CN104767558B - 基于北斗卫星授时信号的车载设备系统 - Google Patents

基于北斗卫星授时信号的车载设备系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了基于北斗卫星授时信号的车载设备系统，其中一种所述系统包括：北斗NTP服务器用于根据北斗卫星的授时信号输出修正后的时钟信号；LAIS通过第一串行总线与北斗NTP服务器电连接，LKJ与LAIS电连接，ATP设备通过第二串行总线与LKJ电连接，DMS通过第三串行总线与北斗NTP服务器电连接，CIR通过第四串行总线与DMS电连接；LAIS、LKJ、ATP设备、DMS和CIR分别用于根据修正后的时钟信号进行各自的运转。本发明的技术方案中，车载设备系统中的车载设备，可以根据经过北斗卫星的授时信号修正后得到的精度更高、更安全可靠的时钟信号进行运转；从而有利于提高列车的行车安全。

Description

基于北斗卫星授时信号的车载设备系统
技术领域
本发明涉及铁路营运安全技术领域，具体而言，本发明涉及基于北斗卫星授时信号的车载设备系统。
背景技术
列车已经成为人们出行以及运输货物的重要交通工具，铁路线路变得越来越繁忙，不同列车通过同一地点(例如同一道岔)的间隔时间越来越短。为了防止列车相撞，列车通常在车载设备系统的控制下严格按照既定的时刻表和线路行进。
目前，一种现有的车载设备系统的结构的框架示意图如图1所示，包括：LKJ(Liecheyunxing jianKong Jilu zhuangzhi，列车运行监控记录装置)101、ATP(AutomaticTrain Protection，自动列车防护)设备102、DMS(Dynamic Monitoring System，动态监控系统)103和CIR(Cab Integrated Radio communication equipment，机车综合无线通讯设备)104。ATP102分别与LKJ101、DMS103电连接；DMS103与CIR104电连接。
具体地，LKJ101根据其内设的时钟芯片所产生的时钟信号，进行列车运行数据的监控和记录；每次列车返回车库后，由技术人员将LKJ101接入车库内的GPS时钟同步装置，利用GPS的授时信号修正LKJ101中时钟芯片产生的时钟信号。
ATP设备102根据其内设的时钟电路所生成的RTC(Real Time Clock，实时时钟)信号对列车进行自动防护。当检测到RTC信号与LKJ101中的时钟信号相差较大时(例如相差60秒)，利用LKJ101中的时钟信号修正RTC信号。
DMS103内部设置有GPS时钟同步装置，可以利用GPS的授时信号修正从ATP设备102获取的RTC信号。
CIR104内部设置有GPS时钟同步装置，可以利用GPS的授时信号修正从DMS103获取的RTC信号。
然而，LKJ101中的时钟信号、以及ATP设备102中的RTC信号的精度都较低，列车从线路的起点的车库行进到终点的车库通常需要较长的时间，途中很容易出现LKJ或者ATP设备的时钟信号与其他列车或控制中心的时钟信号产生偏差，容易造成行车事故。
此外，GPS的所有权、控制权和运营权都属于美国国防部，虽然免费向中国开发，但并不承诺保证使用；例如，曾经出现过我国的CDMA网络因GPS未授时导致瘫痪的事件。由此可见，GPS的授时信号的安全性和可靠性都较低，即使LKJ、DMS和CIR都可以利用GPS的授时信号对各自的时钟信号进行修正，但是仍然存在因GPS未授时而导致列车时钟信号紊乱的隐患，极端情况下可造成行车事故，甚至造成铁路系统瘫痪，严重威胁我国的经济和安全。
因此，有必要提供一种基于北斗卫星授时信号的车载设备系统，在保证授时信号安全性和可靠性的情况下，使得列车的车载设备系统可以根据精度更高的授时信号修正时钟信号，以提高运营安全，便于系统维护。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是使用精度、安全性或者可靠性都较低的时钟信号的车载设备系统的问题。
本发明的技术方案根据一个方面，提供了一种基于北斗卫星授时信号的车载设备系统，包括：
