探析嵌入式无线机车信号车载主机研究

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1、北京交通大学硕士学位论文嵌入式无线机车信号车载主机研究姓名：于涛申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：王化深20080601中文摘要摘要：随着铁路运输向高速化、信息化和网络化发展，基于通信的列车运行控制系统(CBTC)成为列车运行控制系统的主要发展趋势。无线机车信号是一种通过无线信道方式传输列车行车信号及列车运行控制信息的装置，符合基于通信的列车运行控制技术的发展方向。本论文在对既有以单片机为控制内核的车载主机的研究基础上，提出采用嵌入式技术进行无线机车信号车载主机设计，符合COTS设计理念，可进一步提高处理能力，提高可靠性，增加系统功能，具有重要的现

2、实意义。论文阐述了嵌入式系统设计的基本思想，提出嵌入式无线机车信号车载主机的整体结构设计方案，选择PC／104为控制内核；完成了嵌入式车载主机板及母板的硬件设计，将串口扩展电路、I／O输入输出电路、数据存储电路等与PC／104控制内核进行集成，并编制了相关应用程序；在车载主机的可靠性和安全性方面，设计了机车信号安全输出电路、动态扫描电路、GPS电路等，重点对双机热备冗余结构进行设计，完成了双机切换控制器、双机争权、冗余心跳通信、心跳故障检测、双机信息同步等关键技术研究。论文在试验平台上进行了车载设备与地面设备联机调试，验证了车载主机具备的功能，达到了预期的目标。并从

3、系统的可靠性与安全性角度出发，定性评价了嵌入式无线机车信号车载冗余主机的可靠性与安全性，并用仿真软件MATLAB对影响车载冗余主机的关键参数进行了仿真。理论分析表明：本论文所设计的基于嵌入式的车载冗余主机，保证了系统的可靠性，提高了系统的安全性。关键词：无线机车信号；车载主机；嵌入式系统；双机热备分类号：U285．21ABS瞰CTABSTRACT：Alongwiththenetwork-baseddevelopmentofrailwaytransporttowardshigh-speedandinformationization，Communicationbased

4、TrainControlSystem(CBTC)hasbecomethemaintrendinthedevelopmentoftraincontrolsystem．RadioBasedCabSignalSystemisakindofdevicethattransmitsthetraintrafficsignalandtraincontrolinformationthroughthewirelesschannel，whichbelongstotheabovetrend．Basedonthestudiesontheon-boardhostcomputerwithMCUa

5、sitscore，thispaperproposesaprogramwhichUSestheembeddedtechnologytodesigntheon-boardhostcomputer．ThedesignconformstotheprinciplesofCOTS，furtherimprovingtheperformance,reliabilityandfunctionsofthesystem．Thepaperelaboratesthebasicprincipleofthedesign，proposesacomprehensiveprogramthatdesig

6、nstheon-boardhostcomputerofRadioBasedCabSignalSystemwitllembeddedtechnologywithPC／104asitsControl-Core．Italsosuccessfullydesignsthehardwareofembeddedon-boardmotherboard，integratingextendedcircuitserial，I／Oinputandoutputcircuits，datastoragecircuitandPC／104circuit，andcompilestherelatedap

7、plicationprogram．Toimprovethereliabilityandsafetyoftheon-boardequipment,thepaperalsodesignsoutputcircuitoftrainsignal，dynamicscanningcircuit，GPScircuit．ItfocusesonthedesignofHotStand-byredundantstructure，conductingresearchesonthekeytechnologiessuchasadouble-switchcontroller,dualpower