本发明属于铁路信号设备应用技术领域，特别是涉及一种能够在不同场境下能够进行应答器报文检测、leu信号检测、定位及远程传输的便携式应答器报文读取工具及方法。
背景技术：
在铁路系统中，应答器是安全行车的重要组成部分，应答器的正常与否牵涉到行车安全，对应答器的检测确保应答器正常工作是安全行车的重要保证。目前原有应答器报文读取工具因存在检测记录数据不能无线远程传输、检测人员无法定位、应答器报文不方便实时校核等使用不方便问题，需要开发新一代的应答器报文读取设备已解决应答器设备检测、维护不方便问题。
一种便携式应答器报文读取工具是为解决铁路部门应答器报文检测、leu信号检测、检测数据的传输和管理、检测定位等需要，利用无线发射技术、射频接收和解码技术、gps定位技术、无线通信技术、数字处理技术等，实现对应答器报文检测、leu报文及线缆检测、检测数据的传输和管理、检测定位，从而方便用户对应答器和leu设备的维护、检测及分析。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种便携式应答器报文读取工具及方法，可以有效的解决应答器报文检测、leu报文及线缆检测、检测信息的管理和远程传输、检测定位，从而方便用户对应答器和leu设备的维护、检测及分析。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种便携式应答器报文读取工具，它包括检测单元、天线单元、数字信号单元、电池、外壳；所述检测单元，分别与天线单元、数字信号单元进行电连接；所述电池与检测单元、数字信号单元进行电连接；所述数字信号单元通过无线与外部远端服务器进行通信连接；所述数字信号单元通过线缆与外部客户端进行通信连接；
所述检测单元，用于leu信号采集、应答器27mhz激活信号输出、应答器fsk信号接收解析及电源管理；
所述天线单元，用于应答器27mhz激活信号发射和应答器fsk信号的接收；
所述数字信号单元，用于接收检测单元发送处理后的应答器报文信号、leu报文信号、leu线缆检测、leu信号幅度检测、检测信息显示、检测信息远程传输、设备定位、信息存储及电源管理，并提供人机操作接口；
所述电池，用于设备电能提供；
所述外壳，用于设备电子部分安装、固定及防护。
所述检测单元，包括电源管理模块、leu接收模块、27mhz发射模块、4.2mhz接收模块、接口模块和信号处理模块；所述leu接收模块、27mhz发射模块、4.2mhz接收模块、存储模块、接口模块与信号处理模块进行电连接；所述leu接收模块、27mhz发射模块、4.2mhz接收模块、接口模块和信号处理模块与电源管理模块进行电连接；
所述leu接收模块，用于将接收到的leu调制信号进行滤波、整形并传输至信号处理模块进行信号解析；
所述27mhz发射模块，用于产生27.095mhz正弦波激活信号；
所述4.2mhz接收模块，用于将接收到的应答器fsk报文调制信号进行解调、整形，并传输至信号处理模块进行信号解析；
所述接口模块，用于实现与天线单元、数字信号单元之间电信号转接；
所述信号处理模块，用于leu报文调制信号接收处理、27mhz应答器激活信号发射处理、4.2mhz应答器报文调制信号接收处理，并将处理后信号发送至数字信号单元；
所述电源管理模块，用于将输入电源电压转换为检测单元各模块所需的工作电源电压，并对电源输出进行管理。
所述天线单元，包括应答器激活信号谐振发射模块、应答器报文调制信号的谐振接收模块；
所述应答器激活信号谐振发射模块，用于27mhz激活信号的无线耦合发射；所述应答器激活信号谐振发射模块，包括无线耦合线圈、谐振电路、接口电路；所述谐振电路，在接收27mhz信号附近谐振呈现低阻状态，使得27mhz激活信号通过无线耦合线圈发射出去；所述无线耦合线圈，采用环形pcb布线方式；
所述应答器报文调制信号的谐振接收模块，将应答器发射出的4.2mhz报文调制信号通过无线耦合单元接收并传输至检测单元4.2mhz接收模块进行解调。
