基于动车组车载应答器传输模块的测试系统

本发明属于铁路通信，具体是基于动车组车载应答器传输模块的测试系统。

背景技术：

1、应答器传输模块(balise transmisson module，btm)是保障高速铁路动车组安全运行的核心部件，是动车组车载控制系统的重要组成部分，与此同时btm易受到外界电磁干扰信号干扰，导致其不能正常接收到地面应答器的列车控制信息导致整个车载控制系统宕机，进而导致列车停车，严重威胁列车运行效率和安全。因此，需要对干扰信号进行测试和定位。

2、现有技术对列车运行过程中btm天线受信号干扰的程度监测日趋成熟，但是对干扰信号的定位监测尚未成熟，为实现干扰信号的定位检测，中国专利公布号为cn113067650a的专利公开了一种btm信号和干扰分析处理装置，包括采集部和处理盒，采集部可使用不同的信号耦合探头，采集btm的环境干扰信号以及链路信号；处理盒对采集的信号进行频域和时域分析，可分析处理环境干扰信号，也能对频率特性为2-6m的通用信号进行分析处理；分析处理装置可作为便携式设备用于探测排查车载应答器传输模块环境干扰，也能安装于列车上实时监测车载应答器传输模块的链路信号。

3、该专利提出的信号的分析处理装置对信号进行频域和时域进行分析，以确定信号的干扰区段。然而该技术中往往需要多次开行列车才能确定信号的干扰区段，增加了排查成本，因此，为了能够直接定位干扰源位置，减少列车开行次数，从而减小排查成本，我们提出了一种基于动车组车载应答器传输模块的测试系统。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，以直接定位干扰源位置，达到减小列车开行次数、减小排查成本的目的。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，包括：

3、电子标签，安装于动车组上，用于存储动车组列车信息；

4、接收单元，包括动车组车载btm天线，动车组车载btm天线由第一btm天线和第二btm天线组成，用于接收运行过程中动车组列车发射出的辐射信号，并记录接收到的辐射信号的磁场能量；

5、机车识别单元，用于与电子标签射频连接，读取电子标签内存储的动车信息，实现动车的自动识别；

6、btm电磁干扰源定位单元，用于根据接收单元接收到的磁场能量和比奥沙伐定律，计算动车组列车上干扰源的位置；

7、数据终端，用于接收、存储、查询干扰源的测试数据。

8、进一步，电子标签存储的列车信息包括列车的车型、车号和车端。

9、进一步，动车组车载btm天线包括三种组合，分别为动车组运行控制侧备用天线和非运行控制侧备用天线组合、动车组运行控制侧备用天线和非运行控制侧主用天线组合以及动车组非运行控制侧备用天线和非运行控制侧主用天线组合。

10、进一步，机车识别单元包括rfid读取器。

11、进一步，btm电磁干扰源定位单元确定干扰源位置具体为：定义第一btm天线安装位置为第一观测点，第一观测点的磁场能量大小为b1，第二btm天线安装位置为第二观测点，第二观测点的磁场能量为b2，根据比奥沙伐定律，第一观测点的b1与第二观测点的b2之间的关系为：

12、

13、

14、

15、d＝d1+d2…………(4)

16、其中，d为第一观测点与第二观测点的距离，θ1为第一观测点与干扰源的夹角，r1为第一观测点与干扰源的距离，d1为r1投射在动车组上的投影距离，θ2为第二观测点与干扰源的夹角，r2为第二观测点与干扰源的距离，d2为第二观测点r2投射在动车组上的投影距离；

17、根据第一观测点的b1、第二观测点的b2和干扰源随第一观测点和第二观测点的夹角变化，以确定干扰源的位置。

18、进一步，btm电磁干扰源定位单元对干扰源位置的确定包括干扰源位于动车组和干扰源位于动车组运行环境。

19、进一步，当干扰源位于动车组时，干扰源位置确定如下：

20、干扰源位于动车组时，干扰源位置不随动车组运动而变化，此时r1＝d1,r2＝d2，θ1和θ2均为0，根据(1)-(4)转换可得：

21、

22、将btm电磁干扰源定位单元接收到的第一btm天线和第二btm天线的磁场能量以及第一btm天线和第二btm天线的距离代入(5)，求得干扰源距离第一btm天线的位置r1：

