[發明專利]高速磁浮測速定位復合交叉環線鏡像抗干擾系統及其方法

有效

• 申請號: 201710865304.8
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107484131B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 陳海波;曹儉榮;周軍;胡俸源;張四新;袁君;黃兵
• 申請（專利權）人: 岳陽高新技術產業開發區天元電子技術有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/42;H04W64/00;H04K3/00;H04B1/04
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 童素珠

1.一種高速磁浮測速定位復合交叉環線鏡像抗干擾系統，其特征在于:包括軌道部分(1)、地面控制部分(2)及高速磁浮列車(3)，在軌道部分(1)中增設鏡像復合交叉環線(12)，還設有主復合交叉環線(11)、車上發射天線(13)、軌道電機線圈(14)及測速定位解碼器(15)；地面控制部分(2)設有測速定位接收器(21)及高速磁浮中央運行控制器(22)；高速磁浮列車(3)設有車上載波功放器(31)；其中：

軌道部分(1)中增設的鏡像復合交叉環線(12)與主復合交叉環線(11)的對線結構完全相同，且相互平行，鏡像復合交叉環線(12)與主復合交叉環線(11)內端的每一對對線分別并聯，作為內端組合對線端；鏡像復合交叉環線(12)與主復合交叉環線(11)外端的每一對對線分別并聯，作為外端組合對線端；這兩組內端組合對線端和外端組合對線端分別鏈接軌道上測速定位解碼器(15)的“內端”和“外端”的端子組合接口；

車上發射天線(13)的基本結構是由線圈繞制成，緊貼著主復合交叉環線(11)快速滑行，車上發射天線(13)的線圈長寬與主復合交叉環線(11)最小的單一交叉環相同，車上發射天線(13)的磁力線瞬間正向全部穿過主復合交叉環線(11)，而部分磁力線瞬間反向穿過鏡像復合交叉環線(12)，由于鏡像復合交叉環線的左右鏡像連接，加強了有用信號；車上發射天線(13)的IN、END端子通過電纜分別連接高速磁浮列車(3)中車上載波功放器(31)的OUT、END端子；

軌道電機線圈(14)為驅動高速磁浮列車(3)運行的直線電機的多組連續的定子線圈，軌道電機線圈(14)的輸入端與地面控制部分(2)中高速磁浮中央運行控制器(22)的輸出端相互電連接；高速磁浮中央運行控制器(22)分段的變頻電力驅動軌道電機線圈(14)，產生可控、變速的推動力，同時也是測速定位系統復合交叉環線產生干擾的主要干擾源；

測速定位解碼器(15)的“內端”和“外端”端子組合接口接受主復合交叉環線(11)和并行的鏡像復合交叉環線(12)的“內端”和“外端”的對線連接，接受它們傳來的測速定位對線的原始信號，測速定位解碼器(15)的輸出端口與測速定位接收器(21)的輸入串口相互電連接，經過測速定位解碼器(15)內的復雜電路和嵌入式電腦的軟件解碼后，速度與地址數據通過有線網絡電纜送至地面控制部分(2)的測速定位接收器(21)；

地面控制部分(2)中測速定位接收器(21)的輸出端與高速磁浮中央運行控制器(22)的輸入端相互電連接，高速磁浮中央運行控制器(22)的輸出端與軌道電機線圈(14)的輸入端相互電連接；

高速磁浮列車(3)中車上載波功放器(31)通過電纜的OUT端子和END端子分別連接軌道部分(1)的車上發射天線(13)的IN端子和END端子，為功率電流輸出至車上發射天線(13)。

2.根據權利要求1所述的高速磁浮測速定位復合交叉環線鏡像抗干擾技術系統，其特征在于：所述的鏡像復合交叉環線(12)位于主復合交叉環線(11)的緊鄰一側，為鋪設完全相同的一條復合交叉環線，它的每一對線的連接線方式與主復合交叉環線(11)的對應對線鏡像連接，為兩條復合交叉環線的內端的每一對對線分別并聯，作為內端對線端，兩條復合交叉環線的外端的每一對對線分別并聯，作為外端對線端。

