CN110855272A - 方波发生及多路输出装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方波发生及多路输出装置、系统和方法，该装置包括电源、光电编码器、分配信号板、模拟信号板、光电模块和信号切换开关，模拟信号板和光电编码器均通过信号切换开关与分配信号板连接，光电模块与分配信号板连接；该装置通过光纤连接外部装置避免了信号干扰；通过光纤组网及各装置的端口可扩展使得同一信号的传输距离增长，且稳定性好、无干扰；通过信号切换开关，模拟信号板在停车时输出模拟方波信号，光电编码器在车辆行驶时输出实际方波信号，实现了在检测车辆的各种状态下的方波信号的产生及多路输出，提高了对铁路基础设施检测的工作效率，为铁路运营安全检测提供了保障。

Description

方波发生及多路输出装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及铁路运营安全技术领域，特别涉及一种方波发生及多路输出装置、系统和方法。

背景技术

随着高速铁路快速发展，运营速度不断提高，运营安全成为高速铁路永恒的主题。为了保证高速铁路的运营安全，铁路系统开行高速检测列车加强对铁路基础设施的日常检测工作，查找病害，指导铁路养护维修，以保证铁路平稳、安全、有效地运行。综合性多专业检测需要多专业同步进行数据采集、脉冲同步。

现有的对铁路基础设施的检测方案是将触发信号直接串联接入多个检测系统或设备。由于是串联接入，信号容易受干扰，一旦一个结点有干扰信号会导致整个串联链路的设备均无法正常完成数据采集功能；并且受到传输距离的限制，同一个信号传输距离一般不超过30m，传输距离短；当停车时，系统无法取得信号，给系统调试和模拟标定带来困难。

发明内容

针对上述现有技术存在的对铁路基础设施检测时信号容易受干扰、同一信号传输距离有限以及当停车时，系统无法取得信号，给系统调试和模拟标定带来困难的技术问题，本发明提供一种方波发生及多路输出装置，通过使用模拟信号板模拟光电编码器输出的数字信号，使得在停车状态下，正常进行系统的调试和模拟运行；设置光电模块通过使用光纤连接外部装置避免了信号干扰，使得同一信号的传输距离增长。本发明还提供一种方波发生及多路输出系统和方法。

本发明的技术方案如下：

一种方波发生及多路输出装置，包括电源、光电编码器和分配信号板，所述装置还包括模拟信号板、光电模块和信号切换开关，所述模拟信号板和光电编码器均通过所述信号切换开关与所述分配信号板连接，所述光电模块与所述分配信号板连接；在检测车辆行驶时，所述信号切换开关切换到所述光电编码器，所述光电编码器产生方波信号并传输至所述分配信号板；在检测车辆停车调试时，所述信号切换开关切换到模拟信号板，所述模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至所述分配信号板；所述分配信号板上设置有多路信号输出接口，所述分配信号板将接收的所述方波信号或方波模拟信号通过所述多路信号输出接口向外输出，分配信号板还将接收的所述方波信号或方波模拟信号传输至光电模块；所述光电模块用于接收所述分配信号板发送的方波信号或方波模拟信号并将其转化成光信号以经过光纤传输给外部装置；所述电源用于为所述分配信号板、所述模拟信号板、所述光电模块和所述光电编码器供电。

进一步地，所述模拟信号板包括相互连接的模拟信号发生器和调频电位器，所述模拟信号发生器通过信号切换开关与分配信号板连接，在检测车辆停车调试时，所述信号切换开关切换到模拟信号发生器，所述模拟信号发生器模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至所述分配信号板，所述调频电位器用于根据需要对模拟信号发生器输出的方波模拟信号进行频率调节。

进一步地，所述模拟信号板、所述光电模块和所述光电编码器均为可扩充模块，各可扩充模块上均设置有相应的可扩充接口，分别用于扩充连接若干模拟信号板、若干光电模块和若干光电编码器。

进一步地，若干光电编码器包括有主光电编码器和备份光电编码器，所述主光电编码器和备份光电编码器均通过所述信号切换开关与所述分配信号板连接，在检测车辆行驶且主光电编码器正常时，所述信号切换开关切换到所述主光电编码器，所述主光电编码器产生方波信号并传输至所述分配信号板；在检测车辆行驶且主光电编码器故障时，所述信号切换开关切换到所述备份光电编码器，所述备份光电编码器产生方波信号并传输至所述分配信号板。

