CN104243244A - 列车通信网络监测分析系统 - Google Patents

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本发明涉及一种列车通信网络监测分析系统，通过对列车网络信号的分析和监测保证列车安全运行。所述一种列车通信网络监测分析系统包括信号处理模块、FPGA模块和列车控制系统，采集到的列车网络信号依次经过上述三个模块将处理后的信号数据显示在计算机显示屏上供用户分析使用。

Description

列车通信网络监测分析系统
技术领域
本发明涉及一种网络监测分析系统，尤其涉及一种列车通信网络监测分析系统。
背景技术
随着科技的快速革新，现代列车控制系统已从集中型的直接数字控制系统发展成为基于网络的分布式车载微机控制系统。因此，列车通信网络故障检测技术成为现代列车控制系统的核心技术之一。目前，我国列车通信网络检修手段还处于落后水平。之前的列车网络系统主要由国外厂商提供，相应也由他们检修和维护。近年来随着国产网络系统逐步地被使用，但是配套的检修和维护设备还没有成熟的解决方案，尤其针对网络系统装车后长期使用而出现偶发问题的解决办法更是寥寥无几，为了避免未来列车行驶过程中遇到网络故障而引发的一系列问题，一套完整的列车通信网络故障检测和分析系统显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种列车通信网络监测分析方法，所述列车通信网络监测分析方法包括以下步骤：
步骤1，对采集到列车网络信号进行处理，将列车网络的差分信号转换为单端信号；
步骤2，将步骤1中处理得到的数字信号传入FPGA模块中，对所述数字信号进行幅值反馈判断、通道选择、电平转换、核心解码、过滤设置、数据存储以及控制数据处理；
步骤3、计算机控制系统的终端为显示器，通过外围接口JTAGUART、UART或USB与其它设备互连进行信息交互；通过板载LED观测FPGA模块内部信号。
在步骤1中，
将列车网络信号送入AD8066芯片，将差分信号转换成为单端信号，并进行一级放大和滤波处理；
将一级处理后的信号送入AD603芯片进行二级幅值调整处理，放大或衰减倍数根据实际情况而定由FPGA内部模块控制；
将二级处理后的信号送入ADS830E芯片进行数模转换，转换结果传入FPGA模块。
在步骤2中，
对数字信号进行幅值判断，若满足要求则进行下一步处理，否则FPGA模块发送信号给TLV5618芯片修改AD603芯片的放大或衰减倍数从而对信号幅值进行调整，使数字信号满足幅值判别要求；
FPGA模块根据计算机端指令选取数据通道，选择仪器通道的A线或B线，同时在不使用实时列车通信网络信号的情况下，用户选取仪器内部自带的虚拟数据，模拟网络中的状况；
在电平转换模块内按照阈值判别法将所选取通道内的数字信号转换成为对应的高低电平信号；
核心解码模块对高低电平信号进行分析判断，解析出其中的帧数据；
信息过滤模块提取出所述帧数据中用户所需要的相关信息，过滤处理中包括捕获信息、触发信息、是否采集波形、帧头/帧尾/CRC异常的处理/容忍配置、帧异常报告配置均由用户在计算机端配置；
将过滤后的信息利用FIFO数据缓存器进行数据缓存，将FIFO数据缓存器传出的数据传入Nios II软核处理器中，并将所述信息保存在SDRAM或SRAM内，通过以太网电路传输给计算机终端；
将Nios II软核处理器的信号传入控制信号处理模块，实时控制FPGA内部模块的信号处理过程。
一种列车通信网络监测分析系统，所述列车通信网络监测分析系统包括：
信号处理模块用于对采集到列车网络信号进行处理，将列车网络的差分信号转换为单端信号，并进行放大滤波处理，其中
将列车网络信号送入AD8066芯片，将差分信号转换成为单端信号，并进行一级放大和滤波处理；
将一级处理后的信号送入AD603芯片进行二级幅值调整处理，放大或衰减倍数根据实际情况而定由FPGA节点控制；
将二级处理后的信号送入ADS830E芯片进行数模转换，转换结果传入FPGA内部模块；
FPGA模块用于将信号处理模块中处理得到的数字信号进行幅值反馈判断、通道选择、电平转换、核心解码、过滤设置、数据存储以及控制数据处理，其中
对数字信号进行幅值判断，若满足要求则进行下一步处理，否则FPGA模块发送信号给TLV5618芯片修改AD603芯片的放大或衰减倍数从而对信号幅值进行调整，使数字信号满足幅值判别要求；
FPGA模块根据计算机端指令选取数据通道，选择仪器通道的A线或B线，同时在不使用实时列车通信网络信号的情况下，用户选取仪器内部自带的虚拟数据，模拟网络中的状况；
在电平转换模块内按照阈值判别法将所选取通道内的数字信号转换成为对应的高低电平信号；
核心解码模块对高低电平信号进行分析判断，解析出其中的帧数据；
信息过滤模块提取出所述帧数据中用户所需要的相关信息，过滤处理中包括捕获信息、触发信息、是否采集波形、帧头/帧尾/CRC异常的处理/容忍配置、帧异常报告配置均由用户在计算机端配置；
