專利名稱：一種基于rfid的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軌 道車輛測速技術領域，具體地，涉及ー種基于無線射頻身份識別(Radio frequency identification,簡稱RFID,又稱無線電電波確認)的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法。
背景技術：
在軌道車輛測試技術領域，精確測量軌道交通車輛的速度與對車輛的絕對位置進行定位，對于軌道交通具有重要的意義。現(xiàn)有的軌道車輛測速方法，主要采用車輪測速傳感器和測速雷達。其中，器車輪測速傳感器，是安裝于列車輪軸上的一個傳感器，在車輪轉動時，傳感器內部部分隨同車輪一起轉動；與固定部分之間形成相對運動，從而測量列車的速度。車輪傳感器的方法簡單易行。但是，當車輛加速度過大時，會出現(xiàn)空轉和打滑的現(xiàn)象；當出現(xiàn)空轉與打滑后，會極大地影響測速與測距的精度。測速雷達，是通過多普勒效應測量列車速度的ー種裝置。測速雷達安裝于列車車體上，雷達以固定的周期發(fā)出一定頻率的信號，該信號經過軌道反射回雷達的接收部分。由于多普勒效應，雷達發(fā)射的頻率與接收的頻率存在偏差，因此能夠計算出列車的速度。測速雷達的方法主要缺點，是易受干擾，其測速依賴于雷達的回波信號，容易受到其他運動物體的干擾?？梢?，上述現(xiàn)有各種的軌道車輛測速測距裝置，都存在例如空轉、打滑等問題；另夕卜，軌道車輛的精確定位，也是目前測速與定位系統(tǒng)的主要難題。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在測量精度低、抗干擾性差與精確定位困難等缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，以實現(xiàn)測量精度高、抗干擾性強與精確定位容易的優(yōu)點。本發(fā)明的另一目的在于，提出一種基于RFID的軌道車輛測速方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，至少包括均勻間隔布置在測速用軌道上、且由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽組成的RFID標簽序列，以及安裝在待測速軌道車輛上、且用于基于相應RFID標簽提供的標識信息計算得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置。進ー步地，所述RFID測速裝置，至少包括用于為RFID標簽序列提供能量、并提供用于實現(xiàn)射頻信號的接收和/或發(fā)送的射頻通道的天線，與所述多個RFID標簽相匹配、且用于在軌道車輛行進過程中實時順序讀取所述天線覆蓋范圍內相應RFID標簽的標識信息并進行發(fā)送的RFID標簽閱讀器，以及預先存儲有至少包含每個RFID標簽在測速用軌道中的位置信息的數(shù)據(jù)表、且用于基于所述RFID標簽閱讀器發(fā)送的標識信息與相應RFID標簽在相應軌道中的位置信息計算獲得待測速軌道車輛的行進速度的信號處理計算機。進ー步地，所述RFID標簽序列中的多個RFID標簽，至少包括能夠存儲ID標簽、并能夠提供給用戶64位標識號存儲空間和512位用戶信息空間的多個無源RFID標簽或多個有源RFID標簽。進ー步地,所述標識信息,至少包括相應RFID的標簽ID、以及該標簽ID的讀取時間。進ー步地，所述RFID標簽閱讀器至少包括車載RFID標簽閱讀器，和/或，
所述天線至少包括射頻天線，和/或，
所述信號處理計算機至少包括車載信號處理計算機。
同時，本發(fā)明采用的另ー技術方案是一種基于RFID的軌道車輛測速方法，包括
a、在測速用軌道上，均勻間隔布置RFID標簽序列，該RFID標簽序列由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽組成；以及，在待測速軌道車輛上，安裝RFID測速裝置；
b、RFID測速裝置基于相應RFID標簽提供的標識信息，進行計算，得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置。進ー步地,步驟b具體包括
采用天線，為RFID標簽序列提供能量，并提供用于實現(xiàn)射頻信號的接收和/或發(fā)送的射頻通道；