进一步地，所述多路信号输出接口为7路或3路信号输出接口；和/或，所述方波信号为单端电平标准(TTL)信号、差分电平标准(LVDS)信号以及超线程(HT2)信号。

一种方波发生及多路输出系统，包括作为主输出装置的如上所述的方波发生及多路输出装置，还包括多个从输出装置，各所述从输出装置均包括另外的电源、光电模块和分配信号板，以所述主输出装置的光电模块为起点分别设置顺时针信号传输光纤和/或逆时针信号传输光纤，并分别串联连接所述的多个从输出装置的光电模块，以构建光纤环网使得所述主输出装置的光电模块输出的光信号在所述主输出装置和所述多个从输出装置之间进行单向和/或双向传输；所述从输出装置的所述电源为自身的所述光电模块和所述分配信号板供电；所述从输出装置的所述光电模块用于接收相邻一侧的主输出装置或从输出装置的光电模块发送的光信号，并将所述光信号转化为方波信号传输给自身的所述分配信号板进行多路信号输出以及将所述光信号传输至相邻另一侧的从输出装置。

进一步地，所述多个从输出装置的光电模块均为可扩充模块且各相应光电模块均具有信号输入口和信号输出口，在某所述从输出装置中的信号分配板出现故障时，直接由装置自身的光电模块将所述光信号输出并通过串联的光纤继续在光纤环网中传输。

一种方波发生及多路输出方法，所述方法包括：采用模拟信号板和光电模块并通过信号切换开关的切换实现光电编码器和模拟信号板分别与分配信号板的连通，当检测车辆行驶时，信号切换开关切换到光电编码器，光电编码器与分配信号板连通，分配信号板接收光电编码器输出的方波信号，并将所述方波信号发送给分配信号板上的多路信号输出接口向外输出，还将所述方波信号发送至光电模块，由光电模块转化成光信号以经过光纤传输给外部装置；当检测车辆停车调试时，信号切换开关切换到模拟信号板，模拟信号板与分配信号板连通，由模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至分配信号板，分配信号板接收所述方波模拟信号，并将所述方波模拟信号发送给分配信号板上的多路信号输出接口向外输出，还将所述方波模拟信号发送至光电模块，由光电模块转化成光信号以经过光纤传输给外部装置。

进一步地，在上述方法中，当检测车辆停车调试时，还采用调频电位器通过频率调节以使车辆模拟达到正常运行时的预设速度，从而使得模拟信号板模拟车辆正常运行时光电编码器输出的方波信号。

进一步地，在上述方法中将产生方波信号和方波模拟信号并转化成光信号向所述外部装置输出的相关组件作为主输出装置，将所述外部装置作为多个从输出装置，为各从输出装置均分配另外的光电模块和分配信号板以进行光电转化和方波多路输出，所述方波信号或方波模拟信号所转化的光信号以所述主输出装置为传输起点在所述多个从输出装置中沿着光纤进行顺时针传输和/或逆时针传输，所述主输出装置和所述多个从输出装置的光电模块之间直接通过光纤串联连接组成光纤环网，当所述光纤环网中的一个输出装置出现故障时，通过串联的光纤继续传输所述方波信号。

本发明的技术效果如下：

本发明提供一种方波发生及多路输出装置，用于对铁路基础设施检测时作为触发信号的方波发生及多路输出，可理解为是在包括了电源、分配信号板和光电编码器的情况下，进一步增设了模拟信号板、光电模块和信号切换开关，模拟信号板在检测车辆停车调试时工作，通过使用模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号(模拟的是数字信号)，使得在停车状态下，正常进行系统的调试和模拟运行，完全避免了现有技术在检测车辆停车时由于无法取得信号导致无法调试的问题，故该装置在检测车辆正常行驶时通过分配信号板的多路信号输出接口输出由实际的光电编码器传来的方波信号——数字信号，在检测车辆停车调试时通过分配信号板的多路信号输出接口输出由模拟信号板所模拟的方波模拟信号——仍为数字信号，无论是方波信号还是方波模拟信号均是实际检测所需要的方波发生及多路输出的数字信号，也就是说，实现了在检测车辆的各种状态下的方波的产生及其多路输出，提高了对铁路基础设施检测的工作效率，为铁路运营安全检测提供了保障；此外，该装置设置光电模块通过使用光纤连接外部装置——如其它多路输出装置避免了信号干扰，解决了信号在强干扰条件下的有效传输，安装使用非常方便；且便于与其它多路输出装置联合使用进行光纤组网，通过光纤组网，实现了接入设备和系统的端口可扩展，解决了现有技术采用电缆传输所存在的不稳定性、干扰性且传输距离受限等问题，通过光电模块转换为光信号利用光纤传输，使得同一信号的传输距离增长，且稳定性好、无干扰，实现了各检测系统在等间距数据采集和采集触发上的同步，实现了多专业检测的合而为一。

