CN110789571A - 一种基于uwb测距功能的平面调车机控器及其测距方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于UWB测距功能的平面调车机控器及其测距方法。机控器包括电源、UWB模块、主控制模块、信道机，按键电路，LCD显示，声音模块和指示灯；其中UWB模块采用DW1000芯片，主控制模块采用MCU，型号为LPC4357，声音模块采用TLV320AIC3106芯片；电源分别与UWB模块，主控制模块，信道机连接；信道机与声音模块连接；主控制模块与UWB模块连接；主控制MCU模块与信道机连接；主控制模块分别与声音模块、LCD显示、按键电路以及指示灯连接。本设计能够自动对作业机车进行距离测量，并且具有高精确度，低功耗的特点，以解决现有技术中存在的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁路平面调车机控器，尤其涉及一种基于UWB测距功能的平面调车机控器及其测距方法。
背景技术
铁路平面调车机控器是平面调车系统中重要的设备之一，机控器放置于机车设备的车头，方便机车司机查看和操作，机控器具有语音通话，信令传输，长数据传输，调车信息显示等功能。通常铁路平面调车作业中，调车机车通过调车员或者制动员在车下肉眼观察当前行进车与前方目标的距离，最后通过信令发送给机控器，机车司机听到机控器播报距离信令后控制机车的行进速度。目前，这种传统方法存在距离测量不准的缺点，并且调车员和制动员需要在机车行进过程中随时肉眼观察当前行进车的距离，费力费时，因此设计一款能够自动测距的平面调车机控器可以大大提高调车作业效率和精准度。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本发明的目的是提供一种基于UWB测距功能的平面调车机控器及其测距方法。
本发明采取的技术方案是：一种基于UWB测距功能的平面调车机控器，其特征在于：包括电源、UWB模块、主控制模块、信道机，按键电路，LCD显示，声音模块和指示灯；其中UWB模块采用DW1000芯片，主控制模块采用主处理器MCU，型号为LPC4357，声音模块采用TLV320AIC3106芯片；电源分别与UWB模块，主控制模块，信道机连接；信道机与声音模块连接；主控制模块与UWB模块连接，连接方式采用SPI总线方式；主控制MCU模块与信道机连接，连接方式采用串口方式；主控制模块分别与声音模块、LCD显示、按键电路以及指示灯连接。
本发明所述的一种采用基于UWB测距功能的平面调车机控器进行测距方法，其特征在于：测距方法有如下步骤：
（1）、UWB模块通过发送和接收UWB脉冲信号，并将信号转换成相应的消息，最后通过SPI端口发送给主控制模块。
（2）、机控器运行过程中，判断是否需要测距，如果需要，主控器模块唤醒UWB模块，UWB模块进入测距模式。
（3）、主控制模块等待UWB的测距消息，如果收到测距消息，主控制模块经过消息解析，计算出当前行进机车与目标机车的距离，将距离值在LCD液晶屏上进行显示。
（4）、主控制模块判断当前距离是否是特定距离长度，是否是十车、五车、三车、一车，如果是特定距离长度，主控制模块通过声音模块进行语音播报提示，如果不是特定距离长度，则自动返回步骤（3）。
（5）、主控制模块通过串口通信方式，将距离信令消息传输给信道机，信道机收到距离信令后经过解析分析，将数据通过无线网络传输的形式发送给区长台和手持台设备。
（6）、机控器继续保持测距模式，等待UWB模块发送距离消息，如果当前机车已经停车或者不需要进行测距，主控制模块控制UWB模块进入休眠状态，停止测距；否则继续等待UWB模块信令消息。
本发明所产生的有益效果是：UWB（Ultra Wideband）技术作为一种无载波通信技术，通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。UWB定位具有精度高，功耗小，抗干扰能力强，安全性高等优点。本设计能够自动对作业机车进行距离测量，并且具有高精确度，低功耗的特点，以解决现有技术中存在的问题。
附图说明
图1为本发明的基于UWB测距功能的平面调车机控器电路原理示意图；
图2为本发明的基于UWB测距功能的平面调车机控器测距流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种基于UWB测距功能的平面调车机控器包括电源、UWB模块、主控制模块、信道机，按键电路，LCD显示，声音模块和指示灯；其中UWB模块采用DW1000芯片，主控制模块采用主处理器MCU，型号为LPC4357，声音模块采用TLV320AIC3106芯片；电源分别与UWB模块，主控制模块，信道机连接；信道机与声音模块连接；主控制模块与UWB模块连接，连接方式采用SPI总线方式；主控制MCU模块与信道机连接，连接方式采用串口方式；主控制模块分别与声音模块、LCD显示、按键电路以及指示灯连接。
