CN107933614B - 主机和天线单元多信息融合传输的btm设备及实现方法 - Google Patents

主机和天线单元多信息融合传输的btm设备及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主机和天线单元多信息融合传输的BTM设备及实现方法，该BTM设备包含主机单元、天线单元、同轴电缆，所述同轴电缆，通过其两端的同轴连接器将主机单元与天线单元相连接，并传输主机和天线单元之间的信息；所述主机包含主机侧滤波电路，用于分离不同频率的信号，所述天线单元包含天线侧滤波电路，用于分离不同频率的信号。所述实现方法包含分析信号特征、选取同轴电缆，增加主机侧和天线侧滤波电路等步骤。本发明的技术方案与现有技术采用多根电缆或多芯电缆进行数据传输相比，降低了BTM系统故障率，并有助于后期维护保障。

Description

主机和天线单元多信息融合传输的BTM设备及实现方法
技术领域
本发明属于铁路信号控制领域，尤其涉及一种主机和天线单元多信息融合传输的BTM设备及实现方法。
背景技术
BTM(Balise Transmission Module，应答器信息接收单元)设备是应答器系统中的重要组成部分，主要用于接收地面应答器发送的应答器信息，对该应答器信息进行处理获得应答器用户报文，并上报给列车运行控制系统，便于列车运行控制系统控制列车运行。
BTM设备主要由主机和天线单元组成，主机与天线单元之间电缆上的信号包括：
1.能量信号D1：从主机传送给天线单元，由天线单元向地面应答器传输射频能量(对应欧标应答器规范SUBSET-036中描述的A4)，用以激活应答器工作；
2.应答器报文信号D2：从天线单元到主机，应答器向天线单元传输上行链路应答器报文(对应欧标应答器规范SUBSET-036中描述的A1)，由主机处理该应答器报文信号；
3.自检信号D3：从天线单元到主机，由天线单元产生的上行链路自检信号，用于主机监测天线单元的工作状态；
4.自检触发信号D4：从主机到天线单元，由主机根据一定规则产生，向天线单元提供后触发天线单元的自检。
现有技术使用多根电缆或多芯电缆分别传输上述4路信号。
现有技术存在以下缺点：
1.多根电缆或多芯电缆的成本较高；
2.多根电缆或多芯电缆增加了主机和天线的接插件，多芯电缆受布线和拉伸影响易产生缩针，即该方案的故障率增高；
3.电缆因埋在车身中，更换时间较长，更换流程复杂。
因此，采用有效手段降低上述问题十分迫切。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术存在的，使用多根电缆、多芯电缆存在故障率高，维修流程复杂的问题，提出一种主机和天线单元多信息融合传输的BTM设备及实现方法，实现主机和天线单元之间的多信息融合传输。
本发明的技术方案是：
一种主机和天线单元多信息融合传输的BTM设备，包含主机单元、天线单元以及同轴电缆；所述主机单元，用于生成射频能量信号，对应答器报文进行解码并传输给列车运行传输系统；所述天线单元，用于射频能量的发送及上下行信号的传输；所述同轴电缆，通过其两端的同轴连接器将主机单元与天线单元相连接，并传输主机和天线单元之间的信息；所述主机包含主机侧滤波电路，用于分离不同频率的信号；所述天线单元包含天线侧滤波电路，用于分离不同频率的信号。
更进一步地，所述主机侧滤波电路包含滤波器一和滤波器二，所述滤波器一对能量信号、应答器报文信号和自检信号呈现高阻抗，对自检触发信号呈现低阻抗，所述自检触发信号可通过滤波器一传输给天线单元；所述滤波器二对能量信号和自检触发信号呈现高阻抗，所述应答器报文信号和自检信号通过滤波器二进入主机完成解码处理；所述能量信号不通过滤波器一和滤波器二直接传输给天线单元。
更进一步地，所述天线侧滤波电路包含保护电路，天线单元发送环、接收环，自检模块以及滤波器；
