專利名稱：高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于自動控制、傳感、通訊、物聯(lián)網、云計算等技術領域，涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)；同時本發(fā)明還涉及一種高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)的控制方法。
背景技術：
隨著經濟的發(fā)展，鐵路運輸在國民經濟增長中的作用也越來越重要。我國是鐵路運輸大國，近幾年來高速鐵路也飛速發(fā)展，如何確保高速移動的列車的安全是列車控制系統(tǒng)的關鍵問題。然而，由于列車高速運動，如今還沒有比較適宜的列車定位系統(tǒng)，現有的方法通常是利用自動閉塞系統(tǒng)，通過自動閉塞系統(tǒng)可將高速運行的兩列動車組的間隔時間控制在5 分鐘，防止列車追尾事故的發(fā)生。自動閉塞系統(tǒng)將鐵路線分成若干區(qū)段，每個區(qū)段在一個方向上僅允許有一輛列車。但該控制方法不能從根本上解決列車定位的問題，很可能會由于人為的過失或信號系統(tǒng)的故障導致重大的災難。如2011年7月23日晚上20點30分左右，甬溫線永嘉站至溫州南站間，北京南至福州D301次列車與杭州至福州南D3115次列車發(fā)生追尾事故，即是由于雷擊導致信號系統(tǒng)的故障，從而導致自動閉塞系統(tǒng)失去作用。其根本原因在于，現有的單一自動閉塞系統(tǒng)由于偶然因素或人工因素會導致系統(tǒng)故障，發(fā)生重大事故的可能性比較大，建立第二套輔助決策系統(tǒng)是非常有必要的。又如，2011年9月27日下午14時30分左右，上海軌道交通10號線兩輛列車相撞，也是由于單一信號系統(tǒng)的故障所導致，從而再次驗證了建立第二套輔助決策系統(tǒng)的重要性及必要性。中國專利CN96115090. 4公開一種列車定位方法及定位系統(tǒng)，屬列車運行調度顯示系統(tǒng)，根據列車在固定軌道上行駛的特點，根據定點與列車的距離確定列車的位置。將路網內的線路分段編號，再根據列車在某一路段內駛離進入端端點的距離定位。然而，該方案也沒有從根本上解決避免多輛列車相撞的問題。有鑒于此，迫切需要一種新的高速移動物體定位及控制的解決方案，提高列車等運輸工具的安全性。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，可獲取高速移動物體的運動狀態(tài)信息及位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息，并根據獲取的信息控制高速移動物體進一步動作。此外，本發(fā)明還提供上述控制系統(tǒng)的信息獲取、推送、遠程控制方法，可獲取高速移動物體的運動狀態(tài)信息及位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息，并根據獲取的信息控制高速移動物體進一步動作。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案
一種高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制處理單元，設置于高速移動物體，用以控制高速移動物體的運動狀態(tài)或/和動作；傳感設備，設置于各高速移動物體，用以提供高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；第一衛(wèi)星通信單元，設置于各高速移動物體，包含動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)、衛(wèi)星調制解調器Modem、功放BUC、低噪聲放大器LNA ；動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)適應各類速度乃至電子響應級別；所述第一衛(wèi)星通信單元通過衛(wèi)星作為中繼接力通訊，通過衛(wèi)星中繼向遠程指揮平臺傳輸高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息，并向高速移動物體傳遞從遠程指揮平臺發(fā)送的主控命令數據或/和各類雙向通信服務數據或/和態(tài)勢數據；衛(wèi)星，用以實現所述高速移動物體的動中通衛(wèi)星通信天線系統(tǒng)及遠程指揮平臺間的中繼通訊；或者同時實現各高速移動物體間的雙向通訊；遠程指揮平臺，包括第二衛(wèi)星通信單元，第二衛(wèi)星通信單元為動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)或/和靜中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)，通過衛(wèi)星作為中繼與第一衛(wèi)星通信單元連接，獲取高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；遠程指揮平臺同時承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢中的一個或多個，進而控制高速移動物體進一步動作；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作；或者，遠程指揮平臺根據實際指揮需要將控制命令或/和任務載荷發(fā)送至高速移動物體。