CN113612960B - 一种基于lte网络的iph视频通话车载台的实现方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法，车载台安装在列车的司机车控室中，车载台主机与列车上电源连接，车载台控制盒与列车上的乘客紧急对讲系统连接；在无人驾驶的紧急情况下，乘客触发列车紧急报警装置，把报警消息通过IPH接口给到主端车载台；车载台会将报警消息上报至中心的调度服务器，调度服务器接收到报警消息以后响应给调度台，调度台确认报警消息以后，回复调度服务器，然后调度服务器会将此确认报警器消息通过LTE短信机制发送给车载台，车载台收到确认报警消息给乘客紧急对讲回复，此报告警已经上报完成。地面人员能够及时作出合理的应对措施来避免事态进一步恶化，给列车安全运行提供了更加有力的保障。

Description

一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法
技术领域
本专利涉及交通列车中视频通话车载台领域，特别涉及一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法。
背景技术
随着城市轨道交通的发展，列车全自动无人驾驶的需求越发强烈。目前轨道交通领域中使用的车载台主要用于有人驾驶情况下司机与地面联系，未能考虑到无人驾驶场景下的使用需求。无人驾驶情况下列车上没有司机驾驶，地面人员主要使用监控设备和传感器来获取车厢内的情况。但是仅采用这种方式获取的信息是局限的，存在很大的监控盲区，特别是列车上人员密集、情况复杂，采用现有的监控设备对于乘客信息的获取更是难以做到及时准确。一旦发生紧急情况，地面人员无法准确全面地得知列车上的具体情况，无法妥善及时处理，可能会引发严重的后果。
发明内容
鉴于目前技术的状况及存在的问题，为满足列车无人驾驶的需求，本发明提出了一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法，通过此车载台，车厢乘客能够直接发起与地面人员的视频通话，一旦发生紧急情况地面人员通过视频通话能够及时有效地获取更加详细准确的信息，从而采取有效措施来避免事态进一步恶化，给列车安全运行提供了更加有力的保障。
本发明采取的技术方案是：基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法，所述车载台由车载台控制盒和车载台主机两部分组成，车载台控制盒包括控制单元、液晶按键单元、扬声器、摄像头；
车载台主机包含电源单元、LTE单元；
所述车载台通过外部直流110V电源进行供电，经车载台的主机电源单元输出直流12V分别连接到LTE单元和车载台控制盒电源接口；
控制单元通过UART串口和LCD接口连接到液晶按键单元，UART串口用于键盘部分的连接，LCD接口连接到液晶屏的数据接口；
控制单元USB接口连接到摄像头的数据接口；
控制单元手柄接口连接到手柄，包括给手柄的DC12V供电和MIC、SPK模拟音频的传输；
控制单元一个网口通过IPH接口连接到列车上IPH紧急对讲系统，另一个网口通过网络线缆连接到车载台主机的LTE单元；
控制单元扬声器输出端口连接到扬声器；
配备天线Ⅰ和天线Ⅱ用于实现无线发射和接收。
控制单元选用搭载了Freescale公司i.MX6Q处理器的高性能核心板；电源部分，控制单元DC12V接口接入DC12V供电，通过电源芯片I将DC12V转化为DC5V，再通过电源芯片II将DC5V转化为DC3.3V，给整个控制单元进行供电；
网口部分，核心板自带一路网口II用于连接到LTE单元，核心板引出DATA数据通过网口扩展芯片扩展出来另一路网口，再经过网口变压器引出到网口I上用于连接到车载台控制盒IPH接口；
