专利名称：用于机车控制单元无线电装置的无线电干扰检测和筛选系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于列车内通信的铁路遥测无线电测试，尤其涉及一种用于机车控制单元(LCU)无线电装置的无线电干扰检测和筛选系统。
机车控制单元(LCU)无线电装置(一般还已知为铁路遥测无线电装置)和车端(EOT)无线电装置是互补装置，它们相互通信，作为用于货物列车的完整的信息和控制系统的一部分，这是联邦铁道部(FRA)所需要的。典型地，将EOT安装在列车最后一节车厢上，并监视列车信息(诸如刹车管线气压、列车移动、电池条件等等)，并将该信息传送到LCU。由EOT监视，并通过射频(RF)传送的信息链接到LCU，并显示给机车中的人员。
由于内列车通信中LCU的适当操作是严格的，故在正规基础上，并在每一次使用之前测试LCU系统。由此，在编车场中制造出来，并安装了LCU和EOT之后，执行功能测试，以检验LCU的整个操作。这作为正常链接和武装顺序的一部分，并检验LCU的功能可操作性。这种测试不检测LCU无线电装置的性能限制。为了检测无线电性能，通常必须将LCU带到无线电商店，那里可以得到适当的设备，并且需要将LCU的外壳打开，以进入无线电装置。
在LCU上执行的这种测试中的一种是无线电接收机灵敏度性能。这种灵敏度性能测试还称为误码率(BER)测试。这种灵敏度性能测试需要将非常低的振幅测试信号施加到LCU(即，LCU接收机)，其中，这种低振幅测试信号典型地在LCU接收机接收无差错消息的能力阈值附近。但是，通过实验性的测试已经发现，在编车场中产生的EOT传送干扰低振幅测试信号。由此，在LCU灵敏度性能测试的过程中，附近的EOT传送可能干扰LCU的测试，由此记录下误码率。这依次引起不正确的BER测试结果。
由此，所需要的是一种系统，它能够测试LCU，但不记录由干扰传送引起的位错误。这种系统因此能够精确测试在RF敌对环境下的LCU。这种系统还可容易地由通常地使用LCU系统(包括单机或综合的LCU系统)而实现。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于机车控制单元(LCU)无线电装置的机车上测试的无线电干扰检测和筛选系统。
本发明的另一个目的是提供一种无线电干扰检测和筛选系统，它消除了由LCU的测试过程中的干扰引起的位错误。
根据本发明，提供了一种无线电干扰检测和筛选系统和方法，用于机车控制单元(LCU)无线电装置的机车上测试。本发明的系统和方法适合于与单机LCU或综合LCU一起使用。
本发明的系统包括连接到RF通信测试装置的调制器。该调制器产生并连续重复短的伪随机消息，而RF通信测试装置接收该消息，并将它加到一个信号上。将校正的衰减器和连接电缆连接在LCU和RF通信测试装置之间。衰减器使消息衰减到较好地在LCU接收无差错消息的能力阈值附近的低振幅信号。
将RF干扰检测模块连接到LCU，它能够检测干扰传送。当RF干扰检测模块检测干扰传送(即，EOT)，它将这种检测通报给LCU。然后，该LCU将进行校正行动，以补偿这种干扰传送。这一校正行动包括中止在检测的干扰信号的时间中从RF通信测试装置接收到的无差错消息的计数。一旦RF干扰检测模块不再检测干扰传送，则LCU将重新开始对从RF通信测试装置接收到的无差错消息计数，直到完成灵敏度性能测试。按照这种方法，完全消除了由外部的传送干扰引起的位错误，并可得到精确的BER结果。