北斗NTP服务器，用于通过其卫星天线接收北斗卫星所发送的授时信号后，根据所述授时信号确定出修正后的时钟信号并输出；
LAIS，通过第一串行总线与所述北斗NTP服务器电连接，用于根据接收的所述修正后的时钟信号，对列车运行状态信息进行检测、监控或诊断；
LKJ，与所述LAIS电连接，用于根据从所述LAIS处获取的修正后的时钟信号，对列车的运行数据进行监控和记录；
ATP设备，对列车进行自动防护，通过第二串行总线与所述LKJ电连接，用于根据从所述LKJ处获取的修正后的时钟信号，对自动防护功能应用的数据进行时间记录及显示人机界面时间信息；
DMS，通过第三串行总线与所述北斗NTP服务器电连接，用于根据接收的所述修正后的时钟信号，对列车进行动态监控；
CIR，通过第四串行总线与所述DMS电连接，用于根据从所述DMS处获取的所述修正后的时钟信号，进行无线通讯。
进一步，所述北斗NTP服务器中，还包括：
原子钟守时装置，用于对预先接收的原子钟的时钟信号进行守时；以及
所述北斗NTP服务器还用于若检测出未接收到北斗卫星授时信号、或者根据北斗卫星授时信号确定出的修正后的时钟信号不满足预设的时间精度时，停止输出根据北斗授时信号确定出的修改后的时钟信号，将原子钟守时装置中被守时的原子钟的时钟信号，作为修正后的时钟信号输出。
进一步，所述车载设备系统，还包括：
供电设备，用于分别为所述北斗NTP服务器、LAIS、LKJ、ATP设备、DMS和CIR供电。
较佳地，第一串行总线具体为RS485总线；以及
第二、三、四串行总线都为RS422总线。
较佳地，所述卫星天线具体设置于列车顶部之上，并通过RS485总线与位于所述列车内的所述北斗NTP服务器电连接。
本发明的技术方案根据另一个方面，还提供了一种基于北斗卫星授时信号的车载设备系统，包括：
北斗NTP服务器，用于通过其卫星天线接收北斗卫星所发送的授时信号后，根据所述授时信号确定出修正后的时钟信号并输出；
DMS，通过第一局域网与所述北斗NTP服务器电连接，用于根据接收的所述修正后的时钟信号，对列车进行动态监控；
JRU，通过第二局域网与所述DMS电连接，用于根据从所述DMS处获取的修正后的时钟信号，对列车运行的信息进行记录；
ATP设备，对列车进行自动防护，与所述JRU电连接，用于根据从所述JRU处获取的修正后的时钟信号，对自动防护功能应用的数据进行时间记录及显示人机界面时间信息；
CIR，通过串行总线与所述DMS电连接，用于根据从所述DMS处获取的所述修正后的时钟信号，进行无线通讯。
进一步，所述北斗NTP服务器中，还包括：
原子钟守时装置，与所述DMS电连接，并与所述ATP设备电连接，用于对预先接收的原子钟的时钟信号进行守时；以及
所述北斗NTP服务器还用于若检测出未接收到北斗卫星授时信号、或者根据北斗卫星授时信号确定出的修正后的时钟信号不满足预设的时间精度时，停止输出根据北斗授时信号确定出的修改后的时钟信号，将原子钟守时装置中被守时的原子钟的时钟信号，作为修正后的时钟信号输出。
进一步，所述车载设备系统，还包括：
供电设备，用于分别为所述北斗NTP服务器、DMS、JRU、ATP设备和CIR供电。
较佳地，第一局域网和第二局域网都为符合TCP/IP的局域网；以及
所述串行总线具体为RS422总线。
本发明的技术方案中，基于北斗卫星授时信号的车载设备系统中的车载设备，可以根据经过北斗卫星的授时信号修正后得到的精度更高、更安全可靠的时钟信号进行运转；可以更精准、更可靠地监控、记录或诊断列车的行车状态或数据，保证车载显示时间准确性、提高无线通讯数据信息精度等；从而有利于提高运营安全，便于系统维护。
而且，可以保留部分车载设备之间的原通信线路，大大减少了将原车载设备系统改为本发明的车载设备系统的难度和工作量，减少了改造过程中出现问题的机率；并可以使得本发明的技术方案适用于车内空间狭小、可扩展性较差的出厂较早的机车，拓宽了本发明的技术方案的适用范围。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术的车载设备系统的结构的框架示意图；
图2为本发明实施例一的基于北斗卫星授时信号的车载设备系统的结构的框架示意图；
