一种互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法与流程

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法。

背景技术：

交控科技目前的针对车载控制器(VOBC)的测试设备，是专用于交控科技的VOBC本身的，无法适用于对其它友商的VOBC进行测试。因此，作为互联互通的VOBC接口层开发商，需要开发一种能够兼容其它友商的VOBC的测试测试方法。但由于互联互通仿真平台的复杂性，针对各厂商提出的各自专有的需求，由各厂商与接口层软件牵头方进行合作开发。由此便开发了互联互通VOBC适配器，为了实现VOBC接口层软件的统一设计，由各厂商分别提供VOBC接口设备规范及协议(速度传感器、雷达、应答器、IO、无线接口、BTM模块协议)。

由于各家雷达与速度传感器的复杂和不一致性，要求互联互通VOBC适配器需满足各家技术的要求，因此采用PXI插箱进行开发：硬件采用NI(National Instrument，美国国家仪器公司)的PXI(PXIE-1065主机插箱)，PXI-6541数字信号生成板卡以及NI(National Instrument，美国国家仪器公司)配线盒，与各厂商的接口线缆由各厂商自行提供并进行配线；PXIE-1065是带有Linux系统和Intel双核CPU，8G内存的主机插箱，提供了双向网卡，USB接口，电源插口等等。PXI-6541是插在PXIE-1065上的数字信号生成板卡，用来发出HSDIO(数字高速脉冲)信号，以便VOBC主机识别；PXI-6541板卡有独立的插槽，可以随意进行板卡的更换；PXIE-1065插箱较轻便，配线较容易，并有专门的配线盒可以和各厂商VOBC产品对接。

现有的速度信息产生架构如图1所示，由于各家厂商便携接口不一致，旧的便携接口无法进行适配和修改，无法满足互联互通功能的需求。且原有仿真平台架构的速度值是通过驾驶台发送牵引手柄值给仿真动力学模型，再由仿真动力学模型发送给仿真轨旁设备，最后由仿真轨旁设备将速度值以UDP形式发送给仿真便携测试仪，最后由仿真便携测试仪来进行速度脉冲信号的产生。旧的便携接口依赖硬件环境极大，不能满足同时适配各厂商VOBC产品的需求，同时速度信息通过多模块进行传递影响接收的实时性。

技术实现要素：

由于现有技术中存在上述问题，本发明实施例提出一种互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法。

本发明实施例提出一种互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法，包括：

根据动力学模型计算得到列车的目标速度，并根据速度与频率的对应关系以及预设的时钟频率关系，计算得到所述目标速度对应的脉冲板卡数据；

根据所述脉冲板卡数据，生成各车载控制器VOBC对应的速度脉冲信号。

可选地，所述方法还包括：

根据所述速度脉冲信号，生成对应的脉冲波形，并获取所述脉冲波形的测试频率；

根据所述测试频率和所述对应关系，计算得到所述脉冲波形的测试速度；

若所述测试速度和所述目标速度相等，则测试成功。

可选地，所述方法还包括：

根据脉冲频率与速度、轮径值的关系，计算得到速度与频率的对应关系。

可选地，所述根据所述脉冲板卡数据，生成各车载控制器VOBC对应的速度脉冲信号，具体包括：

根据所述脉冲板卡数据以及各VOBC对应的通道数量和相位差，生成各VOBC对应的速度脉冲信号。

可选地，所述获取所述脉冲波形的测试频率，具体包括：

根据所述脉冲波形中所有的周期数字，得到所述脉冲波形的测试频率。

可选地，所述根据动力学模型计算得到列车的目标速度，具体包括：

接收VOBC适配器驾驶台发送的传递手柄值，根据动力学模型计算得到所述传递手柄值对应的列车的目标速度。

可选地，所述根据所述脉冲板卡数据，生成各车载控制器VOBC对应的速度脉冲信号，具体包括：

根据所述脉冲板卡数据，内存板卡以预设速率取出所述脉冲板卡数据，并发送至所述VOBC适配器；

所述VOBC适配器根据所述脉冲板卡数据，生成各VOBC对应的速度脉冲信号，并发送至所述VOBC。

由上述技术方案可知，本发明实施例根据统一的脉冲板卡数据，生成各车载控制器VOBC对应的速度脉冲信号，能够克服各个厂家VOBC主机接口和速度脉冲条件限制，在互联互通平台下对接其他厂商的VOBC，并进行测试，提高速度传递效率，加快速度响应。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的速度信号的生成与传递示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的互联互通速度信号生成的示意图；

