模拟FDR的列车精确定位

1、模拟FDR的列车精确定位朱今朝目录目录第一章，FDR技术简介第二章，模拟FDR的原理及思路第三章，基于地面源的定位方案 3.1地面源的单个列车定位 3.2地面源的多车定位方案第四章，基于列车源的定位方案 4.1列车源的单个列车定位 4.2列车源的多车定位方案第一章，FDR技术简介1，FMCW算法（频率差）使用FMCW算法进行电缆故障检测，需往电缆中发送一系列高频正弦波，这些正弦波的频率随着时间增长，通常是线性增长。当入射波在电缆中传送时，遇到阻抗不匹配处即有一定的能量被反射，如果是比较严重的故障，如短路或者断路则会将能量完全反射。此反射波沿着电缆向入射端传播，与入射波叠加在一起。在实际应用中，

2、使用定向耦合器将反射波从混和信号中提取出来，通过测量反射信号的当前频率 和入射信号的当前频率 (在初始频率的基础上随时间增长了)之间的频率差。由于频率的步长是固定的，拍频与反射信号的时延成正比，据此解算时延并结合电波在电缆中的传播速度计算故障点的位置。2，PDFDR算法（相位差）PDFDR系统同样是向电缆传送一系列的正弦波，当遇到阻抗不匹配处即会产生不正常的反射。PDFDR算法需要将反射信号从混和信号中分离出来。但不同于FMCW算法测量反射信号与入射信号的频率差，PDFDR算法测量两者之间的相位差。在PDFDR系统中，随着扫频频率的增长，传输信号和反射信号间的相位差也会增长。将被耦合器分离出来

3、的入射信号和反射信号被送入混频器。混频器将射频端口的频率与中频端口的频率“相乘”。输出将包括三个频率成分RF频率，上边带频率RF+IF，和下边带频率RF-IF。当RF和IF在同样的频率点时，下边带的频率将会是直流信号。这个直流信号的电压即是我们需要检测并用于确定电缆长度以及负载的信号。第二章，模拟FDR的原理及思路FDR的原理，简单来说就是，信号在阻抗不匹配处会反射。通过分析同一刻，入射端口发射的波与反射回来波的差异（频率差异，相位差异）来算出距离。（因为电信号的速度在频率变化范围不大时基本不变，保证了精确性）挑战是：FDR用于低压高频波。而铁轨对于高频的信号传导性相当差。解决方案是在低频段人

4、为模拟FDR的过程，即发射扫频波，人为产生反射波。技术要点：接收到波再发射一个反向波的时间要尽可能短。现有zpw-2000系统，利用1700hz和2600hz的载波。发送18种低频信号波。为了减少成本，本方案也利用相同载波发送信号，为了不互相干扰，我选择在500hz到900hz之间。22.427.925.72926.824.61819.114.7频率（Hz）L6码（预留）占用检查载频切换H码HU码HB码UU码UUS码U2码信息名称181716151413121110序号20.216.915.813.611.412.510.323.521.3频率（Hz）U2S码U码LU2码LU码L码L2码L3码

5、L4码L5码信息名称987654321序号（模拟FDR的扫频）当列车经过地面设备（local），将它激活，它开始发送信号，从500hz开始，每0.5秒频率增加10HZ。（模拟FDR的信号反射）列车设备每过0.5秒检测一次当前接收到的信号频率 fnow，并且发送一个反向同频率fnow信号给地面设备。（模拟FDR的信息处理）在地面接收端比较反射信号的频率和当前发射信号的频率，在去除可能的反射延迟后（列车反射设备），求出距离。第三章，基于地面源的定位方案第三章，基于地面源的定位方案3.1单个列车定位因为高铁车距较远，故本方案更适合高铁定位。3.2 多车定位方案 因为地铁车辆较为密集并且车距较短故本方

6、案更适用于地铁。在单车定位的基础上：地面设备给每辆经过的车发送一个编号比如NUM=001，002,003，并与相应的车辆绑定，在下一段被占用时释放最早的编号。在模拟FDR反射的时候。列车不仅发送频率为fnow的信号，并且在后面附加一段编号信息，方便接收端识别。第四章，基于列车源的定位方案因为在定位方案中，发射源要对信号进行傅立叶变换等运算来求出距离，故需因为在定位方案中，发射源要对信号进行傅立叶变换等运算来求出距离，故需要嵌入式板子，精度要求高，不易维护。而反射端只需要硬件电路进行快速的要嵌入式板子，精度要求高，不易维护。而反射端只需要硬件电路进行快速的反馈即可，不需要运算，此方案更简化了地面

7、设备，使得维护成本减少。反馈即可，不需要运算，此方案更简化了地面设备，使得维护成本减少。相比较：地面源方案可以利用现有的系统（相比较：地面源方案可以利用现有的系统（ZPW-2000也是地面发送信号，列也是地面发送信号，列车接受），有可能改造成本低。（但就了解的资料，个人认为现有系统无法达车接受），有可能改造成本低。（但就了解的资料，个人认为现有系统无法达到嵌入式的运算水平）到嵌入式的运算水平）4.1列车源的单车定位方案4.2列车源的多车定位方案本方案更适用于地铁等发车密集速度不高的情况。NUM=002的列车向后发送扫频信号，地面设备反回一个信号，因为源端在列车上，可据此算出列车的位置，length001.NUM=001的列车向后发送一扫频信号，NUM=002的列车接收该信号并且发送反射信号，并附加发送自己的位置信息（可以是时间或者距离参数）。在这里NUM002车将NUM001的信号短路或者断路，这样就只有NUM002可以接收到该信号，避免对后面部分的干扰。模拟FDR技术的关键点有两个：第一个是发出反射信号的时间一定要短，可利用硬件实现该功能，这个反射时间延迟应当和电