CN208602497U - 一种支持高精度定位的平面调车机控器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种支持高精度定位的平面调车机控器，包括主控单元分别与射频标签收发单元、400MHz数字无线收发单元、信号灯显示单元、按键显示单元、DSP音频数字调制解调单元、存储单元、USB通信单元、摄像头单元和蓝牙单元与电源单元电连接，射频标签收发单元接收调车场内信号机的激活信号，并识别所述激活信号的场强强度，主控单元控制射频标签收发单元定时以1.2G超高频率发送定位信息至基站。本实用新型采用有源射频标签，通过基站在其覆盖范围内对有源标签的快速识别的方式，基站获取该机控器的精确定位地理位置信息，并传输给调度中心，实现调度中心对调车机车精确的定位功能，定位误差可控制在0.3至1米内。

Description

一种支持高精度定位的平面调车机控器

技术领域

本实用新型涉及铁路无线调车灯显信息管理系统，具体地说，涉 及一种支持高精度定位的平面调车机控器。

背景技术

铁路无线调车灯显信息管理系统设备主要应用于铁路站场、中间 站平面调车作业，实现调车组人员与机车司机、调车区长之间的联络 通信，准确传递语音、调车指令、调车作业通知单等信息，保障调车 作业的顺利进行，提高作业人员的人身安全，有效的降低作业人员的 工作强度。

随着既有铁路线提速和高速铁路的大规模建设，铁路的业务量越 来越大，对铁路集群通信设备的性能要求越来越高，既有的铁路无线 调车灯显信息管理系统采用模拟设备，存在抗干扰能力弱、数据处理 速度慢、信道利用率低等缺陷，导致调车作业通知单、调车指令等调 车作业通信效率低，调车指令的传送存在延迟、传送失效等不可靠传 输情况，造成调车信号指示灯显示混乱等情况，影响调车作业安全， 已不能适应技术发展和现代化运输生产的需要。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供 一种支持高精度定位的平面调车机控器，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种支持高精度定位的平 面调车机控器，所述支持高精度定位的平面调车机控器包括主控单元、 射频标签收发单元、400MHz数字无线收发单元、信号灯显示单元、 按键显示单元、DSP音频数字调制解调单元、存储单元、USB通信单 元、RS422通信单元、摄像头单元、蓝牙单元和电源单元；其中，射 频标签收发单元与主控单元电连接和信号连接；射频标签收发单元接 收调车场内信号机的激活信号，并识别所述激活信号的场强强度，主 控单元控制射频标签收发单元定时以1.2G超高频率发送定位信息至 基站；400MHz数字无线收发单元与主控单元电连接和信号连接，主 控单元与信号灯显示单元和按键显示单元电连接和信号连接；400MHz 数字无线收发单元接收调车作业通知单、调车指令或测机指令，主控 单元根据调车指令控制信号灯显示单元显示，主控单元控制按键显示 单元显示调车作业通知单或调车指令，主控单元根据测机指令控制400MHz数字无线收发单元与便携台保持通信；DSP音频数字调制解调 单元包括DSP芯片、音频功放芯片、话筒和喇叭；主控单元与DSP芯 片电连接和信号连接，DSP芯片与音频功放芯片和话筒电连接和信号 连接，音频功放芯片与喇叭电连接和信号连接；400MHz数字无线收发单元接收语音信号并发送至主控单元，主控单元根据协议重新打包 语音信号并发送至DSP芯片，DSP芯片将解调后的语音信号发送至音 频功放芯片，音频功放芯片将音频放大后的语音信号发送至喇叭进行 播放；由话筒采集的语音信号经DSP芯片编码后发送至主控单元，主 控单元根据协议打包后发送至400MHz数字无线收发单元进行无线发 送；存储单元与主控单元电连接和信号连接；存储单元用于存储电子 地图、通信记录、操作记录和通话记录，主控单元控制存储单元的读 取和写入操作；USB通信单元与主控单元电连接和信号连接；USB通 信单元用于与计算机连接，主控单元通过USB通信单元接收计算机输 频软件的指令；RS422通信单元与主控单元电连接和信号连接；RS422 通信单元用于与列车运行监控记录装置连接，主控单元通过RS422通 信单元将调车作业通信记录实时发送至列车运行监控记录装置进行 数据保存；摄像头单元与主控单元电连接和信号连接；主控单元控制摄像头单元中的摄像头进行拍照，并读取摄像头数据；蓝牙单元与主 控单元电连接和信号连接；蓝牙单元用于与蓝牙耳机连接，主控单元 控制蓝牙单元与蓝牙耳机短距离数据通信；电源单元与主控单元电连 接，用于为所述平面调车机控器提供供电电源。

