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专利名称：使用gps定位系统建立的机车定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子产品，用于机车位置的确定。
原有的机车位移(移动距离)确定，均是使用车轮转数传感器实现。因此其测量精度，不仅受转数传感器自身精度制约，而且也受外界环境影响。如轮径误差以及机车滑行与车轮打滑空转，都会造成测量精度的下降。而累计误差的修正，目前也只是通过轨道电路由过机信号取得。为此受轨道的线路质量、路况的影响较大。
本实用新型的目的在于应用全球定位系统(简称GPS系统)测量机车的位移状况，克服原有技术的不足，该装置应提高自动化程度，减少设备维护，降低成本。
本实用新型的技术要点如图1所示，该装置由单片机、存储器、GPS接收OEM板、加速度传感器、可编程门阵列器构成单片机的U1的P10、P11与GPS接收板GRX、GTX连接；单片机U1的3脚、4脚和13脚分别与模数转换ADC U2的第23脚、13脚以及U5的9脚连接；晶振CR与电容CA1、CA2构成单片机的时钟发生器与单片机的19脚、18脚连接，电容CA1、CA2另一端接地，单片机第9脚与电容CA3连接，构成复位电路，CA3另一端接VCC，单片机第17脚读(RD)，第16脚写(WR)分别与可编程门阵列器件U5的第9脚、第8脚连接，单片机的数据总线第39脚至第32脚分别与存储器U4的第11脚至第19脚和U3的2-9脚连接；单片机的第21脚至第27脚分别与存储器U4的第25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚、27脚连接；单片机的第26脚、27脚、28脚与可编程门阵列器件U5的第2脚、第3脚、第4脚连接；单片机第10脚、11脚与串行接口J1第2脚、第3脚连接；单片机的第30脚与U3的第11脚连接；U3的第12脚至第19脚与存储器U4的第3脚至第10脚连接，U5的第16脚与存储器U4第20、22脚连接。
模数转换器U2的第18、19脚接传感器模拟输入AIN模数转换器U2的16脚、20脚接地，15脚、22脚接VCC；18脚、19脚接加速度传感器的模拟量输出，U2的数据输出1脚至12脚分别与U6的8、6、4、2脚和U7的17、15、13、11、8、6、4、2脚连接，U2的14脚接U6的11脚，U7的9脚与单片机13脚连接。
U5为门阵列逻辑器件，U6和U7分别为选通存储器和模数转换数据输出的缓冲器；U5的1脚接单片机U1的18脚，U5的11脚接地，U5的15脚接U6的1、19脚，U5的14脚接U7的1、19脚。U7的18、16、14、12接单片机U1的39-36脚。
本实用新型的优点在于1．使用GPS(卫星定位接收系统)可监测机车运行方位及速度等信息。
2．使用由GPS定位接收装置取得的大地坐标并与预先测得的坐标值进行对比实现自动较验功能。
3．使用辅助传感器(通常使用加速度传感器)可以实现无盲区跟踪，并使其运行的采集设备与机车状况无关。
综上所述，使用本装置可以实时掌握列车的确切地点，其数据只与GPS接收系统有关，而与机车设备无关，因此其不受机车及线路状况影响，解决了传统采集方式由于机车启动、制动等外界因素导致误差的问题。且其成本低廉，所以可以满足目前铁路机车各定位场所的应用。


图1为GPS定位接收装置线路图图2为机车自动校正过程模拟图图3为GPS定位接收系统框图实施例本装置由电源、GPS接收OEM板、单片机8031、存储器EEROM可编程门阵列器16R8、加速度传感器、数模转换器ADC、74LS573、74LS244、晶振11.0392MHE、电阻、电容、串行接口RS232构成。
按图1所示方式连接，并通过天线接收GPS的信息。
其具体工作过程为
在机车头上安装GPS定位接收装置，机车设备每秒接收一次GPS信息，机车设备根据受到的内容(即大地经、纬度坐标，运行方向，速度等)，通过运算(目前多采用积分的算法)求出移动的距离，并根据机车行进的特点(因为机车必是在轨道上运行)，可很方便地在机车运行的线路上选择校正点。再根据经、纬度的坐标值，通过机车与地面预测的地点方位进行比较、跟踪、由此实现位移自动校正而无需人工干预的目的。