图3为本发明实施例二的基于北斗卫星授时信号的车载设备系统的结构的框架示意图；。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明的发明人考虑到，可以对现有的列车的车载设备系统进行改进，使得改进后的车载设备系统，可以利用我国自行研制并运营的北斗卫星发送的授时信号，对该车载设备系统的时钟信号进行修正，从而可以获得精度更高、更安全可靠的时钟信号，有利于列车根据精度更高、更安全可靠的时钟信号，更准点准时地行进，提高运营安全，便于系统维护。
下面结合附图介绍本发明的两个实施例的技术方案。
实施例一
本发明实施例一提供了一种基于北斗卫星授时信息的车载设备系统，其结构的框架示意图如图2所示，包括：北斗NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)服务器201、LAIS(列车运行状态信息系统)202、LKJ203、ATP设备204、DMS205和CIR206。
其中，LAIS 202通过第一串行总线与北斗NTP服务器201电连接，LKJ203与LAIS202电连接，并通过第二串行总线与ATP设备204电连接，DMS205通过第三串行总线与北斗NTP服务器201电连接，CIR206通过第四串行总线与DMS205电连接。
北斗NTP服务器201用于通过其卫星天线接收北斗卫星所发送的授时信号后，根据接收的授时信号确定出修正后的时钟信号并输出。
LAIS 202用于接收北斗NTP服务器201输出的修正后的时钟信号后，根据接收的修正后的时钟信号，对列车运行状态信息进行检测、监控或诊断。
LKJ203用于根据从LAIS202处获取的修正后的时钟信号，对列车的运行数据进行监控和记录。
ATP设备204用于对列车进行自动防护，并根据从LKJ203处获取的修正后的时钟信号，对自动防护功能应用的数据进行时间记录及显示人机界面时间信息。
DMS205用于接收北斗NTP服务器201输出的修正后的时钟信号后，根据接收的修正后的时钟信号，对列车进行动态监控。
CIR206用于根据从DMS205处获取的修正后的时钟信号，进行无线通讯。
本发明实施例一中的北斗NTP服务器201具体用于接收北斗卫星周期性广播发送的导航电文后，从中解调出北斗卫星的坐标、中心站向北斗卫星发送的时间信息、中心站的坐标、以及携带有时间信息的信号从中心站传递到北斗卫星的时延等数据；根据解调出的数据、以及预先获取的北斗NTP服务器201的卫星天线的坐标，解算出信号从中心站传递到北斗NTP服务器201的时延；根据解调出的时间信息、解算出的时延和北斗NTP服务器201内部的时延，可以确定出修正后的时钟信号，实现北斗NTP服务器201与中心站的时钟信号同步。中心站可以包括原子钟守时系统；中心站向北斗卫星发送的时间信息具体可以是UTC(Universal Time Coordinated，协调世界时)。
更优的，北斗NTP服务器201具体设置在列车内部；北斗NTP服务器201的卫星天线具体设置于列车顶部之上(列车之外)，并通过RS485总线与北斗NTP服务器电连接。
LKJ203具体可以是LKJ2000。
更优的，本发明实施例的基于北斗卫星授时信号的车载设备系统的北斗NTP服务器201中，还包括：原子钟守时装置(图中未标)。
原子钟守时装置用于对预先接收的原子钟的时钟信号进行守时。对时钟信号进行守时的具体方法为本领域的惯用技术手段，此处不再赘述。
北斗NTP服务器201还用于若检测出未接收到北斗卫星授时信号、或者根据北斗卫星授时信号确定出的修正后的时钟信号不满足预设的时间精度时，停止输出根据北斗授时信号确定出的修改后的时钟信号，将原子钟守时装置中被守时的原子钟的时钟信号，作为修正后的时钟信号输出。
更进一步，北斗NTP服务器201中还可以包括：GPS授时仪及其天线(图中未标)。
GPS授时仪用于通过其天线接收GPS卫星所发送的GPS授时信号后，根据接收的GPS授时信号确定出修改后的时钟信号并输出。
北斗NTP服务器201还用于若检测出未接收到北斗卫星授时信号、或者根据北斗卫星授时信号确定出的修正后的时钟信号不满足预设的时间精度时，停止输出根据北斗授时信号确定出的修改后的时钟信号，输出根据GPS授时信号确定出的修改后的时钟信号。