通过上述技术方案，设置射频标签收发单元，采用有源射频标签， 通过基站在其覆盖范围内对有源标签的快速识别的方式，实现调度中 心对调车机车精确的定位功能，定位误差可控制在0.3至1米内，射 频标签数据通信的高频率射频信号数据通信，抗干扰能力更强，数据 传输速度更快，通信的安全性更高；采用DSP音频数字调制解调单元， 实现通话语音的调制解调，提高了通话语音的抗干扰能力和语音的清 晰度。

作为对本实用新型所述的平面调车机控器的进一步说明，优选地， 主控单元内置Power VR SGX530图形处理器，所述Power VR SGX530 图形处理器与按键显示单元电连接和信号连接，按键显示单元为液晶 触摸显示屏。

通过上述技术方案，采用液晶触摸显示屏，配合主控单元内置的 Power VRSGX530图形处理器，实现便捷友好的人机交换界面，实 现液晶显示屏低功耗和高性能的画质的呈现，满足直观高效的调车作 业需求。

作为对本实用新型所述的平面调车机控器的进一步说明，优选地， 400MHz数字无线收发单元为400MHz数字无线信道机。

通过上述技术方案，采用400MHz数字信道机，实现机控器与其 他设备的语音、数字信息的无线通信，实现了调车指令的可靠接收， 提高了通信效率，提高了信号指示灯显示的及时和准确性，提高了调 车作业的安全性和可靠性。

作为对本实用新型所述的平面调车机控器的进一步说明，优选地， 主控单元通过UART接口与射频标签收发单元电连接和信号连接。

通过上述技术方案，基于UART串行数据通信，实现主控单元控 制射频标签接收信号机信号并进行相应的数据处理。

作为对本实用新型所述的平面调车机控器的进一步说明，优选地， 信号灯显示单元为高亮度的LED指示灯，所述LED指示灯与主控单元 电连接和信号连接，所述LED指示灯包括一个绿色指示灯、一个黄色 指示灯和两个红色指示灯，400MHz数字无线收发单元接收调车指令， 主控单元根据调车指令控制相应的指示灯点亮。

通过上述技术方案，主控单元通过控制高亮度的LED指示灯显 示，实现调车组人员与调车司机的调车指令通信。

作为对本实用新型所述的平面调车机控器的进一步说明，优选地， 主控单元根据调车指令控制所述绿色指示灯以交流方式点亮。

通过上述技术方案，有效地防止因电路故障造成绿灯常亮而导致 事故，通信的安全性更高。

作为对本实用新型所述的平面调车机控器的进一步说明，优选地， 主控单元根据调车指令控制所述黄色指示灯或红色指示灯点亮时， 400MHz数字无线收发单元接收测机指令。

通过上述技术方案，使得调车作业便携台可以通过测机信令确保 与机控器通信畅通，以防止通信故障造成事故，通信的安全性更高。

作为对本实用新型所述的平面调车机控器的进一步说明，优选地， 电源单元包括DC110V转DC13.8V电源模块、DC13.8V转DC3.3V 稳压电源模块和AD采样芯片电路，且电源单元通过GPIO接口与主 控单元电连接。

