专利名称：应答器车载查询器专用报文发送设备及报文发送方法
技术领域：
本发明涉及铁路通信信号领域，特别涉及一种应答器车载查询器专用报文发送设备及报文发送方法。
技术背景
应答器车载查询器(Balise Transmission Module,简称BTM)是列车行驶控制系统中的重要组成。BTM通过天线激活地面应答器，并接收来自地面应答器发出的报文，将接收到的报文进行解码处理后输送给列车计算机使用，因此需要对BTM进行测试，保证BTM的安全，从而保证列车的行车安全。而BTM的测试需要由地面应答器提供报文，以检测BTM的接收和报文传输能力。
现有的BTM测试方法中有人工测试与专用系统测试两种，但是使用人工测试时， 其报文发送采用了比较落后的人工方式，需要由人拿着地面应答器按规定的路径通过BTM 的天线的发射面，使BTM接收信号得到全面检测，依靠操作人员手工执行，测试距离、范围、 通过速度等不易控，操作人员接近BTM天线，存在电离辐射的风险，不利于人体健康；而专用系统测试则需要通过一系列仪器控制报文发送，需要的仪器多，成本高，对于 BTM接收报文和BTM提供射频能量这两种功能的测试，需要不同的连接配置，测试过程中需要来回频繁切换，使得操作极其复杂
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种应答器车载查询器专用报文发送设备及报文发送方法，通过对普通地面应答器进行简单改进而实现。
—种应答器车载查询器专用报文发送设备，包括地面应答器、控制模块、电平转换模块、光电开关模块与电源模块，其中控制模块与电平转换模块相连，用于通过电平转换模块来周期性地控制光电开关模块的闭合与断开；电平转换模块用于根据控制模块的指令来驱动光电开关模块工作与否；光电开关模块与地面应答器的发射环串连，同时光电开关模块的另一端与电平转换模块相连，当电平转换模块根据控制模块的指令驱动光电开关模块工作时，光电开关模块闭合，则发射环被接通，地面应答器向应答器车载查询器发送报文，否则光电开关模块断开，则发射环也被断开；电源模块与光电开关模块、电平转换模块、控制模块分别相连，用于为上述模块供电。
一种基于上述应答器车载查询器专用报文发送设备的报文发送方法，包括上电启动，接收应答器车载查询器发送的射频能量，自检，判断自检是否成功；若是，则判断是否符合预设的条件，若是，则接通光电开关，向应答器车载查询器发送报文；判断光电开关的接通时间是否达到预设的时间，若是，则断开光电开关，再次判断是否符合预设的条件。
本发明的有益效果在于本发明提供的应答器车载查询器专用报文发送设备及报文发送方法，实现了报文的自动发送而不需要再依靠操作人员手工执行，保证了安全，并且能够提供更多的报文选择，同时利用报文数量与时间长度设计数量不对等关系，形成多种报文发送组合，可以完全满足批量生产过程的需要，同时成本较低，操作简单。
图I是本发明实施例提供的普通地面应答器的原理框图；图2是本发明实施例提供的应答器车载查询器专用报文发送设备的总体结构示意图； 图3是本发明实施例提供的应答器车载查询器专用报文发送设备的详细结构示意图； 图4是本发明实施例提供的应答器车载查询器专用报文发送设备的另一详细结构示意图；图5是本发明实施例提供的报文发送方法的流程图；图6是本发明实施例提供的另一报文发送方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明确，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明主要用于解释本发明， 但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供了一种应答器车载查询器专用报文发送设备，通过对普通地面应答器进行改进，在其发射环中串入光电开关，通过控制电路周期控制该应答器车载查询器专用报文发送设备的通断，同时修改普通地面应答器非易失存储模块为多个非易失存储器件组成。