采用與多個RFID標簽相匹配的RFID標簽閱讀器，在軌道車輛行進過程中，實時順序讀取所述天線覆蓋范圍內相應RFID標簽的標識信息，并進行發(fā)送；以及，
采用信號處理計算機，在該信號處理計算機中預先存儲有至少包含每個RFID標簽在測速用軌道中的位置信息的數(shù)據(jù)表；基于所述RFID標簽閱讀器發(fā)送的標識信息、以及在預先存儲的數(shù)據(jù)表中查找所得相應RFID標簽在相應軌道中的位置信息，進行計算，獲得待測速軌道車輛的行進速度的信號處理計算機。進ー步地，在步驟b中，所述RFID標簽序列中的多個RFID標簽，至少包括能夠存儲ID標簽、井能夠提供給用戶64位標識號存儲空間和512位用戶信息空間的多個無源RFID標簽或多個有源RFID標簽。進ー步地，在步驟b中，所述標識信息，至少包括相應RFID的標簽ID、以及該標簽ID的讀取時間。進ー步地，在步驟b中，所述RFID標簽閱讀器至少包括車載RFID標簽閱讀器，和/或，
所述天線至少包括射頻天線，和/或，
所述信號處理計算機至少包括車載信號處理計算機。本發(fā)明各實施例的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法，由于該系統(tǒng)至少包括均勻間隔布置在測速用軌道上、且由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽組成的RFID標簽序列，以及安裝在待測速軌道車輛上、且用于基于相應RFID標簽提供的標識信息計算得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置；可以應用于軌道車輛的測速，主要解決軌道車輛的測速問題；同吋，還能夠為車輛提供精確的絕對位置信息；從而可以克服現(xiàn)有技術中測量精度低、抗干擾性差與精確定位困難的缺陷，以實現(xiàn)測量精度高、抗干擾性強與精確定位容易的優(yōu)點。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進ー步的詳細描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進ー步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖I為根據(jù)本發(fā)明基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)使用時的安裝示意 圖2為根據(jù)本發(fā)明基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)在列車行進過程中天線覆蓋范圍的變化示意圖；
圖3與圖4為根據(jù)本發(fā)明基于RFID的軌道車輛測速方法的流程示意圖。結合附圖，本發(fā)明實施例中附圖標記如下
I-列車；11-車載信號處理計算機；12_車載RFID標簽閱讀器；13_射頻天線；2_RFID標簽；3_軌道；4_天線覆蓋范圍。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。系統(tǒng)實施例
根據(jù)本發(fā)明實施例，參見圖I與圖2，提供了一種基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)。本實施例至少包括均勻間隔布置在測速用軌道(如軌道3)上、且由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽(如其中ー個RFID標簽2)組成的RFID標簽序列，以及安裝在待測速軌道車輛(如列車I)上、且用于基于相應RFID標簽提供的標識信息計算得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置。這里RFID標簽序列中的多個RFID標簽，可以包括能夠存儲ID標簽、并能夠提供給用戶64位標識號存儲空間和512位用戶信息空間的多個無源RFID標簽或多個有源RFID標簽；相應RFID標簽提供的標識信息,至少包括相應RFID的標簽ID、以及該標簽ID的讀取時間。上述RFID測速裝置，至少包括天線、與多個RFID標簽相匹配的RFID標簽閱讀器、以及信號處理計算機，天線可以包括射頻天線(如射頻天線13)，RFID標簽閱讀器可以包括車載RFID標簽閱讀器(如車載RFID標簽閱讀器12)，信號處理計算機可以包括車載信號處理計算機(如車載信號處理計算機11 )，在信號處理計算機中預先存儲有至少包含每個RFID標簽在測速用軌道中的位置信息的數(shù)據(jù)表。