通过上述技术方案，通过DC110V转DC13.8V电源模块，为主 按键显示单元和400MHz数字无线收发单元提供DC13.8V工作电压； 通过DC13.8V转DC3.3V稳压电源模块，为主控单元等单元电路提 供稳定的DC3.3V工作电压；用AD采样芯片电路，实现对电源电压实时监测功能，实现电源电压异常自动告警功能；基于GPIO接口， 实现主控单元对液晶背光灯的控制，实现节能省电的功能。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型的机控器采用400MHz数字无线收发单元实现机控 器与其他设备的语音、数字信息的无线通信；采用按键显示单元显示 和发送调车指令、调车作业通知单；采用DSP音频数字调制解调单元， 实现通话语音的调制解调，提高了调车作业通话语音的抗干扰能力和 语音的清晰度；采用信号灯显示单元显示相应的调车指令；采用存储 单元实现通信记录、操作记录、通话录音、等功能；采用USB通信单 元实现计算机与主控单元的串行通信；采用摄像头单元实现主控单元 控制摄像头进行拍照；采用蓝牙单元实现机控器与蓝牙耳机短距离数 据通信；特别地，采用有源射频标签(即射频标签收发单元)，通过 基站在其覆盖范围内对有源射频标签的快速识别的方式，基站将机控 器的定位信息与本站定位信息进行精密计算，获取该机控器的精确定 位地理位置信息，并传输给调度中心，由于机控器射频标签收发单元 采用1.2G超高频率发送这极短的数据信息，实现基站在毫秒级时间 内，接收机控器发来的信息，并基站以精密的算法(差分算法)得到 机车当前的地理位置信息，实现调度中心对调车机车精确的定位功能， 定位误差可控制在0.3至1米内，射频标签数据通信的高频率射频信 号数据通信，抗干扰能力更强，数据传输速度更快，通信的安全性更 高；

2、本实用新型采用液晶触摸显示屏，配合主控单元内置的Power VR SGX530图形处理器，实现便捷友好的人机交换界面，实现液晶 显示屏低功耗和高性能的画质的呈现，满足直观高效的调车作业需求；

3、本实用新型采用400MHz数字无线信道机，实现语音通话的 同时可接收调车指令和测机信号的功能，实现了调车指令的可靠接收， 提高了通信效率，提高了信号指示灯显示的及时和准确性，提高了调 车作业的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的平面调车机控器的结构示意图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结 合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅 用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

如图1所示，图1为本实用新型的平面调车机控器的结构示意图； 所述支持高精度定位的平面调车机控器包括主控单元1、射频标签收 发单元2、400MHz数字无线收发单元3、信号灯显示单元4、按键显 示单元5、DSP音频数字调制解调单元6、存储单元7、USB通信单元8、RS422通信单元9、摄像头单元10、蓝牙单元11和电源单元12。 主控单元1分别与射频标签收发单元2、400MHz数字无线收发单元3、 信号灯显示单元4、按键显示单元5、DSP音频数字调制解调单元6、 存储单元7、USB通信单元8、RS422通信单元9、摄像头单元10和 蓝牙单元11与电源单元12电连接。主控单元是机控器主要的数据处 理单元和各单元数据交互的枢纽，负责根据规定的协议与各个组成单 元进行通信，分析与处理通信链路传输的语音、数据信息，控制各个 组成单元按功能要求进行工作，并及时响应按键操作。主控单元MCU 采用ARM Cortex-A8内核微处理器进行构建，在该硬件平台上实现 Linux操作系统，支持512M字节的RAM空间、1G字节的FLASH空间 及CAN总线控制器、IIC控制器、LCD控制器、Power VRSGX530图 形处理器和多个UART串口等，适用于多媒体终端等应用领域。

射频标签收发单元2通过UART接口与主控单元1电连接和信号 连接，基于UART串行数据通信，实现与射频标签的数据通信，实现 控制射频标签接收信号机信号并进行相应的数据处理；射频标签收发 单元2包括有源射频标签模块，实现调度中心对调车机车精确的定位 功能，定位误差可控制在0.3至1米内。