将过滤后的信息利用FIFO数据缓存器进行数据缓存，将FIFO数据缓存器传出的数据传入Nios II软核处理器中，并将所述信息保存在SDRAM或SRAM内，通过以太网电路传输给计算机终端；
将Nios II软核处理器的信号传入控制信号处理模块，实时控制FPGA内部模块的信号处理过程；计算机控制系统的终端为显示器，通过外围接口JTAG UART、UART或USB与其它设备互连进行信息交互；通过板载LED观测FPGA模块内部信号。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过将采集到的列车网络信号进行处理分析，根据得到的数据对列车通信网络进行检测和分析，提高了检测和分析的效率。
2、将过滤后的信息利用FIFO数据缓存器通过以太网电路传输给计算机终端，并将所述信息保存在SDRAM或SRAM内，便于工作人员对数据的查询处理，有利于对故障的分析。
3、能够实时地对列车信号进行跟踪检测分析，保证了列车行驶的安全。
附图说明
图1为本发明一种列车通信网络监测分析方法的流程图；
图2为本发明一种列车通信网络监测分析系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。但所举实例不作为对本发明的限定。
图1为本发明一种列车通信网络监测分析方法的流程图，参照图1所示，所述一种列车通信网络监测分析方法包括以下步骤：
步骤1，对采集到列车网络信号进行处理，将列车网络的差分信号转换为单端信号；
步骤2，将步骤1中处理得到的数字信号进行幅值反馈判断、通道选择、电平转换、核心解码、过滤设置、数据存储以及控制数据处理；
步骤3、计算机控制系统的终端为显示器，通过外围接口JTAGUART、UART或USB与其它设备互连进行信息交互；通过板载LED观测FPGA模块内部信号。
在步骤1中，
1.1、将列车网络信号送入AD8066芯片，将差分信号转换成为单端信号，并进行一级放大和滤波处理；
1.2、将一级处理后的信号送入AD603芯片进行二级幅值调整处理，放大或衰减倍数根据实际情况而定由FPGA内部模块控制；
1.3、将二级处理后的信号送入ADS830E芯片进行数模转换，转换结果传入FPGA模块。
在步骤2中，
2.1、对数字信号进行幅值判断，若满足要求则进行下一步处理，否则FPGA模块发送信号给TLV5618芯片修改AD603芯片的放大或衰减倍数从而对信号幅值进行调整，使数字信号满足幅值判别要求；
2.2、FPGA模块根据计算机端指令选取数据通道，选择仪器通道的A线或B线，同时在不使用实时列车通信网络信号的情况下，用户选取仪器内部自带的虚拟数据，模拟网络中的状况；
2.3、在电平转换模块内按照阈值判别法将所选取通道内的数字信号转换成为对应的高低电平信号；
2.4、核心解码模块对高低电平信号进行分析判断，解析出其中的帧数据；
2.5、信息过滤模块提取出所述帧数据中用户所需要的相关信息，过滤处理中包括捕获信息、触发信息、是否采集波形、帧头/帧尾/CRC异常的处理/容忍配置、帧异常报告配置均由用户在计算机端配置；
2.6、将过滤后的信息利用FIFO数据缓存器进行数据缓存，将FIFO数据缓存器传出的数据传入Nios II软核处理器中，并将所述信息保存在SDRAM或SRAM内，通过以太网电路传输给计算机终端；
2.7、将Nios II软核处理器的信号传入控制信号处理模块，实时控制FPGA内部模块的信号处理过程。
图2为本发明一种列车通信网络监测分析系统的结构框图，参照图2所示，所述列车通信网络监测分析系统包括：
信号处理模块用于对采集到列车网络信号进行处理，将列车网络的差分信号转换为单端信号，并进行放大滤波处理，其中
将列车网络信号送入AD8066芯片，将差分信号转换成为单端信号，并进行一级放大和滤波处理；
将一级处理后的信号送入AD603芯片进行二级幅值调整处理，放大或衰减倍数根据实际情况而定由FPGA节点控制；
将二级处理后的信号送入ADS830E芯片进行数模转换，转换结果传入FPGA模块；
FPGA模块用于将信号处理模块中处理得到的数字信号进行幅值反馈判断、通道选择、电平转换、核心解码、过滤设置、数据存储以及控制数据处理，其中
对数字信号进行幅值判断，若满足要求则进行下一步处理，否则FPGA模块发送信号给TLV5618芯片修改AD603芯片的放大或衰减倍数从而对信号幅值进行调整，使数字信号满足幅值判别要求；
FPGA模块根据计算机端指令选取数据通道，选择TCN通道的A线或B线。同时在不使用实时列车通信网络信号的情况下，用户选取仪器内部自带的虚拟数据，模拟网络中的状况；
在电平转换模块内按照阈值判别法将所选取通道内的数字信号转换成为对应的高低电平信号；
核心解码模块对高低电平信号进行分析判断，解析出其中的帧数据；