其中，主控制模块（LPC4357）通过SPI接口连接UWB模块（DW1000）的41脚、40脚、39脚、24脚，通过IO端口连接UWB模块的30脚、33脚；按键电路的KEY0-KEY5六个按键通过IO端口连接主控制模块；主控制模块通过I2S总线端口连接声音模块；通过TXDO、RXDO端口连接信道机；通过LCD并行端口连接LCD显示；通过IO端口分别与四种指示灯（红色1、红色2、绿色、黄色）进行连接。
供电输入110V电压，UWB模块采用DW1000主芯片，信道机型号为TM219。主控制模块的主处理器MCU为LPC4357，声音模块采用TLV320AIC3106芯片，显示屏幕采用5.7英寸的友达G057QN01液晶屏幕，按键电路设有6个按键，指示灯采用左右各四个LED灯的模式。
本设计各个部分实现功能如下：
电源负责对UWB模块、主控制MCU模块以及信道机供电。
UWB模块能够通过无线网络接收和发送UWB脉冲信号，UWB模块支持与外部SPI数据通信。
信道机能够接收和发送无线网络信号，支持工作频段为400-450MHz,支持数字和模拟两种模式通信。
主控制模块负责各个单元数据交互以及处理。主控制模块支持USB、串口、SPI数据传输功能，UWB模块与主控制模块通过SPI通信进行数据交换，信道机与主控制模块通过串口通信进行数据交换。主控制模块与声音模块采用I2S通信。
声音模块具有对声音进行处理以及播放功能，负责接收信道机传输的语音数据，并进行语音播放；声音模块负责收集语音并传输给信道机，信道机通过无线网络发送出去；声音模块负责播放主控制模块发送的制定语音。
LCD显示主要用于操作菜单以及基本信息的显示功能，LCD显示用于显示机控器的工作状态、信道信息、音量、电量信息、调车作业单信息。
按键电路负责接收外部操作并且将信号发送给主控制模块，主控制模块控制显示屏幕对应不同的按键相应显示。
指示灯负责显示当前机控器不同的工作状态。
本设计支持固定式和便携式两种。
如图2所示，一种基于UWB测距功能的平面调车机控器的自动测距功能方法包括：UWB模块通过发送和接收UWB模块信号消息，将消息通过SPI端口发送给主控制MCU模块，机控器运行过程中，判断是否需要测距，如果需要，主控器模块唤醒UWB模块，UWB模块进入测距模式，主控制MCU模块UWB的测距消息，如果收到测距消息，主控制MCU模块经过消息解析，计算出当前行进机车与目标机车的距离，将距离值在LCD液晶屏上进行显示，主控制MCU模块判断当前距离是否是特定距离长度，是否是十车、五车、三车、一车，如果是以上特定距离长度，主控制MCU模块通过语音模块进行语音播报提示，同时主控制MCU模块通过串口通信方式给信道机发送距离信令，信道机收到信令后经过解析分析，将数据通过无线网络传输的形式发送给区长台和手持台设备。机控器继续保持测距模式，等待UWB模块发送距离消息，如果当前机车已经停车或者不需要进行测距，主控制MCU模块控制UWB模块进入休眠状态，停止测距。
Claims (2)
1.一种基于UWB测距功能的平面调车机控器，其特征在于：包括电源、UWB模块、主控制模块、信道机，按键电路，LCD显示，声音模块和指示灯；其中UWB模块采用DW1000芯片，主控制模块采用主处理器MCU，型号为LPC4357，声音模块采用TLV320AIC3106芯片；电源分别与UWB模块，主控制模块，信道机连接；信道机与声音模块连接；主控制模块与UWB模块连接，连接方式采用SPI总线方式；主控制MCU模块与信道机连接，连接方式采用串口方式；主控制模块分别与声音模块、LCD显示、按键电路以及指示灯连接。
2.一种采用如权利要求1所述的基于UWB测距功能的平面调车机控器进行测距方法，其特征在于：测距方法有如下步骤：
（1）、UWB模块通过发送和接收UWB脉冲信号，并将信号转换成相应的消息，最后通过SPI端口发送给主控制模块，
（2）、机控器运行过程中，判断是否需要测距，如果需要，主控器模块唤醒UWB模块，UWB模块进入测距模式；
（3）、主控制模块等待UWB的测距消息，如果收到测距消息，主控制模块经过消息解析，计算出当前行进机车与目标机车的距离，将距离值在LCD液晶屏上进行显示；
（4）、主控制模块判断当前距离是否是特定距离长度，是否是十车、五车、三车、一车，如果是特定距离长度，主控制模块通过声音模块进行语音播报提示，如果不是特定距离长度，则自动返回步骤（3）；
（5）、主控制模块通过串口通信方式，将距离信令消息传输给信道机，信道机收到距离信令后经过解析分析，将数据通过无线网络传输的形式发送给区长台和手持台设备；
（6）、机控器继续保持测距模式，等待UWB模块发送距离消息，如果当前机车已经停车或者不需要进行测距，主控制模块控制UWB模块进入休眠状态，停止测距；否则继续等待UWB模块信令消息。
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