本发明所涉及的方波发生及多路输出系统，包括了上述的方波发生及多路输出装置，该方波发生及多路输出装置作为主输出装置是系统的核心部件，其结合多个从输出装置协同工作，各从输出装置结构简单只需设置另外的电源、光电模块和分配信号板即可，各从输出装置主要是用于接收光信号并进行光电转换后的多路输出以及对光信号的转发传递，故从输出装置无需设置光电编码器和模拟信号板这两个组件，也就是说，从输出装置无需方波发生源，只需接收其它装置的传来的信号转化成方波再多路输出，以主输出装置的光电模块为起点分别设置顺时针信号传输光纤和/或逆时针信号传输光纤，并分别串联连接多个从输出装置的光电模块，以构建光纤环网，实现了接入设备和系统的端口可扩展，提高铁路基础设施的检测效率，有利于推广应用。主输出装置的光电模块输出的光信号在所述主输出装置和多个从输出装置之间进行单向和/或双向传输，这里提及的双向传输可理解为是分为主传输与辅传输，在使用过程中只需要使用一个传输通道，另一通道是作为备用通道使用，以防有一通道出现故障能够及时切换不影响整体使用。

本发明还涉及一种方波发生及多路输出方法，该方法与上述的方波发生及多路输出装置相对应，可理解为是实现上述方波发生及多路输出装置的方法，该方法采用模拟信号板和光电模块并通过信号切换开关的切换实现光电编码器和模拟信号板分别与分配信号板的连通，尤其是在检测车辆停车调试时，信号切换开关切换到模拟信号板使得模拟信号板与分配信号板连通，由模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至分配信号板进行实现方波多路输出，解决了在停车状态下的调试和模拟运行功能；该方法由光电模块利用电光转化技术将转化的光信号通过光纤传输给外部装置，实现信号在强干扰条件下的有效传输，并便于构建光纤组网，实现了接入设备和系统的端口可扩展。

附图说明

图1为本发明方波发生及多路输出装置的结构示意图。

图2为本发明方波发生及多路输出装置的优选结构示意图。

图3为本发明方波发生及多路输出系统的主输出装置与各从输出装置的连接示意图。

图4为本发明方波发生及多路输出方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细的说明。

本发明提供一种方波发生及多路输出装置，如图1所示，该装置包括电源、光电编码器和分配信号板，该装置还包括模拟信号板、光电模块和信号切换开关，模拟信号板和光电编码器均通过信号切换开关与分配信号板连接，光电模块与分配信号板连接；在检测车辆行驶时，信号切换开关切换到光电编码器，光电编码器产生方波信号并传输至分配信号板；在检测车辆停车调试时，信号切换开关切换到模拟信号板，模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至分配信号板；分配信号板上设置有多路信号输出接口，分配信号板将接收的方波信号或方波模拟信号通过多路信号输出接口向外输出，分配信号板还将接收的方波信号或方波模拟信号传输至光电模块；光电模块用于接收分配信号板发送的方波信号或方波模拟信号并将其转化成光信号以经过光纤传输给外部装置；电源用于为分配信号板、模拟信号板、光电模块和光电编码器供电。

具体地，光电编码器输出的方波信号是在车辆行驶过程中通过车轮转动同步带动光电编码器输出的方波信号，模拟信号板就是在检测车辆停车调试时模拟车辆在正常行驶过程中光电编码器输出的方波信号并传输给分配信号板，并通过分配信号板向外部输出。

