CN201405889Y - 一种用于机车控制的mvb网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于机车控制的MVB网关，包括MVB总线隔离变压器、MVB总线协议控制器、中央处理单元和GPS接收模块，所述的GPS接收模块与中央处理单元通过串行口连接，所述的MVB总线协议控制器与中央处理单元通过内部总线连接，所述的MVB总线隔离变压器是MVB总线协议控制器与MVB总线物理层的电气接口，所述的GPS接收模块通过天线与GPS网络连接。所述的中央处理单元核心部件采用芯片C8051F040，GPS接收模块采用SkyNav GM10。由于本实用新型将通过GPS接收模块获得的速度、位置、海拔等信息送到MVB总线上，可以对列车的运行轨迹进行有效跟踪和控制，具有高可靠性、高信息量、高灵活性及安装方便、易于使用等特点。

Description

一种用于机车控制的MVB网关

技术领域

本实用新型涉及一种用于机车控制的MVB网关，尤其涉及一种将列车的速度、位置和海拔等信息传送到MVB总线上的MVB网关。

背景技术

近年来，随着铁路行业的快速发展，现场总线由于其可靠性高、成本低、故障率低等优点得到越来越广泛的应用。作为中国铁路轨道车辆的网络通讯标准，TCN总线在轨道交通领域中占有很大的比重，尤其是在机车、动车、地铁等轨道交通领域，TCN总线的应用尤其广泛。TCN总线连接铁路机车车辆上车载可编程设备，它包含两级总线：WTB总线和MVB总线。多功能车辆总线MVB作为连接车辆内部设备以及在固定编组的列车组中连接各车辆设备的车辆总线，由于它的可靠性、灵活性而被世界上越来越多的国家所采用。MVB总线采用曼彻斯特编码，MVB通讯由一个总线主控制，MVB总线支持三种类型的数据：过程数据、消息数据、监视数据。

随着对列车控制技术的要求越来越高，需要实时的机车速度、位置和海拔等信息，目前机车速度的信息是通过在机车上安装速度传感器进行实时测量获得的，而海拔和位置等信息机车上还没有相应的测量装置，也没有参与到控制中。如果应用GPS技术，可以把机车在地球上的坐标确定，直接将机车的速度、位置和海拔等信息发给主控单元MPU，并参与到控制中。

GPS全球定位系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。当用户接收到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟作对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，便可得知用户在WGS-84大地坐标系中的速度、位置和海拔等信息，以便实现导航、定位、授时、测速等功能。全球定位系统的主要特点：一是全天候；二是全球覆盖；三是三维定速定时高精度；四是快速省时高效率；五是应用广泛。

目前机车上普遍采用的是MVB总线控制，主控单元MPU通过MVB总线与各设备进行通讯，如果要将从GPS网络采集到的信息发给MPU，必须首先把数据发送到MVB总线上，而GPS网络的数据不能直接与MVB总线互联，需要一个由GPS网络到MVB总线的数据转换装置，即GPS-MVB网关。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种将GPS定位技术获得的速度、位置、海拔等信息发送到MVB总线上的用于机车控制的MVB网关。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于机车控制的MVB网关，包括MVB总线隔离变压器、MVB总线协议控制器和中央处理单元，还包括GPS接收模块，所述的GPS接收模块与中央处理单元通过串行口连接，所述的MVB总线协议控制器与中央处理单元通过内部总线连接，所述的MVB总线隔离变压器是MVB总线协议控制器与MVB总线物理层的电气接口，所述的GPS接收模块通过天线与GPS网络连接。

本实用新型所述的中央处理单元核心部件采用芯片C8051F040。

本实用新型所述的中央处理单元芯片C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/O引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。

本实用新型所述的GPS接收模块采用SkyNav GM10。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型将通过GPS接收模块获得的速度、位置、海拔等信息送到MVB总线上，可以实时地测得列车的位置、速度、海拔等信息，可以对列车的运行轨迹进行有效跟踪，也可以对列车进行控制，避免列车追尾、相撞等事故的发生，并且具有高可靠性、高信息量、高灵活性以及安装方便、易于使用的特点。

