通訊科技在定位技術中的運用論文
1 引言
焦爐四大車的通訊方式大多采用無線或感應無線的通訊方式。在感應無線的通訊方式中，編碼電纜既作為位置檢測使用，又作為資料通訊使用。將編碼電纜應用在移動機車的定位上是相當成功的，但將其應用在資料通訊上，其缺點是明顯的。首先感應無線通訊的工作頻率較低(100kHz左右)，容易受到電氣干擾；其次其通訊環路過長，裝置複雜，穩定性較差，成本高。近年來，無線電通訊技術飛速發展，已由過去的模擬方式發展到現在的數字方式，其特點是硬體裝置簡單、通訊速度快、通訊誤位元速率低。因此採用無線資料通訊技術解決焦爐四大車的通訊問題是未來的發展方向。
1.1通訊技術
(1)擴頻通訊基本原理擴頻通訊，即擴充套件頻譜通訊(Spread SpectrumCommunication)，它與光纖通訊、衛星通訊，一同被譽為進入資訊時代的三大高技術通訊傳輸方式。擴頻通訊是將待傳送的資訊資料被偽隨機編碼(擴頻序列:Spread Sequence)調製，實現頻譜擴充套件後再傳輸；接收端則採用相同的編碼進行解調及相關處理，恢復原始資訊資料。(2)擴頻通訊的理論基礎擴頻通訊的可行性，是從資訊理論和抗干擾理論的基本公式中引伸而來的。擴充套件頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴頻通訊的重要特點，並由此為擴頻通訊的應用奠定了基礎。總之，我們用資訊頻寬的10 0倍，甚至10 0 0倍以上的寬頻訊號來傳輸資訊，就是為了提高通訊的抗干擾能力，即在強幹擾條件下保證可靠安全地通訊。這就是擴充套件頻譜通訊的基本思想和理論依據。
2 位置檢測的基本原理
2.1編碼電纜的結構
編碼電纜由電纜芯線、模芯和電纜護套構成。芯線有兩種，即基準線(R線)和地址線(G0線—G9線)。基準線R在整個電纜段中不交叉，地址線是按格雷碼的編碼規律來編制的，G0每隔2P交叉一次，G1每隔4P交叉一次，G2每隔8P交叉一次，以此類推，G9在整個電纜段中只交叉一次，P為依靠電纜本身能識別的最小長度。
2.2位置檢測的基本原理
圖1為編碼電纜位置檢測原理示意圖。移動機車上安裝一個天線箱(發射天線)，天線箱距離扁平電纜10 ~30 c m，天線箱發射的高頻訊號透過電磁感應被地面的編碼電纜接收，R線為平行敷設的一對線，接收到的訊號作為基準訊號，G0 ~ G9在不同的位置有不同的交叉點，其接收到的訊號在經過偶數個交叉後，相位與基準訊號相同，在經過奇數個交叉點後，相位與基準訊號的相位相反，若規定同相位時地址為“0”，反相位時地址為“1”，則在編碼電纜的某一位置得到唯一10位的地址編碼，此對應與機車的一個地址。例如圖中G0~G9的地址碼為:001…1。位置檢測單元將地址碼轉換成十進位制的米數，即可檢測出機車離編碼電纜始端的距離，從而得到機車的位置。
3 感應無線定位和通訊系統
資料通訊受到變頻調速器諧波干擾，變頻器工作時，作為一個強大的干擾源，其干擾途徑一般分為輻射、傳導、電磁耦合、二次輻射和邊傳導邊輻射等，諧波的頻率為幾十千赫茲到幾百千赫茲。主要途徑如圖2所示。從圖2可以看出，變頻器產生的輻射干擾對周圍的無線電接收裝置產生強烈的'影響。下面介紹感應無線通訊系統中資料通訊和地址檢測的模式，並說明變頻調速器對感應無線通訊干擾的原因。
3.1資料通訊的模式
感應無線通訊的工作頻率為:地面站:79kHz，車載站:49k Hz，這個頻率正好在變頻調速器的諧波範圍，於是產生了同頻干擾。資料通訊的流程如圖3所示。由於地面站的資料是透過編碼電纜發射的，而編碼電纜是單線圈結構，發射效率較低，要保證車上的接收質量，必須提高車上接收的靈敏度，因此車上的接收天線是多線圈的，並配有訊號放大器，因此靈敏度較高，在接收地面站訊號時也很容易接收到變頻器的諧波，造成同頻干擾。車上接收到錯誤的資料後就不能往地面站回發資料，只能等待接收下一幀資料。若干擾仍存在，通訊就中斷了。為了消除變頻調速器的諧波干擾，常採用如下兩種方法。
(1)增加一個引數一樣的接收線圈。採用放大器差分輸入(減法器)的辦法來消除干擾，但同時也把有用的訊號差分掉了，為了防止有用訊號被差分(相減)掉，這兩個線圈必須保持一定的距離。這樣它們接收到的干擾訊號就不相等了，因此，用差分相減的辦法不能完全消除變頻調速器的諧波干擾。
(2)採用無線擴頻通訊技術。其工作頻率2.4GHz，避開了變頻調速器諧波干擾，是一種徹底解決變頻調速器的諧波對資料通訊干擾的辦法。本系統採用的就是無線擴頻通訊技術。
3.2地址檢測模式
感應無線通訊系統中，編碼電纜既用作地址檢測，又用作資料通訊，因此地址檢測和資料通訊只能分時進行，地址檢測建立在資料通訊之上。即在一個通訊同期內，有一段時間用於車上調製器傳送載波，以便地面站檢測地址，如圖4所示。由於變頻調速器的干擾，車載站接收到錯誤的資料後不能回發資料，也就不能傳送載波(用於地址檢測)了，因此地址檢測便不能實現。
3.3變頻調速器的諧波對感應無線資料通訊干擾
編碼電纜既用作地址檢測，又用作資料通訊，透過編碼電纜和車上天線箱的電磁感應實現車載站和地面站的資料交換。近年來，變頻調速器在工業控制中得到了廣泛的應用。但它工作時頻率豐富的諧波對周圍的裝置帶來了嚴重的干擾。其嚴重後果有:
(1)影響無線電裝置的正常接受；
(2)影響周圍機器裝置的正常工作，使它們因接受錯誤的訊號而產生錯誤動作。所以資料通訊應採用抗干擾能力強，尤其是抗變頻調速器諧波干擾的通訊技術。
4 結束語
焦爐四大機車之間的資料通訊採用無線擴頻通訊方式，有如下優點:
(1)抗干擾能力強，誤位元速率低，提高了資料通訊的質量；
(2)擴頻通訊裝置所使用的晶片絕大部分是數位電路，裝置整合度高，便於維護；
(3)工作在全球通用的、無需申請許可的2.4GHz的ISM波段上，波特率達19.2Kbps，既有效地避開了變頻器等工業電器的干擾，又提高了通訊的速度。因此，6#焦爐在四大機車定位技術中的應用是十分可靠的，具有很廣泛的應用價值。