在调车场内合适的位置布置有实时发送激活信息的信号机，机控 器通过射频标签收发单元2接收调车场内信号机的激活信号，并识别 所述激活信号的场强强度，射频标签模块将信号机的ID和信号强度 发送给主控单元，主控单元将机控器的ID、信号机编号和信号机信 号强度等信息打包后，发送给射频标签模块，主控单元1控制射频标 签收发单元2定时将机控器的ID和信号机编号、场强强度等信息以 1.2G超高频率发送至基站；采用差分运算技术，基站将机控器的定 位信息与本站定位信息进行精密计算，获取调车机车的精确定位地理 位置信息，并传输给调度中心，机控器在同一时间内检测接收2至3 个信号机的激活信号，并将信号及时发送至基站，由于机控器射频标 签模块采用1.2G超高频率发送这极短的数据信息，实现基站在毫秒 级时间内，接收机控器发来的信息，并以精密的算法(差分算法)得 到机车当前的地理位置信息，因此，通过基站在其覆盖范围内对有源 标签的快速识别的方式，实现调度中心对调车机车精确的定位功能。

400MHz数字无线收发单元3通过UART接口与主控单元1电连接 和信号连接，主控单元1与信号灯显示单元4和按键显示单元5电连 接和信号连接；400MHz数字无线收发单元3接收调车作业通知单、 调车指令或测机指令，主控单元1根据调车指令控制信号灯显示单元 4显示，主控单元1控制按键显示单元5显示调车作业通知单或调车 指令，主控单元1根据测机指令控制400MHz数字无线收发单元3与 便携台保持通信；主控单元可控制400MHz数字信道机进行发射、信 道切换等工作。400MHz数字无线收发单元3采用400MHz数字信道机，实现机控器与系统内其他设备的语音、数字信息的无线通信；USB通 信单元8与主控单元1电连接和信号连接，USB通信单元8用于与计 算机连接，主控单元1通过USB通信单元8接收计算机输频软件的指 令；通过按键显示单元5操作或计算机输频软件操作可对400MHz数字信道机发射频率、发射功率、接收频率、接收灵敏度、接收门限等 参数设置。机控器还增加了信令、语音强插功能，调车指令可以打断 语音通话，进行强插，保证了调车指令的正常传输，更好的保证了调 车作业的安全，使指令传输上更有优势。机控器具有数话同传功能，在发送测机指令时，测机指令不影响调车指令传送、不打断调车组成 员通话。

主控单元1内置Power VR SGX530图形处理器，所述Power VR SGX530图形处理器与按键显示单元5电连接和信号连接，按键显示 单元5为7寸、高清晰的TFT彩色液晶触摸显示屏；采用高清晰的彩 色液晶触摸显示屏，配合ARM Cortex-A8内置的Power VR SGX530图形处理器，实现便捷友好的人机交换界面，实现液晶显示屏低功耗 和高性能的画质的呈现，实现调车作业通知单、调车指令、灯显信息 管理、电子地图等内容的显示，满足直观高效的调车需求，实现铁路 无线数字平面调车机控器与车场调度中心调车作业完成情况的有效 沟通，实现调车作业集中指挥、电子化调车作业通知单及钩确认回执 的无线传输，有效的提高了调车作业的工作效率。

信号灯显示单元4通过GPIO接口与主控单元1电连接和信号连 接，信号灯显示单元4为高亮度的LED指示灯，所述LED指示灯与主 控单元1电连接和信号连接，所述LED指示灯包括一个绿色指示灯、 一个黄色指示灯和两个红色指示灯，400MHz数字无线收发单元3接 收调车指令，主控单元1根据调车指令控制相应的指示灯点亮。主控 单元1根据调车指令控制所述绿色指示灯以交流方式点亮，有效地防 止因电路故障造成绿灯常亮而导致事故；主控单元1根据调车指令控 制所述黄色指示灯或红色指示灯点亮时，400MHz数字无线收发单元3 接收测机指令，以使调车作业便携台通过测机信令确保与机控器通信 畅通，以防止通信故障造成事故。

