CN102680730A - 一种基于rfid的轨道车辆测速***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID的轨道车辆测速***及方法，其中，该***至少包括均匀间隔布置在测速用轨道上、且由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签组成的RFID标签序列，以及安装在待测速轨道车辆上、且用于基于相应RFID标签提供的标识信息计算得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置。本发明所述基于RFID的轨道车辆测速***及方法，可以克服现有技术中测量精度低、抗干扰性差与精确定位困难等缺陷，以实现测量精度高、抗干扰性强与精确定位容易的优点。

Description

一种基于RFID的轨道车辆测速***及方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆测速技术领域，具体地，涉及一种基于无线射频身份识别（Radio frequency identification，简称RFID，又称无线电电波确认）的轨道车辆测速***及方法。

背景技术

在轨道车辆测试技术领域，精确测量轨道交通车辆的速度与对车辆的绝对位置进行定位，对于轨道交通具有重要的意义。现有的轨道车辆测速方法，主要采用车轮测速传感器和测速雷达。

其中，器车轮测速传感器，是安装于列车轮轴上的一个传感器，在车轮转动时，传感器内部部分随同车轮一起转动；与固定部分之间形成相对运动，从而测量列车的速度。车轮传感器的方法简单易行。但是，当车辆加速度过大时，会出现空转和打滑的现象；当出现空转与打滑后，会极大地影响测速与测距的精度。

测速雷达，是通过多普勒效应测量列车速度的一种装置。测速雷达安装于列车车体上，雷达以固定的周期发出一定频率的信号，该信号经过轨道反射回雷达的接收部分。由于多普勒效应，雷达发射的频率与接收的频率存在偏差，因此能够计算出列车的速度。测速雷达的方法主要缺点，是易受干扰，其测速依赖于雷达的回波信号，容易受到其他运动物体的干扰。

可见，上述现有各种的轨道车辆测速测距装置，都存在例如空转、打滑等问题；另外，轨道车辆的精确定位，也是目前测速与定位***的主要难题。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在测量精度低、抗干扰性差与精确定位困难等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于RFID的轨道车辆测速***，以实现测量精度高、抗干扰性强与精确定位容易的优点。

本发明的另一目的在于，提出一种基于RFID的轨道车辆测速方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于RFID的轨道车辆测速***，至少包括均匀间隔布置在测速用轨道上、且由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签组成的RFID标签序列，以及安装在待测速轨道车辆上、且用于基于相应RFID标签提供的标识信息计算得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置。

进一步地，所述RFID测速装置，至少包括用于为RFID标签序列提供能量、并提供用于实现射频信号的接收和/或发送的射频通道的天线，与所述多个RFID标签相匹配、且用于在轨道车辆行进过程中实时顺序读取所述天线覆盖范围内相应RFID标签的标识信息并进行发送的RFID标签阅读器，以及预先存储有至少包含每个RFID标签在测速用轨道中的位置信息的数据表、且用于基于所述RFID标签阅读器发送的标识信息与相应RFID标签在相应轨道中的位置信息计算获得待测速轨道车辆的行进速度的信号处理计算机。

进一步地，所述RFID标签序列中的多个RFID标签，至少包括能够存储ID标签、并能够提供给用户64位标识号存储空间和512位用户信息空间的多个无源RFID标签或多个有源RFID标签。

进一步地，所述标识信息，至少包括相应RFID的标签ID、以及该标签ID的读取时间。

进一步地，所述RFID标签阅读器至少包括车载RFID标签阅读器，和/或，

所述天线至少包括射频天线，和/或，

所述信号处理计算机至少包括车载信号处理计算机。

同时，本发明采用的另一技术方案是：一种基于RFID的轨道车辆测速方法，包括：

a、在测速用轨道上，均匀间隔布置RFID标签序列，该RFID标签序列由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签组成；以及，在待测速轨道车辆上，安装RFID测速装置；

b、RFID测速装置基于相应RFID标签提供的标识信息，进行计算，得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置。

进一步地，步骤b具体包括：

采用天线，为RFID标签序列提供能量，并提供用于实现射频信号的接收和/或发送的射频通道；

采用与多个RFID标签相匹配的RFID标签阅读器，在轨道车辆行进过程中，实时顺序读取所述天线覆盖范围内相应RFID标签的标识信息，并进行发送；以及，

采用信号处理计算机，在该信号处理计算机中预先存储有至少包含每个RFID标签在测速用轨道中的位置信息的数据表；基于所述RFID标签阅读器发送的标识信息、以及在预先存储的数据表中查找所得相应RFID标签在相应轨道中的位置信息，进行计算，获得待测速轨道车辆的行进速度的信号处理计算机。

