专利名称：一种嵌入式gsm-r接收解析装置及方法
技术领域：
本发明属于无线电通讯技术领域，具体涉及一种嵌入式GSM-R信号接收解析装置及方法。
背景技术：
GSM-R系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，承载了列车调度和列车控制系统中的关键指令，是非常有效的调度指挥通信工具。目前绝大多数GSM-R数据接收解析装置都是基于PC机为控制器的，通过移动的监测车辆搭载复杂的监测设备对铁路沿线的GSM-R信号进行收集，还需要加上机车记录装置，这种装置不但集成化程度低，体积庞大，不便于放置和移动。目前基于GSM-R数据接收解析装置的方法普遍存在着接收时间长，提取信息冗余，数据的可读性差，效率低等弊端，不能够及时提取有效信息，并且占用大量的存贮空间，无法满足当前接收解析对于实时性和准确性的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种嵌入式GSM-R信号接收解析装置及方法。本发明所采用的硬件平台由数字接收机、GSM-R终端、双核处理器、交换机以及数据处理中心(PC机)组成。数据处理中心通过网口与交换机相连，控制双核处理器进行指令操作；双核处理器通过网口与交换机相连，当接收到数据处理中心的指令后，分别控制数字接收机、GSM-R终端进行GSM-R上下行数据接收、GSM-R基站配置信息接收，存贮数据及上传数据处理中心；数字接收机通过网口与交换机相连，当接收到双核处理器的指令后，接收GSM-R上下行频段信号并输出两路数字中频信号上传给双核处理器，双核处理器对接收的两路数字中频信号进行存贮或上传数据处理中心；GSM-R终端通过串口与交换机相连，当接收到双核处理器指令后，解析GSM-R基站配置信息并上传给双核处理器，双核处理器对接收的GSM-R基站配置信息进行处理、存贮并上传数据处理中心。所述的嵌入式GSM-R接收解析方法步骤如下:双核处理器对数据处理中心发送的网络数据包进行长度、数据校验位、标识位的判定后，需要进行以下三步:1.双核处理器对数据处理中心发送的网络数据包进行长度、数据校验位、标识位的判定，如果发现其中一个不正确，则双核处理器向数据处理中心发送错误警告信息，要求数据处理中心重新向双核处理器发送指令，并清除刚刚接收的错误网络数据包，等待下一个网络数据包的到来，直到判定无误，执行下一步；2.如果双核处理器接收到数据处理中心要求接收GSM-R上下行数据的指令时，则进行如下步骤操作:(I)首先双核处理器对数字接收机设置通道、增益、中频带宽、前置模式基本参数指令；(2)双核处理器对数字接收机设置完成后，开始接收数字接收机返回的数据包，根据返回的数据包长度进行相应的操作，具体如下:如果BUFFER〈0，判定接收数据包错误，并舍去；如果0〈BUFFER〈LEN，判定接收数据包是指令数据包或数据粘包，并舍去；如果BUFFER>LEN，继续如下判定:如果BUFFER>LEN1，则存贮数据包，存贮长度为N，如果BUFFER〈LEN1，则不符合存贮条件，并舍去。其中:BUFFER是双核处理器接收数字接收机发送的整个数据包的长度，且长度大于O ;LEN是接收机正确收到双核处理器发送的基本参数指令后发送到双核处理器的字节长度；LENl双核处理器是否存贮数字中频信号的阈值。3.如果双核处理器接收到数据处理中心要求接收GSM-R基站配置信息的指令时，则进行如下步骤操作:对双核处理器收到基站信息的字符串提取有用数据，包括基站ID、基站识别码，载波配置，这些数据更能准确提供GSM-R基站配置情况，上传数据处理中心或存贮。本发明的有益效果是:其一，本发明采用多线程同步技术对GSM-R数据，基站解析信息进行接收处理，提高了系统效率；相对于以往的直接把接收数据放入数据库来说，本发明对接收的数据进行循环判定原则，增加了接收数据的准确性；相对于直接把基站信息存入数据库来说，本发明只提取了基站信息中的有效数据，增加了数据的可读性，减少了信息的存贮空间。其二，本发明的接收解析装置由数字接收机、GSM-R终端、双核处理器、交换机以及数据处理中心(PC机)组成，突破了以往基于PC机为控制器，搭载复杂的监测设备对GSM-R进行数据接收解析，该接收解析装置结构简单，体积小，精确度高，降低了成本，提高了接收解析GSM-R数据效率。其三，本发明中所述的一种嵌入式GSM-R接收解析装置，其特征在于:所述的双核处理器、数据处理中心、数字接收机通过网口与交换机相连接，通过1000M网口发送数据，GSM-R终端通过串口与双核处理器相连接，提高了数据传输速度。其四，本发明在Iinux操作系统中完成，可以对接收的数据文件进行权限设置，增加了数据的可靠性，借助于处理器的高速运算来对接收数据进行操作，提高了系统的效率。
图1是本发明的结构示意图。图中:1:数字接收机；2 = GSM-R终端3:交换机；4:双核处理器；5:PC机。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明:本发明所述的嵌入式GSM-R信号接收解析装置在武广高铁(湖南段)沿线区域进行放置，其功能框图如附图1所示，具体由数字接收机、GSM-R终端、双核处理器、交换机以及数据处理中心(PC机)组成。
