CN201302763Y - 磁道钉编码容错装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁道钉编码容错装置，它的电路部分包括：接收车道上等间距磁脉冲信号的车载磁传感器；与磁传感器连接的将磁脉冲信号转换成电压伏值信号的磁阻器件；与磁阻器件连接的模拟信号滤波、放大电路；与放大电路通过模拟数字转换器、数字缓存单元和数据总线连接的工控机；连接在放大电路与工控机数据总线之间的，峰值脉冲频率计数器和异常报警单元；通过容错解码部分的数据进行校验计算的工控机。本实用新型有效地解决了实际应用中不能对一位误码进行纠正从而引起错误诱导的问题，提高了磁道钉编码和译码的精度，从而保证了磁诱导技术的稳定、可靠应用。

Description

磁道钉编码容错装置

技术领域

本实用新型属于公路交通设施，特别涉及智能公路磁诱导技术领域。

技术背景

智能公路磁编码技术属于可全天候工作的环境表达和感知技术，包括道路编码和车载感知两部分。道路编码利用磁性的强度以及极性，以二进制的形式对弯道方向、曲率半径、坡度等道路结构信息进行表征，并沿车道离散布设，形成沿车道行驶方向的诱导磁场。车载系统通过读取磁编码预置的道路结构信息，并通过提示、预警或者控制干预等方式，实现对驾驶员的行车诱导和安全辅助驾驶。

目前已有的磁道钉编码技术，虽然利用了磁的N、S极性，考虑了磁道钉的磁场强度和磁极性的潜在二进制编码特性，对于道路的结构等信息进行编码表达。但对于由于磁道钉缺失所造成的误码和由于车载磁感应装置译码产生的误码情况不能够自动纠正，因此会发生由于误码引起的对道路环境感知的误读，产生诱导错误。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种磁道钉编码容错装置，以解决现有磁路标编码装置不具有差错控制功能的问题。

本实用新型的电路部分包括：接收车道上等间距磁脉冲信号的车载磁传感器；与磁传感器连接的将磁脉冲信号转换成电压伏值信号的磁阻器件；与磁阻器件连接的模拟信号滤波、放大电路；与放大电路通过模拟数字转换器、数字缓存单元和数据总线连接的工控机；连接在放大电路与工控机数据总线之间的，峰值脉冲频率计数器和通过数据总线从工控机获得即时车速对通过磁道钉的标准频率，时实的对峰值频率和标准频率进行比对且向工控机发出报警信号的采样频率与标准频率对比异常报警单元；通过容错解码部分的数据进行校验计算的工控机。

本实用新型利用海明码的差错编码方式和智能数据采集装置相结合来纠正磁道钉编码信息在磁感应接收中产生误码的现象的装置。实践证明，有效地解决了实际应用中不能对一位误码进行纠正从而引起错误诱导的问题，提高了磁道钉编码和译码的精度，从而保证了磁诱导技术的稳定、可靠应用。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

图2是磁道钉编码示意图。

图3是磁道钉编码的信息码示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种带有容错功能的新型磁路标编码装置，该装置分为硬件和软件两部分，软件部分为磁信息处理的编解码容错技术，硬件电路如图1所示的电路结构。本实用新型用以解决现有智能公路磁道钉编码技术对由于各种原因产生的误读不能自动纠正，从而引发诱导错误的问题。

实验表明，同时发生连续两位以上磁道钉极性误读的现象极少，而一位误读的现象则偶有发生，因此研究具备一位纠错能力的编码方法，对误码及时识别并纠正，可极大提高磁道钉编码的精度和可靠性。另外，在磁道钉实际应用中还会出现个别磁道钉丢失、损毁等现象，造成一位磁编码信息误差，因此使用了相应智能车载数据采集卡，当数据脉冲序列间距突发不等时，判断缺码的产生，并发出报警信号。综上，通过硬件智能板卡和编码、解码容错设置相结合，有效地减少了磁编码一位误读现象的发生，从而提高了磁道钉编解码的应用精度和磁诱导系统的整体可靠性。以下将从编码、解码容错技术、硬件两个面对开发装置进行描述：

一、编解码容错操作步骤：

在磁感应信息处理方法上，采用了目前通信领域中广泛使用的、具有一位误码纠错能力的海明码编码技术，来对磁道钉进行差错控制编码。可以很好的解决出现一位错码所带来的磁道钉编码误差。

差错控制编码的基本原理是：预先将一定长度的监督位加入到编码中，由车载磁感应装置进行译码接收。即使对磁道钉N/S极性读取发生错误，车载感应系统也可依靠差错控制方法自动纠正。磁道钉编码原理可参见图2、图3。

具体操作过程是：磁道钉编码的信息码为15位，根据海明码的编码原理表可知需要加入5位监督位，分别在1，2，4，8，16位，其它位为信息位，构成(20，15)海明码。读取和判断正误的方式如下：

(1)编码：如果需要对110100010110100信息码进行差错控制，根据编码规则加入监督码后为

X₁X₂1X₄101X₈0001011X₁₆0100。

其中X₁X₂X₄X₈X₁₆为监督位.