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述遠程指揮平臺進一步包括主站系統(tǒng)，用以設定遠端通訊節(jié)點的通訊方式；所述系統(tǒng)的網絡拓撲結構為SCPC點對點或/和點對多點或/和星狀網或/和網狀網；所述遠程指揮平臺單獨設置，或者設置在高速移動物體中。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述遠程指揮平臺根據各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速率、運動軌跡趨勢、三維物理位置信息中的一個或多個，做出各高速移動物體是否有相撞的可能；或者，所述遠程指揮平臺將各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速率、運動軌跡趨勢、高速移動物體的三維物理位置信息中的一個或多個發(fā)送至各高速移動物體，由各高速移動物體的控制處理單元做出是否與其他高速移動物體相撞的判斷。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述遠程指揮平臺將獲取的各項信息進行整合，并根據需要將整合的信息發(fā)送至對應的高速移動物體；或者，同時將控制信息也一起發(fā)送至對應的高速移動物體。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述遠程指揮平臺通過第二衛(wèi)星通信單元獲取高速移動物體的空間物理位置定位數據、時間、速度、氣壓、姿態(tài)、運動物體方向、角速率和加/ 減速度、運動軌跡、目標地中的一個或多個；所述空間物理位置包括陸地、海洋、大氣層及外太空的位置信息；所述遠程指揮平臺進一步包括任務載荷設定模塊，用以預先設定或中途變更高速移動物體的任務載荷；
數據挖掘模塊，用以對獲取信息進行數據挖掘，從而實現對于高速移動物體群與群間、群內各單體間的位置間隔距離、間隔時間、偏離方向、偏離軌跡、與目標地距離、抵達目的地所需時間、整個運動軌跡耗時的計算，并預判其后續(xù)發(fā)展趨勢；風險判斷模塊，與所述數據挖掘模塊連接，用以根據所述數據挖掘模塊挖掘的數據做出兩個或多個相鄰高速移動物體是否相撞的預判斷；預警模塊，與所述風險判斷模塊連接，在所述風險判斷模塊做出有相撞風險的情況下，發(fā)出預警信息；或者，直接發(fā)送控制命令至高速移動物體，控制其改變運動狀態(tài)，使得兩個或多個相鄰高速移動物體不會相撞；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述傳感設備為空間定位系統(tǒng)、雷達、激光掃描系統(tǒng)、高分辨率攝像機、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、氣敏傳感器、加速度傳感器、重力加速度傳感器、光電傳感器、胎壓傳感器、光感應器、陀螺儀、慣導中的一種或多種，空間定位系統(tǒng)為GPS定位系統(tǒng)、GL0NASS定位系統(tǒng)、伽利略定位系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)中的一種或多種。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)進一步包括體征健康狀況獲取單元，設置于各高速移動物體，用以獲取各高速移動物體的體征健康狀況，包括發(fā)動機溫度、發(fā)動機啟動運轉參數、信號燈參數、有效載荷、陸地車輛/飛機/高速飛行器的能源消耗剩余量、胎壓中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺；外界環(huán)境狀態(tài)獲取單元，設置于各高速移動物體，用以獲取各高速移動物體的外界環(huán)境狀態(tài)信息，包括溫度、氣壓、濕度、外界電磁場參數信息中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺；目標物體信息獲取單元，設置于各高速移動物體，用以獲取目標物體的各項信息， 包括目標物體與高速移動物體間的距離信息、移動狀態(tài)信息、目標物體光電及電磁感應信息、目標物體影像中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一衛(wèi)星通信單元進一步用以將高速移動物體在運動過程中所拍攝的影像、話音或產生的數據實時傳輸至遠程指揮平臺。