音频部分，控制单元将LTE单元发送过来的数字音频通过核心板转化为模拟音频，使用开关芯片分为两个通道，经过功放芯片I通过手柄接口发送到手柄耳机播放，经过功放芯片II通过扬声器接口从扬声器播放；手柄MIC音频通过手柄接口接入控制单元，经过核心板编码为数字音频再通过LTE单元发出；USB部分使用HUB芯片将核心板引出的一路USB扩展成两路，一路通过USB接口I用于连接摄像头，另一路通过USB接口II外接用于设备维护；核心板引出UART串口、LCD信号和DC5V电源通过液晶按键接口I供给液晶按键单元；
电源芯片I的型号为LM22670MR；
电源芯片II的型号为IITPS62826DMQR；
网口扩展芯片的型号为LAN9220；
网口变压器的型号为H1102；
开关芯片的型号为NLAS4157；
功放芯片I 的型号为LM4880；
功放芯片II的型号为MAX98400B；
HUB芯片的型号为USB2514B。
液晶按键单元电源部分通过液晶按键接口II从控制单元引入DC5V电源，经过电源芯片III转化为DC3.3V给单片机供电；经过电源芯片IV转化为DC16V、DC-7V、DC10.6V给液晶屏供电；从控制单元引入的LCD信号连接到液晶屏数据接口，液晶屏用于显示车载台的工作信息以及建立良好的人机交互；液晶按键单元单片机通过URAT串口与控制单元进行通信，按键连接到单片机的I/O口以完成按键功能，触发按键后单片机通过I/O口识别后将消息通过UART串口传给控制单元核心板进行处理执行；
单片机的型号为LPC1765；
电源芯片III 的型号为SPX1117-3.3；
电源芯片IV的型号为FP6290TR-LF。
一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法，步骤如下：
一列车在车头车尾各安装有一套车载台，根据列车行驶方向，确定列车行驶方向车头端的车载台为主车载台，车尾端的车载台为备车载台；
步骤一、主车载台安装在车头端列车车控室中，备车载台安装在车尾端列车车控室中，车载台控制盒安装在操作台，车载台主机安装在列车机柜中，车载台控制盒和车载台主机之间通过电源线缆和网络线缆连接，车载台主机供电口与列车上DC110V电源连接给车载台供电，车载台控制盒的IPH接口与列车上的IPH乘客紧急对讲系统连接；
步骤二、无人驾驶情况下，列车车厢内应装有乘客紧急对讲装置；发生紧急情况时，乘客触发列车紧急报警装置，乘客紧急对讲系统识别到紧急报警装置触发以后，把报警消息通过IPH接口给到主车载台；
步骤三、车载台会将报警消息通过LTE短信机制上报至中心的调度服务器，调度服务器接收到报警消息以后响应给调度台，调度台确认报警消息以后，回复调度服务器，然后调度服务器会将此确认报警消息通过LTE短信机制发送给车载台，车载台收到确认报警消息后给乘客紧急对讲回复，报警已经上报完成，IPH视频通话建立成功，调度员通过调度台与报警乘客进行视频通话，调度台上实时显示车厢内报警器处摄像头拍摄的画面；
步骤四、若是在规定时间内未收到车载台的应答，乘客紧急对讲系统再次尝试上报，持续三次未能收到车载台的回复，则判断主车载台出现故障，此时紧急对讲系统自动切换到备车载台，然后备车载台根据上面步骤二和步骤三进行操作，直至报警上报完成。
本发明的有益效果是：本发明除支持有人驾驶场景下司机与地面联系，特别是在无人驾驶的情况下，车厢乘客能够主动与地面人员取得联系，相比现有普遍使用的摄像头及传感器模式，地面人员只能单向地通过电子摄像头观察列车内情况，通过传感器来查看列车设备电气性能的好坏，对于列车内的复杂情况无法做到实时全面地掌控。通过本发明增加了IPH乘客视频对讲功能，地面人员能够通过与乘客视频通话详细的了解列车上环境特别是乘客的情况，得到的信息更加准确及时，以便于及时作出合理的应对措施来避免事态进一步恶化，给列车安全运行提供了更加有力的保障。
附图说明
图1为本发明车载台的电路框图；
图2为本发明车载台控制单元电路框图；
图3为本发明车载台液晶按键单元电路框图
图4为本发明使用状态图；
图5为本发明紧急视频对讲工作流程。
具体实施方式
如图1所示，一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法，车载台由车载台控制盒和车载台主机两部分组成；