所述保护电路，用于保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏；
所述天线单元发送环，用于发射能量信号；
所述天线单元接收环，用于接收应答器报文信号，并接收自检模块生成的自检信号；
所述自检模块，用于根据接收到的自检触发信号，完成天线单元自检功能；
所述滤波器，位于自检模块前端，对能量信号、应答器报文信号和自检信号呈高阻抗，对自检触发信号呈低阻抗；
所述自检触发信号通过滤波器后进入自检模块完成天线单元自检功能的触发；所述能量信号在天线单元发送环发送出去；天线单元接收环接收应答器报文信号，并接收自检模块生成的自检信号，不经过滤波器直接传输给主机。
更进一步地，所述天线单元的发送环和接收环不需分别设置，可通过频分复用的方式使用同一电路。
一种主机和天线单元多信息融合传输的实现方法，用于BTM设备，包含以下步骤：
步骤1：分析BTM主机和天线单元之间所传输信号的特性；
步骤2：根据信号特性，分析各信号传输所需同轴电缆的特性；
步骤3：对可自定义信号进行定义设置，使自定义信号与其他信号能在同一同轴电缆上传输；
步骤4：根据工程实际，标定同轴电缆特性，并选取同轴电缆，用以传输主机与天线单元之间的信号；
步骤5：在BTM主机侧增加滤波电路，实现不同频率信号的分离；
步骤6：在BTM天线单元侧增加滤波电路，实现不同频率信号的分离。
更进一步地，所述步骤1中传输信号为：能量信号，应答器报文信号，自检信号，自检触发信号。
更进一步地，所述能量信号为连续信号，磁场频率为27.095MHz±5kHz；所述应答器报文信号中心频率为4.234MHz±0.175MHz，频率偏移为282.24×(1 ±7％)kHz；所述自检信号与应答器报文信号特性相同；所述自检触发信号可自定义。
更进一步地，所述步骤2中同轴电缆的电气特性为：同轴电缆为50欧姆射频同轴电缆，电气长度为所传输信号的频率在传输媒介中半波长的整数倍。
更进一步地，所述步骤3中可自定义信号为自检触发信号；所述自定义设置指将自检触发信号设置成电压等于天线单元工作电压的脉冲信号。
更进一步地，所述天线单元工作电压为24V。
更进一步地，所述天线单元工作电压为12V。
更进一步地，所述步骤5中BTM主机侧增加的滤波电路包含滤波器一和滤波器二，所述滤波器一对能量信号、应答器报文信号和自检信号呈现高阻抗，对自检触发信号呈现低阻抗，所述自检触发信号可通过滤波器一传输给天线单元；所述滤波器二对能量信号和自检触发信号呈现高阻抗，所述应答器报文信号和自检信号通过滤波器二进入主机完成解码处理；所述能量信号不通过滤波器一和滤波器二直接传输给天线单元。
更进一步地，所述步骤6中BTM天线单元侧增加的滤波电路包含保护电路，天线单元发送环、接收环，自检模块以及滤波器；
所述保护电路，用于保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏；
所述天线单元发送环，用于发射能量信号；
所述天线单元接收环，用于接收应答器报文信号，并接收自检模块生成的自检信号；
所述自检模块，用于根据接收到的自检触发信号，完成天线单元自检功能；
所述滤波器，位于自检模块前端，对能量信号、应答器报文信号和自检信号呈高阻抗，对自检触发信号呈低阻抗；
所述自检触发信号通过滤波器后进入自检模块完成天线单元自检功能的触发；所述能量信号在天线单元发送环发送出去；天线单元接收环接收应答器报文信号，并接收自检模块生成的自检信号，不经过滤波器直接传输给主机。
更进一步地，所述天线单元的发送环和接收环不需分别设置，可通过频分复用的方式使用同一电路。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明通过在BTM主机侧和天线单元侧设置滤波电路，并采用一根同轴电缆，完成主机和天线单元之间的多信息融合传输。与现有技术采用多根电缆或多芯电缆进行数据传输相比降低了BTM 系统故障率，并有助于后期维护保障。
