列车时空定位和立体多维通信、占用检查和系统同步方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115973228A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202210234972.1(22)申请日2022.03.11(71)申请人陈建明地址412007湖南省株洲市天元区黄河北路恒大华府42栋104(72)发明人请求不公布姓名(51)Int.Cl.B61L25/02(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称列车状态，地面获取列车位置和速度，从而实现列车时空定位和立体多维通信、占用检查和轨道占用检查和列车完整性检查，降低轨旁设备系统同步方法种类和数量，同时利用低轨卫星星座的授时实现(57)摘要系统时钟同步，提高运输效率。本发明列车时空定位和立体多维通信、占用检查和系统同步方法，利用低轨道卫星星座通信导航授时功能或移动通信网络的传输通道传递导航增强信息提高定位的精度和缩短初始定位时间，或/和利用低轨道卫星的定位卫星功能，增强导航信号强度，或辅以GNSS系统、地面基准站、移动通信基站联合定位，提高定位精度和可用性，同时可采用采用惯性导航和轮轴测速等测速定位方法实现冗余和互补定位，可通过轨道沿线铺设信标如应答器等，一方面在隧道等弱导航信号下解决列车定位，另一方面实现轨道占用检查和列车完整性判断，列首和/或列尾信号设备读取应答器编号和信息获取列车位置和完整性状态，通过低轨道卫星星座、或GSM‑R等移动通信技术、或无线通信如WLAN等建立的立体多维通信（多种通信技术构建车地通信、车‑车通信、列车CN115973228A首尾设备间通信）传递列车位置和列车完整性等CN115973228A权利要求书1/3页1.利用低轨道卫星星座的通信导航授时功能，传输导航增强信息，和/或自身星基导航系统播放导航卫星观测信息和增强导航信号，或备份的定位导航能力，可与GNSS系统、地面基准站联合或独立定位，或辅以移动通信基站联合定位，减少地面弱场区和盲区，实现高精度、连续可用列车定位，并降低初始定位时间，可通过连续定位换算成列车速度进而实现测速功能，或作为列车定位校准和修正轮轴测速的轮滑空转影响；可再结合惯性导航、轮轴测速或雷达测速等测速方法实现连续测速定位，尤其在隧道或导航信号弱场区实现连续测速定位，需绝对位置信息进行累计误差校准；可通过有源或无源信标（包含应答器、特征设备识别、图形识别如二维码等）、交叉环形和轨道电路等单一或组合定位技术，进行列车定位校准，实现轨道密集区线路识别或站内股道识别；结合车载电子地图，根据现场应用环境选择定位技术，实现列车的精确连续可靠的定位测速。2.低轨道卫星通过接收GNSS系统或地面基准站精准时钟源信号获取高精度时钟源，也可通过自身装备原子钟等设备获取高精度时钟源，通过星间通信以及估计算法等措施保持高度同步，这样低轨道卫星星座内卫星均具有分布式同步高精度时钟源，地面终端设备和地面关口站通过定位授时获取连续可靠精准时间，或通过低延时传输通道获取连续可靠精准时间，地面关口站再将授时分发给地面信号系统实现分布式网络同步，车载设备通过卫星终端设备获取卫星连续可靠的高精度时钟，实现信号系统及周边设备的精准时钟同步和精准时间，或作为系统时间基准进行校准或系统时钟备份；列车车载信号设备端、地面信号设备等可自行维护本地系统时钟，车载设备本地时钟通过通信进行分布式同步并可通过获取卫星时钟进行校准，地面设备各系统本地时钟通过通信与地面时钟基准站进行分布式同步，地面时钟基准站通过获取卫星授时或自身原子钟等设备维护精准时钟源。3.可利用低轨道卫星星座的低延时传输通信特点，终端可以直接通过低轨道卫星星座相连直接交互数据，通过地面关口站接入地面信号网络和/或地面监测网络实现终端与地面设备间交互数据，可利用低轨道卫星星座的传输通道构建车‑车双向通信、车‑地双向通信和列车首尾设备间通信、或立体多维通信（通过不同通信技术构建包括车‑车双向通信、车‑地双向通信和列车首尾设备间通信），实现通信通道多重冗余和设备冗余。4.可单独或组合采用低轨道卫星星座实现的车‑地传输通道、GSM‑R等移动通信技术、或采用无线通信如WLAN和WIMAX和Mesh等、微波通信、数传电台、波导管、泄露电缆、感应环线等单独或组合构建单独或冗余车‑地双向通信，通信技术可以根据现场应用等条件选择，同时可采用调制、信道编码与交织、功率控制、多址、扩频、跳频和智能定向天线等技术提高通信可靠性；可单独或组合采用低轨道卫星星座的终端直接相连的传输通道、移动通信技术和轨旁移动通信基站实现终端直接相连的传输通道、微波通信、数传电台、感应通信、WLAN、WIMAX等无线通信技术，列车装备对应的通信设备构建单独或冗余车‑车通信，通信技术可以根据现场应用等条件选择，同时可采用调制、信道编码与交织、功率控制、多址