一种应答器可变报文信号发生装置的制作方法

1.本发明涉及铁路通信领域，尤其是涉及一种应答器可变报文信号发生装置。


背景技术：

2.应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息(无源应答器)，也可连接轨旁单元传送可变信息(有源应答器)。
3.列车的atp系统通过应答器传输模块(btm)和车载天线(cau)来接收地面应答器的信息，车载应答器天线安装于列车两端司机室下方，当列车头部运行到地面应答器的上方时，车载应答器天线便会发出电磁能量到地面应答器，地面应答器便会将该能量转换为工作电源，使应答器内部的电子单元开始工作，将其内部所存储的线路，速度等信息发送给列车atp系统。
4.车载应答器传输系统作为车载atp的重要安全设备，需要通过全面可靠测试。中国专利cn108847867a公开了一种应答器信号模拟器，包括上位机、rsg主机、rsg参考环；用户通过上位机软件设置应答器信号电气特性、应答器作用范围、列车速度、应答器信号包络幅度，并将这些参数设置发送给rsg主机；应答器报文也通过上位机软件下载到rsg主机中；用户通过上位机软件选择发码模式、以及启动/停止发码；rsg主机接收到上位机软件的各项参数设置的配置命令后，控制硬件产生相应的信号，并存储报文；当收到上位机软件的启动命令后，则根据当前的发码模式将应答器信号发出；rsg主机产生的应答器信号通过rsg参考环转换为电磁波后发出；用户可灵活使用各种该发码模式及参数设置，生成想要模拟的应答器应用场景或应答器性能。
5.然而该实现方式通过硬件电路的谐振方式实现频率的产生，频率的切换通过电容切换完成，通过该方法实现的硬件电路复杂，不利于设备维护，且频率调节缺少连续性，频率范围过窄，测试不完全。硬件电路复杂，而且参考环通过外接的方式，设备体积大，不利于携带和运输。此外，由于通过rgs参考环发送，设备一致性差，作为测量设备存在一定缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了提供一种应答器可变报文信号发生装置，通过收发器、控制器、标准时钟发生器、串并数据转换器、数模转换器、功率调节器和发送天线实现装置主体，在实现可变报文的发生的同时，体积小，便于携带和运输。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.一种应答器可变报文信号发生装置，包括上位机和装置主体，所述装置主体包括发射板，该发射板包括收发器、控制器、标准时钟发生器、串并数据转换器、数模转换器、功率调节器和发送天线，所述收发器的输入端连接至上位机，输出端连接至控制器，标准时钟发生器、串并数据转换器、数模转换器和功率调节器依次连接并均与控制器连接，所述功率调节器与发送天线连接。
9.进一步的，所述收发器为can收发器，所述装置还包括协议转换器，该协议转换器
设于上位机和收发器之间。
10.进一步的，所述协议转换为以太网-can转换器。
11.进一步的，所述标准时钟发生器包括逻辑可编程控制器。
12.进一步的，所述串并数据转换器包括第一并入串出移位寄存器和第二并入串出移位寄存器，所述第一并入串出移位寄存器和第二并入串出移位寄存器的输入端均分别连接至控制器和标准时钟发生器，所述第一并入串出移位寄存器的输出端连接至第二并入串出移位寄存器，所述第二并入串出移位寄存器的输出端连接至数模转换器。
13.进一步的，所述上位机为pc机。
14.进一步的，所述装置还包括外壳，所述发射板设于外壳中。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16.1)通过收发器、控制器、标准时钟发生器、串并数据转换器、数模转换器、功率调节器和发送天线实现装置主体，在实现可变报文的发生的同时，体积小，便于携带和运输。
17.2)收发器、控制器、标准时钟发生器、串并数据转换器、数模转换器、功率调节器和发送天线集成在发射板中，结构紧凑，功能完备，方便了携带和使用，也方便后期维护。
18.3)上位机为pc，pc平台的模拟控制软件更为丰富，可以实现报文内容、中心频率偏移、频率偏移、速度偏移、发射功率、报文重复次数、报文间间隔时间等内容的输入。
19.4)信号发射板硬件电路简洁，实用性强，只需通过指令的修改就可用于其他类似电路场合。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；
21.图2为串并数据转换器的电路示意图；
22.图3为标准时钟发生器的电路示意图；
23.图4为数模转换器的电路示意图；
24.图5为功率调节器的电路示意图；
25.图6为报文示意图；
26.图7为实施例中的软件界面图；