图I为普通地面应答器的原理框图，包括27M接收环、整流模块、非易失存储模块、 上行链路信号生成与发射环，地面应答器通过27M接收环接收应答器车载查询器向下辐射的能量，经整流模块处理，再从非易失存储模块选择应答器报文，生成上行链路信号经发射环辐射给应答器车载查询器；本发明实施例提供的应答器车载查询器专用报文发送设备的结构图如图2所示，具体包括地面应答器、控制模块101、电平转换模块102、光电开关模块103与电源模块104 ;其中控制模块101与电平转换模块102相连，用于通过电平转换模块来周期性地控制光电开关模块的闭合与断开；电平转换模块102用于根据控制模块的指令来驱动光电开关模块工作与否；光电开关模块103与地面应答器的发射环串连，同时光电开关模块的另一端与电平转换模块相连，当电平转换模块根据控制模块的指令驱动光电开关模块工作时，光电开关模块闭合，则地面应答器的发射环被接通，地面应答器向应答器车载查询器发送报文，否则光电开关模块断开，则发射环也被断开；电源模块104与光电开关模块、电平转换模块、 控制模块分别相连，用于为上述模块供电。
由于本发明未改变应答器车载查询器专用报文发送设备继承自地面应答器的工作特性，所以当应答器车载查询器专用报文发送设备收到BTM天线提供的27MHz能量时，其控制模块通过电平转换模块控制光电开关模块闭合，此时应答器车载查询器专用报文发送设备则与地面应答器完全相同，能够向BTM发送报文，从而可以完成BTM的测试。
进一步的，本发明实施例中的控制模块具体可包括自检单元、计时单元、指令发送单元与串口输出单元；其中，自检单元，用于在接通电源时开始自检；计时单元，用于计量报文的接续发送时间长度；即为计量光电开关模块的接通时间，如在光电开关模块被接通的同时，计时单元开始计时，当计时达到预设的时间时，则指令发送单元发送断开光电开关模块的指令；指令发送单元，用于向电平转换模块发送接通光电开关模块或者断开光电开关模块的指令；串口输出单元，用于提供与上位机连接的接口，从而实现上位机对报文发送的状态的监视。
进一步的，本发明实施例中的应答器车载查询器专用报文发送设备还包括时钟模块、指示灯模块；时钟模块，用于计量两次发送报文之间的时间间隔；即为断开光电开关模块的时间，如在光电开关模块断开时，时钟模块开始计时，当计时达到预设的时间时，则指令发送单元发送断开光电开关模块的指令；指示灯模块，用于指示应答器车载查询器专用报文发送设备的工作状态；本发明中的控制模块可以周期性通过电平转换模块驱动光电开关模块的接通与断开， 使得该报文发送工具的报文发送时间长度和报文发送间隔时间长度可以自定义，使得本发明有很强的适应性，并能够完全满足应答器车载查询器的测试需求。
在本发明实施例中，为了简化设计，控制模块接通/关断光电开关模块具体采用了跳线组合的方式，用2组跳线，一组用于控制单位(预设时间的数量级)，提供4位跳线，分别对应1ms，10ms, IOOms和Is ;另一组用于控制报文的持续发送时间，采用2进制换算，提供4位跳线，支持1-16的数值；本实施例中两次接通光电开关之间的间隔时间，即断开光电开关的时长具体为接通光电开关时长的8倍，这是为了模拟真实线路上地面应答器的设置，其中地面应答器有效作用范围600_，地面应答器之间的间隔为5m ；并且每接通8次光电开关之后则进入一次长时间间隔，这是为了模拟地面应答器组之间的距离超过IOOOm的情况，具体预设该长时间间隔为接通光电开关时长的1600倍。
具体的，如图3所示，控制模块以DSP为例进行描述，其中光电开关串联在地面应答器的发射环中，并且光电开关模块的控制脚与电平转换模块相连，其中电平转换模块具体为TTL电路，时钟模块具体采用20MHz的晶振，锁相环电路用来稳定频率，可以使DSP的计时更为准确，当光电开关模块接通时，DSP工作并驱动TTL电路，TTL电路再驱动光电开关，接通应答器发射环，此时报文发送工具就变成与地面应答器完全相同，能够完成BTM射频能量发射的检验，并能够向BTM发送报文，从而检测BTM接收报文的功能。
