专利名称：基于雷达和相机扫描的综合定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在电气化铁路接触网检测车上使用的定位装置，特别是涉及一种基于雷达和相机扫描的综合定位装置。
背景技术：
接触网是与高速电气化铁路安全运营直接相关的架空设备。其工作环境复杂，沿线架设无备用，是整个牵引供电系统中最为薄弱的环节，同时接触网、电力机车以及路轨本身也存在振动特性。接触网检测车主要用于对接触网几何参数及动力学参数(如弓网接触压力、导线高度、线岔、导线坡度、弓网接触压力、弓网冲击(硬点)、离线、车辆动态补偿值、 车辆运行速度、接触网电压、里程、杆位等)进行检测，检测结果经计算机分析处理后，将出现的或潜在的问题通知检修部门，为供电部门的状态维修以及对管理部门进行宏观控制提供指导依据，要达到及时检修的目的必然要实现对接触网检测精确定位。目前，接触网检测定位主要有四种方式基于速度里程信号定位、GPS定位、基于轨道绝缘节定位、地磁信号检测定位。1)基于速度里程信号定位速度传感器安装在车轴上，根据速度传感器输出的脉冲值计算里程，并结合线路条件数据库，进行检测定位。该方式在一定程度上能达到接触网检测定位的目的，但随着里程的增加，由于车轮打滑和车胎蠕动等因素造成的累计误差会随之增加，最终导致无法定位，因此该定位方式只适合于短距离接触网检测定位或辅助定位。2)GPS定位国外常用的接触网检测定位形式是采用GPS定位，其具有如下特点 GPS技术定位设方格网，比常规方法适用性更强；GPS方格网定位精度高，误差分布均勻；采用GPS方格网检测效率高。该定位形式虽有效的解决了接触网检测定位的难题，但是也存在一定的不足GPS定位设备安装复杂且成本高；接触网不全是露天架设，隧道内GPS无信号，无法进行定位，因此存在定位盲区；GPS测量中所选择的控制点的位置直接影响接触网检测定位点的定位精度。3)基于轨道绝缘节定位该方式主要通过传感器采集线路上轨道移频信号，消除累计误差，进而进行接触网检测定位。由于大铁每隔一定距离存在轨道移频信号，因而能很好的达到检测定位的目的。城市轨道交通，特别是地铁，绝大部分建立于隧道内且基本上不存在轨道移频信号，故该方式不能应用于地铁接触网检测定位，具有很大的局限性。4)地磁信号检测定位主要是通过在检测车上安装测试电分相地磁信号，获得电分相的公里标位置，并用该位置辅助清除累计误差。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于雷达和相机扫描的综合定位装置， 该装置结合GPS信号、轨道移频信号、地磁信号以及速度里程等综合元素，不仅能很好的消除累计误差，同时不存在定位盲区、设备安装维护方便，能用于大铁路及城市轨道交通接触网检测精确定位。为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的一种基于雷达和相机扫描的综合定位装置，包括定位器扫描模块、GPS信号接收模块、距离脉冲检测模块、地磁信号检测模块、移频信号检测模块、DSP+ARM处理器模块、线路数据库和数据存储器，所述定位器扫描模块、GPS信号接收模块、距离脉冲检测模块、移频信号检测模块和地磁信号检测模块的输出端分别与所述DSP+ARM处理器模块连接，所述DSP+ARM处理器模块与所述数据存储器连接，所述线路数据库的输出端与所述数据存储器连接，所述DSP+ARM处理器模块还连接有信号显示模块、输入/输出接口和双机协同接口模块。进一步技术方案，所述定位器扫描模块包括雷达扫描接触网定位器和相机识别定位器。更进一步技术方案，所述GPS信号接收模块包括GPS信号处理模块和接收天线。更进一步技术方案，所述距离脉冲检测模块为速度传感器。更进一步技术方案，所述移频信号检测模块为轨道信号传感器。更进一步技术方案，所述地磁信号检测模块为磁性传感器。更进一步技术方案，所述DSP+ARM处理器模块由DSP微处理器和ARM微处理器组成。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)通过定位器扫描模块及时消除了累计误差(大铁路约10m，城市轨道交通约 2m)；(2)不存在定位盲区，解决了 GPS在隧道、站区等盲区无法定位的问题；( 应用范围广，能同时运用于大铁及城市轨道交通的接触网检测的精确定位。(4)定位误差小；(5)能够及时向维修部门人员反馈信息并且使接触网得到及时检修；(6)实现方便。

图1为本实用新型基于雷达和相机扫描的综合定位装置的原理方框图；图中1-定位器扫描模块，2-GPS信号接收模块，3-距离脉冲检测模块，4_移频信号检测模块，5-地磁信号检测模块，6-DSP+ARM处理器模块，7-线路数据库，8-数据存储器， 9-信号显示模块，10-输入/输出接口，11-双机协同接口模块，12-雷达扫描接触网定位器，13-相机识别定位器。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。如图1所示，一种基于雷达和相机扫描的综合定位装置，包括定位器扫描模块 1、GPS信号接收模块2、距离脉冲检测模块3、移频信号检测模块4、地磁信号检测模块5、 DSP+ARM处理器模块6、线路数据库7和数据存储器8。