23、

24、进一步，当干扰源位于动车组运行环境时，干扰源位置确定如下：

25、干扰源位于动车组运行环境时，干扰源的相对位置随动车组运动而变化，此时θ1和θ2呈负相关，θ1逐渐减小时，θ2逐渐增大，

26、当t时刻，θ2为90°时，根据(1)-(4)转换可得：

27、b1r12-b2r22＝0……………(6)

28、b1(d2+r22)2-b2r22＝0…(7)

29、将btm电磁干扰源定位单元接收到的第一btm天线和第二btm天线的磁场能量以及第一btm天线和第二btm天线的距离代入(7)，求得干扰源距离第二btm天线的位置r2：

30、

31、根据t时刻动车组运行位置和r2，即可定位干扰源位置。

32、采用上述方案后实现了以下有益效果：

33、1.本方案基于电磁场理论分析，利用btm天线接收的磁场能量和比奥沙伐定律，计算出干扰源位置，相较于现有技术中确定干扰源区段需多次开行列车，本方案提出的测试系统不仅只需开行一次列车即可定位干扰源位置，同时相较于现有技术推算的干扰源区段，本方案计算得到的干扰源位置范围更精确，提高了干扰源定位的准确性，减少了开行列车所需的能源消耗、时间消耗和人力消耗，节省了排查成本；

34、2.本方案采用的动车组车载btm天线组合多样，能够满足安装有btm设备的不同车型的动车组的干扰源排查，且本方案未改变列车车体结构，未增加列车车体外挂设备，保障了动车组列车的运行安全。

技术特征：

1.基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：电子标签存储的列车信息包括列车的车型、车号和车端。

3.根据权利要求2所述的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：动车组车载btm天线包括三种组合，分别为动车组运行控制侧备用天线和非运行控制侧备用天线组合、动车组运行控制侧备用天线和非运行控制侧主用天线组合以及动车组非运行控制侧备用天线和非运行控制侧主用天线组合。

4.根据权利要求3所述的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：机车识别单元包括rfid读取器。

5.根据权利要求4所述的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：btm电磁干扰源定位单元确定干扰源位置具体为：定义第一btm天线安装位置为第一观测点，第一观测点的磁场能量大小为b1，第二btm天线安装位置为第二观测点，第二观测点的磁场能量为b2，根据比奥沙伐定律，第一观测点的b1与第二观测点的b2之间的关系为：

6.根据权利要求5所述的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：btm电磁干扰源定位单元对干扰源位置的确定包括干扰源位于动车组和干扰源位于动车组运行环境。

7.根据权利要求6所述的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：当干扰源位于动车组时，干扰源位置确定如下：

8.根据权利要求6所述的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，其特征在于：当干扰源位于动车组运行环境时，干扰源位置确定如下：

技术总结
本发明公开了铁路通信技术领域的基于动车组车载应答器传输模块的测试系统，电子标签，安装于动车组上，用于存储动车组列车信息；接收单元，包括动车组车载BTM天线，用于接收运行过程中动车组列车发射出的辐射信号，记录辐射信号的磁场能量；机车识别单元，用于动车的自动识别；BTM电磁干扰源定位单元，用于根据接收单元接收到的磁场能量和比奥沙伐定律，计算动车组列车上干扰源的位置；数据终端，用于接收、存储、查询干扰源的测试数据。本发明利用BTM天线接收的磁场能量和比奥沙伐定律，只需开行一次列车即可定位干扰源位置，减少了开行列车所需的能源消耗、时间消耗和人力消耗，节省了排查成本。

技术研发人员：肖建军
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13