這里，天線，用于為RFID標簽序列提供能量、并提供用于實現(xiàn)射頻信號的接收和/或發(fā)送的射頻通道；RFID標簽閱讀器，用于在軌道車輛行進過程中實時順序讀取天線覆蓋范圍內相應RFID標簽的標識信息，并發(fā)送至信號處理計算機；信號處理計算機，用于基于RFID標簽閱讀器發(fā)送的標識信息、以及在預先存儲的數(shù)據(jù)表中查找所得相應RFID標簽在相應軌道中的位置信息，進行計算，獲得待測速軌道車輛的行進速度。具體地，如圖I所示，上述實施例的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，包括安裝與軌道上的RFID標簽序列，以及安裝在軌道車輛(如列車I)上的車載RFID標簽閱讀器、射頻天線與車載信號處理計算機。如圖2所示，RFID標簽序列安裝于軌道上，為了保證列車測速測距的要求，在需要該基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)測速的線路軌道上，安裝RFID標簽序列；RFID標簽序列可以采用無源RFID標簽，該RFID標簽具有標簽ID存儲功能，提供給用戶64位標識號存儲空間和512位用戶信息空間。在線路軌道上安裝的RFID標簽序列中，標簽ID按照一定規(guī)律存儲；同時在車載信號處理計算機中，存儲線路軌道上標簽ID的順序(即預先存儲有至少包含每個RFID標簽在測速用軌道中的位置信息的數(shù)據(jù)表)。列車行進過程中，行駛于軌道上，射頻天線具有一定覆蓋范圍(參見圖2)，當列車行進時，射頻天線覆蓋范圍(可參見圖2中的天線覆蓋范圍4)同時向前移動。
行進過程中，車載RFID標簽閱讀器由于射頻天線覆蓋范圍的變化，車載RFID標簽閱讀器讀取的標簽ID也會變化，即車載RFID標簽閱讀器會讀取到不同的標簽ID。車載RFID標簽閱讀器記錄下每個時刻讀取到的標簽ID和讀取時間，將這些標識信息發(fā)送給車載信號處理計算機。車載信號處理計算機根據(jù)讀取到的標簽ID，在存儲數(shù)據(jù)表中查找該標簽位于線路中的位置信息(即在預先存儲的數(shù)據(jù)表中查找所得相應RFID標簽在相應軌道中的位置信息)，結合相應標簽ID的讀取時間，即可得到列車速度。例如，可以參見圖2，由于射頻天線具有一定的覆蓋范圍，當RFID標簽的布置間距很小時，同時會有多個RFID標簽被車載RFID標簽閱讀器讀取；而車載RFID標簽閱讀器安裝于列車上，其射頻天線距離RFID標簽安裝平面的距離為定值，射頻天線的輻射角度也是固定的，因此射頻天線的覆蓋范圍固定。車載RFID標簽閱讀器在任何時候都要讀取射頻天線覆蓋范圍內的所有RFID標簽數(shù)據(jù)，在計算速度時，只采用第一次被讀取的標簽ID計算速度。可以設Tl時刻列車第一次讀取到RFID標簽Al，其在電子地圖中的位置為SI ；T2時刻列車第一次讀取到RFID標簽Α2，其在電子地圖中的位置為S2，則列車在Τ2-Τ1時間內的平均速度為V= (S2-S1)/ (Τ2-Τ1)。當RFID標簽鋪設的間距足夠小以及車載RFID標簽閱讀器讀取相應RFID標簽的標簽ID所花費的時間足夠短，即可認為上述速度及為列車的實時速度。上述實施例的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，可以提供一種既經濟又有很高分辨率和可靠性的列車的測速方法。經驗證，ー個RFID標簽在射頻天線覆蓋范圍內停留5ms的時間，即可被車載RFID標簽閱讀器讀取標簽ID ;射頻天線覆蓋的長度范圍為250mm，因此可以得出最大測速的速度為180km/h。基于目前各種的軌道車輛測速測距裝置都存在例如空轉、打滑等問題，以及軌道車輛的精確定位也是目前測速與定位系統(tǒng)的難題；可以將上述實施例的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，應用于軌道車輛的測速，以主要解決軌道車輛的測速問題，同時為車輛提供精確的絕對位置信息。方法實施例
根據(jù)本發(fā)明實施例，如圖3和圖4所示，提供了一種基于RFID的軌道車輛測速方法。如圖3所示，本實施例的基于RFID的軌道車輛測速方法，包括
