摘要：基于磁浮列車的特點，介紹了一種新型磁浮列車定位系統(tǒng)的實現(xiàn)，在磁控開關(guān)組編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用FPGA和DSP相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，完成對該定位系統(tǒng)的設(shè)計。實驗結(jié)果表明該設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)磁浮列車的定位功能，具有工作簡單可靠、制造成本維護(hù)成本低廉等優(yōu)點。
　　磁浮列車是由無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動系統(tǒng)組成的新型交通工具。該模型車?yán)猛ㄔ谲囕v懸浮架上的懸浮電磁鐵與軌道之間的吸引力實現(xiàn)懸浮；利用固定在懸浮架上的導(dǎo)向磁鐵與線路側(cè)向的導(dǎo)向軌之間的吸引力進(jìn)行導(dǎo)向；利用短定子直線感應(yīng)電機，通過安裝在車上的初級繞組產(chǎn)生行波磁場在軌道反應(yīng)板中感應(yīng)出電流，二者相互作用推動機車前進(jìn)。
　　磁浮列車運行時，運行控制系統(tǒng)必須隨時掌握列車的確切位置和速度，為此必須有一套定位系統(tǒng)實現(xiàn)對列車的實時定位。由于磁浮列車運行時與軌道沒有物理接觸，定位方法多采用無線方式來完成。目前，實現(xiàn)列車定位的方法有很多種，如光電感應(yīng)定位測速、微波定位測速、交叉感應(yīng)回線定位測速、GPS定位測速、無線擴(kuò)頻通信定位法等。這些定位測速方法有些結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位精度差，有的需要大量的軌旁設(shè)備，前期成本和后期維修費用高。針對磁浮列車的特點，本文提出了一種新的定位方法，該方法制造成本低，維護(hù)方便，適用于短途運營的磁浮列車。
　　1 定位系統(tǒng)工作原理
　　本文采用磁控開關(guān)編碼定位技術(shù)，利用磁控開關(guān)在磁場內(nèi)導(dǎo)通的原理，當(dāng)磁浮列車經(jīng)過磁控開關(guān)時，由于懸浮電磁鐵與軌道間存在磁場，在該磁場的作用下，磁控開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)磁浮列車駛過后，磁場消失，磁控開關(guān)斷開。把所有磁控開關(guān)導(dǎo)通和斷開的狀態(tài)編碼成二進(jìn)制數(shù)字序列，每一個序列對應(yīng)一個磁浮列車的位置。
　　將一定數(shù)量的磁控開關(guān)等間距排放在磁浮列車的線路上，這一距離不能大于磁浮列車電磁鐵的長度，否則就無法保證列車運行過程中始終有磁控開關(guān)被觸發(fā)，為了保證磁控開關(guān)能夠被電磁鐵和軌道間的磁場觸發(fā)而不能被電機產(chǎn)生的磁場觸發(fā)，磁控開關(guān)安裝軌道外側(cè)。為了避免磁控開關(guān)出現(xiàn)故障，每兩個磁控開關(guān)采用并聯(lián)方式組合成一個單元，固定安裝在保護(hù)塊里。將所有的磁控開關(guān)的狀態(tài)（導(dǎo)通-1；斷開-0）整合成一個二進(jìn)制數(shù)字序列，在列車行駛的過程中，這個數(shù)字序列將一直變化且不會重復(fù)，每一個數(shù)字序列對應(yīng)一個列車的位置見圖1。對這些數(shù)字序列進(jìn)行采集和邏輯分析就可以得到列車的位置量。
　　
　　列車運行時，布置于線路上的磁控開關(guān)組的狀態(tài)能夠反映出列車的位置量，以四個通過并聯(lián)方式合并后的磁控開關(guān)組為例說明這一問題如圖2所示。磁浮列車向有行駛，上方的六根橫線表示列車的六個位置，這六個位置處于磁控開關(guān)變化的臨界狀態(tài)，橫線兩端的黑色部分為固定在車輛懸浮架上的電磁鐵，下方為四個合并后的磁控開關(guān)組。當(dāng)電磁鐵與開關(guān)重合時，該開關(guān)被觸發(fā)。位置總線的狀態(tài)依次為：1100、1110、0110、0111、0011、0011-1，最后一個狀態(tài)需要加入第五個開關(guān)量。以列車的中心位置為參考，這六個狀態(tài)可以確定五個位置區(qū)間，即P1到P5。