车载综合通信装置和设备的制作方法

1.本发明涉及车载通信设备技术领域，尤其涉及一种车载综合通信装置和设备。


背景技术：

2.目前的itcs(incremental train control system，增强型列车运行控制系统)是一种基于车地间实时连续无线通信，配合卫星定位技术的信号控制系统，整个系统分为列控中心、轨旁和车载三种设备。
3.以往的车载将对外综合通信设备与主控设备融为一体，这样的设计方式带来以下问题：一、安全与非安全设备界限不明晰，如需要变更与通信相关的非安全软件以及通信参数，则需要更换整体软件；二、不利于设备整体维护，外接通信设备线缆和内部线缆连接混杂在一起，这种设计不利于设备整体的维护，也不利于客户排查问题和更换设备线缆等需求。所以，目前缺乏一种针对车载安全设备的车载综合通信装置和设备。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种车载综合通信装置，以实现车载设备安全功能和非安全功能的物理隔离，提升车载设备的可用性和安全性，并提高车载卫星接收功能的安全性和可用性。
5.本发明的第二个目的在于提供一种车载综合通信设备。
6.为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
7.一种车载综合通信装置，包括：
8.车载逻辑单元，用于发送车载设备与外部设备的第一通信数据；
9.若干个主控单元，每一所述主控单元与所述车载逻辑单元连接，处于启用状态下的主控单元用于接收并对外发送所述第一通信数据；
10.通信单元，与每一所述主控单元连接，所述通信单元用于接收所述第一通信数据，并根据所述第一通信数据与外部设备进行通信，以及将所述外部设备反馈的第二通信数据发送给所述主控单元，以便所述主控单元汇总后发送给所述车载逻辑单元。
11.可选的，所述通信单元包括：
12.若干个电台通信子单元，与每一所述主控单元连接，每一电台通信子单元用于接收处于启用状态的主控单元所发送的第一电台通信数据，并对所述第一电台通信数据进行处理后发送给外部电台，以及接收所述外部电台反馈的第二电台通信数据，并将所述第二电台通信数据发送给处于启用状态的所述主控单元。
13.可选的，该装置还包括：若干个导航单元，与每一所述主控单元连接，每一所述导航单元用于通过处于启用状态的所述主控单元获取所述车载逻辑单元下发的时间戳信息，并接收卫星定位数据，以及根据所述时间戳信息将相应的卫星定位数据和自身的工作状态信息通过所述主控单元发送给所述车载逻辑单元。
14.可选的，该装置还包括：数据记录存储单元，分别与每一所述主控单元、每一所述
电台通信子单元、每一所述导航单元连接，所述数据记录存储单元用于接收并记录存储各个单元发送的自身维护数据。
15.可选的，处于工作状态的主控单元发生故障时，所述车载逻辑单元还用于发送切换启用指令，以切换启用其它主控单元。
16.可选的，每一电台通信子单元具体用于将所述第一电台通信数据以tcp或者ip协议发送给所述外部电台，并对所述第二电台通信数据进行tcp或者ip协议脱去处理，以及将脱去处理后的安全协议数据发送给处于启用状态的所述主控单元。
17.可选的，每一所述导航单元为异构卫星数据接收机。
18.可选的，所述车载逻辑单元还用于：
19.根据接收到的导航单元的工作状态信息，判断所述导航单元是否处于正常工作状态，并在各个导航单元均处于正常工作状态时，从所有导航单元中选择任意两个导航单元发送的卫星定位数据作为卫星定位判读数据，以及在任一导航单元处于故障状态时，从剩余导航单元中选择任意两个导航单元发送的卫星定位数据作为卫星定位判读数据。
20.可选的，各个所述主控单元、所述电台通信子单元、所述导航单元和所述数据记录存储单元之间采用总线进行通信连接，每一主控单元与每一导航单元之间还采用串口进行通信连接，所述车载逻辑单元与每一所述主控单元之间采用串口或者以太网进行通信连接。
21.可选的，该装置还包括若干个电源，分别与所述车载逻辑单元、所述数据记录存储单元、若干个所述主控单元、所述电台通信子单元和所述导航单元连接，若干个所述电源用于给各个单元进行供电。
22.可选的，所述数据记录存储单元还包括外接接口，所述外接接口用于外接移动存储器，以通过所述移动存储器存储各个单元发送的自身维护数据。
23.为达到上述目的，本发明第二方面提供了一种车载综合通信设备，包括上述的车载综合通信装置。
24.本发明至少具有以下技术效果：