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)進一步包括網絡對接單元，用以與電信服務商蜂窩基站、數據服務系統(tǒng)對接，為各高速移動物體所運載的用戶提供實時話音、數據、 影像、因特網上網服務。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括多維電掃描多波束相控陣天線，以實現高抗干擾能力。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)進一步包括無線基站、設置于高速移動物體上的第一無線通訊單元、設置于遠程指揮平臺的第二無線通訊單元；所述高速移動物體通過第一無線通訊單元、第二無線通訊單元與遠程指揮平臺交互信息；無線通訊的組網方式為靜態(tài)的，或者為動態(tài)自組網。一種上述系統(tǒng)的信息獲取、推送、遠程控制方法，所述方法包括如下步驟步驟Si、傳感設備獲取高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；步驟S2、第一衛(wèi)星通信單元通過衛(wèi)星中繼接力通訊，通過衛(wèi)星中繼向遠程指揮平臺傳輸高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；步驟S3、遠程指揮平臺承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢中的一個或多個，進而控制高速移動物體進一步動作；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作； 或者，遠程指揮平臺根據實際指揮需要將控制命令或/和任務載荷發(fā)送至高速移動物體。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3具體包括任務載荷設定步驟，預先設定或中途變更高速移動物體的任務載荷；數據挖掘步驟，對獲取信息進行數據挖掘，從而實現對于高速移動物體群與群間、 群內各單體間的位置間隔距離、間隔時間、偏離方向、偏離軌跡、與目標地距離、抵達目的地所需時間、整個運動軌跡耗時的計算，并預判其后續(xù)發(fā)展趨勢；風險判斷步驟，根據所述數據挖掘模塊挖掘的數據做出兩個或多個相鄰高速移動物體是否相撞的預判斷；預警步驟，在所述風險判斷模塊做出有相撞風險的情況下，發(fā)出預警信息；或者， 直接發(fā)送控制命令至高速移動物體，控制其改變運動狀態(tài)，使得兩個或多個相鄰高速移動物體不會相撞；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)及方法，可獲取高速移動物體的運動狀態(tài)信息及位置信息等各類信息，并根據運動趨勢判斷兩個或多個高速運動物體是否有相撞的風險，做到網絡化感知與避撞。本發(fā)明可從根本上避免撞車事故的慘劇的發(fā)生，意義與社會價值巨大。本發(fā)明可以與現有的鐵路單一閉塞系統(tǒng)有效結合，從而起到雙保險的效果。此外，本發(fā)明還可以用于對高速移動物體自身的動作控制，如實現高速移動物體間編組運動/飛行等智能化協(xié)同動作，實現各類戰(zhàn)術動作等(例如導彈的狼群戰(zhàn)術，飛機、 無人機的自我遙斃等)。


圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)的組成示意圖。圖2為本發(fā)明控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。實施例一本發(fā)明可以用于防止多個高速運動物體相互碰撞，如高鐵、飛機、無人機、無人駕駛平臺、導彈等。還可以對高速運動物體進行各種控制，如飛行物體群編組飛行，各種戰(zhàn)術編組運行等智能化協(xié)同動作，可以對各個體分別設置運動參數。在意外情況下，可以修改控制命令，如遠程無人機在出現被敵方截獲的情況下自我遙斃。在本發(fā)明的一個實施方式中， 通過高分辨率攝像機獲取人群中每個人的人臉信息(或目標物體的信息)，將各人臉信息分別與數據庫中的危險人員的人臉信息進行人臉比對，對危險人員進行即時攻擊；或者先向遠程指揮平臺匯報，經確認后，再進行攻擊。此外，還可以先通過無人機(如誘餌無人機) 發(fā)射模擬電子信號，獲取敵方數據，而后根據獲取的數據遠程攻擊、電子對抗。請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，適用于地面車輛、軌道交通車輛、鐵路列車，海面艦艇，航空飛機、直升機、無人機、無人駕駛平臺、飛艇、導彈、火箭，外太空衛(wèi)星(通過中繼星中繼接力)平臺等；上述論及速度包含靜止乃至高速飛行器，如殲擊機、導彈飛行器等。