步驟100 :在測速用軌道上，均勻間隔布置RFID標簽序列，該RFID標簽序列由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽組成；以及，在待測速軌道車輛上，安裝RFID測速裝置；步驟101 :RFID測速裝置基于相應RFID標簽提供的標識信息，進行計算，得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置； 在步驟101中，RFID標簽序列中的多個RFID標簽，至少包括能夠存儲ID標簽、并能夠提供給用戶64位標識號存儲空間和512位用戶信息空間的多個無源RFID標簽或多個有源RFID標簽，例如低頻(LF)rf id標簽、高頻(HF)rf id標簽、以及超高頻(以及UHF)rf id標簽等各種封裝的rfid標簽；標識信息，至少包括相應RFID的標簽ID、以及該標簽ID的讀取時間。在上述實施例中，如圖4所示,上述步驟101具體可以包括
步驟200 :采用天線，為RFID標簽序列提供能量，并提供用于實現(xiàn)射頻信號的接收和/或發(fā)送的射頻通道；
在步驟200中，天線至少包括射頻天線；
步驟201 :采用與多個RFID標簽相匹配的RFID標簽閱讀器，在軌道車輛行進過程中，實時順序讀取天線覆蓋范圍內相應RFID標簽的標識信息，并進行發(fā)送；
在步驟201中，RFID標簽閱讀器至少包括車載RFID標簽閱讀器；
步驟202 :采用信號處理計算機，在該信號處理計算機中預先存儲有至少包含每個RFID標簽在測速用軌道中的位置信息的數(shù)據(jù)表；基于RFID標簽閱讀器發(fā)送的標識信息、以及在預先存儲的數(shù)據(jù)表中查找所得相應RFID標簽在相應軌道中的位置信息，進行計算，獲得待測速軌道車輛的行進速度的信號處理計算機；
在步驟202中，信號處理計算機至少包括車載信號處理計算機。上述實施例的基于RFID的軌道車輛測速方法，可以通過系統(tǒng)實施例中基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)實現(xiàn)。該基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)的構成及性能，可參加系統(tǒng)實施例及圖I與圖2的相關說明，在此不再贅述。綜上所述，本發(fā)明上述各實施例的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法，將無源RFID標簽序列布置于軌道上，利用車載RFID標簽閱讀器順序讀取標簽ID ;利用RFID標簽存儲的標簽ID，結合車載設備(如車載RFID標簽閱讀器與車載信號處理計算機)提供的相應數(shù)據(jù)，得到相應RFID標簽在線路軌道中的位置信息；利用相應RFID標簽在線路軌道中的位置信息、以及相應標簽ID的讀取時間，計算列車速度。該基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法，也可應用于其它軌道式交通方式，以及沿固定線路軌道運動的其它物體?？梢姡景l(fā)明上述各實施例的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法，至少可以達到以下有益效果
(1)硬件成本低，投資少，經濟性好；
⑵硬件結構簡單可靠，易于維護；
⑶測速覆蓋范圍大，至少可保證O. lkm/h-180km/h的測速范圍；
⑷可實時獲得待測物體(如列車)的精確位置信息。最后應說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內 。
權利要求
1.一種基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，其特征在于，至少包括均勻間隔布置在測速用軌道上、且由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽組成的RFID標簽序列，以及安裝在待測速軌道車輛上、且用于基于相應RFID標簽提供的標識信息計算得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，其特征在于，所述RFID測速裝置，至少包括用于為RFID標簽序列提供能量、并提供用于實現(xiàn)射頻信號的接收和/或發(fā)送的射頻通道的天線，與所述多個RFID標簽相匹配、且用于在軌道車輛行進過程中實時順序讀取所述天線覆蓋范圍內相應RFID標簽的標識信息并進行發(fā)送的RFID標簽閱讀器，以及預先存儲有至少包含每個RFID標簽在測速用軌道中的位置信息的數(shù)據(jù)表、且用于基于所述RFID標簽閱讀器發(fā)送的標識信息與相應RFID標簽在相應軌道中的位置信息計算獲得待測速軌道車輛的行進速度的信號處理計算機。