探索基于fpga的应答器编码研究

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1、北京交通大学硕士学位论文基于FPGA的应答器编码研究姓名：张斌申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：李开成20060301北京交通大学硕士毕业论文摘要为了保证列车运行的安全，对列车运行控制系统的功能、安全性和可靠性的要求越来越高。这些功能、安全性和可靠性目标的实现需要列车运行控制系统在车一地间传输大量的信息。应答器作为车一地间信息传输的一种方式在列车运行控制系统中应用广泛。20世纪90年代，欧洲铁路联盟在制定欧洲列车运行控制系统(ETcs)技术规范的同时，也制定了应答器的相关技术规范一EuROBALIsE。本文首先分析了应答器的特点、分类、工作原理及其在国内外列车运行控制系统中

2、的应用情况；接着分析了欧洲应答器的编码策略，并对该编码策．略的安全性进行了数学分析；然后提出了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)来实现欧洲应答器编码的方案，采用自顶而下的设计方法对该实现方案进行模块划分，并详细分析了各个子模块和顶层模块的设计过程和实现方法，完成了经过设计环境QuartIlsII编译综合后的结构图；最后在仿真环境中对该设计方案进行了大量的仿真分析工作。最后，论文对所做的工作进行了总结，指出了需要进一步研究的内容。关键字：列车运行控制系统，应答器，编码，FPGA，仿真北京交通大学硕士毕业论文Ab砒ractAbstractInordertoensurethesafbtyoftr

3、ainoperation，therequirementsfort11efIlIlction，safetva11dreliabili“ofthen面ncontrDlsystembecomemorcandmorcimponallt．Theachievementofthoseaimdemandslar窖einfonnation打a11smittedbetweenthe仃ainandthetrack．Asoneofthemethodsto臼‘ansmitinfbmationbe俩ecnthetrainandthet托【ck．baliseiswidelyusedinthet豫incontrolsyst

4、em．Illthe1990s，EuropeanRailwayA11iancehadlaiddownthetechniquecnterionforETCS，andmeinterrelaledtechnjquecriterionforbalise，wtlicharccalledt11e王mROBALISE．Firstly'thecharacteristic，sorts，principlesand印phcationcasesofbaliseareanalyzedinmedissenation．Secondly，也edissertationaIlalyzesmecodillgstrategyofEU

5、ROBALISE锄dmakessomemathematicsanalysesofit．onmebasisoftllecodingstrategyofEUROBALISE，thedissenationproposesa80lutiontothiscodings仕ategybyusingFPGA．withthetop—do啪des咖me也od．meschemeisdividedimocertainmocluleswhicharedescribedindetails．MeaIlwhile，thepapcralsoliststhetopologyofthosemodules，which盯cpmvid

6、edbyQuartusⅡ．Finally'alotofemulationshavebeendonetovalidatemevaliditvofthescheme．Atnlee11dofthemesis，ttlew血01eworkofthepmjectiss眦吼arizeda11dthcfhrtherresearchcontentsaI_eDointedout．Keywords：thetraiⅡcontrolsystem，balise，code，FPGA，emulatioⅡ．II．北京交通大学硕士毕业论文第一章绪论1．1列车运行控制系统1．1．1列车运行控制系统发展概述19世纪中叶出现火车以后

7、，立即就有人研究如何控制火车安全运行问题。为了保证列车的安全，最早采用人骑马作为列车运行先导，以后又用过在一定距离设置导运人员通过挥旗来表达列车可否安全前行。1830年英国开始第一次应用横木式带灯光的信号机，1832年美国采用在柱子上挂黑球或自球来对列车指示停车或通过。19世纪80年代开始，列车运行控制系统进入了第一个发展阶段，即基于轨道电路的列车运行控制系统(TBTc，TrackCircuitBasedTr