进一步地，在步骤b中，所述RFID标签序列中的多个RFID标签，至少包括能够存储ID标签、并能够提供给用户64位标识号存储空间和512位用户信息空间的多个无源RFID标签或多个有源RFID标签。

进一步地，在步骤b中，所述标识信息，至少包括相应RFID的标签ID、以及该标签ID的读取时间。

进一步地，在步骤b中，所述RFID标签阅读器至少包括车载RFID标签阅读器，和/或，

所述天线至少包括射频天线，和/或，

所述信号处理计算机至少包括车载信号处理计算机。

本发明各实施例的基于RFID的轨道车辆测速***及方法，由于该***至少包括均匀间隔布置在测速用轨道上、且由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签组成的RFID标签序列，以及安装在待测速轨道车辆上、且用于基于相应RFID标签提供的标识信息计算得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置；可以应用于轨道车辆的测速，主要解决轨道车辆的测速问题；同时，还能够为车辆提供精确的绝对位置信息；从而可以克服现有技术中测量精度低、抗干扰性差与精确定位困难的缺陷，以实现测量精度高、抗干扰性强与精确定位容易的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明基于RFID的轨道车辆测速***使用时的安装示意图；

图2为根据本发明基于RFID的轨道车辆测速***在列车行进过程中天线覆盖范围的变化示意图；

图3与图4为根据本发明基于RFID的轨道车辆测速方法的流程示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-列车；11-车载信号处理计算机；12-车载RFID标签阅读器；13-射频天线；2-RFID标签；3-轨道；4-天线覆盖范围。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

***实施例

根据本发明实施例，参见图1与图2，提供了一种基于RFID的轨道车辆测速***。

本实施例至少包括均匀间隔布置在测速用轨道（如轨道3）上、且由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签（如其中一个RFID标签2）组成的RFID标签序列，以及安装在待测速轨道车辆（如列车1）上、且用于基于相应RFID标签提供的标识信息计算得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置。

这里RFID标签序列中的多个RFID标签，可以包括能够存储ID标签、并能够提供给用户64位标识号存储空间和512位用户信息空间的多个无源RFID标签或多个有源RFID标签；相应RFID标签提供的标识信息，至少包括相应RFID的标签ID、以及该标签ID的读取时间。

上述RFID测速装置，至少包括天线、与多个RFID标签相匹配的RFID标签阅读器、以及信号处理计算机，天线可以包括射频天线（如射频天线13），RFID标签阅读器可以包括车载RFID标签阅读器（如车载RFID标签阅读器12），信号处理计算机可以包括车载信号处理计算机（如车载信号处理计算机11），在信号处理计算机中预先存储有至少包含每个RFID标签在测速用轨道中的位置信息的数据表。

这里，天线，用于为RFID标签序列提供能量、并提供用于实现射频信号的接收和/或发送的射频通道；RFID标签阅读器，用于在轨道车辆行进过程中实时顺序读取天线覆盖范围内相应RFID标签的标识信息，并发送至信号处理计算机；信号处理计算机，用于基于RFID标签阅读器发送的标识信息、以及在预先存储的数据表中查找所得相应RFID标签在相应轨道中的位置信息，进行计算，获得待测速轨道车辆的行进速度。

具体地，如图1所示，上述实施例的基于RFID的轨道车辆测速***，包括安装与轨道上的RFID标签序列，以及安装在轨道车辆（如列车1）上的车载RFID标签阅读器、射频天线与车载信号处理计算机。如图2所示，RFID标签序列安装于轨道上，为了保证列车测速测距的要求，在需要该基于RFID的轨道车辆测速***测速的线路轨道上，安装RFID标签序列；RFID标签序列可以采用无源RFID标签，该RFID标签具有标签ID存储功能，提供给用户64位标识号存储空间和512位用户信息空间。在线路轨道上安装的RFID标签序列中，标签ID按照一定规律存储；同时在车载信号处理计算机中，存储线路轨道上标签ID的顺序（即预先存储有至少包含每个RFID标签在测速用轨道中的位置信息的数据表）。

列车行进过程中，行驶于轨道上，射频天线具有一定覆盖范围（参见图2），当列车行进时，射频天线覆盖范围（可参见图2中的天线覆盖范围4）同时向前移动。

行进过程中，车载RFID标签阅读器由于射频天线覆盖范围的变化，车载RFID标签阅读器读取的标签ID也会变化，即车载RFID标签阅读器会读取到不同的标签ID。车载RFID标签阅读器记录下每个时刻读取到的标签ID和读取时间，将这些标识信息发送给车载信号处理计算机。

