【正文】 GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的授時(shí)與測(cè)距導(dǎo)航無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，能為車輛、輪船等諸多移動(dòng)站提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。 GPS系統(tǒng)主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成。每顆 GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)， GPS用戶正是利用這些信號(hào)來進(jìn)行工作的。根據(jù)GPS用戶的不同要求，所需的接收設(shè)備各異，其主要任務(wù)是接收并觀測(cè)衛(wèi)信號(hào)、記錄和處理數(shù)據(jù)、提供導(dǎo)航定位信息等。在測(cè)繪領(lǐng)域， GPS定位技術(shù)已用于建立高精度的大地測(cè)量控制網(wǎng)，測(cè)定地球動(dòng)態(tài)參數(shù)；建立陸地及海洋大地 測(cè)量基準(zhǔn)，進(jìn)行高精度海陸聯(lián)測(cè)及海洋 測(cè)繪；檢測(cè)地球板塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和地殼形變；在工程測(cè)量方面，已成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要手段；在精密工程的變形檢測(cè)方面，它也發(fā)揮著極其重要的作用；同時(shí) GPS定位技術(shù)也用于測(cè)定航空航天攝影瞬間相機(jī)的位置，可在無地面控制或僅有少量地面控制點(diǎn)的情況下進(jìn)行航測(cè)快速成圖，推動(dòng)了地理信息系統(tǒng)及全球環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的技術(shù)迅速發(fā)展。其中包括人衛(wèi)攝影儀、衛(wèi)星激光測(cè)距儀和多普勒接收機(jī)。 80年代中期，我國(guó)引進(jìn)了 GPS接 收機(jī)，并將其用于各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)研究建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。針對(duì)鐵路應(yīng)用， GSMR系統(tǒng)還提供了功能尋址、基于位置尋址、組呼叫、廣播呼叫、緊急呼叫等特殊功能，具體可歸納為以下 9個(gè)方面： ，負(fù)責(zé)列車的位置和運(yùn)行方向，主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)“大三角” (列車調(diào)度員、車站值班員、機(jī)車司機(jī) )通信和“小三角”(車站值班員、機(jī)車司機(jī)、 運(yùn)轉(zhuǎn)車長(zhǎng) )通信。如果操作不同步，會(huì)造成車廂間的擠壓 或拉鉤現(xiàn)象，影響運(yùn)輸安全，因此本務(wù)機(jī)與補(bǔ)機(jī)之間需要實(shí)時(shí)傳遞控制命令。 5. 車次號(hào)傳輸與列車停穩(wěn)信息傳送：車次號(hào)傳送是鐵路實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸生產(chǎn)調(diào)度指揮現(xiàn)代化的重要一環(huán)，即要實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)移動(dòng)體位置管理，首先要實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)列車的車次號(hào)自動(dòng)跟蹤。通過 GSM R網(wǎng)絡(luò)，可以將這些列車尾部的數(shù)據(jù)傳送 到機(jī)車綜合通信設(shè)備，供司機(jī)查看。 9 .旅客業(yè)務(wù)：利用 GSMR數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，每列旅客列車都能與地面中心維持一條實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，所有與旅客相關(guān)的移動(dòng)信息服務(wù)數(shù)據(jù) (車 地和地 車 )都可以通過這條通道進(jìn)行傳輸，為旅客提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，增加旅客的舒適性。 