图4为本发明一实施例提供的4路脉冲相位差为90°的波形示意图；

图5为本发明一实施例提供的3路脉冲相位差为120°的波形示意图；

图6为本发明另一实施例提供的一种互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图2示出了本实施例提供的一种互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法的流程示意图，包括：

S201、根据动力学模型计算得到列车的目标速度，并根据速度与频率的对应关系以及预设的时钟频率关系，计算得到所述目标速度对应的脉冲板卡数据；

其中，速度与频率的对应关系根据脉冲频率与速度、轮径值的关系计算得到。

所述根据动力学模型计算得到列车的目标速度，具体包括：接收VOBC适配器驾驶台发送的传递手柄值，根据动力学模型计算得到所述传递手柄值对应的列车的目标速度。

S202、根据所述脉冲板卡数据，生成各车载控制器VOBC对应的速度脉冲信号。

具体地，可以根据所述脉冲板卡数据以及各VOBC对应的通道数量和相位差，生成各VOBC对应的速度脉冲信号。

内存板卡以预设速率取出所述脉冲板卡数据，并发送至所述VOBC适配器；

所述VOBC适配器根据所述脉冲板卡数据，生成各VOBC对应的速度脉冲信号，并发送至所述VOBC。

由于各个厂家VOBC主机接口和速度脉冲条件限制，无法在互联互通条件下进行产品的测试工作。因此，本实施例提出的互联互通下的通用车载速度脉冲信号生成方法如图3所示，采用FPGA方式由PXI-6624数字板卡发生器生成速度脉冲波形。目前交控的速度传感器是由速传测试仪在VxWorks环境下开发的。

通过图1和图3的对比，本发明减少了速度传递的过程，使得速度在信号间传递过程变小，速度信息传递更加准确。

本发明实施例根据统一的脉冲板卡数据，生成各车载控制器VOBC对应的速度脉冲信号，能够克服各个厂家VOBC主机接口和速度脉冲条件限制，在互联互通平台下对接其他厂商的VOBC，并进行测试，提高速度传递效率，加快速度响应。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述方法还包括：

S203、根据所述速度脉冲信号，生成对应的脉冲波形，并获取所述脉冲波形的测试频率；

其中，所述获取所述脉冲波形的测试频率，具体包括：根据所述脉冲波形中所有的周期数字，得到所述脉冲波形的测试频率。

S204、根据所述测试频率和所述对应关系，计算得到所述脉冲波形的测试速度；

S205、若所述测试速度和所述目标速度相等，则测试成功。

具体地，针对不同厂商的VOBC，本实施例将该目标速度转换为不同性质的脉冲信号；其中，对于交控科技的VOBC来说，需要产生4路脉冲信号，分两组，1路和2路是一个相位，3路和4路是一个相位，组和组之间相位差90°。对于铁科的VOBC来说，需要产生3路脉冲信号，每一路相差120°。对于卡斯柯的VOBC来说，需要产生6路脉冲信号，每3路为一组，每路相差90°；例如，每路脉冲信号均是占空比50％的方波，每路脉冲信号之间的差异仅仅是相位的差异。

下面以交控科技的VOBC为例，说明脉冲信号的产生：

HSDIO有一种时钟机制，每次它会按照这个周期进行数据的存储，时钟的最大频率为50MHz。

生成的每一个数都会用50.0M分之一来取。这个时钟是自定义设置时间的。比如13M/S对应的频率是1000HZ，但是当1000HZ输入不同厂商的VOBC时，得到的脉冲信号对应的速度则不一定是13M/S。

在PXI-6541发送周期频率中，利用PXI板卡内存静态存储机制，进行数字组合的输入以及输出。本实施例的PXI板卡内存静态存储机制中，每次发送给内存板卡的数据大小是一定的，但是针对不同的频率，所发送的数字组合是不同的；针对不同厂商的相位差和几路信号的不同，所发送的数字组合也是不同的，下面介绍相位差和脉冲的算法。