车载信号处理计算机根据读取到的标签ID，在存储数据表中查找该标签位于线路中的位置信息（即在预先存储的数据表中查找所得相应RFID标签在相应轨道中的位置信息），结合相应标签ID的读取时间，即可得到列车速度。

例如，可以参见图2，由于射频天线具有一定的覆盖范围，当RFID标签的布置间距很小时，同时会有多个RFID标签被车载RFID标签阅读器读取；而车载RFID标签阅读器安装于列车上，其射频天线距离RFID标签安装平面的距离为定值，射频天线的辐射角度也是固定的，因此射频天线的覆盖范围固定。

车载RFID标签阅读器在任何时候都要读取射频天线覆盖范围内的所有RFID标签数据，在计算速度时，只采用第一次被读取的标签ID计算速度。

可以设T1时刻列车第一次读取到RFID标签A1，其在电子地图中的位置为S1；T2时刻列车第一次读取到RFID标签A2，其在电子地图中的位置为S2，则列车在T2-T1时间内的平均速度为：V=（S2-S1）/（T2-T1）。当RFID标签铺设的间距足够小以及车载RFID标签阅读器读取相应RFID标签的标签ID所花费的时间足够短，即可认为上述速度及为列车的实时速度。

上述实施例的基于RFID的轨道车辆测速***，可以提供一种既经济又有很高分辨率和可靠性的列车的测速方法。经验证，一个RFID标签在射频天线覆盖范围内停留5ms的时间，即可被车载RFID标签阅读器读取标签ID；射频天线覆盖的长度范围为250mm，因此可以得出最大测速的速度为180km/h。

基于目前各种的轨道车辆测速测距装置都存在例如空转、打滑等问题，以及轨道车辆的精确定位也是目前测速与定位***的难题；可以将上述实施例的基于RFID的轨道车辆测速***，应用于轨道车辆的测速，以主要解决轨道车辆的测速问题，同时为车辆提供精确的绝对位置信息。

方法实施例

根据本发明实施例，如图3和图4所示，提供了一种基于RFID的轨道车辆测速方法。

如图3所示，本实施例的基于RFID的轨道车辆测速方法，包括：

步骤100：在测速用轨道上，均匀间隔布置RFID标签序列，该RFID标签序列由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签组成；以及，在待测速轨道车辆上，安装RFID测速装置；

步骤101：RFID测速装置基于相应RFID标签提供的标识信息，进行计算，得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置；

在步骤101中，RFID标签序列中的多个RFID标签，至少包括能够存储ID标签、并能够提供给用户64位标识号存储空间和512位用户信息空间的多个无源RFID标签或多个有源RFID标签，例如低频（LF）rfid标签、高频（HF）rfid标签、以及超高频（以及UHF）rfid标签等各种封装的rfid标签；标识信息，至少包括相应RFID的标签ID、以及该标签ID的读取时间。

在上述实施例中，如图4所示，上述步骤101具体可以包括：

步骤200：采用天线，为RFID标签序列提供能量，并提供用于实现射频信号的接收和/或发送的射频通道；

在步骤200中，天线至少包括射频天线；

步骤201：采用与多个RFID标签相匹配的RFID标签阅读器，在轨道车辆行进过程中，实时顺序读取天线覆盖范围内相应RFID标签的标识信息，并进行发送；

在步骤201中，RFID标签阅读器至少包括车载RFID标签阅读器；

步骤202：采用信号处理计算机，在该信号处理计算机中预先存储有至少包含每个RFID标签在测速用轨道中的位置信息的数据表；基于RFID标签阅读器发送的标识信息、以及在预先存储的数据表中查找所得相应RFID标签在相应轨道中的位置信息，进行计算，获得待测速轨道车辆的行进速度的信号处理计算机；

在步骤202中，信号处理计算机至少包括车载信号处理计算机。

上述实施例的基于RFID的轨道车辆测速方法，可以通过***实施例中基于RFID的轨道车辆测速***实现。该基于RFID的轨道车辆测速***的构成及性能，可参加***实施例及图1与图2的相关说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明上述各实施例的基于RFID的轨道车辆测速***及方法，将无源RFID标签序列布置于轨道上，利用车载RFID标签阅读器顺序读取标签ID；利用RFID标签存储的标签ID，结合车载设备（如车载RFID标签阅读器与车载信号处理计算机）提供的相应数据，得到相应RFID标签在线路轨道中的位置信息；利用相应RFID标签在线路轨道中的位置信息、以及相应标签ID的读取时间，计算列车速度。该基于RFID的轨道车辆测速***及方法，也可应用于其它轨道式交通方式，以及沿固定线路轨道运动的其它物体。