信息过滤模块提取出所述帧数据中用户所需要的相关信息，过滤处理中包括捕获信息、触发信息、是否采集波形、帧头/帧尾/CRC异常的处理/容忍配置、帧异常报告配置均由用户在计算机端配置；
将过滤后的信息利用FIFO数据缓存器进行数据缓存，将FIFO数据缓存器传出的数据传入Nios II软核处理器中，并将所述信息保存在SDRAM或SRAM内，通过以太网电路传输给计算机终端；
将Nios II软核处理器的信号传入控制信号处理模块，实时控制FPGA内部模块信号处理过程；计算机控制系统的终端为显示器，通过外围接口JTAG UART、UART或USB与其它设备互连进行信息交互；通过板载LED观测FPGA模块内部信号。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种列车通信网络监测分析方法，其特征在于，所述列车通信网络监测分析方法的方法包括以下步骤：
步骤1，对采集到列车网络信号进行处理，将列车网络的差分信号转换为单端信号；
步骤2，将步骤1中处理得到的数字信号传入FPGA模块中，对所述数字信号进行幅值反馈判断、通道选择、电平转换、核心解码、过滤设置、数据存储以及控制数据处理；
步骤3、计算机控制系统的终端为显示器，通过外围接口JTAGUART、UART或USB与其它设备互连进行信息交互；通过板载LED观测FPGA模块内部信号。
2.根据权利要求1所述的一种列车通信网络故障检测和分析方法，其特征在于，在步骤1中
1.1、将列车网络信号送入AD8066芯片，将差分信号转换成为单端信号，并进行一级放大和滤波处理；
1.2、将一级处理后的信号送入AD603芯片进行二级幅值调整处理，放大或衰减倍数根据实际情况而定由FPGA内部模块控制；
1.3、将二级处理后的信号送入ADS830E芯片进行数模转换，转换结果传入FPGA模块。
3.根据权利要求1所述的一种列车通信网络故障检测和分析方法，其特征在于，在步骤2中
2.1、对数字信号进行幅值判断，若满足要求则进行下一步处理，否则FPGA模块发送信号给TLV5618芯片修改AD603芯片的放大或衰减倍数从而对信号幅值进行调整，使数字信号满足幅值判别要求；
2.2、FPGA模块根据计算机端指令选取数据通道，选择仪器通道的A线或B线，同时在不使用实时列车通信网络信号的情况下，用户选取仪器内部自带的虚拟数据，模拟网络中的状况；
2.3、在电平转换模块内按照阈值判别法将所选取通道内的数字信号转换成为对应的高低电平信号；
2.4、核心解码模块对高低电平信号进行分析判断，解析出其中的帧数据；
2.5、信息过滤模块提取出所述帧数据中用户所需要的相关信息，过滤处理中包括捕获信息、触发信息、是否采集波形、帧头/帧尾/CRC异常的处理/容忍配置、帧异常报告配置均由用户在计算机端配置；
2.6、将过滤后的信息利用FIFO数据缓存器进行数据缓存，将FIFO数据缓存器传出的数据传入Nios II软核处理器中，并将所述信息保存在SDRAM或SRAM内，通过以太网电路传输给计算机终端；
2.7、将Nios II软核处理器的信号传入控制信号处理模块，实时控制FPGA内部模块的信号处理过程。
4.一种列车通信网络监测分析系统，其特征在于，所述列车通信网络监测分析系统包括：
信号处理模块用于对采集到列车网络信号进行处理，将列车网络的差分信号转换为单端信号，其中
将列车网络信号送入AD8066芯片，将差分信号转换成为单端信号，并进行一级放大和滤波处理；
将一级处理后的信号送入AD603芯片进行二级幅值调整处理，放大或衰减倍数根据实际情况而定由FPGA节点控制；
将二级处理后的信号送入ADS830E芯片进行数模转换，转换结果传入FPGA模块；
FPGA模块用于将信号处理模块中处理得到的数字信号传入FPGA模块中，对所述数字信号进行幅值反馈判断、通道选择、电平转换、核心解码、过滤设置、数据存储以及控制数据处理，其中，
对数字信号进行幅值判断，若满足要求则进行下一步处理，否则FPGA模块发送信号给TLV5618芯片修改AD603芯片的放大或衰减倍数从而对信号幅值进行调整，使数字信号满足幅值判别要求；
FPGA模块根据计算机端指令选取数据通道，选择TCN通道的A线或B线，同时在不使用实时列车通信网络信号的情况下，用户选取仪器内部自带的虚拟数据，模拟网络中的状况；
在电平转换模块内按照阈值判别法将所选取通道内的数字信号转换成为对应的高低电平信号；
核心解码模块对高低电平信号进行分析判断，解析出其中的帧数据；
信息过滤模块提取出所述帧数据中用户所需要的相关信息，过滤处理中包括捕获信息、触发信息、是否采集波形、帧头/帧尾/CRC异常的处理/容忍配置、帧异常报告配置均由用户在计算机端配置；
将过滤后的信息利用FIFO数据缓存器进行数据缓存，将FIFO数据缓存器传出的数据传入Nios II软核处理器中，并将所述信息保存在SDRAM或SRAM内，通过以太网电路传输给计算机终端；
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