本发明实施例提供的应答器车载查询器专用报文发送设备利用DSP可以设计通断时序的特性、DSP实时性强的特性精确控制报文发送时间；利用集成电路时序可控特性， 实现报文自动发送，并且保留应答器需要27MHz能量启动的特性，实现检测不缺项；利用跳线设置提供输入，可以自定义报文发送时长，使得本发明具有很强的适应性。
进一步的，本发明实施例中的电源模块具体可以为电池，由该电池给整个应答器车载查询器专用报文发送设备供电，相应的，该应答器车载查询器专用报文发送设备中还可以包括电量检测模块，用于对电池的电量检测，并将检测结果发送给控制模块，由控制模块判断，若电量不足，则进行电量报警；同时指示灯模块还用于提供电量指示；在本发明实施例中，应答器车载查询器专用报文发送设备使用电池供电，可以减少对线缆需求，实现设备的无线化，同时还能对电池电量进行检测，保证该应答器车载查询器专用报文发送工具的可用性。
进一步的，本发明实施例中的应答器车载查询器专用报文发送设备还包括报文存储模块，相应的，控制模块中还包括报文选择单元；报文存储模块，用于存储需要发送的报文；在普通地面应答器中，只具有I片非易失存储器件，而在本发明实施例中，报文存储模块由若干个非易失存储器件构成，用于存储不同内容的报文，即通过对普通地面应答器中的非易失存储器件进行修改得到的；本发明实施例中报文存储模块以ROM为例进行说明，采用8片ROM分别存储8条不同内容的报文； 报文选择单元，用于从报文存储模块中选择不同的报文发送给应答器车载查询器，具体通过新增的控制电路实现所需非易失存储器件工作的片选，本实施例中报文选择单元采用片选命令来实现，通过片选命令选择其中的一片ROM工作，从而输出该ROM中存储的报文；在本发明实施例中，控制模块中可以固化报文发送的时间长度，如具体可以固化5种时间长度，分别为4ms、10ms、40ms、400ms和5s,其中4ms是用来模拟350km/h左右车速， IOms用来模拟200km/h左右车速，40ms用来模拟80km/h左右车速，400ms用来模拟低速通过应答器，5s用来模拟溜车通过应答器；由于固化的报文发送的时间长度为5种，而报文存储模块中存储的是8条不同内容的报文，报文发送的时间长度数量与报文数量不匹配，因此，在实际报文发送过程中，能够形成5*8=40种报文发送组合，即报文I可能发4ms,可能发IOms,也可能发5s等；同时在本发明实施例中，控制模块还可以将报文发送的时间间隔固化，如将时间间隔具体固化为10s。
具体如图4所示，对应答器车载查询器专用报文发送设备进行描述，其中光电开关仍串联在地面应答器的发射环中，本发明实施例中以控制模块为CPU来进行描述，电平转换模块具体通过TTL电路实现，光电开关串联在发射环中，同时光电开关的控制脚连接 TTL电路，TTL电路与CPU相连，控制模块中的报文选择单元通过片选信号从R0M1、R0M2至 R0M8中选择报文，当光电开关在控制模块的控制下闭合时，发射环被接通，将通过片选信号选择的报文生成为上行链路信号，再经发射环辐射给应答器车载查询器。
在本发明实施例中，由于应答器车载查询器专用报文发送设备相对于普通地面应答器能够提供更多的报文，同时利用报文数量与时间长度数量不对等关系，形成报文发送组合，从而形成大量的测试序列，可以完全可以满足批量生产过程的需要，同时成本较低， 操作简单。
相应的，本发明实施例还提供了一种基于上述应答器车载查询器专用报文发送设备的报文发送方法，该方法包括SI :上电启动，接收应答器车载查询器发送的射频能量，自检，判断自检是否成功，若是，则执行S2 ；S2:判断是否符合预设的条件，若是，则接通光电开关，向应答器车载查询器发送报文；S3:判断光电开关的接通时间是否达到预设的时间，若是，则断开光电开关，再次判断是否符合预设的条件。
其中，在步骤S2中，判断是否符合预设的条件的操作具体为读取跳线设置，获得预设时间；初始化报文发送个数，启动计时；判断是否达到第一预设的时间，则表示符合预设的条件，接通光电开关。
相应的，步骤S3中断开光电开关之后，该方法还包括判断连续接通光电开关的次数是否已达到预设的次数，若是，则执行长时间断开光电开关。