基于本发明的实施例，本发明提供的方波发生及多路输出装置，用于对铁路基础设施检测时作为触发信号的方波发生及多路输出，可理解为是在包括了电源、分配信号板和光电编码器的情况下，进一步增设了模拟信号板、光电模块和信号切换开关，模拟信号板在检测车辆停车调试时工作，通过使用模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号(模拟的是数字信号)，使得在停车状态下，正常进行系统的调试和模拟运行，完全避免了现有技术在检测车辆停车时由于无法取得信号导致无法调试的问题，故该装置在检测车辆正常行驶时通过分配信号板的多路信号输出接口输出由实际的光电编码器传来的方波信号——数字信号，在检测车辆停车调试时通过分配信号板的多路信号输出接口输出由模拟信号板所模拟的方波模拟信号——仍为数字信号，无论是方波信号还是方波模拟信号均是实际检测所需要的方波发生及多路输出的数字信号，也就是说，实现了在检测车辆的各种状态下的方波的产生及其多路输出，提高了对铁路基础设施检测的工作效率，为铁路运营安全检测提供了保障；此外，该装置设置光电模块通过使用光纤连接外部装置——如其它多路输出装置避免了信号干扰，解决了信号在强干扰条件下的有效传输，安装使用非常方便；且便于与其它多路输出装置联合使用进行光纤组网，通过光纤组网，实现了接入设备和系统的端口可扩展，解决了现有技术采用电缆传输所存在的不稳定性、干扰性且传输距离受限等问题，通过光电模块转换为光信号利用光纤传输，使得同一信号的传输距离增长，且稳定性好、无干扰，实现了各检测系统在等间距数据采集和采集触发上的同步，实现了多专业检测的合而为一。

在本发明的一个实施例中，如图2所示优选结构，该图同时也展示了信号流向，模拟信号板包括相互连接的模拟信号发生器和调频电位器，模拟信号发生器通过信号切换开关与分配信号板连接，在检测车辆停车调试时，信号切换开关切换到模拟信号发生器，模拟信号发生器模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至分配信号板，调频电位器用于根据需要对模拟信号发生器输出的方波模拟信号进行频率调节。

具体地，调频电位器和模拟信号发生器属于信号开始产生的部件，即产生方波模拟信号，调频电位器用于调节模拟信号发生器的工作频率，模拟信号发生器的各个工作频率对应着车辆行驶的各个速度，通过预测车辆当前正常行驶时所应达到的速度对应调整模拟信号板的工作频率，以使模拟信号发生器模拟出当前车辆正常行驶时的输出方波信号，再将该模拟方波信号传输至分配信号板。

具体地，模拟信号发生器与调频电位器一体集成于模拟信号板上，或者在模拟信号板上设置有模拟信号发生器，而调频电位器独立于模拟信号板之外，本发明对该设置不作具体限定。

基于本发明的实施例，通过调频电位器对模拟信号发生器进行工作频率调节，以使模拟信号发生器精确模拟车辆正常行驶时的方波信号，误差小，调整速度快，极大提高了工作效率与工作准确度，解决了手动调整模拟信号发生器的频率时有较大误差、效率低的问题。

在本发明的一个实施例中，模拟信号板、光电模块和光电编码器均为可扩充模块，各可扩充模块上均设置有相应的可扩充接口，分别用于扩充连接若干模拟信号板、若干光电模块和若干光电编码器。

具体地，光电模块可如图2所示设置2个，也可以设置更多个，比如设置有4个，通过可扩充接口连接，每一个光电模块都有信号输出与信号输入接口，通过模拟信号板、光电模块和光电编码器上的可扩充模块可以在一套方波发生及多路输出装置上接入多个方波发生源，通过切换开关实现多选一，并一分多完成信号的分配和远距离传输。

基于本发明的实施例，通过在模拟信号板、光电模块和光电编码器上设置可扩充模块，可以据此设置多个备用的相应模块，也为方波信号的向外输出提供了足够的载体，可以提高信号传输的稳定性，避免模拟信号板、光电模块或光电编码器出现故障导致整个系统的瘫痪，同时也可以延长信号传输的距离，有利于对车辆行驶状态的远距离检测。

在本发明的一个实施例中，若干光电编码器包括有主光电编码器和备份光电编码器，如图2所示，主光电编码器和备份光电编码器均通过信号切换开关与分配信号板连接，在检测车辆行驶且主光电编码器正常时，信号切换开关切换到主光电编码器，主光电编码器产生方波信号并传输至分配信号板；在检测车辆行驶且主光电编码器故障时，信号切换开关切换到备份光电编码器，备份光电编码器产生方波信号并传输至分配信号板。

