一种轨道交通多频无线信号快速巡检系统

本发明涉及一种轨道交通多频无线信号快速巡检系统，属于轨道交通通信领域。

背景技术：

轨道交通无线通信包含专有业务通信与公众业务通信多种系统，为了保证无线信号的良好覆盖，需要定期沿线对多个无线频段的信号开展巡检。由于正常线路白天运营，所以巡检时间一般在晚上有限的时间段。目前采用的方法是对各种不同的频段，采用各自独立的设备测试无线信号场强，效率很低。若采用集中设备测试无线信号场强，一般场强测试方法轮换检测多个频段的时间较慢，巡检车快速移动的条件下，难以满足测试距离上的小间隔的要求。因此采用快速方法完成多频段的无线电信号的巡检有很大的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种轨道交通多频无线信号快速巡检系统，能快速完成多频段的无线电信号巡检。

为了说明本发明，需有以下假设：

1)轨道交通场景中多频信号频率设置在固定的频点上。

2)正常信号的功率大于-90dbm。

3)测试点的位置间隔应小于定值。

为达到上述发明创造目的，本发明构思是：

通过合理分配时序，各部件并行工作，快速地巡检多频段无线信号并上传到上位机。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种轨道交通多频无线信号快速巡检系统，由射频处理器、控制机和上位机三部分组成，所述射频处理器经控制机连接上位机；所述射频处理器硬件主要由fpga构造的接口模块、频率综合器以及宽频数字调解器组成。

优选地，宽频数字调解器负责信号采集、ad转换和数据处理，输入信号为射频信号，输出数据为频谱信息。频率综合器为宽频数字调解器提供混频信号。接口模块与控制机通过usb连接接收指令并向宽频数字解调器和频率综合器发送控制信息，同时接收宽频数字解调器信号向上位机发送。

优选地，所述控制机界面设置硬件的起始频率、终止频率、频率分辨率参数。

优选地，所述上位机通过网线与控制机连接，接收多频点信号，同时将频谱信息保存，并进行进一步数据处理。

优选地，所述在宽频数字解调器中，对多频信号采集的控制采用并行多线程方法，每一时刻只接收单一频段的信号，线程一对射频信号解调，包括设置检测频率、解调器带宽及数字滤波器系数，数字滤波计算。线程二对解调后的信号模数转换，包括采样、采样保持、分段量化及量化编码，线程一和线程二是同时进行的，确保了快速检测。

优选地，所述在接口模块中，线程三按照频率和带宽的对应表及时钟顺序将不同频段检测所需的本振频率命令下发给频率综合器，线程四接收宽频数字解调器发来的数字信号，加入时间戳，并输出udp序列与控制机通信，线程三和线程四是同时进行的，确保了快速检测。

优选地，所述控制机通过usb与射频处理器连接，向射频处理器发出控制指令，同时接收频谱信息。上位机通过网线与控制机连接，接收频谱信息并进行信号峰值检测和信号排列入库。控制机和上位机并行执行程序，两任务确保了快速检测。

优选地，所述控制机启动、参数设置过程：上机自启动pc，程序使用默认起始频率、终止频率、频率分辨率以及低噪放进行频率检测；可根据要求对参数进行设置；改变参数后可再次启动测量。

优选地，所述射频处理器测试过程：开始测试之后即对多个频段开始扫描，获取信号场强，无间隔循环采集。

优选地，所述上位机结果统计分析过程：将采集到每组多个场强值存储分析，保存数据功能可以将采集到的数据按组保存在本地txt文件中，文件名称为采集信息。可以通过传输功能使用udp传输协议将采集到的频点场强数据传输到上位机数据处理终端，进行频点场强图的绘制，使得信号的频率信息清晰可见。

与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出性特点和显著的优点:

1.本发明采用集中设备测试无线信号场强，在巡检车快速移动的条件下，满足测试距离上的小间隔要求，使用多线程并行的快速方法完成多频段的无线电信号的巡检；

2.本发明系统包括人机交互用户界面和数据处理终端，可以指定检测扫描频率范围，采样频率以及低噪放等参数，可以加载和保存设置的参数，上位机可以实时展示采集场强数据的频谱图。

附图说明

图1是本发明的系统的结构框图。

图2是本发明的射频处理器数据交互过程线程图。

图3是本发明的控制机数据处理过程流程图。

图4是本发明的上位机数据处理过程流程图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1，一种轨道交通多频无线信号快速巡检系统，由射频处理器1、控制机2和上位机3三部分组成，其特征在于：所述射频处理器1经控制机2连接上位机3；所述射频处理器1由宽频数字解调器1-1、接口模块1-3和频率综合器1-2组成。

本实施例轨道交通多频无线信号快速巡检系统，能快速完成多频段的无线电信号巡检。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述射频处理器1由宽频数字解调器1-1、接口模块1-3和频率综合器1-2组成；在宽频数字解调器1-1中，对多频信号采集的控制采用并行多线程方法，每一时刻只接收单一频段的信号，线程一对射频信号解调，包括设置检测频率、解调器带宽及数字滤波器系数，数字滤波计算；线程二对解调后的信号模数转换，包括采样、采样保持、分段量化及量化编码，线程一和线程二是同时进行的，确保了快速检测。