附图说明
图1 BTM设备组成图；
图2主机侧滤波电路处理框图；
图3天线侧滤波电路处理框图；
图4主机和天线单元多信息融合处理流程图。
附图标记：
图2、图3中：D1-能量信号、D2-应答器报文信号、D3-自检信号、D4-自检触发信号。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明的保护范围不仅限于下述实施例的限制。
如图1所示，主机和天线单元多信息融合传输的BTM设备，包含主机单元、天线单元以及同轴电缆。
所述主机单元，用于生成射频能量信号，对应答器报文进行解码并传输给列车运行传输系统；所述主机还包含主机侧滤波电路，用于分离不同频率的信号。
所述天线单元，用于射频能量的发送及上下行信号的传输；所述天线单元还包含天线侧滤波电路，用于分离不同频率的信号。
所述同轴电缆，通过其两端的同轴连接器将主机单元与天线单元相连接，并传输主机和天线单元之间的信息。
优选地，如图2所示，本实施例中，主机侧滤波电路包含滤波器一和滤波器二，所述滤波器一对能量信号D1、应答器报文信号D2和自检信号D3呈现高阻抗，对自检触发信号D4呈现低阻抗，因此，自检触发信号D4可通过滤波器一传输给天线单元；所述滤波器二对能量信号D1和自检触发信号D4呈现高阻抗，因此，应答器报文信号D2和自检信号D3通过滤波器二进入主机完成解码处理；而能量信号D1不通过滤波器一和滤波器二直接传输给天线单元。
优选地，如图3所示，本实施例中，天线侧滤波电路包含保护电路，天线单元发送环、接收环，自检模块以及滤波器；
所述保护电路，用于保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏；
所述天线单元发送环，用于发射能量信号D1；
所述天线单元接收环，用于接收应答器报文信号D2，并接收自检模块生成的自检信号D3；
所述自检模块，用于根据接收到的自检触发信号D4，完成天线单元自检功能；
所述滤波器，位于自检模块前端，对能量信号D1、应答器报文信号D2和自检信号D3呈高阻抗，对自检触发信号D4呈低阻抗；
因此，自检触发信号D4通过滤波器后进入自检模块完成天线单元自检功能的触发；能量信号D1在天线单元发送环发送出去；天线单元接收环接收应答器报文信号D2，并接收自检模块生成的自检信号D3，不经过滤波器直接传输给主机。
在具体设置天线单元的发送环和接收环时，可以分别设置，也可通过频分复用的方式使用同一电路。
如图4所示，BTM设备主机和天线单元多信息的融合传输是这样实现的：
步骤1：分析BTM主机和天线单元之间所传输信号的特性：
传输信号有：能量信号D1，应答器报文信号D2，自检信号D3，自检触发信号D4。
其中，能量信号D1为连续信号，磁场频率为27.095MHz±5kHz；应答器报文信号D2D2中心频率为4.234MHz±0.175MHz，频率偏移为282.24×(1± 7％)kHz；自检信号D3与应答器报文信号D2特性相同；自检触发信号D4可自定义。
步骤2：根据信号特性，分析各信号传输所需同轴电缆的特性：
根据上述信号的分析，同轴电缆的电气特性为：所述同轴电缆为50欧姆射频同轴电缆，电气长度为所传输信号的频率在传输媒介中半波长的整数倍。
步骤3：对可自定义信号进行定义设置，使自定义信号与其他信号能在同一同轴电缆上传输。
根据各信号的要求，为将各信号在50欧姆射频同轴电缆上同时传输，可将 D4信号定义为电压等于天线工作电压的脉冲信号，这里天线的工作电压可以为 24V，也可以为12V，这样对其他信号的干扰时间较短，天线单元侧的自检触发电路即可通过检测D4信号的电压进行激活。