基于本发明的实施例，主光电编码器和备份光电编码器也属于信号开始产生的部件，即产生方波信号，通过切换开关连接到分配信号板，当其中主光电编码器出现故障时，可以通过切换开关切换到备份光电编码器从而可以实现方波信号的无间断传输，提高了方波信号传输的稳定性。

在本发明的一个实施例中，多路信号输出接口为7路或3路信号输出接口；和/或，方波信号为单端电平标准TTL信号、差分电平标准LVDS信号以及超线程HT2信号。如图2所示，开始产生的方波信号或方波模拟信号，依次经过信号切换开关和分配信号板，最终到达光电模块(进行电光转换变成光信号光纤输出)以及多路信号输出接口(进行7路或3路信号输出)。

基于本发明的实施例，TTL信号是TTL器件的电平，TTL信号用途：TTL是生存时间的意思，就是说一个数据包能在网络上存在多少时间，以防止数据包一直在网络上传送，导致网络开销的增大，TTL信号在本发明实施例中的作用就是限制方波信号在各设备之间传输时的生存时间，以防止TTL信号一直传送导致网络开销增大。LVDS信号为低压差分信号，LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅(约350mV)在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。HT2由于采用了Dual-data技术，使频率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz，双向16bit模式的总线带宽提升到了8.0GB/sec、9.6GB/sec和11.2GB/sec，提高了信号传输速率。

本发明还提供一种方波发生及多路输出系统，如图3所示，该系统包括作为主输出装置的如上实施例图1或图2的方波发生及多路输出装置，还包括多个从输出装置，各从输出装置均包括另外的电源、光电模块和分配信号板，以主输出装置的光电模块为起点分别设置顺时针信号传输光纤和/或逆时针信号传输光纤，并分别串联连接多个从输出装置的光电模块，以构建光纤环网使得主输出装置的光电模块输出的光信号在主输出装置和多个从输出装置之间进行单向和/或双向传输，图3所示实施例为双向传输；从输出装置的电源为自身的光电模块和分配信号板供电；从输出装置的光电模块用于接收相邻一侧的主输出装置或从输出装置的光电模块发送的光信号，并将光信号转化为方波信号传输给自身的分配信号板进行多路信号输出以及将光信号传输至相邻另一侧的从输出装置。

具体地，方波发生及多路输出系统中包括一个主输出装置和多个从输出装置，主输出装置负责在车辆正常运行时通过光电编码器输出方波信号并进行方波信号的传递，在车辆停车调试时，由模拟信号板作为方波发生源接受调频电位器的调试以模拟光电编码器输出的方波信号，并向各个设备输出模拟方波信号以供系统调试和模拟标定。从输出装置中没有设置方波发生源即不需要设置模拟信号板和调频电位器以及光电编码器，从输出装置只负责接收输出以及远距离传递信号。在主输出装置和从输出装置之间设置顺时针信号传输光纤和逆时针信号传输光纤，这两个方向设置的信号传输光纤互为备用传输光纤，用于在一个方向的信号传输光纤(比如顺时针信号传输光纤)出现故障时，还可以通过另一个信号传输光纤(比如逆时针信号传输光纤)进行方波信号的传输，使得方波信号可以实现在光纤环网中的双向传输，保证方波信号传输的连续性，满足高可靠性冗余需求，并可实现实际光电编码器或模拟信号板自身模拟信号的传输。

基于本发明的实施例，本发明所涉及的方波发生及多路输出系统，包括了上述的方波发生及多路输出装置，该方波发生及多路输出装置作为主输出装置是系统的核心部件，其结合多个从输出装置协同工作，各从输出装置结构简单只需设置另外的电源、光电模块和分配信号板即可，各从输出装置主要是用于接收光信号并进行光电转换后的多路输出以及对光信号的转发传递，故从输出装置无需设置光电编码器和模拟信号板这两个组件，也就是说，从输出装置无需方波发生源，只需接收其它装置的传来的信号转化成方波再多路输出，以主输出装置的光电模块为起点分别设置顺时针信号传输光纤和/或逆时针信号传输光纤，并分别串联连接多个从输出装置的光电模块，以构建光纤环网，实现了接入设备和系统的端口可扩展，提高铁路基础设施的检测效率，有利于推广应用。主输出装置的光电模块输出的光信号在所述主输出装置和多个从输出装置之间进行单向和/或双向传输，这里提及的双向传输可理解为是分为主传输与辅传输，在使用过程中只需要使用一个传输通道，另一通道是作为备用通道使用，以防有一通道出现故障能够及时切换不影响整体使用。