27.其中：1、上位机，2、协议转换器，3、发射板，4、接收天线，5、btm模块，6、atp系统，31、收发器，32、控制器，33、标准时钟发生器，34、串并数据转换器，35、数模转换器，36、功率调节器，37、发送天线。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
29.一种应答器可变报文信号发生装置，如图1所示，包括上位机1和装置主体，装置主体包括发射板3，该发射板3包括收发器31、控制器32、标准时钟发生器33、串并数据转换器34、数模转换器35、功率调节器36和发送天线37，收发器31的输入端连接至上位机1，输出端连接至控制器32，标准时钟发生器33、串并数据转换器34、数模转换器35和功率调节器36依
次连接并均与控制器32连接，功率调节器36与发送天线37连接。装置还包括外壳，发射板3设于外壳中。
30.通过收发器31、控制器32、标准时钟发生器33、串并数据转换器34、数模转换器35、功率调节器36和发送天线37实现装置主体，在实现可变报文的发生的同时，体积小，便于携带和运输。
31.收发器31为can收发器，装置还包括协议转换器2，该协议转换器2设于上位机1和收发器31之间，协议转换为以太网-can转换器。上位机1为pc机，pc平台的模拟控制软件更为丰富，可以实现报文内容、中心频率偏移、频率偏移、速度偏移、发射功率、报文重复次数、报文间间隔时间等内容的输入。
32.标准时钟发生器33包括逻辑可编程控制器，具体电路图如图3所示。
33.串并数据转换器34包括第一并入串出移位寄存器和第二并入串出移位寄存器，第一并入串出移位寄存器和第二并入串出移位寄存器的输入端均分别连接至控制器32和标准时钟发生器33，第一并入串出移位寄存器的输出端连接至第二并入串出移位寄存器，第二并入串出移位寄存器的输出端连接至数模转换器35，具体电路图如图2所示。
34.此外，数模转换器的具体电路如图4所示，功率调节器的具体电路如图5所示。工作过程如下：
35.1、上位机1与信号发射板3通过协议转换器2连接，用户可以加载用户原始报文，也可以加载编码加密后的报文，自动将该报文转换成两种报文呈现，并将指令和报文一起发送给信号发射板3。
36.2、协议转换器2对网络信号和can总线信号进行转换，连接信号发射板与上位机1间的通信。
37.3、发射板3作为pc客户端的指令的接收端，可以根据指令进行发送、停止、更换报文更换、应答器的作用范围、改变报文发射中心速率频率偏移量设置、改变报文发射频率偏移量设置、报文发送速率设置、报文自动循环次数设置。信号发射板的内部工作流程为：收发器31接收can总线的信息，将信息发送给控制器32，控制器解析数据，根据所接收到的信息指令来设置三个器件，标准时钟发生器33、数模转换器35和功率调节器36。标准时钟发生器33根据设置开始工作，向控制器32发送中断信息，控制器32根据中断信息向串并数据转换器34发送串行数据；标准时钟发生器33向串并数据转换器34发送使能信号后，串并数据转换器34开始转换工作。串并数据转换器34转换后的串行数据经数模转换器35转换成fsk模拟数据，转换后的模拟小信号经功率调节器36转换成设定的功率经发送天线37输出。报文结构如图6所示。
38.本技术装置发出的无线信号经车载接收天线4发送给btm模块5，btm模块5滤波解码后再发送给atp系统6。
39.此外，atp系统需要接收来自btm天线接收到的fsk信号，应答器可变报文信号发生器在pc端将用户提供的报文信息进行编码或反编码处理，再对处理过的报文信息与报文控制信息(包括报文长度、报文发送时间、报文间隔时间、发送功率、中心频率偏移量、频率偏移量、速度偏移量、循环次数等)进行打包，经协议转换器加载至信号发射板，信号发射板对接收到的包信息进行解包，按照报文控制信息对标准时钟发生器、数模转换器、功率调节器进行设置。按照报文的序号顺序、报文发送时间、报文间隔时间进行发送，如图2。
40.本技术可以更真实、准确、便捷的模拟线路中的所有报文，本技术的另一个实施例中提供如图7所示的界面，通过pc终端很方便的改变发送报文内容，可以根据需要改变报文的传输速率、中心频率、频率偏移，单条报文的持续时间、报文的间隔时间等，可以定时定量发送报文，以及发送多条报文。用户可以根据需要发送单个任意报文，报文持续时间可以设置。用户可以发送多条报文，每条报文的持续时间和报文间的间隔时间可调。用户可以设置发送具有一定中心频偏、频率偏移、速度偏移的非标报文。将发送环和其他所有硬件电路集成到一块发射板，结构紧凑，一致性好，使用便捷。
41.通过标准时钟发生电路，可以设置发送速率的频移，速度可调范围为225.79khz/s～903.17khz。
42.通过模数转换的方式产生频率，频率可以在1hz～100mhz范围内调节，中心频率和频率偏置可以根据设置在此范围内任意调节，频率精度为0.12hz。
43.模数转换模块具有功率微调功能，与外部的功率切换电路配合使用，有较好的功率调节精度和较宽的功率调节宽度。