所述数字信号单元，包括电源管理模块、检测单元信号接口电路、无线通信模块、定位模块、usb接口模块、声光指示模块、人机交互接口模块、leu线缆检测模块、leu信号幅度检测模块、cpu处理模块、存储模块；所述检测单元信号接口电路、无线通信模块、定位模块、usb接口模块、声光指示模块、人机交互接口模块、leu线缆检测模块、leu信号幅度检测模块、存储模块与cpu处理模块进行电连接；
所述检测单元信号接口电路，用于接收检测单元传输的应答器报文信号和leu报文信号；
所述无线通信模块，用于将设备检测信息通过gsm/gprs传输至远端服务器；所述无线通信模块，包括且不局限于gsm/gprs通信方式；
所述定位模块，用于获取gps经纬度信息和实时时间信息并传输至cpu处理模块；
所述usb接口模块，用于实现设备和客户端之间信息传输；
所述声光指示模块，用于指示设备运行状态、设备检测或按键声音提示；
所述人机交互接口模块，包括显示屏和按键接口模块；所述显示屏，用于显示检测的应答器信息、leu信息；所述按键接口模块，用于对被检测项目选择、信息查询及远距离传输操作；
所述leu线缆检测模块，用于leu线缆通断信号检测；
所述leu信号幅度检测模块，用于将接收leu信号进行ad转换处理，并传输至cpu处理模块；
所述cpu处理模块，用于对各模块传输的信息进行处理并传输至显示模块进行显示，同时传输至存储模块进行信息存储；
所述存储模块，用于设备检测信息的存储；
所述电源管理模块，用于电源开关控制、电源状态检测、电源输出控制；所述电源管理模块与数字信号单元各模块相连接并提供工作电源。
一种便携式应答器报文读取工具的方法，它包含以下步骤：
①、设备上电并选择检测项目，便携式应答器报文读取工具通过数字信号单元、检测单元、天线单元检测外部应答器报文信号，通过检测单元检测leu报文信号；
②、便携式应答器报文读取工具检测单元将接收外部应答器报文信号、leu报文信号进行处理并传输至数字信号单元；
③、数字信号单元将接收应答器报文信息、leu信息进行处理、存储并以数值、图形的方式进行显示；
④、数字信号单元通过定位模块进行位置定位，通过无线或有线方式将检测信息传输至远端服务器或客户端。
步骤1中，所述设备上电，通过设备外置电源开关按钮进行上电启动；
所述检测项目选择，设备上电后，通过便携式应答器报文读取工具人机交互接口按钮键盘选择不同检测项目进行操作；所述人机交互接口，包括电源开关按钮、按钮键盘、显示屏、电源充电输入接口；
所述外部应答器报文信号检测，实现过程如下：设备上电启动后，将便携式应答器报文读取工具放置于外部应答器正上方规定的距离范围内，然后通过按钮键盘选择应答器报文检测，数字信号单元将检测指令发送至检测单元；检测单元接收到读取应答器报文指令后产生27mhz能量激活信号经放大后通过线缆传输至天线单元，由天线单元将27mhz能量信号发射至外部应答器；外部应答器接收到27mhz能量信号后激活并发送4.2mhz应答器fsk报文信号；便携式应答器报文读取工具天线单元接收应答器fsk报文信号，经检测单元解析后传输至数字信号单元进行后续处理及显示；
所述leu信号检测，实现过程如下：设备上电启动后，将leu检测探头插接在被检测leu信号检测点上，通过便携式应答器报文读取工具按钮键盘选择leu信号检测，数字信号单元将leu信号检测指令发送至检测单元；检测单元接收到读leu报文命令时开启leu报文的通道控制开关，检测单元将接收leu报文信号进行滤波、整形、解析后发送至数字信号单元进行后续处理及显示。
步骤2中，所述检测单元接收的应答器报文信号处理，将接收到的应答器报文调制信号经应答器报文接收模块解调、整形后传输至检测单元信号处理模块，信号处理模块将接收报文信号进行dbpl解码、fsk报文的多重采样及滤波处理，然后经crc75校验和报文解析，解析成功后将应答器报文信息传输至数字信号单元；若因为fsk报文传输故障或其他原因，fsk报文一直无法被正确解析，则检测单元在设定等待时间以后会启动后续返回命令，并提示报文读取失败；
所述检测单元接收的leu报文信号处理，将接收到的leu报文调制信号经检测单元leu接收模块滤波、整形后传输至检测单元信号处理模块进行leu报文的dbpl解码、fsk报文的多重采样及滤波处理、crc75校验和解析，并将解析的tgm报文通过检测单元接口模块传输至数字信号单元；若因为leu报文传输故障或其他原因，leu报文一直无法被正确解析，则检测单元在设定等待时间以后会启动后续返回命令，并提示报文读取失败。