车载台控制盒包括控制单元、液晶按键单元、扬声器、摄像头；
车载台主机包含电源单元、LTE单元。
如图2所示，控制单元包括核心板、电源芯片I、电源芯片II、网口扩展芯片、网口变压器、开关芯片、功放芯片I 、功放芯片II、HUB芯片、手柄接口、液晶按键接口I、扬声器接口、网口I、网口II、USB接口I和USB接口II；
核心板分别与开关芯片、HUB芯片、网口扩展芯片、网口II、液晶按键接口I和手柄接口连接，所述开关芯片一路通过功放芯片I与手柄接口连接，另一路通过功放芯片II与扬声器接口连接，所述HUB芯片分别与USB接口I和USB接口II连接，所述网口扩展芯片通过网口变压器与网口I连接；
控制单元DC12V接口接入DC12V电源为手柄接口和功放芯片II供电，控制单元DC12V电源通过电源芯片I转化为DC5V为功放芯片I 、开关芯片和液晶按键接口I供电，电源芯片I将DC5V电源再通过电源芯片II转化为DC3.3V为核心板、HUB芯片、网口扩展芯片和网口变压器供电。
如图3所示，液晶按键单元包括单片机、按键、液晶按键接口II、液晶屏、电源芯片III、电源芯片IV；
按键与单片机连接，液晶屏与液晶按键接口II连接，电源通过液晶按键接口II引入DC5V电源，经过电源芯片III转化为DC3.3V给单片机供电；经过电源芯片IV转化为DC16V、DC-7V、DC10.6V给液晶屏供电。
如图4、图5所示，一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法，步骤如下：
一列车一般在车头车尾各安装有一套车载台，分为车头车载台和车尾车载台，根据列车行驶方向，确定列车行驶方向车头端的车载台为主车载台，车尾端的车载台为备车载台；
步骤一、主车载台安装在车头端列车车控室中，备车载台安装在车尾端列车车控室中，车载台控制盒安装在操作台，车载台主机安装在列车机柜中，车载台控制盒和车载台主机之间通过电源线缆和网络线缆连接，车载台主机供电口与列车上DC110V电源连接给车载台供电，车载台控制盒的IPH接口与列车上的IPH乘客紧急对讲系统连接；
步骤二、除支持有人驾驶场景下司机与地面联系，在无人驾驶的情况下，车厢乘客能够主动与地面调度取得联系；无人驾驶的紧急情况下，乘客触发列车紧急报警装置，乘客紧急对讲系统识别到紧急报警装置触发以后，把报警消息通过IPH接口给到主车载台；
步骤三、数据进入控制单元网口1然后进入到核心板，经过核心板进行数据转发，从网口2传出到LTE单元通过天线Ⅰ和天线Ⅱ发射出去，将报警消息通过LTE短信机制以无线的形式上报至中心的调度服务器，调度服务器接收到报警消息以后响应给调度台；调度台确认报警消息以后，回复调度服务器，然后调度服务器会将此确认报警器消息通过LTE短信机制发送出去，车载台通过天线Ⅰ和天线Ⅱ接收到信号后确认报警消息进入LTE单元，然后再由LTE单元送出通过网口2给到控制单元，控制单元处理后从网口1将确认报警消息传递给乘客紧急对讲回复，此时报警已经上报完成，IPH视频通话建立成功；此时调度员能够通过调度台与报警乘客进行视频通话，双方能够进行语音通话，调度台上实时显示车厢内报警器处摄像头拍摄的画面。
步骤四、若是在规定时间内未收到车载台的应答，乘客紧急对讲系统需要再次尝试上报，持续三次未能收到车载台的回复，则判断主车载台出现故障，此时紧急对讲系统自动切换到备车载台，然后备车载台根据上面步骤二和步骤三进行操作，直至报警上报完成。

Claims (1)

1.一种基于LTE网络的IPH视频通话车载台的实现方法，车载台由车载台控制盒和车载台主机两部分组成，其特征在于：车载台控制盒包括控制单元、液晶按键单元、扬声器、摄像头；
车载台主机包含电源单元、LTE单元；
所述车载台通过外部直流110V电源进行供电，经车载台的主机电源单元输出直流12V分别连接到LTE单元和车载台控制盒电源接口；
控制单元通过UART串口和LCD接口连接到液晶按键单元，UART串口用于键盘部分的连接，LCD接口连接到液晶屏的数据接口；
控制单元USB接口连接到摄像头的数据接口；