根据脉冲频率与速度、轮径值的关系算出速度与频率的对应关系。首先统一单位CM,根据公式FX＝200*Speed/pie*84，其中200是周期数，84为轮径值(单位CM)，FX是频率，Speed是速度单位CM/s。

这样的频率必须要给板卡写入数值，数值的大小是根据时钟和频率关系来算的。根据关系：时钟周期/数值＝FX，换算后数值X＝50.0e6*pie*84/200*Speed。

将1300CM/s带入公式经过四舍五入算出X＝50723。

对应画出波形图，如图4所示：低电平用0来表示，高电平用1来表示。通道标号为0-7

采用的是数字的二进制来表示，0通道存的是二进制的低有效字节，7通道存的是高有效字节。如11110000,存入通道为0-7通道分别对应的数为0,0,0,0,1,1,1,1。目前我们交控科技只用到了4通道，所以根据图3所示的字节数算出低4位为1100，0000，0011,1111,1100，0000,0011，1111......,对应的10进制数字为12,0,3,15,12,0,3,15......-这样波形的相位差就出来了。

接下来将数字的排列组合排入50723。这个数字的大小前面说过了，是根据频率算出来的，如果频率变化，那么这个数值也需要变化。根据相位差的计算，申请一个数据类型为UINT32，大小为50723字节的内存，用数组表示。12,0,3,15这四个数字代表一个4通道以一定相位差生成的一个波形周期。需要将X＝50723的数组分成4份，分别存储这四个数字。即前X/4个数组成员全存12，接下来的X/4数组成员全存0，X/4数组全存3，最后X/4个数组成员全存15，写满后将X＝50723这个数组这样的方式写入内存。板卡内存就会按照这种机制生成1000HZ的波形。

PXI 6541板根据填充的全部的周期数字，得到1000HZ，根据上面的计算，1000HZ对应于被测的VOBC所发出的速度是13m/s。将13m/s速度与测试用例的目标速度13m/s进行比较，速度一致则说明测试成功。

如果PXI 6541板根据填充的全部的周期数字，得到的不是1000HZ，则被测的VOBC所发出的速度不是13m/s，与目标速度不一致，测试不成功。

在上述的周期数字的计算中，针对3路脉冲如图5所示，计算如下：

根据图4对应的前述步骤，算出0-2通道低3位二进制数为110,100,101,001,011,010,110,100,101,001,011,010......换算成十进制为6,4,5,1,3,2,6,4,5,1,3,2.......然后将X＝50723的数组分成6份，分别存储这六个数字(6,4,5,1,3,2)。即前X/6个数组成员全存6，接下来每X/6数组成员分别全存4,5,1,3,2，写满后将X＝50723这个数组以这样的方式写入内存。板卡内存就会按照这种机制生成1000HZ的波形。

具体地，速度脉冲传递的信息和流程如图6所示(VOBC适配器包括PXI-6541板卡，PXIE-1065主机箱，配线盒等等这些硬件组合总成为VOBC适配器)：VOBC适配器驾驶台将手柄值传递至VOBC适配器中的动力学模型，由动力学模型生成速度值，进一步根据数字脉冲算法，生成速度值对应的脉冲板卡数据，由PXI内存板卡以一定速率取出数据，并通过VOBC适配器生成VOBC能识别的速度脉冲，发送至各厂商的VOBC进行测试。

速度脉冲生成后直接通过PXI 6541板卡传递给VOBC主机，而不会经过轨旁和原有的便携测试仪，由此提高了速度脉冲的传递效率。

适配器硬件配置方法比较灵活，适配器主要包括(PXIE-1065主机插箱，PXI-6541数字信号生成板卡，其他IO板卡和配线盒)，插箱比较小方便上柜安装，板卡可以插拔安装也较为简单，板卡上对应接线盒可以方便各家VOBC进行适配。针对不同厂家的VOBC可以生成多种波形的速度脉冲，并能够让不同厂家的VOBC识别。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。