所述定位器扫描模块1、GPS信号接收模块2、距离脉冲检测模块3、移频信号检测模块4和地磁信号检测模块5的输出端分别与所述DSP+ARM处理器模块6连接。所述DSP+ARM处理器模块6与所述数据存储器8连接，所述线路数据库7的输出端与所述数据存储器8连接，线路数据库7内的文件装载于所述数据存储器8内。所述DSP+ARM处理器模块6还连接有信号显示模块9、输入/输出接口 10和双机协同接口模块11。所述定位器扫描模块1包括雷达扫描接触网定位器12和相机识别定位器13。所述GPS信号接收模块2包括GPS信号处理模块和接收天线。所述距离脉冲检测模块3为速度传感器。所述移频信号检测模块4为轨道信号传感器。所述地磁信号检测模块5为磁性传感器。所述DSP+ARM处理器模块6由DSP微处理器和ARM微处理器组成。上述实施例中，GPS信号接收模块2，包含了 GPS信号模块和接收天线，通过接收到的经纬度，计算出一个精度较低的当前检测车位置及速度，以供区间定位使用。速度传感器安装在车轴上，把车轮的转动变换成脉冲信号送至计数单元计算出检测车从标定点开始的相对走行距离。检测车在行驶至轨道信号机位置时，通过轨道信号传感器检测到信号机，以确定当前的绝对位置，用当前绝对位置重置速度传感器检测单元的新标定起点。地磁信号检测单元的工作原理同轨道信号检测单元一样，通过磁性传感器实现。铁路机车的车顶中心线左右各700mm安装两个激光雷达，对接触网导线定位器进行扫描，当检测到定位器时比照数据库得出当前所在的绝对位置，用此绝对位置修正速度传感器所计算出的里程值， 由于只要有接触网的线路都有接触网定位器，且每相邻两定位器之间的距离较短(一般大铁路小于60m，城市轨道交通中更短)，对速度传感器里程检测单元误差修定的间隔也就很短，这样就极大的减小了里程检测及故障点定位的误差，且应用范围广，此种方式能在整个电化区间内使用。本定位装置系统的建立是以线路数据库7内部的文件为基础，距离脉冲检测模块 3作为运行速度与行走距离的判定，地磁信号检测模块5与定位器扫描模块1实现精准点定位，移频信号检测模块4作为一定行走距离内误差消除的判定，GPS信号接收模块2作为区域范围内的辅助判定。本定位装置的系统采用高速DSP微处理器实现对各传感器信号的实时采集，并对数据进行计算分析；ARM微处理器实现对基础线路数据库7内部的文件与实时检测值的核对处理，向外提供信号给信号显示模块9和输入/输出接口 10。为了提高本定位装置系统的可靠性，可以采用两块主板构成双机热备系统。最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，而不是对本实用新型技术方案的限定，任何对本实用新型技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于雷达和相机扫描的综合定位装置，包括定位器扫描模块、GPS信号接收模块、距离脉冲检测模块和地磁信号检测模块，其特征在于还包括移频信号检测模块、 DSP+ARM处理器模块、线路数据库和数据存储器，所述定位器扫描模块、GPS信号接收模块、 距离脉冲检测模块、移频信号检测模块和地磁信号检测模块的输出端分别与所述DSP+ARM 处理器模块连接，所述DSP+ARM处理器模块与所述数据存储器连接，所述线路数据库的输出端与所述数据存储器连接，所述DSP+ARM处理器模块还连接有信号显示模块、输入/输出接口和双机协同接口模块。
2.根据权利要求1所述的基于雷达和相机扫描的综合定位装置，其特征在于所述定位器扫描模块包括雷达扫描接触网定位器和相机识别定位器。
3.根据权利要求1所述的基于雷达和相机扫描的综合定位装置，其特征在于所述GPS 信号接收模块包括GPS信号处理模块和接收天线。
4.根据权利要求1所述的基于雷达和相机扫描的综合定位装置，其特征在于所述距离脉冲检测模块为速度传感器。
5.根据权利要求1所述的基于雷达和相机扫描的综合定位装置，其特征在于所述移频信号检测模块为轨道信号传感器。
6.根据权利要求1所述的基于雷达和相机扫描的综合定位装置，其特征在于所述地磁信号检测模块为磁性传感器。
7.根据权利要求1所述的基于雷达和相机扫描的综合定位装置，其特征在于所述 DSP+ARM处理器模块由DSP微处理器和ARM微处理器组成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于雷达和相机扫描的综合定位装置，包括定位器扫描模块、GPS信号接收模块、距离脉冲检测模块、地磁信号检测模块、移频信号检测模块、DSP+ARM处理器模块、线路数据库和数据存储器，所述定位器扫描模块、GPS信号接收模块、距离脉冲检测模块、移频信号检测模块和地磁信号检测模块的输出端分别与所述DSP+ARM处理器模块连接，所述DSP+ARM处理器模块与所述数据存储器连接，所述线路数据库的输出端与所述数据存储器连接，所述DSP+ARM处理器模块还连接有信号显示模块、输入/输出接口和双机协同接口模块。本实用新型解决了隧道无信号、站区等盲区无法定位的问题，消除了累计误差，实现方便。
文档编号G01S19/42GK202182945SQ20112025151
公开日2012年4月4日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者李昌峻 申请人:成都唐源电气有限责任公司