存储单元7通过SPI接口与主控单元1电连接和信号连接；存储 单元7用于存储电子地图、通信记录、操作记录和通话记录，主控单 元1控制存储单元7的读取和写入操作；存储单元7采用SD存储卡。

DSP音频数字调制解调单元6包括DSP芯片61、音频功放芯片 62、话筒63和喇叭64，基于IIS串行数据通信，实现主控单元1与 DSP音频数字调制解调单元6的语音数据通信；主控单元1与DSP芯 片61电连接和信号连接，DSP芯片61与音频功放芯片62和话筒63 电连接和信号连接，音频功放芯片62与喇叭64电连接和信号连接； 400MHz数字无线收发单元3接收语音信号并发送至主控单元1，主控 单元1根据协议重新打包语音信号后，一路发送至DSP芯片61，DSP 芯片61将解调后的语音信号发送至音频功放芯片62，音频功放芯片 62将音频放大后的语音信号发送至喇叭64进行播放；一路发送至存 储单元7进行录音存储。由话筒63采集的语音信号经DSP芯片61编 码后发送至主控单元1，主主控单元1根据协议打包后，一路发送至 400MHz数字无线收发单元3进行无线发送；一路发送至存储单元7 进行录音存储。

RS422通信单元9与主控单元1电连接和信号连接；RS422通信 单元9用于与列车运行监控记录装置连接，列车运行监控记录装置可 根据现场需要配置；主控单元1通过RS422通信单元9将调车作业通 信记录实时发送至列车运行监控记录装置进行数据保存。摄像头单元 10通过UART接口与主控单元1电连接和信号连接；主控单元1控制 摄像头单元10中的摄像头进行拍照，并读取摄像头数据；蓝牙单元 11与主控单元1电连接和信号连接；蓝牙单元11用于与蓝牙耳机连 接，主控单元1控制蓝牙单元11与蓝牙耳机短距离数据通信，实现清晰的蓝牙通话功能。

电源单元12与主控单元1电连接，用于为所述平面调车机控器 提供供电电源。电源单元12包括电源输出和电源管理两部分电路， 电源输出包括DC110V转DC13.8V电源模块和DC13.8V转DC3.3V稳压 电源模块，经过DC110V转DC13.8V电源模块，为主控板、液晶触摸显示屏和400MHz数字信道机提供DC13.8V工作电压，DC13.8V转 DC3.3V稳压电源模块为主控单元1等单元电路提供稳定的DC3.3V工 作电压。电源管理包括对电源电压的监测和液晶显示时间的控制，采 用AD采样芯片电路，实时对电源电压实时监测功能，实现电源电压 异常自动告警功能，且电源单元12通过GPIO接口与主控单元1电连 接，基于GPIO接口，实现主控单元对液晶背光灯的控制，实现节能 省电功能。

需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实 用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范 围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各 种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书 为准。

Claims (8)

1.一种支持高精度定位的平面调车机控器，其特征在于，所述支持高精度定位的平面调车机控器包括主控单元(1)、射频标签收发单元(2)、400MHz数字无线收发单元(3)、信号灯显示单元(4)、按键显示单元(5)、DSP音频数字调制解调单元(6)、存储单元(7)、USB通信单元(8)、RS422通信单元(9)、摄像头单元(10)和蓝牙单元(11)和电源单元(12)；其中，

射频标签收发单元(2)与主控单元(1)电连接和信号连接；用于射频标签收发单元(2)接收调车场内信号机的激活信号，并识别所述激活信号的场强强度，主控单元(1)控制射频标签收发单元(2)定时以1.2G超高频率发送定位信息至基站；

