[发明专利]基于激光多普勒测速的列车精确定位方法及装置

权利要求书

1.基于激光多普勒测速的轨道列车精确定位方法，其特征在于：

1）“激光多普勒测速仪”通过“在列车上安装及防护激光多普勒测速仪的装置”固定安装在列车底部；

2）列车在“列车钢轨”上运行时，“激光多普勒测速仪”发出的激光束连续照射在“列车钢轨”上进行相对速度测试，同时对测得的速度值进行积分运算得到累积运行距离；

3）“激光多普勒测速仪”所测得的速度和计算的累积运行距离分别等于列车相对于“列车钢轨”的运行速度和累积运行距离；

4）“激光多普勒测速仪”将速度和累积运行距离数据连续传输给“列车运行控制系统”；

5）“列车运行控制系统”对速度和累积运行距离数据进行处理，从而连续精确地确定列车的运行方向、速度和在“列车钢轨”上的位置。

2.根据权利1所述的“基于激光多普勒测速的轨道列车精确定位方法，其特征在于：

1）增加“高压空气吹扫钢轨装置”，固定安装在列车底部，其安装位置相对于“激光多普勒测速仪”更靠近列车运行方向的头部并保持适当距离；安装时将其高压空气喷嘴对准“列车钢轨”上“激光多普勒测速仪”的激光束将要扫描的部位；

2）列车在“列车钢轨”上运行时，“高压空气吹扫钢轨装置”喷出的高压空气对“列车钢轨”上“激光多普勒测速仪”的激光束将要扫描的部位进行吹扫，清除可能存在的灰土或积雪。

3.基于激光多普勒测速及信标校准的轨道列车精确定位方法，其特征在于：

1）“激光多普勒测速仪”通过“在列车上安装及防护激光多普勒测速仪的装置”固定安装在列车底部；

2）列车在“列车钢轨”上运行时，“激光多普勒测速仪”发出的激光束连续照射在“列车钢轨”上进行相对速度测试，同时对测得的速度值进行积分运算得到累积运行距离；

3）“激光多普勒测速仪”所测得的速度和计算的累积运行距离分别等于列车相对于“列车钢轨”的运行速度和累积运行距离；

4）“编码信标”的基本构造特征为，由安装基座和多个不透光信标单元构成；多个相同的信标单元按照二进制编码要求，进行间隔排列或不间隔排列，并固定在安装基座上；安装基座和信标单元均以耐腐蚀的材料制造；

5）按照对“列车运行距离和定位”进行校准的需要，选择在列车轨道线路的一些节点安装“编码信标”，每一节点安装至少一件；

6）将“编码信标”的详细信息，以及列车轨道线路固定信息记入“列车轨道线路数据库”软件； 

7）在列车轨道线路节点，“编码信标”的具体安装位置是在列车轨道内的轨枕上，“列车钢轨”的旁边；按照技术要求进行安装，使“编码信标”的安装基座长轴线平行于“列车钢轨”，并且与“列车钢轨”保持要求的距离，“编码信标”上的信标单元位于“激光多普勒测速仪”发出的激光束的照射扫描光路上，能够确保遮挡激光束，使激光束照射在信标单元上时形成的光斑不在“激光多普勒测速仪”的有效测速景深范围内； 

8）当列车运行经过安装有“编码信标”的列车轨道线路节点时，“激光多普勒测速仪”发出的激光束将依次扫描照射“列车钢轨”和信标单元；

每当激光束扫描1个信标单元时，由于形成的光斑不在“激光多普勒测速仪”的有效测速景深范围内，“激光多普勒测速仪”不能测得速度数据，输出“零速度信号”；然而在信标单元之间的空隙，激光束扫描“列车钢轨”，可正常测得速度，输出“正常速度信号”；

如此，输出的“速度～时间”信号波形呈现与信标单元排列方式相对应的脉冲波形；根据已知的信标单元宽度及“激光多普勒测速仪”实测的当前列车运行速度，可知激光束扫过一个信标单元宽度所需的时间：

T=(信标单元宽度/当前列车运行速度)

再通过“激光多普勒测速仪”的内部数据处理程序，将“T”时间宽度的“零速度信号”识读为1位“0”码；将“T”时间宽度的“正常速度信号”识读为1位“1”码；

由于每一件“编码信标”的多个信标单元，均按照二进制编码要求作不同的编码排列，因此，“激光多普勒测速仪”将识读出“编码信标”信标单元的编码排列所代表的二进制编码信息；

9）“激光多普勒测速仪”将速度和累积运行距离数据连续传输给“列车运行控制系统”，并在识读出“编码信标”的二进制编码信息时，实时将其传输给“列车运行控制系统”；

10）“列车运行控制系统”对速度和累积运行距离数据进行处理，从而连续精确地确定列车的运行方向、速度和在“列车钢轨”上的位置；

11）每当“列车运行控制系统”接收到“激光多普勒测速仪”传输来的“编码信标”的二进制编码信息后，利用二进制编码信息查询其内部存储的“列车轨道线路数据库”，可以识别扫描到的“编码信标”，确定列车所运行的轨道、获取轨道线路固定信息、对累积运行距离进行标定或（和）校准（消除误差）处理，从而提高列车定位的精确度及可靠性。