(2)监督位计算

若给定的监督矩阵为

$\left[H\right]=\left[\begin{array}{cccccccccccccccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 1& 1& 0& 0& 1& 1& 0& 0& 1& 1& 0& 0& 1& 1& 0& 0& 1& 1& 0\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0\end{array}\right]$

由于(20，15)海明码的监督码位置分别为1，2，4，8，16位，其他为信息位。根据给定的监督矩阵[H]，则得到监督位的计算公式：

$X_{16}=X_{17}\⊕X_{18}\⊕X_{19}\⊕X_{20}$

$X_8=X_9\⊕X_{10}\⊕X_{11}\⊕X_{12}\⊕X_{13}\⊕X_{14}\⊕X_{15}$

$X_4=X_5\⊕X_6\⊕X_7\⊕X_{12}\⊕X_{13}\⊕X_{14}\⊕X_{15}\⊕X_{20}$

$X_2=X_3\⊕X_6\⊕X_7\⊕X_{10}\⊕X_{11}\⊕X_{14}\⊕X_{15}\⊕X_{18}\⊕X_{19}$

$X_1=X_3\⊕X_5\⊕X_7\⊕X_9\⊕X_{11}\⊕X_{13}\⊕X_{15}\⊕X_{17}\⊕X_{19}$

得到具备差错控制功能的海明编码为：00111011000101110100。

(3)译码时校验

当系统接收到编码信息后进行译码时，可用检验矩阵

$\left[S\right]=\left[H\right]\left[\begin{array}{c}e1\\ e2\\ ...\\ e5\end{array}\right]=\left[S_1{S}_2{S}_3{S}_4{S}_5\right],$ 即

$S_1=X_{16}^{\′}\⊕X_{17}^{\′}\⊕X_{18}^{\′}\⊕X_{19}^{\′}\⊕X_{20}^{\′}$

$S_2=X_8^{\′}\⊕X_9^{\′}\⊕X_{10}^{\′}\⊕X_{11}^{\′}\⊕X_{12}^{\′}\⊕X_{13}^{\′}\⊕X_{14}^{\′}\⊕X_{15}^{\′}$

$S_3=X_4^{\′}\⊕X_5^{\′}\⊕X_6^{\′}\⊕X_7^{\′}\⊕X_{12}^{\′}\⊕X_{13}^{\′}\⊕X_{14}^{\′}\⊕X_{15}^{\′}\⊕X_{20}^{\′}---\left(1\right)$

$S_4=X_2^{\′}\⊕X_3^{\′}\⊕X_6^{\′}\⊕X_7^{\′}\⊕X_{10}^{\′}\⊕X_{11}^{\′}\⊕X_{14}^{\′}\⊕X_{15}^{\′}\⊕X_{18}^{\′}\⊕X_{19}^{\′}$

$S_5=X_1^{\′}\⊕X_3^{\′}\⊕X_5^{\′}\⊕X_7^{\′}\⊕X_9^{\′}\⊕X_{11}^{\′}\⊕X_{13}^{\′}\⊕X_{15}^{\′}\⊕X_{17}^{\′}\⊕X_{19}^{\′}$

来发现和纠正错误。(20，15)海明码校验表如表所示。

表1：(20，15)海明码校验表

当S₁＝S₂＝S₃＝S₄＝S₅＝0时，无错误译码；若根据式(1)计算得到S₁S₂S₃S₄S₅＝10100，根据表1可知第20位码元发生错误，于是将第20位由“1”纠正为“0”，从而完成纠错任务。

二、硬件部分

电路板卡采用UA200系列多路数据采集卡，该板卡性能指标先进：有16位分辨率，最高实用采样频率可达1250KHz。同时，该卡具有多功能的特点：有多路数字IO，计数器，可方便测控多路工程和科研数据。

在实际应用中，智能公路上的磁道钉安置以等距离的方式安置在车道中，当装有磁传感器的车辆行驶在这种车道上时，车载磁传感器就会接收到频率平稳的等间距磁脉冲信号，磁传感器将磁信号经过磁阻器件转换成电压伏值信号输入给数据采集卡；信号进入采集卡后，首先对信号进行滤波，去除干扰杂波，然后对信号进行放大，这时的信号即为磁道钉的净化后具有固定放大倍数的电压脉冲信号；信号经模拟数字转换器转换成数字信号，放入数据缓存区，等待工控机时实顺序的来读取；与此同时采集卡的峰值脉冲计数器记录峰值频率，标准频率是工控机通过即时车速对通过固定间距磁道钉进行计算后得出的频率值，然后通过工控机数据总线实时的向数据采集卡发送，采集卡时实的对峰值频率和标准频率进行比对，当出现某个磁道钉损毁或丢失时，数据脉冲序列的间距就会产生突变，随之峰值脉冲频率也就发生突变，随之就会出现峰值频率和标准频率产生差值，这时数据采集卡即刻向工控机发出报警信号，工控机随即在这个数据位补充任意一位数据，再通过容错解码部分的数据进行校验计算，可以正确解决因缺失数据位引起误码的问题。

Claims (1)

1、一种磁道钉编码容错装置，其特征在于它的电路部分包括：接收车道上等间距磁脉冲信号的车载磁传感器；与磁传感器连接的将磁脉冲信号转换成电压伏值信号的磁阻器件；与磁阻器件连接的模拟信号滤波、放大电路；与放大电路通过模拟数字转换器、数字缓存单元和数据总线连接的工控机；连接在放大电路与工控机数据总线之间的，峰值脉冲频率计数器和通过数据总线从工控机获得即时车速对通过磁道钉的标准频率，时实的对峰值频率和标准频率进行比对且向工控机发出报警信号的采样频率与标准频率对比异常报警单元；通过容错解码部分的数据进行校验计算的工控机。

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