步骤3中，所述数字信号单元应答器报文信息或leu报文信息的接收处理，首先将接收应答器报文信息或leu报文信息进行缓存、校验处理，校验成功后将数据返回并进行存储或发送；所述数据校验内容，包括且不局限于头尾信息、环形队列信息、校验位信息、帧长度信息；
所述检测信息存储，经接收处理后的信息写入flash存储器中；
所述便携式应答器报文读取工具信息显示，包括且不限于导航显示、应答器读取显示、leu读取显示、数据查看显示、时间显示、gsm/gprs信号质量显示、电池电量显示；
所述当前页面显示，由每次切换页面时调用相应的显示程序进行显示。
步骤4中，所述位置定位，通过gps/北斗定位模块实时接收经纬度信息和实时时间，实现实时定位，再将获取的定位信息和报文信息组合在一起，确定便携式应答器报文工具的位置；
所述无线信息传输，通过数字信号单元远程传输模块连接注册网络成功后，然后与远端服务器建立通信连接并进行信息上传；
所述信息上传，包括向远端服务器注册的信息和检测存储的信息；所述信息上传到远端服务器后，设备等待远端服务器对信息的确认；如果在设定时间内收不到远端服务器的回应，则设备进行超时重传；
所述远程传输模块与远端服务器的通讯，采用udp方式连接远端服务器；
所述便携式应答器报文读取工具与客户端连接，通过usb接口有线方式建立通信连接并进行信息上传。
采用上述技术方案的本发明，它具有以下优点：
(1)本发明采用卫星定位技术、无线通信技术、无线射频技术、fsk信号解码技术等，能够对应答器报文进行无线读取、leu信号和线缆等进行检测，方便铁路电务部门对应答器设备、leu设备的检测、维护。
(2)本发明具有卫星定位、无线传输能力，有效解决用户在使用过程中对现有应答器设备位置定位、报文校核及应答器信息维护日常管理问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种便携式应答器报文读取工具的结构图；
图2是本发明提供的一种便携式应答器报文读取工具检测单元的结构图；
图3是本发明提供的一种便携式应答器报文读取工具数字信号单元的结构图；
图4是本发明提供的一种便携式应答器报文读取工具的信号处理流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种便携式应答器报文读取工具，它包括检测单元、天线单元、数字信号单元、电池、外壳；所述检测单元，分别与天线单元、数字信号单元进行电连接；所述电池与检测单元、数字信号单元进行电连接；所述数字信号单元通过无线与外部远端服务器进行通信连接；所述数字信号单元通过线缆与外部客户端进行通信连接；
所述检测单元，用于leu信号采集、应答器27mhz激活信号输出、应答器fsk信号接收解析及电源管理；
所述天线单元，用于应答器27mhz激活信号发射和应答器fsk信号的接收；
所述数字信号单元，用于接收检测单元发送处理后的应答器报文信号、leu报文信号、leu线缆检测、leu信号幅度检测、检测信息显示、检测信息远程传输、设备定位、信息存储及电源管理，并提供人机操作接口；
所述电池，用于设备电能提供；
所述外壳，用于设备电子部分安装、固定及防护。
如图2所示，所述检测单元，包括电源管理模块、leu接收模块、27mhz发射模块、4.2mhz接收模块、接口模块和信号处理模块；所述leu接收模块、27mhz发射模块、4.2mhz接收模块、存储模块、接口模块与信号处理模块进行电连接；所述leu接收模块、27mhz发射模块、4.2mhz接收模块、接口模块和信号处理模块与电源管理模块进行电连接；
所述leu接收模块，用于将接收到的leu调制信号进行滤波、整形并传输至信号处理模块进行信号解析；
所述27mhz发射模块，用于产生27.095mhz正弦波激活信号；
所述4.2mhz接收模块，用于将接收到的应答器fsk报文调制信号进行解调、整形，并传输至信号处理模块进行信号解析；
所述接口模块，用于实现与天线单元、数字信号单元之间电信号转接；
所述信号处理模块，用于leu报文调制信号接收处理、27mhz应答器激活信号发射处理、4.2mhz应答器报文调制信号接收处理，并将处理后信号发送至数字信号单元；