步骤4：根据工程实际，标定同轴电缆特性，并选取同轴电缆，用以传输主机与天线单元之间的信号。
步骤5：在BTM主机侧增加滤波电路，实现不同频率信号的分离：
如图2所示，优选地，本实施例步骤5中BTM主机侧增加的滤波电路包含滤波器一和滤波器二，所述滤波器一对能量信号D1、应答器报文信号D2和自检信号D3呈现高阻抗，对自检触发信号D4呈现低阻抗，因此，自检触发信号D4可通过滤波器一传输给天线单元；所述滤波器二对能量信号D1和自检触发信号D4 呈现高阻抗，因此，应答器报文信号D2和自检信号D3通过滤波器二进入主机完成解码处理；而能量信号D1不通过滤波器一和滤波器二直接传输给天线单元。
步骤6：在BTM天线单元侧增加滤波电路，实现不同频率信号的信号分离：
如图3所示，优选地，本实施例步骤6中BTM天线单元侧增加的滤波电路包含保护电路，天线单元发送环、接收环，自检模块以及滤波器；
所述保护电路，用于保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏；
所述天线单元发送环，用于发射能量信号D1；
所述天线单元接收环，用于接收应答器报文信号D2，并接收自检模块生成的自检信号D3；
所述自检模块，用于根据接收到的自检触发信号D4，完成天线单元自检功能；
所述滤波器，位于自检模块前端，对能量信号D1、应答器报文信号D2和自检信号D3呈高阻抗，对自检触发信号D4呈低阻抗；
因此，自检触发信号D4通过滤波器后进入自检模块完成天线单元自检功能的触发；能量信号D1在天线单元发送环发送出去；天线单元接收环接收应答器报文信号D2，并接收自检模块生成的自检信号D3，不经过滤波器直接传输给主机。
在具体设置天线单元的发送环和接收环时，可以分别设置，也可通过频分复用的方式使用同一电路。
本实施例表明，本发明的技术方案可以解决现有技术采用多根线缆或多芯线缆存在故障率高、检修难的问题。

Claims (9)

1.一种主机和天线单元多信息融合传输的BTM设备，其特征在于，包含主机单元、天线单元以及同轴电缆；所述主机单元，用于生成射频能量信号，对应答器报文进行解码并传输给列车运行传输系统；所述天线单元，用于射频能量的发送及上下行信号的传输；所述同轴电缆，通过其两端的同轴连接器将主机单元与天线单元相连接，并传输主机和天线单元之间的信息；所述主机包含主机侧滤波电路，用于分离不同频率的信号；所述天线单元包含天线侧滤波电路，用于分离不同频率的信号，
其中，
所述主机侧滤波电路包含滤波器一和滤波器二，所述滤波器一对能量信号(D1)、应答器报文信号(D2)和自检信号(D3)呈现高阻抗，对自检触发信号(D4)呈现低阻抗，所述自检触发信号(D4)可通过滤波器一传输给天线单元；所述滤波器二对能量信号(D1)和自检触发信号(D4)呈现高阻抗，所述应答器报文信号(D2)和自检信号(D3)通过滤波器二进入主机完成解码处理；所述能量信号(D1)不通过滤波器一和滤波器二直接传输给天线单元；
所述天线侧滤波电路包含保护电路，天线单元发送环、接收环，自检模块以及滤波器；
所述天线单元发送环，用于发射能量信号(D1)；
所述天线单元接收环，用于接收应答器报文信号(D2)，并接收自检模块生成的自检信号(D3)；
所述自检模块，用于根据接收到的自检触发信号(D4)，完成天线单元自检功能；
所述滤波器，位于自检模块前端，对能量信号(D1)、应答器报文信号(D2)和自检信号(D3)呈高阻抗，对自检触发信号(D4)呈低阻抗；
所述自检触发信号(D4)通过滤波器后进入自检模块完成天线单元自检功能的触发；所述能量信号(D1)在天线单元发送环发送出去；天线单元接收环接收应答器报文信号(D2)，并接收自检模块生成的自检信号(D3)，不经过滤波器直接传输给主机；
所述天线单元的发送环和接收环不需分别设置，可通过频分复用的方式使用同一电路。
