CN204166325U - 基于北斗定位的机车车载终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于北斗定位的机车车载终端，包括车载综合信息监测模块、防护记录模块和北斗传输模块,所述车载综合信息监测模块、防护记录模块和北斗传输模块分别与该车载终端上的背板总线和数据通信接口相连接。该基于北斗定位的机车车载终端，各个板卡模块均采用高速独立处理器，相互之间通过背板以太网总线交互数据，达到了真正的智能板卡要求，在满足数据高实时性的同时降低了因某个板卡故障导致的整套系统不能正常工作而丢失机车实时数据或实时数据发送延迟的弊端。

Description

基于北斗定位的机车车载终端

技术领域

本实用新型涉及车载终端控制领域，尤其涉及基于北斗定位的机车车载终端。

背景技术

伴随着我国经济持续增长，铁路交通运输行业也得到了突飞猛进的发展，而铁路交通的快速发展势必要保证铁路运行的安全性、稳定性和时效性。因此在这种背景下，对于铁路运行安全性、运行可靠性和运行时效性的要求也越来越高，这就很大程度上提高了对获取机车实时运行信息、故障信息、维护信息、事件记录信息等表征机车实时运行状态和非实时维护数据需求的紧迫度。而现有机车车载终端扩展总线形式的结构设计存在一定缺陷，造成车载终端与地面服务器数据通信时频繁出现数据丢失或数据长时间延迟的现象，以及增加了后期设备扩展和软硬件维护的复杂程度。同时，现有车载终端中大都缺少具有多重保护、高可靠性和高稳定性的专门用于存储和转存机车关键数据的存储记录装置，导致重要数据的可追溯性极差。此外，技术日新月异的更新速度使得现有机车车载终端技术已经明显滞后，相应的模块处理速度、通信指令和带宽限制、接口灵活程度等都不能满足涉及机车安全的现实严格需求。

实用新型内容

根据现有技术中车载终端在进行数据通信时出现数据丢失和该车载终端的电路结构时常出现故障的现象，本实用新型公开了基于北斗定位的机车车载终端，包括车载综合信息监测模块、防护记录模块和北斗传输模块,所述车载综合信息监测模块、防护记录模块和北斗传输模块分别与该车载终端上的背板总线和数据通信接口相连接；

所述车载综合信息监测模块包括主处理器I，所述主处理器I通过PC104总线与WorldFIP接口模块、MVB接口模块和扩展模块I相连接，所述主处理器I通过CPCI总线与CAN接口模块、HDLC接口模块和扩展模块II相连接，所述WorldFIP接口模块、MVB接口模块、扩展模块I、CAN接口模块、HDLC接口模块和扩展模块II与对外接口电路I相连接、通过对外接口电路I与外部设备进行数据通信，所述主处理器I还与对外接口电路I相连接；

所述防护记录模块包括主处理器II，所述主处理器II上连接有温度保护电路、状态采集电路、实时时钟电路、状态指示电路、复位电路、看门狗、数据管理单元、防护存储单元和网关转换电路，所述数据管理单元与防护存储单元相连接，所述数据管理单元、防护存储单元和网关转换电路与对外接口电路II相连接、通过对外接口电路II与外部设备进行数据通信；

所述北斗传输模块包括主处理器III，所述主处理器III上连接有总线转换电路I和总线转换电路II，所述总线转换电路I与RDSS射频收发芯片相连接，所述总线转换电路II与RNSS芯片相连接，所述RDSS射频收发芯片与RNSS芯片相连接再与基带电路和功放芯片相连接，所述基带电路和功放芯片与对外接口电路III相连接、通过对外接口电路III与外部设备进行数据通信。

所述对外接口电路I包括DB9通信接口、RS232调试接口、USB接口、以太网调试接口、以太网通信接口I和预留接口。

所述对外接口电路II包括串行通信接口II、以太网通信接口II和RS232维护接口II。

所述对外接口电路III包括串行通信接口III、RS232维护接口III和外接天线。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的基于北斗定位的机车车载终端，通过车载综合信息监测模块对机车实时总线数据信息和故障报警信息进行实时监测并选择性捕捉，将采集到的机车数据信息进行综合整理归类、参数分析判断、做出对机车运用维护的分析结果和故障预判断，查找故障原因和解决故障的处理方案。通过防护记录模块记录机车的非实时故障信息、机车的维护信息、以及获取该机车上其它设备记录的文件信息并对该信息进行存储。通过北斗传输模块将机车实时总线数据信息、机车发出报警信息的前后一段时间内机车的运行信息和机车的非实时故障数据进行车地传输交互，对机车进行授时处理和导航定位。

