基于单片机的车载应答器设计(2)

菜单

4.5.1 CRC 校验模块· 23

4.5.2 同步模块··24

4.5.3 扰码模块··25

4.5.4 11-10 反转解扰 25

4.6 电源模块··25

5 结论及心得· 26

致谢· 27

参考文献· 28
1 引言本课题主要了解轨道交通信号的车地传输方式，重点研究基于应答器的车地传输方式。在此基础上利用相关专业知识，在前人研究的基础上，设计出一种基于单片机的车载应答器，实现由地面设备向车载设备提供大量信息的功能。在 CTCS（Chinese TrainControl System,简称CTCS）标准中 ,点式应答器作为列车定位和传递地面信息的关键和基础设备而存在，以此来保障了行车的安全，因此它在列车监控装置中十分重要。它的特点是：1）在无需人为干预下，实现列车的绝对定位，定位精度可以到±1M 范围内；2）向列车发送的信息是可变的，确保列车能够实时接收信息；3）储存的有用信息量大；4）可实现许多 ATC系统以外的列车控制功能。本设计重点在于应答器传输模块 BTM 的电路设计，采用 AT89C51 作为 MCU 控制模块，使设计的应答器具备收发信号的基本功能之外合理选择芯片设计电路对 FSK 信号的滤波、解调、等相关处理。1.1 本课题的目的和意义应答器（Balise）：一般可分为固定应答器和可变应答器，或者是无源应答器跟有源应答器，是一种将地面信息传输到列车的点式设备，。在铁路中，应答器系统大致可分为地面应答器、轨旁电子单元（LEU）以及车载应答器传输模块（BTM）三大部分，本次课题的研究对象为车载应答器，它主要的功能是接收来自地面应答器发送的以 FSK 为调制信号的地面固定信息以及可变信息，如列车运行前方区间空闲状态、列车位置、曲线限速等地面信息，列车能够实现理想的一次模式曲线来控制列车运行，这样的方式能让列车减速时车体更加平稳，旅客舒适度也相应地得到提高。除此之外，在铁路上，应答器也常用于列车安全防护、车种识别、道口控制、临时限速等等，作为一种速率高，信息量大的点式数据传输设备，点式应答器有许多优点是其他设备无法替代，它具有较高的综合利用价值，使用广泛市场潜力大，而且能达到一次投入综合利用和综合服务的目的，从长远角度考虑，投入产出比较为低，经济效益相当可观，因此对车载应答器的探索与研究是很有意义与必要的。
1.2 发展趋势最先将应答器运用在铁路上的是欧洲等国，但由于各国铁路上使用的应答器型号、大小都不相同，为了统一标准，在 20世纪 90年代在制定 ETCS技术规范的同时也制定了欧洲应答器技术规范。目前 ERTMS/ETCS1、2级技术标准明确，在欧洲铁路建设中已有实施的先例；但应用级别 3级，由于还未找到一个简单、易行的列车完整性检查方式，当下还没有明确的标准以及应用计划。中国参考了欧洲应答器技术规范制定适用于基于单片机的车载应答器设计 2我国铁路系统的应答器系统，根据《CTCS 技术规范总则》（科技运函[2004]14号)[9]，在 CTCS-1级中，应答器实现列车运行安全监控功能；CTCS-2级中，应答器主要用来向列车传输定位信息、线路参数、限速和停车等信息；CTCS-3 和CTCS-4 级中，则主要用来完成与列车定位相关的工作[1]。但相对于欧洲来说，应答器在我国铁路系统中运用的时间短源Y自Z优尔W.论~文'网·www.youerw.com，起步晚，正处于消化、吸收、进步、创新的阶段。点式应答器工作主要靠地面应答器和车载应答器间采用无线传输方式进行联系，这种无线传输方式即是点式传递方式，虽然点式传递信息方式优点很多，但也有不能忽视的缺点,而从经济效益考虑应答器投入产出比相当可观，因此对车载对应答器的探究是不能停止的。相信在不断的研究探索下，未来的车载应答器的功能更加完善全面，能做到定位更精确，发送的信息更实时，储存信息量更大[6]。2 车载应答器构成及原理在铁路中，应答器系统主要包括地面应答器、轨旁电子单元（LEU）和车载应答器传输模块（BTM），本次课题的研究对象主要是车载应答器，其主要由车载应答器传输模块（BTM）和车载天线构成。每套列车的列控车载设备含有两套应答器传输模块和两套车载天线。图2-1 是车载应答器的系统构成，应答器传输模块(BTM）和车载天线构成了应答器的车载设备部分。每套列车的列控车载设备含有两套应答器传输模块和两套车载天线。在这里车载天线是一个双工天线，一方面连续向地面发送27.095MHz 的高频电磁能量来激活地面应答器，一方面又接收来自地面应答器的数据报文帧，并发送给应答器传输模块 BTM，BTM 对接收到的数据报文帧进行滤波、解调、译码处理后将还原的数据报文传送到列控设备[7]。