在本发明的一个实施例中，多个从输出装置的光电模块均为可扩充模块且各相应光电模块均具有信号输入口和信号输出口，在某从输出装置中的信号分配板出现故障时，直接由该从输出装置自身的光电模块将光信号输出并通过串联的光纤继续在光纤环网中传输。通过设置可扩充的光电模块，可实现两台以上的装置组成冗余网络，实现方波信号的远距离传输。

具体地，光电模块可如图2所示设置2个，也可以设置更多个，比如设置有4个，通过光电模块的可扩充接口连接，每一个光电模块都有信号输出与信号输入接口，可根据需求安装相应的装置。此外，主输出装置中的模拟信号板，光电编码器上均设置有可扩充接口，可根据需求连接其他的装置。从输出装置中的光电模块与其自身的分配信号板连接，同时还与其他相邻的从输出装置或主输出装置的光电模块连接，在从输出装置自身的分配信号板出现故障时，可以通过互相连接的光电模块在各个相邻的从输出装置或主输出装置之间进行方波信号的传输。其中，主输出装置的模拟信号板和光电编码器与分配信号板之间设置有信号切换开关，本发明对主输出装置的模拟信号板和光电编码器与分配信号板之间的切换连接方式不作具体限定。

根据本发明的实施例，通过在主输出装置的光电模块、模拟信号板和光电编码器上设置可扩充接口，使其成为可扩充模块，可以根据需要外接其他设备或者连接备份设备，以便在主设备出现故障时通过切换为备用设备，实现方波信号的连续传输，保证信号传输的稳定性，虽然方波信号发生源是直接串联接入多个检测系统或设备，但是由于有备份设备的接入，保证了在一个节点有干扰信号或出现设备故障的情况下，通过连接备用设备，保证了信号的正常传输，不会影响整个串联链路设备的正常数据采集功能。

本发明还提供一种方波发生及多路输出方法，该方法与上述方波发生及多路输出系统相对应，可由上述方波发生及多路输出系统中的主输出装置和多个从输出装置相互协同工作来实现，如图4所示，该方法采用模拟信号板和光电模块并通过信号切换开关的切换实现光电编码器和模拟信号板分别与分配信号板的连通，具体包括如下步骤：

先确定检测车辆的行驶状态，判断该检测车辆是在行驶状态还是在停车检测状态，当检测车辆行驶时，信号切换开关切换到光电编码器，光电编码器与分配信号板连通，分配信号板接收光电编码器输出的方波信号，并将所述方波信号发送给分配信号板上的多路信号输出接口向外输出，还将所述方波信号发送至光电模块，由光电模块转化成光信号以经过光纤传输给外部装置。

具体地，车辆行驶时，光电编码器输出的方波信号是在车辆行驶过程中通过车轮转动同步带动光电编码器输出的信号，该方波信号为单端电平标准TTL信号、差分电平标准LVDS信号以及超线程HT2信号。TTL信号是TTL器件的电平，TTL信号用途：TTL是生存时间的意思，就是说一个数据包能在网络上存在多少时间，以防止数据包一直在网络上传送，导致网络开销的增大，TTL信号在本发明实施例中的作用就是限制方波信号在各设备之间传输时的生存时间，以防止TTL信号一直传送导致网络开销增大。LVDS信号为低压差分信号，LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅(约350mV)在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。HT2由于采用了Dual-data技术，使频率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz，双向16bit模式的总线带宽提升到了8.0GB/sec、9.6GB/sec和11.2GB/sec，提高了信号传输速率。

当检测车辆未行驶而是停车调试时，信号切换开关切换到模拟信号板，模拟信号板与分配信号板连通，由模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至分配信号板，分配信号板接收所述方波模拟信号，并将所述方波模拟信号发送给分配信号板上的多路信号输出接口向外输出，还将所述方波模拟信号发送至光电模块，由光电模块转化成光信号以经过光纤传输给外部装置。

具体地，车辆停车时，车辆的车轮不转动从而就带动不了光电编码器输出方波信号，通过模拟信号板对车辆正常运行时光电编码器输出的方波信号进行模拟，以使得在车辆停车调试时，也可以正常接收方波信号，正常进行系统调试和模拟标定。