3.一種高速磁浮測速定位復合交叉環線鏡像抗干擾方法，其特征在于：該方法通過軌道部分(1)、地面控制部分(2)及高速磁浮列車(3)組合成一整體結構的高速磁浮測速定位復合交叉環線鏡像抗干擾技術系統，實現高速磁浮測速定位復合交叉環線鏡像抗干擾技術方法；由軌道電機線圈(14)產生的強烈的電磁輻射干擾，由于空間磁場的分布特性，被均勻分布在主復合交叉環線收到干擾+(112)和鏡像復合交叉環線收到干擾+(122)的各對線上，其中鏡像復合交叉環線收到干擾+(122)的輻射干擾由于它的鏡像連接，干擾反向，變為收到干擾-(141),這樣通過并聯相加(干擾+)+(干擾-)＝干擾0(142)，為干擾互相抵消；由車上發射天線(13)發射的載波，由于車上發射天線(13)僅緊貼主復合交叉環線(11)，其發射信號特殊的空間磁場的分布特性，使得主復合交叉環線收到信號+(111)和鏡像復合交叉環線收到信號-(121)的各對線上，收到的有用的信號方向相反，其中鏡像復合交叉環線收到信號-(121)由于它的鏡像連接，信號反向，變為收到信號+(131)，這樣通過并聯相加(信號+)+(信號+)＝信號2+(132)，為有用信號增加了2倍；高速磁浮測速定位復合交叉環線鏡像抗干擾技術方法的具體工作步驟是：

A)、干擾互相抵消的具體步驟是：

步驟1：軌道電機線圈(14)

軌道電機線圈(14)模塊產生的強烈的電磁輻射干擾，分布在主復合交叉環線收到干擾+(112)和鏡像復合交叉環線收到干擾+(122)的各對線上；

步驟2：電磁輻射干擾均勻分布

執行完軌道電機線圈(14)模塊后，則同時進入主復合交叉環線收到干擾+(112)模塊和鏡像復合交叉環線收到干擾+(122)模塊的輸入端；

由于空間磁場的分布特性，被均勻分布在主復合交叉環線收到干擾+(112)模塊和鏡像復合交叉環線收到干擾+(122)的模塊上，其中：鏡像復合交叉環線收到干擾+(122)模塊的輸出端與鏡像連接，干擾反向，變為收到干擾-(141)模塊的輸入端相互鏈接；

步驟3：并聯相加

執行完主復合交叉環線收到干擾+(112)模塊后，則進入并聯相加(干擾+)+(干擾-)＝干擾0(142)模塊的輸入端；

執行完鏡像連接，干擾反向，變為收到干擾-(141)模塊后，則進入并聯相加(干擾+)+(干擾-)＝干擾0(142)模塊的輸入端，這樣通過并聯相加(干擾+)+(干擾-)＝干擾0(142)后，為干擾互相抵消；

B)、有用信號倍增的具體步驟是：

步驟1.車上發射天線(13)

車上發射天線(13)發射的載波信號，傳送至主復合交叉環線收到信號+(111)和鏡像復合交叉環線收到信號-(121)的各對線上；

步驟2：收到有用的信號

執行完車上發射天線(13)模塊后，則同時進入主復合交叉環線收到信號+(111)和鏡像復合交叉環線收到信號-(121)模塊的輸入端；

由于車上發射天線(13)緊貼著主復合交叉環線(11)，其發射信號特殊的空間磁場的分布特性，傳送至主復合交叉環線收到信號+(111)和鏡像復合交叉環線收到信號-(121)的模塊上，收到的有用的信號方向相反，其中：鏡像復合交叉環線收到信號-(121)與鏡像連接，信號反向，變為收到信號+(131)模塊的輸入端相互鏈接；