本发明还针对一种检测和筛选干扰传送的方法。这种测试LCU的方法使用LCU能力阈值附近的低振幅信号以接收无差错消息。本发明的这种方法还包括对由LCU接收的低振幅信号计数。在对每一位低振幅信号计数后，作出决定是否有干扰信号。当有干扰信号时，本发明的方法提供信号给LCU，以将该检测通知LCU。然后，LCU将中止每一个接收的数据位的计数，并在不再检测到干扰信号时重新开始对每一个接收的数据位计数。根据计数和重新开始步骤的结果产生通过和失误消息。
从下面参照附图，对本发明的较佳实施例的详细描述，上述和其它目的、方面和优点将被更好地理解。
图1是示出与第一种类型的LCU一起使用的本发明的第一实施例的方框图；图2是示出与第二种类型的LCU一起使用的本发明的第二实施例的方框图；图3是示出本发明的RF干扰检测系统的方框图；和图4示出流程图，说明作为在第一实施例的LCU中施行的程序或作为在第二实施例的LCU中带有个人电脑(PC)用户界面的实施程序而执行的测试程序的逻辑。
本发明针对一种用于机车控制单元(LCU)无线电装置的机车上测试的无线电干扰检测和筛选系统。为了消除在LCU灵敏度性能测试(也称为误码率(BER)测试)过程中的位错误，本发明的系统检测所有可能引起位错误的频率上干扰的传送信号，并在检测到这种干扰传送的时间内中止LCU灵敏度性能测试。当本发明的系统不再检测到干扰传送，LCU重新开始LCU灵敏度性能测试。相应地，通过使用本发明的无线电检测和筛选系统，可以在诸如具有几个可能干扰LCU灵敏度性能测试的EOT传送编车场之类的RF敌对环境中，精确执行LCU灵敏度性能测试。
本发明的无线电测试和筛选系统适合于与单机LCU或综合LCU一起使用。单机LCU包括诸如控制开关之类的内装的用户界面和显示器，这允许操作者监视和控制LCU。另一方面，综合LCU不包括内装用户界面，因为它一般通过通信端口接到机车。通过由个人电脑(PC)访问该通信端口(通过输入/输出(I/O)盒)，操作者能够监视和控制综合LCU。单机LCU和综合LCU都具有本地微处理器，用于执行LCU所需功能。
单机LCU测试设置现在参照图1，这里示出单机LCU的LCU测试设备。图1的测试设备包括具有音频输出端口11的BER调制器10。将BER调制器10的音频输出端口11通过电缆12连接到RF通信测试设备20的调制输入端口21。BER调制器10最好产生和连续重复短的(63比特)伪随机消息(BER测试消息)，而RF通信测试设备20接收该短伪随机消息，并调制载波信号。该调制的载波信号可以在RF通信测试设备20的RF输入/输出端口22得到。通过校正衰减器25并连接校正电缆14，将LCU30连接到RF通信测试设备20的RF输入/输出端口22。将校正衰减器25连接到LCU30的天线连接器31。校正的衰减器25使BER测试消息信号衰减到最好是LCU接收无差错消息的能力阈值附近的低振幅值。
在图1的配置中，来自RF通信测试设备20的BER测试消息信号通过衰减器25传送到LCU30。然后，LCU30通过对在测试周期内接收到的BER测试消息的总数以及无差错位错误BER测试消息的总数计数，处理BER测试消息。如果在测试间隔时接收到的无差错BER测试消息的数量等于预定的最小值，例如1024个消息都有63位长(总共有64512位)，则确定LCU的接收机灵敏度是令人满意的。熟悉本领域的人应该知道，预定的最小值可根据本发明的具体设置选择，并且预定的最小值应该较好地在传送低振幅信号之前设置。
但是，EOT传送容易干扰施加给LCU的低振幅测试信号，由此引起对位错误计数和记录。这些位错误是由LCU从EOT干扰传送错误接收的信号，并且主要是由于LCU在灵敏度性能测试中接收和记录这些与低振幅信号结合的干扰传送的能力引起的。然后这些位错误的计数和记录引起不正确的BER结果，并且由此可能导致LCU灵敏度性能测试的失败。