具体的，如图5所示，下面对基于应答器车载查询器专用报文发送设备的报文发送方法进行详细说明，流程如下步骤501 :上电启动，自检，若自检通过，则执行步骤502 ;步骤502 :读取跳线设置，获得预设时间；步骤503 :初始化报文发送个数，启动计时；步骤504 :判断是否达到第一预设的时间，若是，则执行步骤505 ；步骤505 :接通光电开关，向应答器车载查询器发送报文；步骤506 :判断光电开关的接通时间是否达到了第二预设的时间，若是，则执行步骤 507，否则保持光电开关的接通状态，并再次进行步骤506中的判断操作；步骤507 :断开光电开关；断开光电开关的时长具体为接通光电开关时长的8倍，这是为了模拟真实线路上地面应答器的设置，其中地面应答器有效作用范围600_，地面应答器之间的间隔为5m步骤508 :判断光电开关的接通次数是否达到了预设的次数，若是，则执行长时间间隔断开，再返回至步骤503，否则直接返回至步骤503。
其中预设的次数具体为8次，是为了模拟实际线路中的地面应答器组，一个地面应答器组中包含8个地面应答器，且地面应答器组之间的距离超过1000m，具体预设该长时间间隔为接通光电开关时长的1600倍。
在本发明实施例中，当应答器车载查询器专用报文发送设备使用电池供电时，则在步骤501中的自检通过后，还需要先进行电量检测，判断其电量是否充足，若是，则执行步骤502中的读取跳线设置，获得预设时间的操作，否则进行电量报警处理。
进一步的，在本发明实施例中，步骤S2中的判断是否符合预设的条件的操作具体还可以为初始化片选信号，选择存储的报文，同时初始化时间，选择报文的发送时间；相应的，步骤S3中判断光电开关的接通时间是否达到预设的时间，具体为判断光电开关的接通时间是否达到了所述选择的报文发送时间；如图6所示，本发明实施例提供了另一种应答器车载查询器专用报文发送方法，该方法包括以下步骤步骤601 :上电启动，自检，若自检通过，则执行步骤602与603 ；步骤602 :初始化片选信号，选择存储的报文；在本发明实施例中，由于8条报文是分别存储在8个ROM存储器中的，因此选择存储的报文就是选择R0M，并且上述8个ROM存储器是按顺序进行选择的。
步骤603 :初始化时间，选择报文的发送时间；在本发明实施例中，由于应答器车载查询器专用报文发送设备中已经固化了报文发送的时间长度，具体分别为4ms、10ms、40ms、400ms和5s,其中4ms是用来模拟350km/h左右车速，IOms用来模拟200km/h左右车速，40ms用来模拟80km/h左右车速，400ms用来模拟低速通过应答器，5s用来模拟溜车通过应答器，并且选择报文的发送时间也是按顺序进行选择的。
步骤604 :按选择的报文的发送时间接通光电开关，并将上述选择的报文发送给应答器车载查询器；在本发明实施例中，具体通过计时器来保证光电开关的接通时长，若选择的时间为 10ms，则光电开关的接通状态需保持10ms，相应的，选择的报文的发送时间也为10ms。
步骤605 :断开光电开关，并保持断开状态10s。
其中，保持断开状态的时间是自定义的，并预先固化在应答器车载查询器专用报文发送设备中的，在实际应用中可以根据需要进行自定义。
本发明提供了一种应答器车载查询器专用报文发送设备及报文发送方法，实现了报文的自动发送而不需要再依靠操作人员手工执行，保证了安全并且能够提供更多的报文选择，同时利用报文数量与时间长度设计数量不对等关系，形成多种报文发送组合，可以完全满足批量生产过程的需要，同时成本较低，操作简单。
总之，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此， 本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种应答器车载查询器专用报文发送设备，其特征在于，所述设备包括 地面应答器、控制模块、电平转换模块、光电开关模块与电源模块，其中所述控制模块与电平转换模块相连，用于通过电平转换模块来周期性地控制光电开关模块的闭合与断开；所述电平转换模块用于根据控制模块的指令来驱动光电开关模块工作与否；所述光电开关模块与地面应答器的发射环串连，同时光电开关模块的另一端与电平转换模块相连，当电平转换模块根据控制模块的指令驱动光电开关模块工作时，光电开关模块闭合，则地面应答器的发射环被接通，地面应答器向应答器车载查询器发送报文，否则光电开关模块断开，则发射环也被断开；所述电源模块与光电开关模块、电平转换模块、控制模块分别相连，用于为上述模块供电。