该基于北斗定位的机车车载终端，各个板卡模块均采用高速独立处理器，相互之间通过背板以太网总线交互数据，达到了真正的智能板卡要求，在满足数据高实时性的同时降低了因某个板卡故障导致的整套系统不能正常工作而丢失机车实时数据或实时数据发送延迟的弊端。同时，其配置的多重保护、高可靠性和高稳定性防护记录模块能够同步主处理器模块，实现数据的完整备份，大大提高了数据的可追溯性。整个系统据采用超高门阵列的Xilinx可靠FPGA和最新ARM9E处理器，同时预留有可扩展插槽和对外通信接口，使得整个终端设备在技术和可维护、可扩展层面更加的灵活并达到了一个新的高度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型车载终端的结构示意图；

图2为本实用新型中车载综合信息监测模块的电路结构示意图；

图3为本实用新型中防护记录模块的电路结构示意图；

图4为本实用新型中北斗传输模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的基于北斗定位的机车车载终端，包括车载综合信息监测模块、防护记录模块和北斗传输模块。该车载终端不仅能够将机车实时总线数据和报警信息进行完整监测、选择性捕捉、按需求处理和保存，而且能够将专家化的预测性、前瞻性数据处理结果通过北斗短报文形式发送到地面并实时接收来自地面的确认、回复命令和点播指令，最终形成实时的车地交互。

所述车载综合信息监测模块对机车实时总线数据信息和故障报警信息进行实时监测并选择性捕捉，将采集到的机车数据信息进行综合整理归类、参数分析判断、做出针对机车运用维护的分析结果和故障预判断，查找故障原因和提交解决故障的处理方案。

所述防护记录模块记录机车的非实时故障信息、机车的维护信息、以及获取该机车上其它设备记录的文件信息并对该信息进行存储。

所述北斗传输模块将机车实时总线数据信息、机车发出报警信息的前后一段时间内机车的运行信息和机车的非实时故障数据进行车地传输交互,对机车进行授时处理和导航定位。

如图2所示：车载综合信息监测模块包括主处理器I 11，所述主处理器I 11通过PC104总线与WorldFIP接口模块12、MVB接口模块13和扩展模块I 14相连接，所述主处理器I 11通过CPCI总线与CAN接口模块15、HDLC接口模块16和扩展模块II 17相连接，所述WorldFIP接口模块12、MVB接口模块13、扩展模块I 14、CAN接口模块15、HDLC接口模块16和扩展模块II17与对外接口电路I 1相连接、通过对外接口电路I 1与外部设备进行数据通信，所述主处理器I 11还与对外接口电路I 1相连接。

进一步的，主处理器I 11采用ARM9E内核-LINUX系统主处理器，该处理器具有5级整数流水线，指令执行效率更高，支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集、支持32位的高速AMBA总线接口；全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统，数据缓存和指令缓存分开，具有更高的指令和数据处理能力。

进一步的，WorldFIP接口模块12采用PC104FIP网卡：该网卡遵循FIP现场总线标准NFC 46-604和国际总线标准IEC 1158-2；采用FULLFIP2总线控制器；物理层传输速率支持31.25Kb/s、1Mb/s、2.5Mb/s；支持64KB至1MB的SRAM；通过I/O口可寻址64*16的串行EEPROM；完备的控制器FDM软件驱动库；支持物理层冗余备份。

MVB接口模块13采用SSMV2000型号MVB网卡：配置PC104通用总线接口(ISA总线可选)；配备MVB冗余双线接口；具有ESD电气隔离和静电防护功能；CPU采用Xilinx公司SpartanII系列20万门FPGA；支持4096个过程变量端口(源端口或宿端口，16位至256位可配置)和消息功能。

CAN接口模块15采用DIAMOND SYSTEMS公司的JanusMM-CAN2-XT板卡，该板卡配置双路CAN2.0B接口、采用Philips的SJA1000T控制器和82C251收发器，时钟频率为16MHZ，传输速率为1Mb/s，具有500V电压隔离功能。

HDLC接口模块16采用HT-FSCC-CPCI-2高速同步串口板卡，该板块采用CPCI总线接口，支持最高传输速率为50Mb/s，支持双路RS422或RS485串口通信，驱动API支持LabView和linux。

如图3所示：防护记录模块包括主处理器II 21，所述主处理器II21上连接有温度保护电路22、状态采集电路23、实时时钟电路24、状态指示电路25、复位电路26、看门狗27、数据管理单元28、防护存储单元29和网关转换电路20，所述数据管理单元28与防护存储单元29相连接。所述数据管理单元28、防护存储单元29和网关转换电路20与对外接口电路II 2相连接、通过对外接口电路II 2与外部设备进行数据通信。

进一步的，主处理器II 21采用Xilinx公司SpartanII系列20万门阵列的XC2S200-5FG256I型号FPGA，其工作速度快，可以达到几百兆赫兹，启动时间短、设计灵活，具有高功能密集度的同时保证了可靠性。