为了解决这个问题，通过RF干扰检测盒40的检测器输出端41，将RF干扰检测盒40连接到LCU30的通信端口32(即，串联端口)。该RF干扰检测盒40包括能够接收干扰传送的天线45。当RF干扰检测盒40检测到干扰传送时，它将通知LCU，从而LCU可以采取校正行动。这种校正行动将消除不精确的BER结果。
更具体地说，当检测干扰传送时，RF干扰检测盒40提供了一个信号给LCU30，指出检测到干扰传送。一旦检测到干扰传送，LCU30在检测到干扰信号时间内，中止对从RF通信测试设备20接收的无差错BER测试消息的计数。一旦RF干扰检测盒40不再检测到干扰传送，LCU30将对从RF通信测试设备20接收到的无差错BER测试消息重新开始计数，直到完成灵敏度性能测试。按照这种方式，完全消除了由传送干扰引起的位错误，并可以得到精确的BER结果。在BER测试结束时，LCU30可根据测试的结果，显示诸如“BER通过”和“BER失败”之类的消息；即在测试间隔内LCU是否接收到必须的数量的无差错消息。如果LCU不通过BER测试，在LCU将被调离工作，以进行维护和修理。
综合LCU测试设备图2示出用于综合LCU的LCU测试设备。图2的实施例包括许多和图1的实施例相同的部件，并类似地用于LCU无线电接收机的灵敏度性能的测试。
现在参照图2，通过电缆12将BER调制器10连接到RF通信测试设备20。类似于图1的实施例，BER调制器10最好产生并连续重复短伪随机消息(BER测试消息)，并且RF通信测试设备20接收伪随机消息并调制载波信号。将校正衰减器25和连接电缆14连接在LCU30和RF通信测试设备20之间。和图1的讨论非常相似，衰减器25使BER测试消息信号衰减到最好是LCU接收无差错消息的能力阈值附近的低振幅值。在图2的配置中，通过衰减器25将来自RF通信测试设备20的BER测试消息信号送到LCU30。
特别对于图2的实施例，在个人电脑(PC)34、RF干扰检测盒40和LCU30的串联端口32之间设置I/O接口33。个人电脑34包括存储在其硬盘上，或存储在安装于个人电脑34内的软盘或其它媒体上的用户界面软件程序。PC程序允许灵敏度性能测试在用户界面内没有设置的LCU系统上进行。将RF干扰检测盒40连接到I/O接口33，从而它可与LCU30通信。RF干扰检测盒40包括用于接收干扰传送的天线45。
类似于图1的实施例，一旦检测到干扰传送，则LCU30在检测到干扰信号的时间内，中止灵敏度性能测试(即中止对接收的无差错BER测试消息的计数)。一旦RF干扰检测盒40不再检测到干扰传送，则LCU30将通过重新对从RF通信测试设备20接收到的无差错BER测试消息计数，而重新开始灵敏度性能测试。通过这种方法，完全消除了由干扰传送引起的位错误，并可以得到精确的校正BER结果。
RF干扰检测盒图3示出了一个具体的RF干扰检测盒40的元件。但是，熟悉射频设计领域的人应该知道，图3的RF干扰检测盒40仅仅是说明性例子，还可以将其它具有相同功能等效物的配置与本发明一起使用。
现在参照图3，RF干扰检测盒40包括无线电接收机42，用于通过天线45接收干扰传送。在较佳实施例中，调谐无线电接收机42以接收EOT频率，并结合无线电信号强度指示器(RSSI)。该RSSL示出是直流电压，与接收到的EOT频率的信号强度成比例。电压比较电路44接收RSSI输出电压的直流电压，并将该直流电压与参考电压比较。如果有干扰信号，则RSSI电压增加，引起电压比较电路44断路，并将逻辑信号输出到测试中的LCU30。然后该LCU30中止其计数操作，直到RF干扰检测盒40不再检测到干扰EOT传送。
测试软件的流程4是灵敏度性能测试中，LCU使用的软件流程图，用于确保EOT干扰传送不引起不精确的BER结果。应该知道，图4等于显示了本发明的检测和筛选系统的一个高级方框图，它执行现在图4中描述的流程图的步骤。