在接口模块1-3中，线程三按照频率和带宽的对应表及时钟顺序将不同频段检测所需的本振频率命令下发给频率综合器，线程四接收宽频数字解调器发来的数字信号，加入时间戳，并输出udp序列与控制机通信，线程三和线程四是同时进行的，确保了快速检测。

所述控制机2通过usb与射频处理器1-2连接，向其发出控制指令，同时接收频谱信息；上位机3通过网线与控制机2连接，接收频谱信息并进行信号峰值检测和信号排列入库；控制机2和上位机3并行执行，两任务确保了快速检测。

本实施例采用集中设备测试无线信号场强，在巡检车快速移动的条件下，满足测试距离上的小间隔要求，使用多线程并行的快速方法完成多频段的无线电信号的巡检；本实施例系统包括人机交互用户界面和数据处理终端，可以指定检测扫描频率范围，采样频率以及低噪放等参数，可以加载和保存设置的参数，上位机可以实时展示采集场强数据的频谱图。

实施例三：

参见图1-图4，轨道交通多频无线信号快速巡检系统操作步骤如下：

一、控制机启动、参数设置过程：

1)控制机为上机自启动pc，程序使用默认起始频率、终止频率、频率分辨率以及低噪放进行频率检测；

2)根据需求对参数设置；

3)保存当前配置，或者加载配置文件来设置参数；

4)改变参数后再次启动测量；

二、射频处理器测试与数据传输过程：

a.射频处理器接收射频信号，宽频数字解调器执行线程一，射频信号解调，包括设置检测频率、解调器带宽及数字滤波器系数，数字滤波计算；并行执行线程二，对解调后的信号模数转换，包括采样、采样保持、分段量化及量化编码；接口模块执行线程三，按照频率和带宽的对应表及时钟顺序将不同频段检测所需的本振频率命令下发给频率综合器，并行执行线程四接收宽频数字解调器发来的数字信号，加入时间戳，并输出udp序列与控制机通信；

b.通过检测控制机程序是否处于测量状态，若是则开始测试，即下达测试命令到射频处理器，射频处理器对三个频段开始扫描，获取信号场强，无间隔循环采集，实时显示数据；

c.进行步骤b之后，控制机将采集到每组多个场强值临时存储，通过检测程序是否处在保存状态，若是则将采集到的数据按组保存在本地txt文件中，文件名称为采集信息；

三、上位机结果统计分析过程：

可以通过检测程序是否处在传输状态，若是则使用udp传输协议将采集到的频点场强数据传输到上位机数据处理终端，进行频点场强图的绘制，使得信号的频率信息清晰可见，并再次保存数据。

实施例四：

本实施例与实施例三基本相同，特别之处如下：

所述控制机启动、参数设置过程中的步骤1)中，测量的射频处理器与控制机都是上电即工作，采集数据即刻开始，按照默认设置参数进行三个频段范围的频点扫描检测，实时显示和保存数据。在用户界面可停止测量。

所述控制机启动、参数设置过程中的步骤2)和步骤3)中，在停止测量后可以在用户界面上改变参数来满足不同场景下不同频段扫描检测的需求。可以将当前设置的参数保存至本地xml文件中，再次使用时可以直接加载该文件，完成配置。完成设置后重新开始测量即可。在参数设置过程中，通过改变扫描频段范围大小，采样频率可以调节采样频点的精确度以及信号场强大小。根据频段范围和扫描点数计算得到的频点间隔，保证采样频率不大于频点间隔的情况下使得采样频率最大，以使得采集速度最快最准确。

所述射频处理器测试与数据传输过程中的步骤b中，开始测量后按照当前界面显示的起始频点、结束频点、采样率、低噪放参数进行三个频段的采样扫描，每组频段均匀扫描采集多个频点，记录信号场强大小。采完一组即刻采集下一组直到用户手动停止测量。

所述射频处理器测试与数据传输过程中的步骤c中，处在保存状态时，采集到的数据按照分组将场强值存在txt文件中，文件名用信息表示，包括采集的时间，频段编号，采样频率，峰值功率以及通道功率，离线之后可以随时查看分析。

所述上位机结果统计分析过程中，在测量过程中控制机可以实时将采集到的每组数据发送至上位机数据处理终端，上位机可以选择是否与控制机通信，处于传输状态即可接收数据，保存数据。上位机终端可以实时显示某个频段编号频段范围内的频谱图，亦可备份传来的数据至本地。

综上所述，上述实施例轨道交通多频无线信号快速巡检系统，属于轨道交通通信领域。该系统由射频处理器、控制机和上位机三部分组成。射频处理器由宽频数字解调器、接口模块和频率混合器组成。其中宽频数字调解器负责信号采集、ad转换和数据处理，输入信号为射频信号，输出数据为频谱信息。频率综合器为宽频数字调解器提供混频信号。接口模块与控制机通过usb连接接收指令并向宽频数字解调器和频率综合器发送控制信息，同时接收宽频数字解调器信号向上位机发送。上位机通过网线与控制机连接，接收多频点信号，同时将频谱信息保存，并进行进一步数据处理。用多线程并行工作的方法完成多频段的无线电信号的快速巡检，为轨道交通场强监控提供技术支持。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。