[發明專利]一種基于北斗系統的車輛監控系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201110171610.4
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102390410A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 趙國平;張立斌;任寶兵
• 申請（專利權）人: 中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心
• 主分類號: B61L27/00
• 分類號: B61L27/00;B61L25/02;G01S19/42;G01S19/52
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 安寶貴

技術領域

本發明涉及通過自由空間的傳輸系統，尤其涉及適用于衛星鏈路的傳輸系統。

背景技術

目前我國軌道交通行業進入快速發展時期，一些網絡化、智能化、模塊化等先進的高科技產品及控制思想開始在車輛中成熟應用。隨著軌道車輛的不斷增加，給車輛的運營管理帶來了考驗，如何實現在我國幅員遼闊的地域環境下對車輛實時的遠程監控，如何合理高效的加強運營調度，如何準確的掌握每輛車所處的位置成為我們迫切需要解決的問題。然而現在蓬勃發展的的無線網絡及導航定位技術，為我們解決這些問題提供了可能。

提到衛星導航定位，我們首先想到的就是目前應用最為廣泛的GPS導航。GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，是美國獨霸全球戰略的重要組成部分。目前GPS導航已向民用開放。由于GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發展的各個應用領域。

另外一個具備導航定位功能的是北斗衛星導航系統(BD、Beidou)。這是我國自主研發的衛星導航系統，包括北斗一號和北斗二號的2代系統。北斗一號是一個已投入使用的區域性衛星導航系統，北斗二號則是一個正在建設中的全球衛星導航系統。北斗導航系統主要有三大功能。一是快速定位：北斗導航系統可為服務區域內用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務；二是短報文通信：北斗導航系統用戶終端具有雙向短報文通信能力；三是精密授時：北斗導航系統具有單向和雙向兩種授時功能，可提供數十納秒級的時間同步精度。也就是說，北斗導航系統服務區域為中國及周邊國家和地區，它可以在服務區域內任何時間、任何地點，為用戶確定其所在的地理經緯度和海拔高度，并提供雙向短報文通信和精密授時服務。

目前我們較為熟悉的無線傳輸技術主要有無線電臺、WLAN和GPRS。其中無線電臺與WLAN由于傳輸距離最大只有幾公里或幾十公里，很難滿足我們幅員遼闊、地形復雜的地理環境，因此實際應用較多的主要是GPRS。GPRS是通用分組無線業務(General?Packet?Radio?Service)的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展出來的一種新的數據承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用分組交換技術。分組交換的基本過程是把數據先分成若干個小的數據包，可通過不同的路由，以存儲轉發的接力方式送到目的端，而組裝成完整的數據。分組交換基本上不是實時系統，延時也不固定，但可以使不同的數據傳輸“共用”傳輸帶寬：有數據占用帶寬，無數據時不占用，從而分享資源。GPRS提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸。

我國廣泛使用的車輛定位方式為GPS定位。在車輛中安裝一個GPS導航終端，該導航終端通過接收空間站GPS導航衛星所提供導航報文，可以計算車輛所處的位置，包括當前的經度、維度、海拔高度以及車輛的運行速度。GPS導航終端以導航地圖的形式顯示車輛所處的位置，或者將該信息發送到車輛的一個數據記錄裝置中進行記錄。但是由于GPS屬于被動接受系統，即GPS終端只有使用者才能知道自己的所在位置，而無法通知指揮部門，這樣帶來的問題就是只有車輛所在的司機才能準備掌握車輛的位置，而作為車輛所有者的鐵路局或機務段則無法了解到車輛的準確位置。這種情況是由于GPS本身的設計原理導致的。

為了讓鐵路局或機務段也能夠準備掌握車輛的位置信息，目前還有一種方案是在使用GPS導航定位的基礎上引入了GPRS無線數據傳輸功能。就是通過一個GPRS收發裝置，將GPS終端提供的位置信息，發送到該車輛所在的鐵路局或機務段。與此同時，GPRS收發裝置將車輛的一些狀態信息也傳輸給鐵路局或機務段，這樣就實現了地面對車輛運行位置與運行狀態的監視。但是這種方式也存在一些問題，由于GPRS采用分組交換的技術，而分組交換基本上不是實時系統，延時也不固定，這將導致從車輛傳輸到地面的信息延時較大。另外由于GPRS是在GSM基礎上發展起來的一種業務，也就是GPRS要依賴于GSM網絡，而GSM網絡目前在一些邊遠地區或山區等還沒有完全覆蓋到，即使在覆蓋到的地區由于GSM信號受環境影響較大，也可能導致信號不穩定或形成信號盲區而無法提供GPRS服務，因此采用GPRS實現車輛的運行監視是一種不可靠的方式。

綜上所述，現有技術的缺點是顯而易見的，主要表現在：