还应该知道诸如初始主要位计数值(参照图4中的流程图描述)仅仅是为了说明的目的而提供的，并且这些数量和值将不以任何限定本发明的范围的方式分析。图4中描述的流程图的步骤应用于单机系统的LCU和综合系统的LCU。
现在参照图4，在功能块400-430处执行本发明的软件的初始化。具体地说，在功能块400开始LCU的工作。在功能块410，将良好的包计数器设置为0。良好的包计数器是对测试期间对LCU接收到的无差错BER测试消息计数的计数器。在这个例子中，如果没有发生位错误，则将接收到1024个消息。在功能块420中，将主要位计数器设置为初始值，最好是但是不限于64512位(1024个消息×63位长度)。(当主要位计数器减少为0时，测试完成)。在功能块430，本发明的软件将主要位计数器的值拷贝到辅助位计数器。
在功能块400-430完成初始化以后，在功能块440，接收的数据位被移至LCU中的处理缓冲器中。在较佳实施例中，处理缓冲器可以是63位长，以提供63位消息长度。
在功能块440处处理了单个位以后，在判决功能块450确定是否由RF干扰检测盒检测到干扰信号。如果检测到干扰信号，则在功能块460，将主要位计数器重新设置为辅助计数器的值，它在最后良好包匹配中包含主要位计数器值。绕过进一步的处理，并在功能块440将下面接收到的数据位移到处理缓冲器。
如果在功能块450未检测到干扰传送，则在功能块470作出决定，即是否有包匹配。包匹配将表示传送完全无差错BER测试消息(63位)。如果在判决功能块470确定有包匹配，则主要位计数器值将在功能块480拷贝到辅助位计数器。在功能块490，将增加良好包计数器。
如果在功能块470未确定包匹配，或在功能块490处良好包计数器增加后，主要位计数器值将在功能块500处减少。在较佳实施例中，主要位计数器值不减少，直到有效的第一个消息传送并记录为止。这确保了LCU在灵敏度性能测试的初始化以前适当地同步。
在功能块510，确定主要位计数器值是否等于0。如果主要位计数器等于0，则重复功能块440到500有关步骤，直到主要位计数器值等于0为止。
如现在参照功能块440到510描述的，如果检测到干扰信号，则主要位计数器连续地重新设置为它在最后良好匹配时的值。一旦不再检测到干扰信号，则随着接收每一个数据位，减少主要位计数器。随着接收良好的无差错消息，增加良好的包计数器。按照这种方式，干扰信号不负面影响测试结果的结果，这是由于位消息的计数被中止，并且主要位计数器的减少的值由辅助位计数器保留的值替代。
在完成功能块440到510的处理之后，在功能块520作出决定，即良好的包计数器值是否大于或等于阈值，其中阈值可以是具体测试的任意数量。如果良好的包计数器值大于或等于阈值，则在功能块530的显示表示，LCU已经通过了灵敏度性能测试。如果包计数器值不大于或等于阈值，则在功能块540的显示表示LCU没有通过灵敏度性能测试。
虽然已经根据具体地应用于LCU无线电装置的较佳实施例描述了本发明，但是熟悉本领域的人将知道，本发明可以通过在所附的权利要求范围和主旨内的修改实现。
权利要求
1．一种测试铁路遥测无线电装置的系统，所述遥测无线电装置使用其接收无差错消息(误码率(BER)测试消息数据位)的能力阈值附近的低振幅测试信号，其特征在于所述系统包含第一计数器，用于对由所述铁路遥测无线电装置检测到的BER测试消息数据位计数；检测装置，用于检测干扰信号，当检测到所述干扰信号时，所述检测装置将信号提供给所述第一计数器；其中，所述第一计数器在检测到干扰信号时中止对接收到的BER测试消息数据位计数，并在所述检测装置不再检测到所述干扰信号时重新开始对接收到的BER测试消息数据位计数。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于还包含第二计数器，用于对由铁路遥测无线电装置检测到的无差错测试消息计数，其中，当第一计数器计数到预定数量的接收的BER测试消息数据位时，所述第二计数器对无差错测试消息计数。