所述控制系統(tǒng)包括衛(wèi)星10，設置于高速移動物體中的控制處理單元21、第一衛(wèi)星通信單元22、傳感設備23，遠程指揮平臺30。其中，衛(wèi)星10用以實現所述高速移動物體的動中通衛(wèi)星通信天線系統(tǒng)及遠程指揮平臺間的中繼通訊?？刂铺幚韱卧?1用以控制高速移動物體的運動狀態(tài)或/和動作。如控制高速移動物體的速度、運動方向，還可以包括控制飛行物體群編組飛行，進行各種戰(zhàn)術編組運行， 對各個體分別設置運動參數等，還可以包括電子對抗、模擬不同的空中目標等等。傳感設備23 (或傳感器)用以提供高速移動物體的實時空間位置信息。傳感設備 23可以為GPS/GL0NASS/伽利略/北斗等空間定位系統(tǒng)，提供載體各類空間實時位置參數等。傳感設備23也可以包括雷達、激光掃描系統(tǒng)、激光制導、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、氣敏傳感器、加速度傳感器、重力加速度傳感器、光電傳感器、胎壓傳感器、光感應器、陀螺儀、慣導等設備。第一衛(wèi)星通信單元22包含動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)、衛(wèi)星調制解調器Modem、功放 BUC、低噪聲放大器LNA ；動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)適應各類速度乃至電子響應級別。所述第一衛(wèi)星通信單元22通過衛(wèi)星10作為中繼接力通訊，通過衛(wèi)星10中繼向遠程指揮平臺30傳輸高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息，并向控制處理單元21傳遞從遠程指揮平臺30發(fā)送的主控命令數據或/和各類通信服務數據或/和態(tài)勢數據。優(yōu)選地，所述第一衛(wèi)星通信單元22進一步用以將高速移動物體在運動過程中所拍攝的影像、話音或產生的數據實時傳輸至遠程指揮平臺30。遠程指揮平臺30包括第二衛(wèi)星通信單元31，第二衛(wèi)星通信單元31為動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)和/或靜中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)，通過衛(wèi)星10作為中繼與第一衛(wèi)星通信單元22連接， 獲取高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息。遠程指揮平臺30也可以將處理后的信息發(fā)送給各高速移動物體。其中，自身狀態(tài)信息可包括地理位置信息、剩余油量、胎壓、電量、發(fā)動機參數、機艙/船艙氣壓等信息。外界環(huán)境信息可包括外界溫度信息、態(tài)勢信息、偵查到的地形地貌信息等。目標物體信息包括高速運動物體跟蹤或查看到的目標物體的各項信息。遠程指揮平臺同時承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢(可以是二維的運動軌跡，也可以是三維的運動軌跡)，進而控制高速移動物體進一步動作?；蛘?，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸(如豐富的實時態(tài)勢信息)，由高速移動物體的控制處理單元控制高速移動物體進一步動作，即高速移動物體自我做出相應的動作與響應。數據的傳遞是雙向的，后方遠程指揮平臺所擁有的更豐富的資源信息，同時可以推送到高速移動物體，從而使得現場的判斷與決定更符合客觀實際。本實施例中，所述高速移動物體為高速列車(當然也可以是飛機)，遠程指揮平臺 30判斷兩個相鄰高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢中的一個或多個，做出是否相撞的預判斷；若判斷有相撞的風險，則采取相應的預案措施。所述遠程指揮平臺30通過第二衛(wèi)星通信單元31獲取高速移動物體的空間物理位置定位數據、時間、速度、氣壓、姿態(tài)、運動物體方向、角速率和加/減速度、運動軌跡、目標地；所述空間物理位置包括陸地、海洋、大氣層及外太空的位置信息。本實施例中，所述遠程指揮平臺進一步包括數據挖掘模塊32、風險判斷模塊33、 預警模塊；34、任務載荷設定模塊35。任務載荷設定模塊35用以預先設定或中途變更高速移動物體的任務載荷。數據挖掘模塊32用以對獲取信息進行數據挖掘，從而實現對于高速移動物體群與群間、群內各單體間的位置間隔距離、間隔時間、偏離方向、偏離軌跡、與目標地距離、抵達目的地所需時間、整個運動軌跡耗時的計算，并預判其后續(xù)發(fā)展趨勢。風險判斷模塊33與所述數據挖掘模塊32連接，用以根據所述數據挖掘模塊挖掘的數據做出兩個或多個相鄰高速移動物體是否相撞的預判斷。