[發(fā)明專利]一種基于超聲波的列車?yán)锍逃?jì)及里程計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011140560.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112304331B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李浩文;王富圣;馬致遠(yuǎn);梁明一;肖嵩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C22/00
• 分類號(hào): G01C22/00;G01S15/08;G01S7/539
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李夢(mèng)蝶

本發(fā)明提供了一種基于超聲波的列車?yán)锍逃?jì)及里程計(jì)算方法，其包括超聲波發(fā)射器、超聲波接收傳感器、信號(hào)處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線通信模塊。采用本方案的基于超聲波的列車?yán)锍逃?jì)計(jì)算列車行駛里程的方法，包括以下步驟：通過(guò)超聲波測(cè)量出距離值H和接收時(shí)間間隔x，根據(jù)接收時(shí)間間隔x是否等于間隔時(shí)間判斷超聲波是否從軌枕表面反射，進(jìn)而判斷距離值H是否位于判斷值域內(nèi)。避免了傳統(tǒng)列車?yán)锍逃?jì)進(jìn)行里程統(tǒng)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的誤差，提高了里程計(jì)算的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于超聲波的列車?yán)锍逃?jì)及里程計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著里程計(jì)在軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛，涉及測(cè)速，測(cè)距，定位等，對(duì)于里程計(jì)精確度的要求也更加高。里程計(jì)算常用的一種方法是通過(guò)測(cè)量車輪的轉(zhuǎn)數(shù)，乘以車輪的周長(zhǎng)，如單軸光纖陀螺里程計(jì)和編碼里程計(jì)，都是通過(guò)計(jì)算列車車輪角位移推算列車位移，這種方法主要受計(jì)數(shù)誤差和輪徑損耗的影響。輪徑損耗即車輪經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用導(dǎo)致其周長(zhǎng)的變化，這個(gè)誤差的影響因素很難人為減小，另一個(gè)誤差的影響因素則與車輪空轉(zhuǎn)和滑行時(shí)里程計(jì)仍計(jì)算了車輪的轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。

同時(shí)單軸光纖陀螺里程計(jì)作為慣性儀表，在長(zhǎng)時(shí)間的工作中，誤差是影響系統(tǒng)精度的主要因素，一般采用旋轉(zhuǎn)自補(bǔ)償方式來(lái)提高系統(tǒng)精度，然而在單軸旋轉(zhuǎn)情況下，單軸旋轉(zhuǎn)對(duì)與旋轉(zhuǎn)軸方向同向的陀螺和加速度計(jì)的常值誤差沒(méi)有調(diào)制作用；由于旋轉(zhuǎn)調(diào)制式系統(tǒng)中引入了規(guī)律性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不恰當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)方式可能使系統(tǒng)的精度變差，且該系統(tǒng)受安裝誤差影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于超聲波的列車?yán)锍逃?jì)及里程計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中里程測(cè)量裝置測(cè)得的里程誤差較大的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，提供一種基于超聲波的列車?yán)锍逃?jì)，其包括：

超聲波發(fā)射器，其安裝在列車底部，向列車底部下方發(fā)射超聲波，且超聲波的發(fā)射方向與水平面成夾角α；

超聲波接收傳感器，其安裝在列車底部，接收從軌枕表面或軌基表面反射的超聲波信號(hào)；

信號(hào)處理模塊，其與超聲波接收傳感器連接，將超聲波信號(hào)處理成距離數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；

數(shù)據(jù)處理模塊，其與超聲波發(fā)射器和信號(hào)處理模塊均連接，用于；

控制超聲波發(fā)射器按預(yù)定間隔時(shí)間發(fā)射超聲波；

根據(jù)距離數(shù)字信號(hào)計(jì)算出距離值，并記錄相鄰兩個(gè)距離數(shù)字信號(hào)的實(shí)際時(shí)間間隔值；

根據(jù)實(shí)際時(shí)間間隔值和距離值，計(jì)算列車行駛的里程；

無(wú)線通信模塊，其與列車駕駛室的顯示模塊連接及與車站管理中心無(wú)線連接，無(wú)線通信模塊將列車行駛的里程發(fā)送給顯示模塊和車站管理中心。

進(jìn)一步地，信號(hào)處理模塊包括：

信號(hào)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，用于將超聲波信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；

整形電路，用于將放大后的超聲波信號(hào)整理成規(guī)范的放脈沖，并發(fā)送給A/D 轉(zhuǎn)換器。

進(jìn)一步地，信號(hào)處理模塊還包括用于將超聲波信號(hào)篩選后發(fā)送至信號(hào)放大器的信號(hào)篩選電路。

進(jìn)一步地，夾角α為45°。

進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)處理模塊包括：

串行數(shù)據(jù)接口，其分別與信號(hào)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊連接，串行數(shù)據(jù)接口用于接收信號(hào)處理模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并發(fā)送給處理器；

處理器，其用于運(yùn)行里程計(jì)算程序，利用距離數(shù)字信號(hào)計(jì)算列車行駛的里程。