步驟3：并聯相加

執行完主復合交叉環線收到信號+(111)模塊后，則進入并聯相加(信號+)+(信號+)＝信號2+(132)模塊的輸入端；

執行完鏡像連接，信號反向，變為收到信號+(131)模塊后，則進入并聯相加(信號+)+(信號+)＝信號2+(132)模塊的輸入端，這樣通過并聯相加(信號+)+(信號+)＝信號2+(132)后，為有用信號增加了2倍；

C)、測速定位處理的具體步驟是：

步驟1.測速定位解碼器(15)

執行完并聯相加(干擾+)+(干擾-)＝干擾0(142)模塊和并聯相加(信號+)+(信號+)＝信號2+(132)模塊后，則同時進入測速定位解碼器(15)模塊的輸入端，干擾信號和有用信號共同送至測速定位解碼器(15)的混合信號中，信噪比大幅度的增加；

步驟2：硬件相位比較(151)

執行完測速定位解碼器(15)模塊后，則進入硬件相位比較(151)模塊的輸入端，通過硬件相位比較(151)，將基準對線的相位同時與各最小的至最大的單一交叉環線的對線相位進行比較，產生相位相同為零，相異為1的格雷碼地址；

步驟3：軟件計算產生速度地址(152)

執行完硬件相位比較(151)模塊后，則進入軟件計算產生速度地址(152)模塊的輸入端，在軟件計算產生速度地址(152)單元中，經過ARM2114CPU嵌入式電腦及軟件將格雷碼地址計算翻譯為二進制地址，并將本次地址減去上次測試的地址后除以測試間隔時間，得到了當即的方向與速度；

步驟4：測速定位接收器(21)

執行完軟件計算產生速度地址(152)模塊后，則進入測速定位接收器(21)模塊的輸入端，通過串行數據，傳送至地面控制部分(2)中測速定位接收器(21)；

步驟5：高速磁浮中央運行控制器(22)

執行完測速定位接收器(21)模塊后，則進入高速磁浮中央運行控制器(22)模塊的輸入端，通過串行數據，傳送至地面控制部分(2)中高速磁浮中央運行控制器(22)；

步驟6：根據列車的位置數據、目標速度和當即速度，執行不同模塊執行完高速磁浮中央運行控制器(22)模塊后，則同時進入確定列車目標速度方向(221)模塊、確定控制的電機線圈段(222)模塊、確定控制的電流相位(223)模塊和確定控制的電流頻率(224)各模塊的輸入端；

進入第一路確定列車目標速度方向(221)模塊，在高速磁浮中央控制器處理單元中，根據列車的位置數據和交通運行軟件中的預設，可以確定列車的目標速度與目標方向；

進入第二路確定控制的電機線圈段(222)模塊，在高速磁浮中央控制器處理單元中，根據列車的位置數據，可以確定僅給列車所在段供電，其余段關閉供電；

進入第三路確定控制的電流相位(223)模塊，在高速磁浮中央控制器處理單元中，根據列車的精密位置數據與相對電機線圈的溝槽位置，確定驅動列車的電流相位，使其精確同步；

進入第四路確定控制的電流頻率(224)模塊，在高速磁浮中央控制器處理單元中，根據確定了的列車的目標速度和當即速度，并根據預設合理安全的加速度限定值，確定當即驅動列車的電流頻率，作為異步直線電機的速度值；

步驟7：并聯鏈接

確定列車目標速度方向(221)模塊的輸出端分別與確定控制的電機線圈段(222)模塊的輸出端、確定控制的電流相位(223)模塊的輸出端以及確定控制的電流頻率(224)模塊的輸出端相互并聯鏈接后，與反饋軌道電機線圈(14)模塊的輸入端相互電連接；

步驟8：反饋軌道電機線圈(14)

執行完確定控制的電機線圈段(222)模塊、確定控制的電機線圈段(222)模塊、確定控制的電流相位(223)模塊以及確定控制的電流頻率(224)模塊后，則反饋同時進入至軌道電機線圈(14)模塊的輸入端，將確定了的驅動列車的功率電流，輸入相應的軌道電機線圈(14)；

步驟9：結束

執行完反饋軌道電機線圈(14)模塊，則進入結束流程。