更优的，本发明实施例的基于北斗卫星授时信号的车载设备系统中，还包括：供电设备(图中未标)。
供电设备用于分别为北斗NTP服务器201、LAIS202、LKJ203、ATP设备204、DMS205和CIR206供电。
更优的，第一串行总线具体可以为RS(Recommended standard，推荐标准)485总线；第二串行总线、第三串行总线、第四串行总线都可以为RS422总线。
更进一步，LKJ203与ATP设备204之间、以及DMS205与CIR206之间都可以利用现有的通信线路进行通信，例如利用现有的通信线路传输时钟信号。
本发明实施例一的技术方案中，基于北斗卫星授时信号的车载设备系统中的车载设备，可以根据经过北斗卫星的授时信号修正后得到的精度更高、更安全可靠的时钟信号进行运转；可以更精准、更可靠地监控、记录或诊断列车的行车状态或数据，保证车载显示时间准确性、提高无线通讯数据信息精度等；从而有利于提高运营安全，便于系统维护。
而且，可以保留部分车载设备之间的原通信线路，大大减少了将原车载设备系统改为实施例一的车载设备系统的难度和工作量，减少了改造过程中出现问题的机率；并可以使得实施例一的技术方案适用于车内空间狭小、可扩展性较差的出厂较早的机车，拓宽了实施例一的技术方案的适用范围。
实施例二
本发明实施例二提供了一种基于北斗卫星授时信息的车载设备系统，其结构的框架示意图如图3所示，包括：北斗NTP服务器301、DMS302、JRU(Juridical Recorder Unit，司法记录仪)303、ATP设备304和CIR305。
DMS302通过第一局域网与北斗NTP服务器201电连接；JRU303通过第二局域网与DMS302电连接；ATP设备304与JRU303电连接；CIR305通过串行总线与DMS302电连接。
北斗NTP服务器301用于通过其卫星天线接收北斗卫星所发送的授时信号后，根据接受的授时信号确定出修正后的时钟信号并输出。
DMS302用于根据接收北斗NTP服务器301输出的修正后的时钟信号后，根据接受的修正后的时钟信号，对列车进行动态监控。
JRU303用于根据从DMS302处获取的修正后的时钟信号，对列车的系统运行的信息进行记录。
ATP设备304用于对列车进行自动防护，并根据从JRU303处获取的修正后的时钟信号，对自动防护功能应用的数据进行时间记录及显示人机界面时间信息。
CIR305用于根据从DMS302处获取的修正后的时钟信号，进行无线通讯。
更优的，本发明实施例二的基于北斗卫星授时信号的车载设备系统中，还包括：供电设备(图中未标)。
供电设备用于分别为北斗NTP服务器301、DMS302、JRU303、ATP设备304和CIR305供电。
更优的，第一局域网和第二局域网都为符合TCP/IP(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)的局域网；串行总线具体为RS422总线。
更进一步，DMS302与CIR305之间可以利用现有的通信线路进行通信，例如利用现有的通信线路传输时钟信号。
实施例二中的NTP服务器301、DMS302、ATP设备304和CIR305的内部结构和具体功能，分别与实施例一中的NTP服务器201、DMS205、ATP设备204和CIR206的内部结构和具体功能相同，此处不再赘述。
实施例二的基于北斗卫星授时信号的车载设备系统中的其他结构(例如原子钟守时装置)、具体功能以及连接关系等，都与实施例二的基于北斗卫星授时信号的车载设备系统中的相同，此处不再赘述。
本发明实施例二的技术方案中，基于北斗卫星授时信号的车载设备系统中的车载设备，可以根据经过北斗卫星的授时信号修正后得到的精度更高、更安全可靠的时钟信号进行运转；可以更精准、更可靠地监控、记录或诊断列车的行车状态或数据，保证车载显示时间准确性、提高无线通讯数据信息精度等；从而有利于提高运营安全，便于系统维护。
而且，可以保留部分车载设备之间的原通信线路，大大减少了将原车载设备系统改为实施例二的车载设备系统的难度和工作量，减少了改造过程中出现问题的机率；并可以使得实施例二的技术方案适用于车内空间狭小、可扩展性较差的出厂较早的机车，拓宽了实施例二的技术方案的适用范围。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于北斗卫星授时信号的车载设备系统，其特征在于，包括：