温度保护电路22能够以毫秒级时间单位自动循环监测主处理器的工作温度，当温度过高时自动启动降温模块并以报警形式形成反馈，有效地防止了温度过高对主处理器II 21和整个系统造成的不利影响。状态采集电路23能够有效的监测和采集主处理器II 21的CPU使用率、内存占用率、进程线程状态，以及外围电路的运行参数，保证了系统的稳定性。实时时钟电路24能够为主处理器II 21提供高精度、高可靠性、超长时间的外部实时时钟，为整个系统的时钟统一及对外标准时间戳提供了保证。状态指示电路25提供板卡级别的状态指示显示器，能够直观反馈主处理器和外围电路的工作状态。复位电路26和看门狗27实时监测主处理器运行情况，一旦出现故障及时复位，实现主处理器容错处理，保证其平稳有序工作。

进一步的，如图4所示：所述北斗传输模块包括主处理器III31，所述主处理器III31上连接有总线转换电路I32和总线转换电路II33，所述总线转换电路I 32与RDSS射频收发芯片34相连接，所述总线转换电路II 33与RNSS芯片35相连接，所述RDSS射频收发芯片34与RNSS芯片35相连接再与基带电路36和功放芯片37相连接，所述基带电路36和功放芯片37与对外接口电路III3相连接、通过对外接口电路III3与外部设备进行数据通信。

总线转换电路III 3实现主处理器III31的I/O通道向对应芯片读写总线的转换；RDSS射频收发芯片34通过内置的接收通道和发射通道实现北斗短报文射频信号的接收和发射功能；RNSS芯片35实现机动载体的实时高精度定位、测速等功能；通过基带电路36和功放芯片37实现接收和发射信号的调制解调、滤波去噪、信号放大和转换。

进一步的，所述对外接口电路I 1包括DB9通信接口1-1、RS232调试接口1-2、USB接口1-3、以太网调试接口1-4、以太网通信接口I 1-5和预留接口1-6。

进一步的，所述对外接口电路II 2包括串行通信接口II 2-1、以太网通信接口II 2-2和RS232维护接口II 2-3。

进一步的，所述对外接口电路III 3包括串行通信接口III 3-1、RS232维护接口III3-2和外接天线3-3。

通过对外接口电路I 1、对外接口电路II 2和对外接口电路III 3，不仅为模块之间、模块与外部设备之间的数据通信交互提供了各自独立的通道，而且为各模块的参数设定、软件维护、日志记录读取等提供了便利。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于北斗定位的机车车载终端，其特征在于：包括车载综合信息监测模块、防护记录模块和北斗传输模块,所述车载综合信息监测模块、防护记录模块和北斗传输模块分别与该车载终端上的背板总线和数据通信接口相连接；

所述车载综合信息监测模块包括主处理器I，所述主处理器I通过PC104总线与WorldFIP接口模块、MVB接口模块和扩展模块I相连接，所述主处理器I通过CPCI总线与CAN接口模块、HDLC接口模块和扩展模块II相连接，所述WorldFIP接口模块、MVB接口模块、扩展模块I、CAN接口模块、HDLC接口模块和扩展模块II与对外接口电路I相连接、通过对外接口电路I与外部设备进行数据通信，所述主处理器I还与对外接口电路I相连接；

所述防护记录模块包括主处理器II，所述主处理器II上连接有温度保护电路、状态采集电路、实时时钟电路、状态指示电路、复位电路、看门狗、数据管理单元、防护存储单元和网关转换电路，所述数据管理单元与防护存储单元相连接，所述数据管理单元、防护存储单元和网关转换电路与对外接口电路II相连接、通过对外接口电路II与外部设备进行数据通信；

所述北斗传输模块包括主处理器III，所述主处理器III上连接有总线转换电路I和总线转换电路II，所述总线转换电路I与RDSS射频收发芯片相连接，所述总线转换电路II与RNSS芯片相连接，所述RDSS射频收发芯片与RNSS芯片相连接再与基带电路和功放芯片相连接，所述基带电路和功放芯片与对外接口电路III相连接、通过对外接口电路III与外部设备进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的基于北斗定位的机车车载终端，其特征还在于：所述对外接口电路I包括DB9通信接口、RS232调试接口、USB接口、以太网调试接口、以太网通信接口I和预留接口。

3.根据权利要求1所述的基于北斗定位的机车车载终端，其特征还在于：所述对外接口电路II包括串行通信接口II、以太网通信接口II和RS232维护接口II。

4.根据权利要求1所述的基于北斗定位的机车车载终端，其特征还在于：所述对外接口电路III包括串行通信接口III、RS232维护接口III和外接天线。