；
所述可见光接收模块与列车尾的所述可见光发射模块建立通信后，所述可见光接收模块对加载在可见光信号上的列车运行信息解调，并传递给所述轨旁区域控制器，所述轨旁区域控制器判断判断列车运行信息有效后认为该列车将离开所述可见光接收模块相关联的轨道区段。
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