北斗NTP服务器，用于通过其卫星天线接收北斗卫星所发送的授时信号后，根据所述授时信号确定出修正后的时钟信号并输出；
LAIS，通过第一串行总线与所述北斗NTP服务器电连接，用于根据接收的所述修正后的时钟信号，对列车运行状态信息进行检测、监控或诊断；
LKJ，与所述LAIS电连接，用于根据从所述LAIS处获取的修正后的时钟信号，对列车的运行数据进行监控和记录；
ATP设备，对列车进行自动防护，通过第二串行总线与所述LKJ电连接，用于根据从所述LKJ处获取的修正后的时钟信号，对自动防护功能应用的数据进行时间记录及显示人机界面时间信息；
DMS，通过第三串行总线与所述北斗NTP服务器电连接，用于根据接收的所述修正后的时钟信号，对列车进行动态监控；
CIR，通过第四串行总线与所述DMS电连接，用于根据从所述DMS处获取的所述修正后的时钟信号，进行无线通讯。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述北斗NTP服务器中，还包括：
原子钟守时装置，用于对预先接收的原子钟的时钟信号进行守时；以及
所述北斗NTP服务器还用于若检测出未接收到北斗卫星授时信号、或者根据北斗卫星授时信号确定出的修正后的时钟信号不满足预设的时间精度时，停止输出根据北斗授时信号确定出的修改后的时钟信号，将原子钟守时装置中被守时的原子钟的时钟信号，作为修正后的时钟信号输出。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：
供电设备，用于分别为所述北斗NTP服务器、LAIS、LKJ、ATP设备、DMS和CIR供电。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，第一串行总线具体为RS485总线；以及
第二、三、四串行总线都为RS422总线。
5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
所述卫星天线具体设置于列车顶部之上，并通过RS485总线与位于所述列车内的所述北斗NTP服务器电连接。
6.一种基于北斗卫星授时信号的车载设备系统，其特征在于，包括：
北斗NTP服务器，用于通过其卫星天线接收北斗卫星所发送的授时信号后，根据所述授时信号确定出修正后的时钟信号并输出；
DMS，通过第一局域网与所述北斗NTP服务器电连接，用于根据接收的所述修正后的时钟信号，对列车进行动态监控；
JRU，通过第二局域网与所述DMS电连接，用于根据从所述DMS处获取的修正后的时钟信号，对列车运行的信息进行记录；
ATP设备，对列车进行自动防护，与所述JRU电连接，用于根据从所述JRU处获取的修正后的时钟信号，对自动防护功能应用的数据进行时间记录及显示人机界面时间信息；
CIR，通过串行总线与所述DMS电连接，用于根据从所述DMS处获取的所述修正后的时钟信号，进行无线通讯。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述北斗NTP服务器中，还包括：
原子钟守时装置，用于对预先接收的原子钟的时钟信号进行守时；以及
所述北斗NTP服务器还用于若检测出未接收到北斗卫星授时信号、或者根据北斗卫星授时信号确定出的修正后的时钟信号不满足预设的时间精度时，停止输出根据北斗授时信号确定出的修改后的时钟信号，将原子钟守时装置中被守时的原子钟的时钟信号，作为修正后的时钟信号输出。
8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，还包括：
供电设备，用于分别为所述北斗NTP服务器、DMS、JRU、ATP设备和CIR供电。
9.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，第一局域网和第二局域网都为符合TCP/IP的局域网；以及
所述串行总线具体为RS422总线。
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