所述电源管理模块，用于将输入电源电压转换为检测单元各模块所需的工作电源电压，并对电源输出进行管理。
所述天线单元，包括应答器激活信号谐振发射模块、应答器报文调制信号的谐振接收模块；
所述应答器激活信号谐振发射模块，用于27mhz激活信号的无线耦合发射；所述应答器激活信号谐振发射模块，包括无线耦合线圈、谐振电路、接口电路；所述谐振电路，在接收27mhz信号附近谐振呈现低阻状态，使得27mhz激活信号通过无线耦合线圈发射出去；所述无线耦合线圈，采用环形pcb布线方式；
所述应答器报文调制信号的谐振接收模块，将应答器发射出的4.2mhz报文调制信号通过无线耦合单元接收并传输至检测单元4.2mhz接收模块进行解调。
如图3所示，所述数字信号单元，包括电源管理模块、检测单元信号接口电路、无线通信模块、定位模块、usb接口模块、声光指示模块、人机交互接口模块、leu线缆检测模块、leu信号幅度检测模块、cpu处理模块、存储模块；所述检测单元信号接口电路、无线通信模块、定位模块、usb接口模块、声光指示模块、人机交互接口模块、leu线缆检测模块、leu信号幅度检测模块、存储模块与cpu处理模块进行电连接；
所述检测单元信号接口电路，用于接收检测单元传输的应答器报文信号和leu报文信号；
所述无线通信模块，用于将设备检测信息通过gsm/gprs传输至远端服务器；所述无线通信模块，包括且不局限于gsm/gprs通信方式；
所述定位模块，用于获取gps经纬度信息和实时时间信息并传输至cpu处理模块；
所述usb接口模块，用于实现设备和客户端之间信息传输；
所述声光指示模块，用于指示设备运行状态、设备检测或按键声音提示；
所述人机交互接口模块，包括显示屏和按键接口模块；所述显示屏，用于显示检测的应答器信息、leu信息；所述按键接口模块，用于对被检测项目选择、信息查询及远距离传输操作；
所述leu线缆检测模块，用于leu线缆通断信号检测；
所述leu信号幅度检测模块，用于将接收leu信号进行ad转换处理，并传输至cpu处理模块；
所述cpu处理模块，用于对各模块传输的信息进行处理并传输至显示模块进行显示，同时传输至存储模块进行信息存储；
所述存储模块，用于设备检测信息的存储；
所述电源管理模块，用于电源开关控制、电源状态检测、电源输出控制；所述电源管理模块与数字信号单元各模块相连接并提供工作电源。
如图4所示，当进行应答器报文检测或leu信号检测时，由人工通过便携式应答器报文读取工具数字信号单元选择被检测项目并发送检测指令至检测单元，检测单元接收到检测指令后根据不同检测类型打开相应检测通道；当选择应答器进行检测时，检测单元输出27mhz信号并通过天线单元发射至被检测应答器，应答器接收到27mhz能量信号激活并发送4.2mhz应答器报文信号，天线单元接收到4.2mhz应答器报文信号传输至检测单元进行解析，解析后应答器报文信号传输至数字信号单元进行解码、校验、显示及保存；当选择leu信号检测时，检测单元打开leu信号检测通道对接收leu信号进行滤波、整形、解析后发送至数字信号单元，数字信号单元对接收leu报文进行解码、校验、显示及保存；
便携式应答器报文读取工具检测信息，通过数字信号单元无线传输模块传输至远端服务器，通过数字信号单元usb接口模块传输至客户端。
一种便携式应答器报文读取工具的方法，它包含以下步骤：
①、设备上电并选择检测项目，便携式应答器报文读取工具通过数字信号单元、检测单元、天线单元检测外部应答器报文信号，通过检测单元检测leu报文信号；
②、便携式应答器报文读取工具检测单元将接收外部应答器报文信号、leu报文信号进行处理并传输至数字信号单元；
③、数字信号单元将接收应答器报文信息、leu信息进行处理、存储并以数值、图形的方式进行显示；
④、数字信号单元通过定位模块进行位置定位，通过无线或有线方式将检测信息传输至远端服务器或客户端。
步骤1中，所述设备上电，通过设备外置电源开关按钮进行上电启动；
所述检测项目选择，设备上电后，通过便携式应答器报文读取工具人机交互接口按钮键盘选择不同检测项目进行操作；所述人机交互接口，包括电源开关按钮、按钮键盘、显示屏、电源充电输入接口；