25.本发明提供了一种针对车载安全设备的车载综合通信装置和设备，该车载综合通信装置主要负责车载安全设备安全通信的链路层和物理层，可实现安全功能和非安全功能的物理隔离，提升车载设备的可用性和安全性，并且本发明中的车载导航单元采用异构设置可防止车载设备因卫星接收设备共因故障而导致卫星接收数据的失效，从而可提高车载卫星接收功能的安全性和可用性，以及本装置采用模块化独立设计，在增加或减少对外通信接口时，可通过增加或减少相应的通信单元即可实现，从而可降低维护成本，提高产品的可维护性和可扩展性，再者，本发明主控单元采用冗余设计可保证车载综合通信装置的可靠性。
26.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
27.图1为本发明第一实施例提供的车载综合通信装置的结构框图；
28.图2为本发明一实施例提供的车载综合通信装置各单元通信链路示意图；
29.图3为本发明第二实施例提供的车载综合通信装置的结构框图；
30.图4为本发明第三实施例提供的车载综合通信装置的结构框图；
31.图5为本发明一实施例提供的车载综合通信设备的结构框图。
具体实施方式
32.下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.下面参考附图描述本实施例的车载综合通信装置和设备。
34.图1为本发明一实施例提供的车载综合通信装置的结构框图。如图1所示，该车载综合通信装置10包括车载逻辑单元11、若干个主控单元12和通信单元13。
35.其中，车载逻辑单元11用于发送车载设备与外部设备的第一通信数据；每一主控单元12与车载逻辑单元11连接，处于启用状态下的主控单元12用于接收并对外发送第一通信数据；通信单元13与每一主控单元12连接，通信单元13用于接收第一通信数据，并根据第一通信数据与外部设备进行通信，以及将外部设备反馈的第二通信数据发送给主控单元12，以便主控单元12汇总后发送给车载逻辑单元11。
36.具体的，如图2所示，本实施例中的主控单元12可为若干个如2个，其采用的是冗余设计，即当前处于工作状态的主控单元12发生故障时，车载逻辑单元11可发出切换启用指令，以迅速切换至另一主控单元12并启用该主控单元12，实现设备冗余。本实施例中，主控单元12主要用于车载逻辑单元11与通信单元13的信息交互，其具体用于接收车载逻辑单元11下发的通信数据，并将其分发给相应单元，以及将相应单元与外部设备交互的数据进行汇总后发送给车载逻辑单元11。当然，主控单元12还可用于车载逻辑单元11与其它单元的信息交互。
37.本实施例中，车载逻辑单元11与主控单元12通过串口422或者以太网进行通信连接，主控单元12与通信单元13通过can(controller area network，控制器域网)总线或者lvds(low-voltage differential signaling，低电压差分信号)总线进行通信连接。本实施例中，车载逻辑单元11可通过串口422差分传输车载设备与外部设备的第一通信数据如与外部电台通信的电台通信数据，处于启用状态下的主控单元12可通过lvds总线将第一通信数据发送至通信单元13，通信单元13与外部设备通信，并将接收的第二通信数据通过lvds总线发送给主控单元12，以便主控单元12再通过以太网或者串口422将其发送至车载逻辑单元11。
38.在本发明的一个实施例中，通信单元13包括若干个电台通信子单元131。如图2所示，电台通信子单元131可为2个。其中，每一电台通信子单元131与每一主控单元12连接，每一电台通信子单元131用于接收处于启用状态的主控单元12所发送的第一电台通信数据，并对第一电台通信数据进行处理后发送给外部电台，以及接收外部电台反馈的第二电台通信数据，并将第二电台通信数据发送给处于启用状态的主控单元12。
39.本实施例中，电台通信子单元131与主控单元12可设置在一母板下，电台通信子单元131可通过母板的lvds总线获得处于启用状态的主控单元12下发的第一电台通信数据，电台通信子单元131以外部电台可接收的协议将该第一电台通信数据下发给外部电台，同
时接收外部电台传送过来的第二电台通信数据，解析对应的协议，并将解析后的数据通过lvds总线传送给处于启用状态的主控单元12。
40.其中，每一电台通信子单元131具体用于将第一电台通信数据以tcp或者ip协议发送给外部电台，并对第二电台通信数据进行tcp(transmission control protocol，传输控制协议)或者ip(internet protocol，网际协议)协议脱去处理，以及将脱去处理后的安全协议数据发送给处于启用状态的主控单元12。