第三章 系統(tǒng)的定位 方案和數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖： 系統(tǒng)分為四個(gè)組成部分：分別是調(diào)度指揮中心，數(shù)據(jù)通信設(shè)備，車站分機(jī)系統(tǒng)及車載移動(dòng)部分。因此，在鐵路區(qū)間 GPS信號(hào)接收狀況良好的情況下，采用 GPS定位 。 當(dāng)車載設(shè)備接收到 GPS定位信息后，通過接口傳送到車載嵌入式微機(jī)系統(tǒng)中，再通過無線通信系統(tǒng)傳入地面，隨后利用通信交換網(wǎng)傳到調(diào)度中心的主控中心計(jì)算機(jī)。其引腳接口功能示意圖如下： 其單片機(jī)控制系統(tǒng)的電路原理如下圖： 選用 GPS OEM板后，本系統(tǒng)中在每列車上安裝兩個(gè) GPS OEM板，列車首部和尾部各一個(gè)。其主要特性為： ① 32KB片內(nèi) Flash存儲(chǔ)器，具有在線可編程能力和保密功能； ② 512B片內(nèi) RAM； ③ 增強(qiáng)型串行通信口和串行外圍接口； ④ 支持 C語言。 NMEA0183是美國(guó)海洋電子協(xié)會(huì)為海用電子設(shè)備制定的標(biāo)準(zhǔn)格式，目前廣泛使用 。如無 DGPS為 0） * 語句結(jié)束標(biāo)志符 hh 從 $開始的所有 ASCII碼的校驗(yàn)和 CR 此項(xiàng)在 GPS25LVS板中不傳送 LF 此項(xiàng)在 GPS25LVS板中不傳送 OEM板輸出的信息可在 PC機(jī)的超級(jí)中端中顯示，也可在 GARMIN公司提供的 置軟件中顯示，如在 PC機(jī)上看到的實(shí)時(shí)接收 GPGGA語句為： $GPGGA,114641,N,E,1,03,M,M,*4A 這是一條 GPS定位數(shù)據(jù)信息語 句，意思為 UTC時(shí)間為 11時(shí) 46分 41秒，位置在北緯 30度，東經(jīng) 122度 ，普通 GPS定位方式，接收到 3顆衛(wèi)星，水平精度 ，天線離海平面高度 ，所在地離地平面高度 ，校驗(yàn)和為 4AH。其作用是把來自衛(wèi)星的信號(hào)能量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流量，并經(jīng)過前置放大器送入射頻部分進(jìn)行交換，以使接收機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤處理測(cè)量。它不是簡(jiǎn)單的信號(hào)波道，由相應(yīng)的硬件和軟件組成，按照波道的工作原理，波道類型 可分為碼相關(guān)型波道，平方型波道和碼相位型波道。列車上的 GPS接收機(jī)天線在跟蹤 GPS衛(wèi)星的過程中相對(duì)地球而運(yùn)動(dòng)，接收機(jī)用 GPS信號(hào)實(shí)時(shí)測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù) (瞬間三維位置和三維速度 )。為了獲得距離觀測(cè)量，主要采用兩種方法：一是測(cè)量GPS衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)用戶接收機(jī)的傳播時(shí)間，即偽距測(cè)量；一是測(cè)量具有載波多普勒頻移的 GPS衛(wèi)星載波信號(hào)與接收機(jī)產(chǎn)生的參考載波信號(hào)之間的相位差，即載波相位測(cè)量。但是由于接收機(jī)的本機(jī)鐘對(duì)星載原子鐘存在偏差，上面所測(cè)的距離并不能代表衛(wèi)星到接收機(jī)的真實(shí)距離，通常把這種距離稱為“偽距離’’ (簡(jiǎn)稱偽距 )。從每個(gè)偽距測(cè)量中加上或減去這個(gè)固定值就消去了該固定體積，結(jié)果得到 4個(gè)球 面相交于一點(diǎn)，這就是用戶的三維位置。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時(shí)刻量測(cè)，保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤，就可紀(jì)錄下相位的變化值，但開始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊 度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。 