[發明專利]基于CSS技術的無線測距方法及CSS無線終端

有效

• 申請號: 201410461956.1
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104199016A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 楊偉軍;王杰
• 申請（專利權）人: 四川九洲電器集團有限責任公司
• 主分類號: G01S11/08
• 分類號: G01S11/08;G08G1/16
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌

技術領域

本發明涉及一種列車防撞技術領域，尤其涉及一種基于CSS的無線測距方法及CSS無線終端。

背景技術

近年來，我國的鐵路運輸發展迅猛，尤其動車和高速列車已經處于世界領先的地位。但是，隨著鐵路網的擴展和縱橫交錯，越來越小的行車間隔以及不斷提高的列車速度，使軌道交通的安全性面臨巨大的挑戰，“7.23”和“9.27”事故表明了目前我國的列車在運行過程中缺乏完善的、具有連續性和實時性的監測手段，對于前后車輛的監視缺乏更可靠的措施。因此，需要裝備獨立系統監測列車之間的位置，給駕駛員提供預警，這就使得列車防撞設備在鐵路市場上有著極大的需求。

列車防撞技術在我國還處于起步階段，但在國際上有一些國家將其列為一項尖端技術展開研究，并已研制出相應的系統設備。德國航空航天中心研究人員在火車上安裝了火車防撞系統進行測試，可以及時就前方險情向列車司機發出警報。這種防撞系統使用了衛星定位、雷達測速、立體成像等傳感器技術和通信技術，可以實現列車之間的相互“交流”；印度研發的列車防撞系統從GPS衛星系統獲取信號，用于位置更新和彼此間的網絡信息交換，這種防撞裝置適合在黑暗中檢測，不同列車通過無線電相互識別溝通。

現有技術中，在無線傳感器網絡中，位置信息對傳感器的監視活動至關重要，事件發生的位置是傳感器網絡監視所包含的重要信息之一。無線傳感器的定位方法分為測距和非測距兩種，基于測距的定位方法具有更高的定位精度，其應用也更加廣泛。在基于距離的定位算法中包括TOA，TDOA，AOA，RSSI等，其中RSSI的測距算法是依據接收信號強度來判斷，定位精度不高；AOA的測距算法則需要特殊的硬件支持，不適用于列車防撞；TDOA測距算法的測距精度高，但要求節點間有精確的時間同步，對硬件要求高；TOA測距算法實現簡單，定位精度高。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于CSS技術的無線測距方法，包括第一CSS無線終端、第二CSS無線終端，所述兩個CSS無線終端安裝在兩個不同的裝置上，且兩個CSS無線終端建立通信；測試所述兩個裝置間距包括如下步驟：

步驟1：第一CSS無線終端向第二CSS無線終端發送CSS調制信號，同時，第一CSS無線終端開始計時；

步驟2：第二CSS無線終端對CSS調制信號進行處理，處理時長為T2，然后發送給第一CSS無線終端；

步驟3：當第一CSS無線終端收到第二CSS無線終端的應答信號并判斷出相關峰后計時停止，從第一CSS無線終端開始計時到停止的時長為T1；?

步驟4：第二CSS無線終端向第一CSS無線終端發送CSS調制信號，同時，第二CSS無線終端開始計時；

步驟5：第二CSS無線終端對CSS調制信號進行處理，處理時長為T4，然后發送給第一CSS無線終端；

步驟6：當第二CSS無線終端收到第一CSS無線終端的應答信號并判斷出相關峰后計時停止，從第二CSS無線終端開始計時到停止的時長為T3；

步驟7：計算兩個列車間的距離，具體為：設定CSS調制信號的傳播延遲為T,則:

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于是得到CSS調制信號的傳播延遲T為：

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那么計算得到第一CSS無線終端和第二CSS無線終端的距離Dis為：

；其中，C為CSS調制信號在空氣中的傳播速度。

進一步的，采用chirp信號作為物理層傳輸信號。

應用于上述基于CSS技術的無線測距方法的CSS無線終端，包括射頻模塊及與射頻模塊連接的核心處理模塊。

所述射頻模塊主要由I/Q調制解調模塊、匹配電路、第一射頻開關、第二射頻開關、帶通濾波器、功率放大器、電源和控制邏輯模塊組成；

其中，核心處理模塊與I/Q調制解調模塊連接；控制邏輯模塊輸出端與電源、功率放大器順次連接，同時，控制邏輯模塊與第一射頻開關，第二射頻開關連接；功率放大器輸入端連接第一射頻開關，輸出端連接第二射頻開關，第一射頻開關與第二射頻開關互聯，第一射頻開關與匹配電路、I/Q調制解調模塊順次連接，第二射頻開關與帶通濾波器連接；帶通濾波器與天線連接；外部晶振通過倍頻器與I/Q調制解調模塊連接；

所述I/Q調制解調模塊用于將中頻模擬信號調制為差分射頻信號，或者將射頻信號解調為中頻信號；

匹配電路實現核心處理電路和外部射頻輸入信號之間的平衡，濾除干擾信號；