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，其特征在于，所述RFID標簽序列中的多個RFID標簽，至少包括能夠存儲ID標簽、并能夠提供給用戶64位標識號存儲空間和512位用戶信息空間的多個無源RFID標簽或多個有源RFID標簽。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，其特征在于，所述標識信息，至少包括相應RFID的標簽ID、以及該標簽ID的讀取時間。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)，其特征在于，所述RFID標簽閱讀器至少包括車載RFID標簽閱讀器，和/或， 所述天線至少包括射頻天線，和/或， 所述信號處理計算機至少包括車載信號處理計算機。
6.一種基于RFID的軌道車輛測速方法，其特征在于，包括 a、在測速用軌道上，均勻間隔布置RFID標簽序列，該RFID標簽序列由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽組成；以及，在待測速軌道車輛上，安裝RFID測速裝置； b、RFID測速裝置基于相應RFID標簽提供的標識信息，進行計算，得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于RFID的軌道車輛測速方法，其特征在于，步驟b具體包括 采用天線，為RFID標簽序列提供能量，并提供用于實現(xiàn)射頻信號的接收和/或發(fā)送的射頻通道； 采用與多個RFID標簽相匹配的RFID標簽閱讀器，在軌道車輛行進過程中，實時順序讀取所述天線覆蓋范圍內相應RFID標簽的標識信息，并進行發(fā)送；以及， 采用信號處理計算機，在該信號處理計算機中預先存儲有至少包含每個RFID標簽在測速用軌道中的位置信息的數(shù)據(jù)表；基于所述RFID標簽閱讀器發(fā)送的標識信息、以及在預先存儲的數(shù)據(jù)表中查找所得相應RFID標簽在相應軌道中的位置信息，進行計算，獲得待測速軌道車輛的行進速度的信號處理計算機。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的基于RFID的軌道車輛測速方法，其特征在于，在步驟b中，所述RFID標簽序列中的多個RFID標簽，至少包括能夠存儲ID標簽、并能夠提供給用戶.64位標識號存儲空間和512位用戶信息空間的多個無源RFID標簽或多個有源RFID標簽。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的基于RFID的軌道車輛測速方法，其特征在于，在步驟b中，所述標識信息，至少包括相應RFID的標簽ID、以及該標簽ID的讀取時間。
10.根據(jù)權利要求6或7所述的基于RFID的軌道車輛測速方法，其特征在于，在步驟b中，所述RFID標簽閱讀器至少包括車載RFID標簽閱讀器，和/或， 所述天線至少包括射頻天線，和/或， 所述信號處理計算機至少包括車載信號處理計算機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法，其中，該系統(tǒng)至少包括均勻間隔布置在測速用軌道上、且由至少存儲有標簽ID信息的多個RFID標簽組成的RFID標簽序列，以及安裝在待測速軌道車輛上、且用于基于相應RFID標簽提供的標識信息計算得到待測速軌道車輛實時行進速度的RFID測速裝置。本發(fā)明所述基于RFID的軌道車輛測速系統(tǒng)及方法，可以克服現(xiàn)有技術中測量精度低、抗干擾性差與精確定位困難等缺陷，以實現(xiàn)測量精度高、抗干擾性強與精確定位容易的優(yōu)點。
文檔編號G01P3/66GK102680730SQ20121016236
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權日2012年5月23日
發(fā)明者周袁海, 李艷峰 申請人:江蘇松森信息科技有限公司