控制单元手柄接口连接到手柄，包括给手柄的DC12V供电和MIC、SPK模拟音频的传输；
控制单元一个网口通过IPH接口连接到列车上IPH紧急对讲系统，另一个网口通过网络线缆连接到车载台主机的LTE单元；
控制单元扬声器输出端口连接到扬声器；
配备天线Ⅰ和天线Ⅱ用于实现无线发射和接收；
所述控制单元选用搭载了Freescale公司i.MX6Q处理器的高性能核心板；电源部分，控制单元DC12V接口接入DC12V供电，通过电源芯片I将DC12V转化为DC5V，再通过电源芯片II将DC5V转化为DC3.3V，给整个控制单元进行供电；
网口部分，核心板自带一路网口II用于连接到LTE单元，核心板引出DATA数据通过网口扩展芯片扩展出来另一路网口，再经过网口变压器引出到网口I上用于连接到车载台控制盒IPH接口；
音频部分，控制单元将LTE单元发送过来的数字音频通过核心板转化为模拟音频，使用开关芯片分为两个通道，经过功放芯片I通过手柄接口发送到手柄耳机播放，经过功放芯片II通过扬声器接口从扬声器播放；手柄MIC音频通过手柄接口接入控制单元，经过核心板编码为数字音频再通过LTE单元发出；USB部分使用HUB芯片将核心板引出的一路USB扩展成两路，一路USB接口I用于连接摄像头，另一路USB接口II用于设备维护；核心板引出UART串口、LCD信号和DC5V电源通过液晶按键接口I供给液晶按键单元；
电源芯片I的型号为LM22670MR；
电源芯片II的型号为IITPS62826DMQR；
网口扩展芯片的型号为LAN9220；
网口变压器的型号为H1102；
开关芯片的型号为NLAS4157；
功放芯片I 的型号为LM4880；
功放芯片II的型号为MAX98400B；
HUB芯片的型号为USB2514B；
所述液晶按键单元电源部分通过液晶按键接口II从控制单元引入DC5V电源，经过电源芯片III转化为DC3.3V给单片机供电；经过电源芯片IV转化为DC16V、DC-7V、DC10.6V给液晶屏供电；从控制单元引入的LCD信号连接到液晶屏数据接口，液晶屏用于显示车载台的工作信息以及建立良好的人机交互；液晶按键单元单片机通过URAT串口与控制单元进行通信，按键连接到单片机的I/O口以完成按键功能，触发按键后单片机通过I/O口识别后将消息通过UART串口传给控制单元核心板进行处理执行；
单片机的型号为LPC1765；
电源芯片III 的型号为SPX1117-3.3；
电源芯片IV的型号为FP6290TR-LF；
实现方法步骤如下：
一列车在车头车尾各安装有一套车载台，根据列车行驶方向，确定列车行驶方向车头端的车载台为主车载台，车尾端的车载台为备车载台；
步骤一、主车载台安装在车头端列车车控室中，备车载台安装在车尾端列车车控室中，车载台控制盒安装在操作台，车载台主机安装在列车机柜中，车载台控制盒和车载台主机之间通过电源线缆和网络线缆连接，车载台主机供电口与列车上DC110V电源连接给车载台供电，车载台控制盒的IPH接口与列车上的IPH乘客紧急对讲系统连接；
步骤二、无人驾驶情况下，列车车厢内应装有乘客紧急对讲装置；发生紧急情况时，乘客触发列车紧急报警装置，乘客紧急对讲系统识别到紧急报警装置触发以后，把报警消息通过IPH接口给到主车载台；
步骤三、车载台会将报警消息通过LTE短信机制上报至中心的调度服务器，调度服务器接收到报警消息以后响应给调度台，调度台确认报警消息以后，回复调度服务器，然后调度服务器会将此确认报警消息通过LTE短信机制发送给车载台，车载台收到确认报警消息后给乘客紧急对讲回复，报警已经上报完成，IPH视频通话建立成功，调度员通过调度台与报警乘客进行视频通话，调度台上实时显示车厢内报警器处摄像头拍摄的画面；
步骤四、若是在规定时间内未收到车载台的应答，乘客紧急对讲系统再次尝试上报，持续三次未能收到车载台的回复，则判断主车载台出现故障，此时紧急对讲系统自动切换到备车载台，然后备车载台根据上面步骤二和步骤三进行操作，直至报警上报完成。
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