400MHz数字无线收发单元(3)与主控单元(1)电连接和信号连接，主控单元(1)与信号灯显示单元(4)和按键显示单元(5)电连接和信号连接；用于400MHz数字无线收发单元(3)接收调车作业通知单、调车指令或测机指令，主控单元(1)根据调车指令控制信号灯显示单元(4)显示，主控单元(1)控制按键显示单元(5)显示调车作业通知单或调车指令，主控单元(1)根据测机指令控制400MHz数字无线收发单元(3)与便携台保持通信；

DSP音频数字调制解调单元(6)包括DSP芯片(61)、音频功放芯片(62)、话筒(63)和喇叭(64)；主控单元(1)与DSP芯片(61)电连接和信号连接，DSP芯片(61)与音频功放芯片(62)和话筒(63) 电连接和信号连接，音频功放芯片(62)与喇叭(64)电连接和信号连接；用于400MHz数字无线收发单元(3)接收语音信号并发送至主控单元(1)，主控单元(1)根据协议重新打包语音信号并发送至DSP芯片(61)，DSP芯片(61)将解调后的语音信号发送至音频功放芯片(62)，音频功放芯片(62)将音频放大后的语音信号发送至喇叭(64)进行播放；由话筒(63)采集的语音信号经DSP芯片(61)编码后发送至主控单元(1)，主控单元(1)根据协议打包后发送至400MHz数字无线收发单元(3)进行无线发送；

存储单元(7)与主控单元(1)电连接和信号连接；存储单元(7)存储电子地图、通信记录、操作记录和通话记录，主控单元(1)控制存储单元(7)的读取和写入操作；

USB通信单元(8)与主控单元(1)电连接和信号连接；USB通信单元(8)与计算机连接，主控单元(1)通过USB通信单元(8)接收计算机输频软件的指令；

RS422通信单元(9)与主控单元(1)电连接和信号连接；RS422通信单元(9)与列车运行监控记录装置连接，主控单元(1)通过RS422通信单元(9)将调车作业通信记录实时发送至列车运行监控记录装置进行数据保存；

摄像头单元(10)与主控单元(1)电连接和信号连接；主控单元(1)控制摄像头单元(10)中的摄像头进行拍照，并读取摄像头数据；

蓝牙单元(11)与主控单元(1)电连接和信号连接；蓝牙单元(11)与蓝牙耳机连接，主控单元(1)控制蓝牙单元(11)与蓝牙耳机短距离数据通信；

电源单元(12)与主控单元(1)电连接，用于为所述平面调车机控器提供供电电源。

2.如权利要求1所述的平面调车机控器，其特征在于，主控单元(1)内置Power VRSGX530图形处理器，所述Power VR SGX530图形处理器与按键显示单元(5)电连接和信号连接，按键显示单元(5)为液晶触摸显示屏。

3.如权利要求1所述的平面调车机控器，其特征在于，400MHz数字无线收发单元(3)为400MHz数字无线信道机。

4.如权利要求1所述的平面调车机控器，其特征在于，主控单元(1)通过UART接口与射频标签收发单元(2)电连接和信号连接。

5.如权利要求1所述的平面调车机控器，其特征在于，信号灯显示单元(4)为高亮度的LED指示灯，所述LED指示灯与主控单元(1)电连接和信号连接，所述LED指示灯包括一个绿色指示灯、一个黄色指示灯和两个红色指示灯，400MHz数字无线收发单元(3)接收调车指令，主控单元(1)根据调车指令控制相应的指示灯点亮。

6.如权利要求5所述的平面调车机控器，其特征在于，主控单元(1)根据调车指令控制所述绿色指示灯以交流方式点亮。

7.如权利要求5所述的平面调车机控器，其特征在于，主控单元(1)根据调车指令控制所述黄色指示灯或红色指示灯点亮时，400MHz数字无线收发单元(3)接收测机指令。

8.如权利要求1所述的平面调车机控器，其特征在于，电源单元(12)包括DC110V转DC13.8V电源模块、DC13.8V转DC3.3V稳压电源模块和AD采样芯片电路，且电源单元(12)通过GPIO接口与主控单元(1)电连接。