預警模塊34與所述風險判斷模塊33連接，在所述風險判斷模塊33做出有相撞風險的情況下，預警模塊34發(fā)出預警信息；或者，預警模塊34直接發(fā)送控制命令至高速移動物體，控制其改變運動狀態(tài)，使得兩個或多個相鄰高速移動物體不會相撞；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作。此外，所述系統(tǒng)進一步包括體征健康狀況獲取單元、外界環(huán)境狀態(tài)獲取單元、目標物體信息獲取單元。體征健康狀況獲取單元設置于各高速移動物體，用以獲取各高速移動物體的體征健康狀況，包括發(fā)動機溫度、發(fā)動機啟動運轉參數、信號燈參數、有效載荷、陸地車輛/飛機/高速飛行器的能源消耗剩余量、胎壓中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺。外界環(huán)境狀態(tài)獲取單元設置于各高速移動物體，用以獲取各高速移動物體的外界環(huán)境狀態(tài)信息，包括溫度、氣壓、濕度、外界電磁場參數信息中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺。目標物體信息獲取單元設置于各高速移動物體，用以獲取目標物體的各項信息，包括目標物體與高速移動物體間的距離信息、移動狀態(tài)信息、目標物體光電及電磁感應信息、目標物體影像中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮
D ο所述系統(tǒng)還包括網絡對接單元，用以與電信服務商蜂窩基站、數據服務系統(tǒng)對接， 為各高速移動物體所運載的用戶提供實時話音、數據、音視頻雙向傳遞、因特網上網等服務。為提高系統(tǒng)抗干擾能力，所述動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括多維電掃描多波束相控陣天線，以實現高抗干擾能力。所述遠程指揮平臺進一步包括主站系統(tǒng)，用以設定遠端通訊節(jié)點的通訊方式；所述系統(tǒng)的網絡拓撲結構為SCPC點對點或/和點對多點或/和星狀網或/和網狀網。
此外，所述遠程指揮平臺可以與高速移動物體分離設置(即單獨設置)，也可以設置在高速移動物體中。以上介紹了本發(fā)明高速移動物體控制系統(tǒng)，本發(fā)明在揭示上述控制系統(tǒng)的同時， 還揭示上述高速移動物體控制系統(tǒng)的控制方法；所述方法包括如下步驟步驟A、傳感設備獲取高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/ 和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；步驟B、第一衛(wèi)星通信單元通過衛(wèi)星中繼接力通訊，通過衛(wèi)星中繼向遠程指揮平臺傳輸高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；步驟C、遠程指揮平臺承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢中的一個或多個，進而控制高速移動物體進一步動作；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作；或者，遠程指揮平臺根據實際指揮需要將控制命令或/和任務載荷發(fā)送至高速移動物體。本實施例主要介紹本發(fā)明在防止多個高速運動物體碰撞的控制方法，請參閱圖2， 所述方法包括如下步驟步驟SO任務載荷設定步驟，預先設定或中途變更高速移動物體的任務載荷。步驟Si傳感設備獲取高速移動物體的實時空間位置信息。步驟S2第一衛(wèi)星通信單元通過衛(wèi)星中繼接力通訊，通過衛(wèi)星中繼向遠程指揮平臺傳輸高速移動物體的實時空間位置信息。步驟S3遠程指揮平臺承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示；判斷兩個相鄰高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢，做出是否相撞的預判斷；若判斷有相撞的風險，則轉至步驟S4。步驟S4遠程指揮平臺通過衛(wèi)星中繼向高速移動物體發(fā)送預警信號或控制命令。步驟S5高速移動物體的控制處理單元接收遠程指揮平臺發(fā)送的主控命令數據， 控制高速移動物體的狀態(tài)。所述步驟S3、S4具體包括數據挖掘步驟，對獲取信息進行數據挖掘，從而實現對于高速移動物體群與群間、 群內各單體間的位置間隔距離、間隔時間、偏離方向、偏離軌跡、與目標地距離、抵達目的地所需時間、整個運動軌跡耗時的計算，并預判其后續(xù)發(fā)展趨勢。風險判斷步驟，根據所述數據挖掘模塊挖掘的數據做出兩個或多個相鄰高速移動物體是否相撞的預判斷。