基于本发明的实施例，本发明涉及的一种方波发生及多路输出方法，该方法与上述的方波发生及多路输出装置相对应，可理解为是实现上述方波发生及多路输出装置的方法，该方法采用模拟信号板和光电模块并通过信号切换开关的切换实现光电编码器和模拟信号板分别与分配信号板的连通，尤其是在检测车辆停车调试时，信号切换开关切换到模拟信号板使得模拟信号板与分配信号板连通，由模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至分配信号板进行实现方波多路输出，解决了在停车状态下的调试和模拟运行功能；该方法由光电模块利用电光转化技术将转化的光信号通过光纤传输给外部装置，实现信号在强干扰条件下的有效传输，并便于构建光纤组网，实现了接入设备和系统的端口可扩展。

在本发明的一个实施例中，当检测车辆停车调试时，还采用调频电位器通过频率调节以使车辆模拟达到正常运行时的预设速度，从而使得模拟信号板模拟车辆正常运行时光电编码器输出的方波信号。

具体地，调频电位器用于调节模拟信号发生器的工作频率，模拟信号发生器的各个工作频率对应着车辆行驶的各个速度，通过人工预测车辆当前正常行驶时所应达到的速度对应调整模拟信号板的工作频率，以使模拟信号发生器模拟出当前车辆正常行驶时的输出方波信号，再将该模拟方波信号传输至分配信号板。

具体地，模拟信号发生器与调频电位器一体集成于模拟信号板上，或者在模拟信号板上设置有模拟信号发生器，而调频电位器独立于模拟信号板之外，本发明对该设置不作具体限定。

基于本发明的实施例，通过调频电位器对模拟信号发生器进行工作频率调节，以使模拟信号发生器精确模拟车辆正常行驶时的方波信号，误差小，调整速度快，极大提高了工作效率与工作准确度，解决了手动调整模拟信号发生器的频率时有较大误差、效率低的问题。

在本发明的一个实施例中，将产生方波信号和方波模拟信号并转化成光信号向所述外部装置输出的相关组件作为主输出装置，将所述外部装置作为多个从输出装置，为各从输出装置均分配另外的光电模块和分配信号板以进行光电转化和方波多路输出，所述方波信号或方波模拟信号所转化的光信号以所述主输出装置为传输起点在所述多个从输出装置中沿着光纤进行顺时针传输和/或逆时针传输，所述主输出装置和所述多个从输出装置的光电模块之间直接通过光纤串联连接组成光纤环网，当所述光纤环网中的一个输出装置出现故障时，通过串联的光纤继续传输所述方波信号。

基于本发明的实施例，当所述光纤环网中的一个输出装置出现故障时，例如主输出装置沿着逆时针的方向将方波信号传输到环网中的以主输出装置为起点的第n个从输出装置，当该第n个从输出装置中的分配信号板出现故障时，一种解决方法是方波信号沿着该第n个从输出装置的光电模块直接传输给下一个从输出装置的光电模块，另一种方法是从主输出装置重新开始沿着顺时针的方向传输方波信号直到传输到该第n个从输出装置为止，这样环网中的所述从输出装置都可以接收到主输出装置发出的方波信号，完成方波信号的传输，实现方波信号的双向传输，使得方波信号的传输不受装置串联接入的影响，一旦一个节点上的装置出现故障，可以保证方波信号的继续传输，使得设备正常完成数据采集功能。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种方波发生及多路输出装置，包括电源、光电编码器和分配信号板，其特征在于，所述装置还包括模拟信号板、光电模块和信号切换开关，所述模拟信号板和光电编码器均通过所述信号切换开关与所述分配信号板连接，所述光电模块与所述分配信号板连接；

在检测车辆行驶时，所述信号切换开关切换到所述光电编码器，所述光电编码器产生方波信号并传输至所述分配信号板；在检测车辆停车调试时，所述信号切换开关切换到模拟信号板，所述模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至所述分配信号板；

所述分配信号板上设置有多路信号输出接口，所述分配信号板将接收的所述方波信号或方波模拟信号通过所述多路信号输出接口向外输出，分配信号板还将接收的所述方波信号或方波模拟信号传输至光电模块；

所述光电模块用于接收所述分配信号板发送的方波信号或方波模拟信号并将其转化成光信号以经过光纤传输给外部装置；

所述电源用于为所述分配信号板、所述模拟信号板、所述光电模块和所述光电编码器供电。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟信号板包括相互连接的模拟信号发生器和调频电位器，所述模拟信号发生器通过信号切换开关与分配信号板连接，