其中，数字接收机采用的是超短波数字接收机FGS10A，接收范围应能够涵盖GSM-R频段，该数字接收机通过以太网口与交换机相连。数字接收机由高频接收模块、数字下变频模块、计算机模块和电源模块组成。其中高频接收模块有两部分组成，分别用于接收GSM-R上行885 889MHz频段，GSM-R下行930 934MHz频段，完成宽带采样输出中频信号，中频信号经数字下变频模块的变频、滤波、和速率转化处理后输出数字中频信号，经过计算机模块上传到双核处理器中，双核处理器把接收到的数据上传到数据处理中心。GSM-R终端采用GSM-R MODEM，通过串口与双核处理器相连。双核处理器通过Linux操作系统对GSM-R终端发送解析指令，对GSM-R下行频段进行解析，解析出GSM-R基站的配置信息，主要包括基站ID、基站识别码，载波配置。双核处理器采用的是合众达公司的SEED-DEC138开发板，通过以太网与交换机相连。交换机采用的是局域网交换机，分别将数字接收机、PC机、双核处理器通过网线连接到交换机上，并设置不同的IP地址，分别为172.25.13.56 ；172.25.13.59 ；172.25.13.57。数据处理中心和双核处理器传输的网络数据包格式如下:
权利要求
1.一种嵌入式GSM-R接收解析装置，包括数字接收机、GSM-R终端、双核处理器、交换机以及数据处理中心；数字接收机、双核处理器、以及数据处理中心均连接至交换机，所述的数据处理中心控制双核处理器进行指令操作并汇总上传结果；所述的双核处理器接收到数据处理中心的指令后，分别控制数字接收机、GSM-R终端进行GSM-R上下行数据接收、GSM-R基站配置信息接收，双核处理器把接收到的数据信息上传数据处理中心并存贮；所述的数字接收机用于接收GSM-R上下行频段信号并输出两路数字中频信号上传给双核处理器；所述的GSM-R终端用于接收、解析GSM-R基站配置信息并上传给双核处理器。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式GSM-R接收解析装置，其特征在于:所述的双核处理器、数据处理中心、数字接收机通过网口与交换机相连接，GSM-R终端通过串口与双核处理器相连接。
3.基于一种嵌入式GSM-R接收解析装置的接收解析方法，其特征在于包括以下步骤: 双核处理器对数据处理中心发送的网络数据包进行长度、数据校验位、标识位的判定后，需要进行以下三步: 1)双核处理器对数据处理中心发送的网络数据包进行长度、数据校验位、标识位的判定，如果发现其中一个不正确，则双核处理器向数据处理中心发送错误警告信息，要求数据处理中心重新向双核处理器发送指令，并清除双核处理器刚刚接收的错误网络数据包，等待下一个网络数据包的到来，直到判定无误，执行下一步； 2)如果双核处理器接收到数据处理中心要求接收GSM-R上下行数据的指令时，则进行如下步骤操作: (1)首先双核处理器对数字接收机设置通道、增益、中频带宽、前置模式基本参数指令； (2)双核处理器对数字接收机设置完成后，开始接收数字接收机返回的数据包，根据返回的数据包长度进行相应的操作，具体如下: 如果BUFFER〈0，判定接收数据包错误，并舍去； 如果0〈BUFFER〈LEN，判定接收数据包是指令数据包，并舍去； 如果BUFFER>LEN，继续如下判定: 如果BUFFER>LEN1，则存贮数据包，存贮长度为N ； 如果BUFFER〈LEN1，则不符合存贮条件，并舍去。
其中: BUFFER是双核处理器接收数字接收机发送的整个数据包的长度，且长度大于O ; LEN是接收机正确收到双核处理器发送的基本参数指令后发送到双核处理器的字节长度； LENl是双核处理器是否存贮数字中频信号的阈值，其中LENl为宽带数据包的长度。
3)如果双核处理器接收到数据处理中心要求接收GSM-R基站配置信息的指令时，则进行如下步骤操作: 对双核处理器收到基站信息的字符串提取有用数据，将有用数据上传数据处理中心或存贮，所述的有用数据包括基站ID，基站识别码，载波配置，其中基站ID包括移动网络码，移动国家码，位置区码，小区识别码四种。
全文摘要
本发明提供了一种嵌入式GSM-R接收解析装置及方法，包括数字接收机、GSM-R终端、双核处理器、交换机以及数据处理中心；数字接收机、双核处理器、以及数据处理中心均连接至交换机，数据处理中心控制双核处理器进行指令操作并汇总上传结果；双核处理器接收到数据处理中心的指令后，分别控制数字接收机、GSM-R终端进行GSM-R上下行数据接收、GSM-R基站配置信息接收，双核处理器把接收到的数据信息上传数据处理中心并存贮；数字接收机用于接收GSM-R上下行频段信号并输出两路数字中频信号上传给双核处理器；GSM-R终端用于接收、解析GSM-R基站配置信息并上传给双核处理器。
文档编号H04L1/18GK103117842SQ20131000127
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者赛景波, 褚丹丹, 刘杰, 刘瑞, 李志敏, 佟秋薇, 刘霄, 谢标, 宿玲玲, 江继龙 申请人:北京工业大学