預警步驟，在所述風險判斷模塊做出有相撞風險的情況下，發(fā)出預警信息；或者， 直接發(fā)送控制命令至高速移動物體，控制其改變運動狀態(tài)，使得兩個或多個相鄰高速移動物體不會相撞；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作。實施例二本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，遠程指揮平臺同時承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢，進而控制高速移動物體進一步動作；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理， 控制高速移動物體自動動作。本實施例中，所述高速移動物體可以為高速飛行器，如導彈、飛機、無人機、無人駕駛平臺，甚至是衛(wèi)星、外太空的航天器。需要指出的是，當高速移動物體為衛(wèi)星時，多個衛(wèi)星通過外太空的中繼星(衛(wèi)星的衛(wèi)星)作為通訊中繼。中繼星還可以進一步通過各個衛(wèi)星控制每個衛(wèi)星控制的高速移動物體。實施例三本實施例中，本發(fā)明的通訊方式可以應用于高速移動物體的機載通訊/彈載通訊 /車載通訊等。目前，高速移動物體中的通訊方式局限性較大，在高速移動物體(如高鐵列車、飛機、無人機、無人駕駛平臺、導彈等)高速運行時，現有的通訊信號穩(wěn)定性較差。本發(fā)明可提供上網功能、話音連接、音視頻雙向傳遞、飛控、測控、火控等各類數據鏈業(yè)務需求。 利用本發(fā)明系統(tǒng)和方法，可以取得良好的應用效果。實施例四本實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括無線基站、設置于高速移動物體上的第一無線通訊單元、設置于遠程指揮平臺的第二無線通訊單元。所述高速移動物體通過第一無線通訊單元、第二無線通訊單元與遠程指揮平臺交互信息；無線通訊的組網方式為靜態(tài)的，或者為動態(tài)自組網。上述無線基站鋪設在地面(包括地下軌道交通)，無線通訊與衛(wèi)星通訊作為互補的數據通訊方式，可以增加本發(fā)明的應用場景。綜上所述，本發(fā)明提出的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)及方法，可獲取高速移動物體的運動狀態(tài)信息及位置信息等各類信息，并根據運動趨勢判斷兩個或多個高速運動物體是否有相撞的風險，做到網絡化感知與避撞。本發(fā)明可從根本上避免撞車事故的慘劇的發(fā)生，意義與社會價值巨大。本發(fā)明可以與現有的鐵路單一閉塞系統(tǒng)有效結合，從而起到雙保險的效果。此外，本發(fā)明還可以用于對高速移動物體自身的動作控制，如實現高速移動物體間編組運動/飛行等智能化協(xié)同動作，實現各類戰(zhàn)術動作等(例如導彈的狼群戰(zhàn)術，飛機、 無人機的自我遙斃等)。這里本發(fā)明的描述和應用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來實現。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
1權利要求
1.一種高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括控制處理單元，設置于高速移動物體，用以控制高速移動物體的運動狀態(tài)或/和動作； 傳感設備，設置于各高速移動物體，用以提供高速移動物體的實時空間位置信息或/ 和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；第一衛(wèi)星通信單元，設置于各高速移動物體，包含動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)、衛(wèi)星調制解調器Modem、功放BUC、低噪聲放大器LNA ；動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)適應各類速度乃至電子響應級別；所述第一衛(wèi)星通信單元通過衛(wèi)星作為中繼接力通訊，通過衛(wèi)星中繼向遠程指揮平臺傳輸高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息，并向高速移動物體傳遞從遠程指揮平臺發(fā)送的主控命令數據或/和各類雙向通信服務數據或/和態(tài)勢數據；衛(wèi)星，用以實現所述高速移動物體的動中通衛(wèi)星通信天線系統(tǒng)及遠程指揮平臺間的中繼通訊；或者同時實現各高速移動物體間的雙向通訊；遠程指揮平臺，包括第二衛(wèi)星通信單元，第二衛(wèi)星通信單元為動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)或 /和靜中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)，通過衛(wèi)星作為中繼與第一衛(wèi)星通信單元連接，獲取高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；遠程指揮平臺同時承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢中的一個或多個，進而控制高速移動物體進一步動作；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作；或者，遠程指揮平臺根據實際指揮需要將控制命令或/和任務載荷發(fā)送至高速移動物體。