可见，本发明上述各实施例的基于RFID的轨道车辆测速***及方法，至少可以达到以下有益效果：

⑴硬件成本低，投资少，经济性好；

⑵硬件结构简单可靠，易于维护；

⑶测速覆盖范围大，至少可保证0.1km/h-180km/h的测速范围；

⑷可实时获得待测物体（如列车）的精确位置信息。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于RFID的轨道车辆测速***，其特征在于，至少包括均匀间隔布置在测速用轨道上、且由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签组成的RFID标签序列，以及安装在待测速轨道车辆上、且用于基于相应RFID标签提供的标识信息计算得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置。

2.根据权利要求1所述的基于RFID的轨道车辆测速***，其特征在于，所述RFID测速装置，至少包括用于为RFID标签序列提供能量、并提供用于实现射频信号的接收和/或发送的射频通道的天线，与所述多个RFID标签相匹配、且用于在轨道车辆行进过程中实时顺序读取所述天线覆盖范围内相应RFID标签的标识信息并进行发送的RFID标签阅读器，以及预先存储有至少包含每个RFID标签在测速用轨道中的位置信息的数据表、且用于基于所述RFID标签阅读器发送的标识信息与相应RFID标签在相应轨道中的位置信息计算获得待测速轨道车辆的行进速度的信号处理计算机。

3.根据权利要求1或2所述的基于RFID的轨道车辆测速***，其特征在于，所述RFID标签序列中的多个RFID标签，至少包括能够存储ID标签、并能够提供给用户64位标识号存储空间和512位用户信息空间的多个无源RFID标签或多个有源RFID标签。

4.根据权利要求1或2所述的基于RFID的轨道车辆测速***，其特征在于，所述标识信息，至少包括相应RFID的标签ID、以及该标签ID的读取时间。

5.根据权利要求1或2所述的基于RFID的轨道车辆测速***，其特征在于，所述RFID标签阅读器至少包括车载RFID标签阅读器，和/或，

所述天线至少包括射频天线，和/或，

所述信号处理计算机至少包括车载信号处理计算机。

6.一种基于RFID的轨道车辆测速方法，其特征在于，包括：

a、在测速用轨道上，均匀间隔布置RFID标签序列，该RFID标签序列由至少存储有标签ID信息的多个RFID标签组成；以及，在待测速轨道车辆上，安装RFID测速装置；

b、RFID测速装置基于相应RFID标签提供的标识信息，进行计算，得到待测速轨道车辆实时行进速度的RFID测速装置。

7.根据权利要求6所述的基于RFID的轨道车辆测速方法，其特征在于，步骤b具体包括：

采用天线，为RFID标签序列提供能量，并提供用于实现射频信号的接收和/或发送的射频通道；

采用与多个RFID标签相匹配的RFID标签阅读器，在轨道车辆行进过程中，实时顺序读取所述天线覆盖范围内相应RFID标签的标识信息，并进行发送；以及，

采用信号处理计算机，在该信号处理计算机中预先存储有至少包含每个RFID标签在测速用轨道中的位置信息的数据表；基于所述RFID标签阅读器发送的标识信息、以及在预先存储的数据表中查找所得相应RFID标签在相应轨道中的位置信息，进行计算，获得待测速轨道车辆的行进速度的信号处理计算机。

8.根据权利要求6或7所述的基于RFID的轨道车辆测速方法，其特征在于，在步骤b中，所述RFID标签序列中的多个RFID标签，至少包括能够存储ID标签、并能够提供给用户64位标识号存储空间和512位用户信息空间的多个无源RFID标签或多个有源RFID标签。

9.根据权利要求6或7所述的基于RFID的轨道车辆测速方法，其特征在于，在步骤b中，所述标识信息，至少包括相应RFID的标签ID、以及该标签ID的读取时间。

10.根据权利要求6或7所述的基于RFID的轨道车辆测速方法，其特征在于，在步骤b中，所述RFID标签阅读器至少包括车载RFID标签阅读器，和/或，

所述天线至少包括射频天线，和/或，

所述信号处理计算机至少包括车载信号处理计算机。

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