3．如权利要求2所述的系统，其特征在于第一计数器是主要位计数器；和第二位计数器是包计数器。
4．如权利要求2所述的系统，其特征在于包含用于保存对在测试开始和最后一个接收到的无差错测试消息之间的间隔内接收到的接收的BER测试消息数据位的计数的装置。
5．如权利要求4所述的系统，其特征在于用于保存计数的低振幅测试信号的装置是辅助位计数器。
6．如权利要求2所述的系统，其特征在于还包含用于根据计数的接收的BER测试消息数据位的总数是否等于预定数，和计数的无差错消息是否等于或超过另一个预定数，返回一个通过或失败消息的装置。
7．如权利要求1所述的系统，其特征在于在与铁路遥测无线电装置有关的机车控制单元内实现第一计数器和检测装置。
8．一种测试铁路遥测无线电装置的方法，所述铁路遥测无线电装置使用它接收无差错消息(误码率(BER)测试消息数据位)的能力阈值附近的低振幅测试信号，其特征在于所述方法包含以下步骤对由铁路遥测无线电装置接收到的BER测试消息数据位计数；检测是否有干扰信号，并且当检测到干扰信号时将该信号提供给铁路遥测无线电装置；在检测到干扰信号期间中止对接收到的BER测试消息数据位计数；当不再检测到干扰信号时对接收到的BER测试消息数据位重新开始计数；根据计数和重新开始步骤的结果返回一个通过或失败消息。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于还包含将用于对无差错消息计数的包计数器设置为零；将主要位计数器设置为初始值，所述主要位计数器对接收到的BER测试消息数据位计数；和处理一组BER测试消息信号的位，其中在处理了所述一组位的每一个位后，提供干扰检测步骤，并且当检测到干扰信号时，将辅助计数器的值复制到主要位计数器。
10．如权利要求9所述的方法，其特征在于还包含当未检测到干扰信号时，确定是否完全无差错消息传送到铁路遥测无线电装置。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于还包含确定主要位计数器值是否等于零；和确定计数的无差错消息是否超过阈值。
12．如权利要求11所述的方法，其特征在于还包含当无差错消息的数量等于或超过阈值时，显示通过或类似的消息。
13．如权利要求11所述的方法，其特征在于还包含当无差错消息的数量不等于或超过阈值时，显示失败或类似的消息。
14．如权利要求11所述的方法其特征在于还包含当将无差错消息传送到铁路遥测无线电装置时增加包计数器。
15．如权利要求11所述的方法，其特征在于主要位计数器值不减少，直到有效的第一个消息被传送并由铁路遥测无线电装置记录，以确保铁路遥测无线电装置在测试开始以前正确地同步。
全文摘要
本发明提供了一种用于机车控制单元(LCU)无线电装置的机车上测试的无线电干扰检测和筛选系统。为了消除LCU灵敏度性能测试(还称为误码率(BER)测试)过程中的位错误,本发明的系统检测可能引起位错误的干扰传送信号,并在检测到干扰传送期间中止LCU灵敏度性能测试。一旦本发明的系统不再检测到干扰传送,则LCU将重新开始LCU灵敏度性能测试。
文档编号H04L1/20GK1310525SQ01102970
公开日2001年8月29日 申请日期2001年2月7日 优先权日2000年2月7日
发明者C·B·赖特, H·格利斯塔 申请人:西屋气刹车技术股份有限公司