2022年研华CPCI在铁路无线调度监控系统中的应用.doc

Application Story项目介绍：铁路通信网是为旅客和铁路公务、应急抢险、行车维修等人员提供及时可靠的通信，以提高效劳等级和运输效率保证列车的安全，到达高效运营而建立的，它是一种集列车公务通信和区间移动作业通信为一体的列车移动通信系统, 由于铁路列车具有高速运动的特点，因而无线〔移动通信〕接入网在铁路通信网中占有相当大的比重案例名称：研华CPCI在铁路无线调度监控系统中的应用 行业分类：智能交通地点：n 系统需求随着铁路现代化改造进程的迅速推进，从前单一的无线列车调度系统已经远远不能满足铁路无线通信的需要，这样就迫切需要建设一套适合于铁路现代化运营指挥需要的先进的无线通信系统系统必须可以实现调度中心与车站值班员之间、车站值班员与列车司机之间、列车司机与调度中心之间的通话功能，必须可以实现线路管理区间的公务移动通信功能，同时还必须能够实现调度中心与列车司机室之间实时的双向数据通信功能 但是铁路结构自身的特点，决定了该系统与公用移动通信网和区域性的专业移动通信网的差异，它是一种属于线面结合、以线为主的链状网铁路通信的无线接入局部目前仅有的是400MHz的无线列调系统，它完成车站值班员与进入其管辖区段的列车车长以及列车司机之间的通话联系。

当列车即将进站或即将出站时，这些通话才进行，否那么如果没有特殊的情况，那么在列车运行于区间时，通话一般不进行，这主要是从节约频率资源，减少同频干扰的角度出发的但是，基于这一想法，构成铁路无线通信接入网的方式可以采用现有的无线通信方式的集群通信方式、GSM〔全球移动通信系统〕移动通信方式、CDMA移动通信方式在欧洲，经过长期的研究和决策，最初确定的是两种系统，一个是GSM，另一个是TETRA〔泛欧集群无线通信〕后来由于GSM的技术日趋成熟，使用范围迅速扩大，造价逐渐下降，并且又由于在用户迅速扩展的情况下，集群移动通信解决方案所存在的问题日趋突出鉴于此，欧洲的铁路移动通信系统最后定位于GSM的方式，并将铁路移动通信所具有的特色〔群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能〕加进去，构成GSMR〔用于铁路的全球移动通信系统〕的解决方案n 系统描述 MIC-30001R/8是一款适用于工业应用的3UCompactPCI平台，MIC-3001/8是一款4U的带8个CompactPCI 槽为机架或配电盘装置它狭小的标准化设计允许用户设定应用的多样化备用的通常被用来安装外围设备，例如一个报警模块，电源或光驱。

u CPU 模块采用MIC-3351系列，MIC-3351是一款3U CompactPCI单螺栓接合随车携带Pentium MMX 266 MHz CPU，MIC-3351能在工作温度下的一定范围进行工作MIC-3351在仅仅2槽宽的地方就有很多功能，因此为外部设备卡存储有价值的CompactPCI槽MIC-3612是一款 4端口RS-232/422/485 PCI 通信卡它和PCI 2.1 bus规格兼容MIC-3612提供4个过电压保护，RS-232/422/485端口满足用户需要它有许多特色功能：高传输速度921.6 Kbps;4个独立的RS-232/422/485端口；可选的过电压保护等等MIC-3612还带有高性能的1上28节 FIFO 16PCI954 UART以减少CPU的负荷这些成分使它更稳定和更可靠因此，MIC-3612专门适合多任务处理的环境MIC-3620是一款8端口RS-232/422/485通信卡它和PCI 2.1bus规格兼容MIC-3620提供8个可选的过电压保护RS-232来满足用户需要它有许多特色功能：高传输速度921.6 Kbps;8个独立的RS-232端口；可选的过电压保护等等。

MIC-3620还带有高性能的128节 FIFO16PCI954 UART和16C954 UART 以减少CPU的负荷这些成分使它更稳定和更可靠因此，MIC-3620专门适合多任务处理的环境u GSM-R模块：GSM-R标准： Global Standard for Mobile Communications Rail 在GSM 900标准的根底上制定，它采用的频率正低于传统的GSM 900波段GSM-R也属于TDMA〔时分多址〕系统，每个载波携带8个时隙普通的语音呼叫使用一个时隙；典型的音频发射使用每一帧的一个时隙每个基站在每一个载波的第一个时隙提供一个根本信道，发送网络和基站的根本信息位于火车上的GSM-R移动通信设备叫作驾驶室无线电它具有特殊的用户接口，专为专用铁路运营公司设计，配备了与铁路根底设施的通信接口，如旅客信息系统或诊断单元对于铁路或支线铁路工作人员，本系统可提供 听筒，它非常类似于一般的移动 ，只是更加结实并具有更多的功能该模块外带RS-232接口因此可以和MIC-3620通讯u GPS模块原理：24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成假设干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用的基准站精确坐标，与观测值进行比拟，从而得出一修正数，并对外发布接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比拟，消去大局部误差，得到一个比拟准确的位置实验说明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米 该模块带RS-232接口，可以和MIC-3620通信u 根据客户的需要，我们将cPCI的前面板所有插卡，都移动到后端，使前面板干净整洁u 为了将GSMR和GPS模块与研华的MIC-3000平台整和在一起，研华特别为客户设计了总线转接口，可以将GSMR和GPS模块按照标准的接口接入MIC-3000，同时另外一端通过RS-232接口与MIC-3620进行通信。

GSMR模块和GPS模块总线转接卡n 项目实施〔产品型号及详细产品规格〕系统配置u      CPCI Chasis (MIC-3001R/8)u      CPCI Controller (MIC-3351)u      4-port RS-232/422/485 (MIC-3612)u      8-port RS-232 for GSM-R/GPRS/GPS connectionn 系统架构图n 总结整个系统采用MIC-3000作为量测平台，采用法国公司生产的GSMR模块由Nortel 网络供给商提供网络效劳，MIC-3620上面的232串口分别与GSMR模块、GPS模块通信，将网络数据传输到MIC-3351平台，软件通过计算和分析实现与调度端工作席工程师的实时通信其中GSMR模块主要负责传输数据GPS模块主要负责位置定位，使机车无论行驶到任何位置，调度中心都可以准确知道机车的位置同时该系统可实现铁路列车运行调度中的实时运行管理与控制，可管理列车运行方案、实时控制列车运行进路、检测列车位置和运行状态、检测相关设备的工作状态。