GPS在站內(nèi)的定位 在區(qū)間采用了 GPS定位，但是在車站，又存在特殊之處，車站的股道之間的線間距是四米左右，而根據(jù)鐵路的特點(diǎn)，要求定位一定很精確才行，因此在車站定位方案采用差分 GPS+軌道電路法，在站內(nèi)設(shè)置差分基準(zhǔn)站，由 GPS接收到的定位信息經(jīng)過地圖匹配之后，由主控計(jì)算機(jī)判斷其匹配的精度，再結(jié)合軌道電路的信息進(jìn)行精確定位。 送電端 (又稱電源端或始端 )由軌道電源和限流器等組成。鋼軌線路是由軌條、軌端 接續(xù)線 (又稱軌端連接線或?qū)Ы泳€ )和鋼軌絕緣等組成。 受電端 (又稱繼電器端或終端 )的主要設(shè)備是軌道電路繼電器 (GJ)，用它接收軌道信號(hào)電流來反映軌道電路的工作狀態(tài)，電子軌道電路的接收設(shè)備一般都采用電子器件，其作用和軌道繼電器相同。 本方案采用了先進(jìn)的車輛導(dǎo)航技術(shù)，具有精度高、體積小和可靠性強(qiáng)及經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低等特點(diǎn)。 GSM— R的基本特性已在鐵路網(wǎng)的 MORANE試驗(yàn)中得到安裝、測(cè)試和驗(yàn)證。無線交換機(jī)、基站控制器 (BSC)、各基站設(shè)備利用鐵路的光傳輸系統(tǒng)構(gòu)成 GSMR無線交換網(wǎng)。該數(shù)據(jù)描述鐵路沿線和基礎(chǔ)設(shè)施不可變特性的數(shù)據(jù)，由線路拓?fù)浜脱鼐€基礎(chǔ)設(shè)施目標(biāo)位置以及特性數(shù)據(jù)組成。 3．通信數(shù)據(jù) 通信數(shù)據(jù)庫描述系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)每個(gè)位 置上能夠使用的各種通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，旨在使運(yùn)行的列車能夠以最高的效率與該系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行通信聯(lián)系。 5．信號(hào)表示索引 將所有會(huì)用到的信號(hào)表示，其所包含的具體限速要求都在這個(gè)表中列出，供軟件計(jì)算限速時(shí)取用。使用最新的臨時(shí)限速文件與車載計(jì)算機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)檢查，校驗(yàn)失敗則進(jìn)行更新。車站相關(guān)信息是 GSMR網(wǎng)絡(luò)傳到調(diào)度中心通信服務(wù)器，隨后傳到主控計(jì)算機(jī)。短基線平差一般采用雙差相位觀測(cè)模型，根據(jù)基線兩端的相關(guān)性原理，可完全消除相對(duì)論效應(yīng)、衛(wèi)星鐘差和接收機(jī)鐘差的影響。因而，多路徑效應(yīng)己成為影響高精度、短基線進(jìn)一步提高精度的最大的制約因素。這兩種經(jīng)不同路徑到達(dá)接收機(jī)天線的信號(hào)會(huì)產(chǎn)生疊加，成為一種新的復(fù)合信號(hào)。天線制造上采用的抗多路徑技術(shù)主要有： (1)采用右旋極化天線，削弱左旋信號(hào)的 接收強(qiáng)度； (2)底部安裝抑徑板，隔斷反射物反射的低于天線的多路徑信號(hào)； (3)采用扼流圈天線，阻斷較低高度角的衛(wèi)星信號(hào)和多路徑信號(hào)； (4)采用組合天線，提高組合天線主瓣增益，降低旁瓣增益，減弱多路徑影響； (5)零位自適應(yīng)天線，通過調(diào)節(jié)自適應(yīng)天線的零增益方向與最大多路徑干擾方向一致來減小等效反射系數(shù)，實(shí)現(xiàn)抗多路徑。 (2)區(qū)間弱場(chǎng)強(qiáng) 區(qū)應(yīng)該采用增加基站、光纖直放站和漏泄電纜方式增加覆蓋強(qiáng)度。 參考文獻(xiàn) [1] 馬寧?；?GOS 的列車監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J]。 鐵路航測(cè)。鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)的研究 [J]。 GSMR 通信技術(shù)與應(yīng)用 [M]。世界高速鐵路技術(shù) [M]。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj 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