2、由于本实用新型填补了国内这一领域的空白，使我国的TCN网络控制技术上了一个新台阶，对于国内铁路机车车辆行业的技术创新具有现实意义。

附图说明

本实用新型仅有附图1张，其中：

图1为用于机车控制的MVB网关的结构框图。

图中：1、中央处理单元，2、GPS接收模块，3、MVB总线协议控制器，4、MVB总线隔离变压器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，一种用于机车控制的MVB网关，包括MVB总线隔离变压器4、MVB总线协议控制器3、中央处理单元1和GPS接收模块2，还包括图中未表示的MAX232电平转换与DB9接口电路，所述的GPS接收模块2与中央处理单元1通过串行口连接，所述的MVB总线协议控制器3与中央处理单元1通过内部总线连接，所述的MVB总线隔离变压器4是MVB总线协议控制器3与MVB总线物理层的电气接口，所述的GPS接收模块2通过天线与GPS网络连接。所述的中央处理单元1核心部件采用芯片C8051F040。所述的中央处理单元芯片C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/O引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。所述的GPS接收模块2采用SkyNav GM10。

本实用新型所述的中央处理单元芯片上的每个MCU都可在-45～+85℃的工业温度范围内工作，工作电压为2.7～3.6V。由于能耗记录仪的应用需要，要求设备具有存储数据的功能，当系统暂时掉电时，FLASH存储器除了用于存储程序代码之外还可以用于非易失性数据存储，这就有效地保证了应用的安全可靠；中央处理单元芯片不仅完成GPS过程数据功能、消息数据功能和总线管理功能，也完成MVB链路层和应用层功能。

本实用新型选用的SkyNav GM10是一款高灵敏度、低成本的GPS接收模块2，可同时接收12颗卫星讯息，支持NMEA 0183输出协议。GM10内置超低噪声放大器，支持被动天线。其超高的灵敏度在狭窄的天空下，如城市街道中，无论是静态定位还是动态导航都能提供优异的性能，并在弱卫星讯号下仍能快速准确定位。采用间断睡眠的工作模式可以大大降低GM10的功耗，这非常适于手持和电池驱动的设备。

本实用新型工作时，GPS接收模块2负责将从GPS网络上接收到的机车速度、位置、海拔等信息传送到中央处理单元1；中央处理单元1一方面要读取GPS接收模块2接收到的数据，还要通过标准的总线读写来控制MVB总线协议控制器3发送或者接收MVB总线的数据；MVB总线协议控制器3负责总线的监视和管理、发送或接收数据、编码或解码数据帧。MVB总线隔离变压器4是MVB总线的接口电路，用于MVB总线协议控制器3与MVB总线的隔离，保护MVB总线协议控制器3以及周边电路，并起到抵抗来自MVB总线的电磁干扰的作用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的一种具体实施方式。

Claims (4)

1、一种用于机车控制的MVB网关，包括MVB总线隔离变压器(4)、MVB总线协议控制器(3)和中央处理单元(1)，其特征在于：还包括GPS接收模块(2)，所述的GPS接收模块(2)与中央处理单元(1)通过串行口连接，所述的MVB总线协议控制器(3)与中央处理单元(1)通过内部总线连接，所述的MVB总线隔离变压器(4)是MVB总线协议控制器(3)与MVB总线物理层的电气接口，所述的GPS接收模块(2)通过天线与GPS网络连接。

2、根据权利要求1所述的用于机车控制的MVB网关，其特征在于：所述的中央处理单元(1)核心部件采用芯片C8051F040。

3、根据权利要求2所述的用于机车控制的MVB网关，其特征在于：所述的中央处理单元芯片C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有64个数字I/O引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。

4、根据权利要求1所述的用于机车控制的MVB网关，其特征在于：所述的GPS接收模块(2)采用SkyNav GM10。