在检测车辆停车调试时，所述信号切换开关切换到模拟信号发生器，所述模拟信号发生器模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至所述分配信号板，所述调频电位器用于根据需要对模拟信号发生器输出的方波模拟信号进行频率调节。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述模拟信号板、所述光电模块和所述光电编码器均为可扩充模块，各可扩充模块上均设置有相应的可扩充接口，分别用于扩充连接若干模拟信号板、若干光电模块和若干光电编码器。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，若干光电编码器包括有主光电编码器和备份光电编码器，所述主光电编码器和备份光电编码器均通过所述信号切换开关与所述分配信号板连接，

在检测车辆行驶且主光电编码器正常时，所述信号切换开关切换到所述主光电编码器，所述主光电编码器产生方波信号并传输至所述分配信号板；在检测车辆行驶且主光电编码器故障时，所述信号切换开关切换到所述备份光电编码器，所述备份光电编码器产生方波信号并传输至所述分配信号板。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多路信号输出接口为7路或3路信号输出接口；

和/或，所述方波信号为单端电平标准(TTL)信号、差分电平标准(LVDS)信号以及超线程(HT2)信号。

6.一种方波发生及多路输出系统，其特征在于，包括作为主输出装置的如权利要求1至5之一所述的方波发生及多路输出装置，还包括多个从输出装置，各所述从输出装置均包括另外的电源、光电模块和分配信号板，

以所述主输出装置的光电模块为起点分别设置顺时针信号传输光纤和/或逆时针信号传输光纤，并分别串联连接所述的多个从输出装置的光电模块，以构建光纤环网使得所述主输出装置的光电模块输出的光信号在所述主输出装置和所述多个从输出装置之间进行单向和/或双向传输；

所述从输出装置的所述电源为自身的所述光电模块和所述分配信号板供电；所述从输出装置的所述光电模块用于接收相邻一侧的主输出装置或从输出装置的光电模块发送的光信号，并将所述光信号转化为方波信号传输给自身的所述分配信号板进行多路信号输出以及将所述光信号传输至相邻另一侧的从输出装置。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个从输出装置的光电模块均为可扩充模块且各相应光电模块均具有信号输入口和信号输出口，在某所述从输出装置中的信号分配板出现故障时，直接由装置自身的光电模块将所述光信号输出并通过串联的光纤继续在光纤环网中传输。

8.一种方波发生及多路输出方法，其特征在于，所述方法包括：采用模拟信号板和光电模块并通过信号切换开关的切换实现光电编码器和模拟信号板分别与分配信号板的连通，

当检测车辆行驶时，信号切换开关切换到光电编码器，光电编码器与分配信号板连通，分配信号板接收光电编码器输出的方波信号，并将所述方波信号发送给分配信号板上的多路信号输出接口向外输出，还将所述方波信号发送至光电模块，由光电模块转化成光信号以经过光纤传输给外部装置；

当检测车辆停车调试时，信号切换开关切换到模拟信号板，模拟信号板与分配信号板连通，由模拟信号板模拟光电编码器输出的方波信号进而输出方波模拟信号再传输至分配信号板，分配信号板接收所述方波模拟信号，并将所述方波模拟信号发送给分配信号板上的多路信号输出接口向外输出，还将所述方波模拟信号发送至光电模块，由光电模块转化成光信号以经过光纤传输给外部装置。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当检测车辆停车调试时，还采用调频电位器通过频率调节以使车辆模拟达到正常运行时的预设速度，从而使得模拟信号板模拟车辆正常运行时光电编码器输出的方波信号。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，将产生方波信号和方波模拟信号并转化成光信号向所述外部装置输出的相关组件作为主输出装置，将所述外部装置作为多个从输出装置，为各从输出装置均分配另外的光电模块和分配信号板以进行光电转化和方波多路输出，所述方波信号或方波模拟信号所转化的光信号以所述主输出装置为传输起点在所述多个从输出装置中沿着光纤进行顺时针传输和/或逆时针传输，所述主输出装置和所述多个从输出装置的光电模块之间直接通过光纤串联连接组成光纤环网，当所述光纤环网中的一个输出装置出现故障时，通过串联的光纤继续传输所述方波信号。

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