2.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述控制模块具体包括 自检单元，用于在接通电源后开始自检； 计时单元，用于计量报文的接续发送时间长度； 指令发送单元，用于向电平转换模块发送接通光电开关模块或者断开光电开关模块的指令； 串口输出单元，用于提供与上位机连接的接口，从而实现上位机对报文发送的状态的监视。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括 时钟模块，用于计量两次发送报文之间的时间间隔； 指示灯模块，用于指示应答器车载查询器专用报文发送设备的工作状态。
4.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述电源模块为电池时，所述设备还包括电量监测模块，用于对电池的电量检测，并将检测结果发送给控制模块，由控制模块判断，若电量不足，则进行电量报警；同时指示灯模块还用于提供电量指示。
5.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述设备还包括报文存储模块，用于存储需要发送的报文；相应的，所述控制模块中还包括报文选择单元，用于从报文存储模块中选择不同的报文发送给应答器车载查询器。
6.一种基于权利要求I所述的应答器车载查询器专用报文发送设备的报文发送方法，其特征在于，所述方法包括 上电启动，接收应答器车载查询器发送的射频能量，自检，判断自检是否成功； 若是，则判断是否符合预设的条件，若是，则接通光电开关，向应答器车载查询器发送报文； 判断光电开关的持续接通时间是否达到预设的时间，若是，则断开光电开关，再次判断是否符合预设的条件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，判断是否符合预设的条件的操作具体为 读取跳线设置，获得第一预设时间； 初始化报文的发送个数，启动计时； 判断是否达到所述的第一预设时间，则表示符合预设的条件，接通光电开关。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述断开光电开关之后，所述方法还包括 判断连续接通光电开关的次数是否已达到预设的次数，若是，则执行长时间断开光电开关。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，判断是否符合预设的条件的操作还具体为初始化片选信号，选择存储的报文，同时初始化时间，选择报文的持续发送时间；相应的，判断光电开关的接续接通时间是否达到预设的时间，具体为判断光电开关的接通时间是否达到了所述选择的报文发送时间。
全文摘要
本发明公开了一种应答器车载查询器专用报文发送设备及方法，属铁路通信信号领域，包括控制模块，用于通过电平转换模块周期性地控制光电开关模块的闭合与断开；电平转换模块，用于根据控制模块的指令驱动光电开关模块工作与否；光电开关模块，与地面应答器的发射环串连，另一端与电平转换模块相连，当电平转换模块根据控制模块的指令驱动光电开关模块工作时，光电开关模块闭合，发射环被接通，地面应答器向应答器车载查询器发送报文；电源模块用于为上述模块供电。本发明实现了报文的自动发送而不需要依靠操作人员手工执行，且利用报文数量与时间长度设计数量不对等关系，形成多种报文发送组合，可满足批量生产的需要，同时成本较低，操作简单。
文档编号H04L12/70GK102984054SQ20121046757
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者张一弛 申请人:北京交大思诺科技有限公司