其校正过程如图2所示设机车由A点到C点，途必经B处，如选B处为校正点，则预先测得并建立B处X，Y(经纬坐标)及该点对应的公里值。
当机车A途径B处时，机车上GPS测得的经纬坐标(X’Y’)逼近或超过预先测得的B点(X,Y)坐标，其之差(ΔX,ΔY)趋于最小时，说明机车当前正通过该点，此时将机车上累计的移动公里数与B点预先建立校正值进行比较修正，由此实现自动修正功能，减少人工干预。
对于山洞、隧道等GPS无法定位的地区，该系统采用了以GPS为主，以辅助传感器为辅的定位思想，在此我们采用了以加速度传感器为辅助装置，以GPS无法定位前的速度值为初始速度，由此实现无盲区定位跟踪过程。
系统框图如图3所示图中控制单元负责监测GPS和加速度传感器的工作情况。正常运行中，加速度传感器的测量精度通过GPS值进行修正，并将修正结果存储，当进入盲区时，系统转入由加速度传感器提供机车运行速度，此时依先前测得的传感器误差进行修正，以保证采集精度。由此计算出位移参数，从而实现无盲区定位，自动精度校正的功能。
GPS计算基本方法由于机车的行进过程可以看作是二维的平面运动，故机车起始的坐标点为X,Y且方向夹角为A时，故可以很方便的通过其坐标(或速度与时间)的变化，采用积分算法，求出机车行进的位移量。
权利要求1．一种由GPS接收OEM板、单片机、存储器、可编程门阵列器、传感器、转换器、译码器、晶振、电阻、电容等器件构成的使用GPS定位系统建立的机车定位装置，其特征在于单片机的U1的P10、P11与GPS接收板GRX、GTX连接；单片机U1的3脚、4脚和13脚分别与模数转换ADC U2的第23脚、13脚以及U5的9脚连接；晶振CR与电容CA1、CA2构成单片机的时钟发生器与单片机的19脚、18脚连接电容CA1、CA2另一端接地，单片机第9脚与电容CA3连接，构成复位电路，CA3另一端接VCC，单片机第17脚读(RD)，第16脚写(WR)分别与可编程门阵列器件U5的第9脚、第8脚连接，单片机的数据总线第39脚至第32脚分别与存储器U4的第11脚至第19脚和U3的2-9脚连接；单片机的第21脚至第27脚分别与存储器U4的第25脚、24脚、21脚、23脚、2脚、26脚、27脚连接；单片机的第26脚、27脚、28脚与可编程门阵列器件U5的第2脚、第3脚、第4脚连接；单片机第10脚、11脚与串行接口J1第2脚、第3脚连接；单片机的第30脚与U3的第11脚连接；U3的第12脚至第19脚与存储器U4的第3脚至第10脚连接，U5的第16脚与存储器U4第20、22脚连接；模数转换器U2的第18、19脚接传感器模拟输入AIN；模数转换U2的16脚、20脚接地，15脚、22脚接VCC；18脚、19脚接加速度传感器的模拟量输出，U2的数据输出1脚至12脚分别与U6的8、6、4、2脚和U7的17、15、13、11、8、6、4、2脚连接，U2的14脚接U6的11脚，U7的9脚与单片机13脚连接U5为门阵列逻辑器件，U6和U7分别为选通存储器和模数转换数据输出的缓冲器；U5的1脚接单片机U1的18脚，U5的11脚接地，U5的15脚接U6的1、19脚，U5的14脚接U7的1、19脚，U7的18、16、14、12接单片机U1的39-36脚。
专利摘要使用GPS定位系统建立的机车定位装置属于电子产品。该装置,可对机车所在的方位进行定位、跟踪以及使其实现运行当中自动修正误差。该装置在机车车头上检测机车的坐标及速度与时间的变化,再计算出机车移动位移量,使其运行位移的采集过程与机车设备无关;以及通过与地面预测得到的地点方位的比较、跟踪,实现机车运行中自动修正误差和使用辅助传感器,如加速度传感器,也是实现机车无盲区跟踪的手段和办法。
文档编号G01S3/02GK2442883SQ0025408
公开日2001年8月15日 申请日期2000年9月30日 优先权日2000年9月30日
发明者赵啸, 袁耀光, 刘天亮, 邱育东, 李健, 张宾如 申请人:北京中科恒业中自技术有限公司, 天津开发区中自长庆科技有限公司