41.具体的，每一电台通信子单元131可通过lvds总线将主控单元12下发的数据基于tcp/ip协议转发给外部电台，并对第二电台通信数据进行tcp或者ip协议脱去处理，以将脱去处理后的安全协议数据通过lvds总线上传给主控单元12。
42.在本发明的一个实施例中，如图3所示，该车载综合通信装置10还包括：若干个导航单元14。如图2所示，若干个导航单元14与每一主控单元12通过lvds总线(图中未显示)或者串口422连接，每一导航单元14用于通过处于启用状态的主控单元12获取车载逻辑单元11下发的时间戳信息，并接收卫星定位数据，以及根据时间戳信息将相应的卫星定位数据和自身的工作状态信息通过主控单元12发送给车载逻辑单元11。
43.本实施例中，每一导航单元14可为异构卫星数据接收机，以防止导航单元14因为共因故障带来的失效。本实施例中，每一导航单元14可通过lvds总线接收主控单元12从车载逻辑单元11获取的时间戳信息，并根据时间戳信息将相应的卫星定位数据通过lvds总线上传给主控单元12，以通过主控单元12发送给车载逻辑单元11。例如，车载逻辑单元11下发时间戳信息，导航单元14获取自身的工作状态信息，并接收外部发送的卫星定位数据，然后根据时间戳信息将对应的卫星定位数据协同自身的工作状态信息一并通过lvds总线上传给主控单元12，以通过主控单元12发送给车载逻辑单元11。
44.在本发明的一个实施例中，车载逻辑单元11还用于：根据接收到的导航单元14的工作状态信息，判断导航单元14是否处于正常工作状态，并在各个导航单元14均处于正常工作状态时，从所有导航单元14中选择任意两个导航单元14发送的卫星定位数据作为卫星定位判读数据，以及在任一导航单元14处于故障状态时，从剩余导航单元14中选择任意两个导航单元14发送的卫星定位数据作为卫星定位判读数据。
45.具体的，如图2所示，当四个导航单元14处于正常工作状态时，车载逻辑单元11可接收到四路卫星定位数据，并从中任意读取两路卫星定位数据进行逻辑判断，当其中一个导航单元14发生故障时，车载逻辑单元11可接收其中两路卫星定位数据进行逻辑判断，由此可提高车载卫星接收功能安全性和可用性。
46.在本发明的一个实施例中，如图4所示，该车载综合通信装置10还包括：数据记录存储单元15。如图2所示，数据记录存储单元15分别与每一主控单元12、每一电台通信子单元131、每一导航单元14通过总线进行通信连接，其中，与导航单元14的总线连接方式图2中未显示。数据记录存储单元15用于接收并记录存储各个单元发送的自身维护数据。其中，数据记录存储单元15还包括外接接口，外接接口用于外接移动存储器如u盘，以通过移动存储器存储各个单元发送的自身维护数据。
47.具体的，数据记录存储单元15可通过lvds总线接收各个单元发送过来的自身维护数据，并存储在板卡内部的闪存中，当板卡的外接接口插入u盘后，还可将存储在闪存内的数据转换成二进制文件存储在u盘内。
48.在本发明的一个实施例中，该车载综合通信装置10还包括若干个电源，若干个电源分别与车载逻辑单元11、数据记录存储单元15、若干个主控单元12、电台通信子单元131和导航单元14连接，若干个电源用于给各个单元进行供电。
49.具体的，本实施例的车载综合通信装置10由3u的机笼组成，机笼整体采用模块化设计理念，除机柜主体外，其他上述各单元都是一个独立的模块。各模块可以分别从机笼主体上拆卸，进行维修或更换，以降低维护成本，提高产品的可维护性和可扩展性。本实施例中，若干个电源供电电压可为24v，24v的电源可通过机笼背板给各个机笼供电，当然各个机笼中还可设置电压转换芯片，以将24v电压转换至适合各个单元供电的电压。本实施例中，采用若干个电源进行供电可起到冗余的作用，以保障供电的可靠性。
50.进一步的，如图5所示，本发明还提供了一种车载综合通信设备，该车载综合通信设备100包括上述的车载综合通信装置10。
51.综上所述，本发明提供了一种针对车载安全设备的车载综合通信装置和设备，该车载综合通信装置主要负责车载安全设备安全通信的链路层和物理层，可实现安全功能和非安全功能的物理隔离，提升车载设备的可用性和安全性，并且本发明中的车载导航单元采用异构设置可防止车载设备因卫星接收设备共因故障而导致卫星接收数据的失效，从而可提高车载卫星接收功能的安全性和可用性，以及本装置采用模块化独立设计，在增加或减少对外通信接口时，可通过增加或减少相应的通信单元即可实现，从而可降低维护成本，提高产品的可维护性和可扩展性，再者，本发明主控单元采用冗余设计可保证车载综合通信装置的可靠性。
52.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。