2.根據權利要求1所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于 所述遠程指揮平臺進一步包括主站系統(tǒng)，用以設定遠端通訊節(jié)點的通訊方式； 所述系統(tǒng)的網絡拓撲結構為SCPC點對點或/和點對多點或/和星狀網或/和網狀網； 所述遠程指揮平臺單獨設置，或者設置在高速移動物體中。
3.根據權利要求1所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于 所述遠程指揮平臺根據各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速率、運動軌跡趨勢、三維物理位置信息中的一個或多個，做出各高速移動物體是否有相撞的可能；或者，所述遠程指揮平臺將各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速率、 運動軌跡趨勢、高速移動物體的三維物理位置信息中的一個或多個發(fā)送至各高速移動物體，由各高速移動物體的控制處理單元做出是否與其他高速移動物體相撞的判斷。
4.根據權利要求1所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于 所述遠程指揮平臺將獲取的各項信息進行整合，并根據需要將整合的信息發(fā)送至對應的高速移動物體；或者，同時將控制信息也一起發(fā)送至對應的高速移動物體。
5.根據權利要求1所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于 所述遠程指揮平臺通過第二衛(wèi)星通信單元獲取高速移動物體的空間物理位置定位數據、時間、速度、氣壓、姿態(tài)、運動物體方向、角速率和加/減速度、運動軌跡、目標地中的一個或多個；所述空間物理位置包括陸地、海洋、大氣層及外太空的位置信息； 所述遠程指揮平臺進一步包括任務載荷設定模塊，用以預先設定或中途變更高速移動物體的任務載荷； 數據挖掘模塊，用以對獲取信息進行數據挖掘，從而實現對于高速移動物體群與群間、 群內各單體間的位置間隔距離、間隔時間、偏離方向、偏離軌跡、與目標地距離、抵達目的地所需時間、整個運動軌跡耗時的計算，并預判其后續(xù)發(fā)展趨勢；風險判斷模塊，與所述數據挖掘模塊連接，用以根據所述數據挖掘模塊挖掘的數據做出兩個或多個相鄰高速移動物體是否相撞的預判斷；預警模塊，與所述風險判斷模塊連接，在所述風險判斷模塊做出有相撞風險的情況下， 發(fā)出預警信息；或者，直接發(fā)送控制命令至高速移動物體，控制其改變運動狀態(tài)，使得兩個或多個相鄰高速移動物體不會相撞；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸， 由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作。
6.根據權利要求1所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于 所述傳感設備為空間定位系統(tǒng)、雷達、激光掃描系統(tǒng)、高分辨率攝像機、壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、氣敏傳感器、加速度傳感器、重力加速度傳感器、光電傳感器、胎壓傳感器、光感應器、陀螺儀、慣導中的一種或多種，空間定位系統(tǒng)為GPS定位系統(tǒng)、GL0NASS定位系統(tǒng)、伽利略定位系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于 所述系統(tǒng)進一步包括體征健康狀況獲取單元，設置于各高速移動物體，用以獲取各高速移動物體的體征健康狀況，包括發(fā)動機溫度、發(fā)動機啟動運轉參數、信號燈參數、有效載荷、陸地車輛/飛機/ 高速飛行器的能源消耗剩余量、胎壓中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺；外界環(huán)境狀態(tài)獲取單元，設置于各高速移動物體，用以獲取各高速移動物體的外界環(huán)境狀態(tài)信息，包括溫度、氣壓、濕度、外界電磁場參數信息中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺；目標物體信息獲取單元，設置于各高速移動物體，用以獲取目標物體的各項信息，包括目標物體與高速移動物體間的距離信息、移動狀態(tài)信息、目標物體光電及電磁感應信息、目標物體影像中的一個或多個，并將獲取的數據發(fā)送至遠程指揮平臺。