所述外部应答器报文信号检测，实现过程如下：设备上电启动后，将便携式应答器报文读取工具放置于外部应答器正上方规定的距离范围内，然后通过按钮键盘选择应答器报文检测，数字信号单元将检测指令发送至检测单元；检测单元接收到读取应答器报文指令后产生27mhz能量激活信号经放大后通过线缆传输至天线单元，由天线单元将27mhz能量信号发射至外部应答器；外部应答器接收到27mhz能量信号后激活并发送4.2mhz应答器fsk报文信号；便携式应答器报文读取工具天线单元接收应答器fsk报文信号，经检测单元解析后传输至数字信号单元进行后续处理及显示；
所述leu信号检测，实现过程如下：设备上电启动后，将leu检测探头插接在被检测leu信号检测点上，通过便携式应答器报文读取工具按钮键盘选择leu信号检测，数字信号单元将leu信号检测指令发送至检测单元；检测单元接收到读leu报文命令时开启leu报文的通道控制开关，检测单元将接收leu报文信号进行滤波、整形、解析后发送至数字信号单元进行后续处理及显示。
步骤2中，所述检测单元接收的应答器报文信号处理，将接收到的应答器报文调制信号经应答器报文接收模块解调、整形后传输至检测单元信号处理模块，信号处理模块将接收报文信号进行dbpl解码、fsk报文的多重采样及滤波处理，然后经crc75校验和报文解析，解析成功后将应答器报文信息传输至数字信号单元；若因为fsk报文传输故障或其他原因，fsk报文一直无法被正确解析，则检测单元在设定等待时间以后会启动后续返回命令，并提示报文读取失败；
所述检测单元接收的leu报文信号处理，将接收到的leu报文调制信号经检测单元leu接收模块滤波、整形后传输至检测单元信号处理模块进行leu报文的dbpl解码、fsk报文的多重采样及滤波处理、crc75校验和解析，并将解析的tgm报文通过检测单元接口模块传输至数字信号单元；若因为leu报文传输故障或其他原因，leu报文一直无法被正确解析，则检测单元在设定等待时间以后会启动后续返回命令，并提示报文读取失败。
步骤3中，所述数字信号单元应答器报文信息或leu报文信息的接收处理，首先将接收应答器报文信息或leu报文信息进行缓存、校验处理，校验成功后将数据返回并进行存储或发送；所述数据校验内容，包括且不局限于头尾信息、环形队列信息、校验位信息、帧长度信息；
所述检测信息存储，经接收处理后的信息写入flash存储器中；
所述便携式应答器报文读取工具信息显示，包括且不限于导航显示、应答器读取显示、leu读取显示、数据查看显示、时间显示、gsm/gprs信号质量显示、电池电量显示；
所述当前页面显示，由每次切换页面时调用相应的显示程序进行显示。
步骤4中，所述位置定位，通过gps/北斗定位模块实时接收经纬度信息和实时时间，实现实时定位，再将获取的定位信息和报文信息组合在一起，确定便携式应答器报文工具的位置；
所述无线信息传输，通过数字信号单元远程传输模块连接注册网络成功后，然后与远端服务器建立通信连接并进行信息上传；
所述信息上传，包括向远端服务器注册的信息和检测存储的信息；所述信息上传到远端服务器后，设备等待远端服务器对信息的确认；如果在设定时间内收不到远端服务器的回应，则设备进行超时重传；
所述远程传输模块与远端服务器的通讯，采用udp方式连接远端服务器；
所述便携式应答器报文读取工具与客户端连接，通过usb接口有线方式建立通信连接并进行信息上传。
本发明优点：采用卫星定位技术、无线通信技术、无线射频技术、fsk信号解码技术等，能够对应答器报文进行无线读取、leu报文和线缆等进行检测，方便铁路电务部门对应答器设备、leu设备的检测、维护；采用卫星定位、远程无线传输，有效解决用户在使用过程中对现有应答器设备位置定位、报文校核及应答器信息维护日常管理问题。
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讲是显而易见的，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，在其他实施例中实现。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范围。