2.根据权利要求1所述的BTM设备，其特征在于，
所述保护电路，用于保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰情况下不受损坏。
3.一种主机和天线单元多信息融合传输的实现方法，用于BTM设备，包含以下步骤：
步骤1：分析BTM主机和天线单元之间所传输信号的特性；
步骤2：根据信号特性，分析各信号传输所需同轴电缆的特性；
步骤3：对可自定义信号进行定义设置，使自定义信号与其他信号能在同一同轴电缆上传输；
步骤4：根据工程实际，标定同轴电缆特性，并选取同轴电缆，用以传输主机与天线单元之间的信号；
步骤5：在BTM主机侧增加滤波电路，实现不同频率信号的分离；
步骤6：在BTM天线单元侧增加滤波电路，实现不同频率信号的分离，
其中，
所述步骤1中传输信号为：能量信号(D1)，应答器报文信号(D2)，自检信号(D3)，自检触发信号(D4)；
所述步骤5中BTM主机侧增加的滤波电路包含滤波器一和滤波器二，所述滤波器一对能量信号(D1)、应答器报文信号(D2)和自检信号(D3)呈现高阻抗，对自检触发信号(D4)呈现低阻抗，所述自检触发信号(D4)可通过滤波器一传输给天线单元；所述滤波器二对能量信号(D1)和自检触发信号(D4)呈现高阻抗，所述应答器报文信号(D2)和自检信号(D3)通过滤波器二进入主机完成解码处理；所述能量信号(D1)不通过滤波器一和滤波器二直接传输给天线单元；
所述步骤6中BTM天线单元侧增加的滤波电路包含保护电路，天线单元发送环、接收环，自检模块以及滤波器；
所述天线单元发送环，用于发射能量信号(D1)；
所述天线单元接收环，用于接收应答器报文信号(D2)，并接收自检模块生成的自检信号(D3)；
所述自检模块，用于根据接收到的自检触发信号(D4)，完成天线单元自检功能；
所述滤波器，位于自检模块前端，对能量信号(D1)、应答器报文信号(D2)和自检信号(D3)呈高阻抗，对自检触发信号(D4)呈低阻抗；
所述自检触发信号(D4)通过滤波器后进入自检模块完成天线单元自检功能的触发；所述能量信号(D1)在天线单元发送环发送出去；天线单元接收环接收应答器报文信号(D2)，并接收自检模块生成的自检信号(D3)，不经过滤波器直接传输给主机；
所述天线单元的发送环和接收环不需分别设置，可通过频分复用的方式使用同一电路。
4.根据权利要求3所述的多信息融合传输的实现方法，其特征在于，所述能量信号(D1)为连续信号，磁场频率为27.095MHz±5kHz；所述应答器报文信号(D2)中心频率为4.234MHz±0.175MHz，频率偏移为282.24×(1±7％)kHz；所述自检信号(D3)与应答器报文信号(D2)特性相同；所述自检触发信号(D4)可自定义。
5.根据权利要求3所述的多信息融合传输的实现方法，其特征在于，所述步骤2中同轴电缆的电气特性为：同轴电缆为50欧姆射频同轴电缆，电气长度为所传输信号的频率在传输媒介中半波长的整数倍。
6.根据权利要求3所述的多信息融合传输的实现方法，其特征在于，所述步骤3中可自定义信号为自检触发信号(D4)；所述自定义设置指将自检触发信号(D4)设置成电压等于天线单元工作电压的脉冲信号。
7.根据权利要求6所述的多信息融合传输的实现方法，其特征在于，所述天线单元工作电压为24V。
8.根据权利要求6所述的多信息融合传输的实现方法，其特征在于，所述天线单元工作电压为12V。
9.根据权利要求3所述的多信息融合传输的实现方法，其特征在于，
所述保护电路，用于保护电子电路中的元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰情况下不受损坏。
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