8.根據權利要求1至7之一所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一衛(wèi)星通信單元進一步用以將高速移動物體在運動過程中所拍攝的影像、話音或產生的數據實時傳輸至遠程指揮平臺；所述系統(tǒng)進一步包括網絡對接單元，用以與電信服務商蜂窩基站、數據服務系統(tǒng)對接， 為各高速移動物體所運載的用戶提供實時話音、數據、影像、因特網上網服務。
9.根據權利要求1至7之一所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于所述動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括多維電掃描多波束相控陣天線，以實現高抗干擾能力。
10.根據權利要求1至7之一所述的高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進一步包括無線基站、設置于高速移動物體上的第一無線通訊單元、設置于遠程指揮平臺的第二無線通訊單元；所述高速移動物體通過第一無線通訊單元、第二無線通訊單元與遠程指揮平臺交互信息；無線通訊的組網方式為靜態(tài)的，或者為動態(tài)自組網。
11.一種權利要求1至10之一所述系統(tǒng)的信息獲取、推送、遠程控制方法，其特征在于， 所述方法包括如下步驟步驟Si、傳感設備獲取高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；步驟S2、第一衛(wèi)星通信單元通過衛(wèi)星中繼接力通訊，通過衛(wèi)星中繼向遠程指揮平臺傳輸高速移動物體的實時空間位置信息或/和自身狀態(tài)信息或/和外界環(huán)境信息或/和目標物體信息；步驟S3、遠程指揮平臺承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷各高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、角速度、運動軌跡趨勢中的一個或多個，進而控制高速移動物體進一步動作；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作；或者， 遠程指揮平臺根據實際指揮需要將控制命令或/和任務載荷發(fā)送至高速移動物體。
12.根據權利要求11所述的信息獲取、推送、遠程控制方法，其特征在于所述步驟S3 具體包括任務載荷設定步驟，預先設定或中途變更高速移動物體的任務載荷；數據挖掘步驟，對獲取信息進行數據挖掘，從而實現對于高速移動物體群與群間、群內各單體間的位置間隔距離、間隔時間、偏離方向、偏離軌跡、與目標地距離、抵達目的地所需時間、整個運動軌跡耗時的計算，并預判其后續(xù)發(fā)展趨勢；風險判斷步驟，根據所述數據挖掘模塊挖掘的數據做出兩個或多個相鄰高速移動物體是否相撞的預判斷；預警步驟，在所述風險判斷模塊做出有相撞風險的情況下，發(fā)出預警信息；或者，直接發(fā)送控制命令至高速移動物體，控制其改變運動狀態(tài)，使得兩個或多個相鄰高速移動物體不會相撞；或者，遠程指揮平臺僅向高速移動物體進行數據傳輸，由高速移動物體的控制處理單元根據接收的數據自主進行數據處理，控制高速移動物體自動動作。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種高速移動物體信息獲取、推送、遠程控制系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括衛(wèi)星，設置于高速移動物體的控制處理單元、傳感設備、第一衛(wèi)星通信單元，遠程指揮平臺。第一衛(wèi)星通信單元包含動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)、衛(wèi)星調制解調器、功放、低噪聲放大器；第一衛(wèi)星通信單元通過衛(wèi)星中繼與遠程指揮平臺通訊。遠程指揮平臺承載各類數據聯(lián)網雙向處理、傳遞、顯示，并判斷兩個相鄰高速移動物體間的位置間隔、速度、加/減速度、運動軌跡趨勢，進而控制高速移動物體進一步動作。本發(fā)明可獲取高速移動物體的運動狀態(tài)信息等各類信息，并據此判斷兩個或多個高速運動物體是否有相撞的風險。進而，本發(fā)明還可以用于對高速移動物體自身的動作控制。
文檔編號G05B19/418GK102445931SQ20111029630
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者顧春林 申請人:上海德芯信息科技有限公司