一种用于指挥车辆与操作车辆之间的舱控通信系统

1.本发明涉及舱控通信技术领域，尤其涉及一种用于指挥车辆与操作车辆之间的舱控通信系统。


背景技术：

2.在由一辆指挥车辆和多辆操作车辆集中作业时，指挥车辆上的人员需要与多辆操作车辆的指挥员进行无线话音通信，目前使用的是原便携式超短波话台，该型话台频带范围窄，跳频速率低。指挥车辆和操作车辆的驾驶舱内均配装有超短波话音话台，其通信频率为宽，跳频速率为高，且具有话音的扩频和跳扩通信功能；受车体屏蔽的影响通话效果大打折扣，只有在指挥车辆和操作车辆指挥员均使用原便携话台的高功率发射信号，且车辆配置较密集时才能达成无线电通信 (若操作车辆采取分散配置，联通将更加困难)，话台的高功率发射极其不利于隐蔽；此外，在操作车辆进入位置后，操作车辆的人员必须位于舱门处的舱外地面，使用原便携话台与指挥车辆指挥员通话，再通过喊话的方式对舱内进行指挥，受操作车辆电站的噪声影响指挥效果不好。


技术实现要素：

3.针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种用于指挥车辆与操作车辆之间的舱控通信系统，在不改变现有的指挥车辆、操作车辆和话台的任何技术状态的条件下，实现指挥车辆与操作车辆之间使用话音话台进行无线话音通信指挥，并利用原穿舱电缆实现前后舱话音有线通信。
4.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
5.一种用于指挥车辆与操作车辆之间的舱控通信系统，其特征在于：包括驾驶舱适配器和后舱适配器，所述驾驶舱适配器与所述后舱适配器之间通过穿舱电缆通讯连接；
6.所述驾驶舱适配器包括驾驶舱适配器前面板、驾驶舱适配器后面板和驾驶舱适配器控制电路；
7.所述后舱适配器包括后舱适配器前面板、后舱适配器后面板和后舱适配器控制电路。
8.进一步的，所述驾驶舱适配器前面板上设有扬声器关闭指示灯、扬声器控制开关、通话开关、手机接口、手机音量调节旋钮、通话指示灯和扬声器；
9.所述驾驶舱适配器后面板上设有蓝牙开关指示灯、蓝牙复位按键、蓝牙发话指示灯、充电口、蓝牙收发器、话台数传接口、后舱接口、26v输出接口、话台电源接口和电源接口。
10.进一步的，所述驾驶舱适配器控制电路中电源接口与外部电源连接，26v电源滤波后分为两路，一路直接至p3z3作为话台收放电源及通话双控开关输入，另一路再经dc-dc产生后续电路所需 5v、 12v电源，经充电芯片接至充电口；
11.通话双控开关对应面板“通话开关”，经穿舱电缆与通话双控开关共同完成双控功
能，并给通话指示灯供电，；
12.耳机放大器模块为音频放大电路，核心模块为tda2613，其放大倍数受控于一旋转可变电阻器，即前面板“手机音量”旋钮；耳机放大器模块输出受钮子开关“扬声器控制”管控，实现静音，并在“扬声器关闭”指示灯上给出提示；
13.司机蓝牙耳机为蓝牙模块，其面板外形由“蓝牙收发器”、“蓝牙开关”、“蓝牙复位”、“蓝牙发话”共同构成，；“蓝牙收发器”信号与 p8端口话筒、耳机端子共同组成耳机放大机器模块信号输入信号。
14.进一步的，驾驶舱适配器后面板上的话台数传接口与话台的“数传”端连接，实现驾驶舱适配器与话台的控制连接和与后舱适配器的连接；
15.驾驶舱适配器后面板上的电源接口与26v电源连接，驾驶舱适配器后面板上话台电源接口与话台的“直流”端连接，实现直流26v 电源与驾驶舱适配器的连接。
16.进一步的，所述后舱适配器前面板上也设有扬声器关闭指示灯、扬声器控制开关、通话开关、手机接口、手机音量调节旋钮、通话指示灯和扬声器；所述后舱适配器前面板上还设有话台开机指示灯、话台发射指示灯、音量旋钮、蓝牙收发器、蓝牙开关指示灯、蓝牙复位按键、蓝牙发话指示灯、充电口和耳机接口；
17.所述后舱适配器后面板上设有驾驶舱接口。
18.进一步的，所述后舱适配器控制电路中电源接口与外部电源连接，26v电源滤波后再经dc-dc产生后续电路所需 5v、 12v电源，经充电芯片接至充电口；
19.通话双控开关对应面板“通话开关”，经穿舱电缆与通话双控开关共同完成双控功能，并给通话指示灯供电；
20.耳机放大器模块为音频放大电路，核心模块为tda2613，其放大倍数受控于一旋转可变电阻器，即前面板“手机音量”旋钮；耳机放大器模块输出受钮子开关“扬声器控制”管控，实现静音，并在“扬声器关闭”指示灯上给出提示；
21.司机蓝牙耳机为蓝牙模块，其面板外形由“蓝牙收发器”、“蓝牙开关”、“蓝牙复位”、“蓝牙发话”共同构成；“蓝牙收发器”信号与 p8端口话筒、耳机端子共同组成耳机放大机器模块信号输入信号。
22.进一步的，后舱适配器后面板上的驾驶舱接口与信处ⅰ顶部的 x702电缆插头连接，实现后舱适配器与驾驶舱适配器的连接；
23.后舱适配器前面板上的耳机接口与头戴式“耳机话筒组”连接，实现后舱利用话台进行话音通信；
24.后舱适配器前面板和驾驶舱适配器前面板上的手机接口分别与对应的“通话手柄”连接，实现后舱和驾驶舱的直接通话。
25.本发明的有益效果是：
26.1、本发明中的舱控通信系统实现了操作车辆在后舱使用话台的功能，替代了原在舱内使用的原便携话台，提高了话音话台传输的抗干扰性、可靠性，由于可采用低功率工作，提高了隐蔽性。
27.2、本发明中的舱控通信系统提高了话音交流的清晰度，由于操作车辆指挥员可以进入操作舱就近指挥，操作舱门可关闭，消除了电站等噪声的干扰，避免了“喊”的话音交流方式，话音交流更清晰。
28.3、本发明中的舱控通信系统提高了指挥车辆指挥员的活动范围，由于采用了蓝牙技术，指挥车辆指挥员可在不影响指挥的情况下，在操作舱内任意活动，方便了指挥员监控整个业务流程和与其他人员的交流。
29.4、本发明中的舱控通信系统改善了操作车辆指挥员的工作环境，由于操作车辆指挥员可进入操作舱指挥，避免了在舱外指挥电站噪声、废气、尘土的影响，工作环境大大改善。
30.5、本发明中的舱控通信系统使得指挥车辆和操作车辆均可在关闭后舱舱门的情况下进行作业，有利于后舱的温湿度控制，符合设备三防要求。
31.6、本发明中的舱控通信系统实现了前后舱的有线话音传输，方便了指挥车辆位置和操作车辆作业，也方便了前舱话台授时通话和其他情况通报。
32.7、本发明中的舱控通信系统提高了保障的针对性和实时性，由于后舱直接用话台指挥，可方便的与维护保障车的话台联系，有利于车辆保障。
附图说明
33.图1为本发明中驾驶舱适配器(spqj)前面板效果图。
34.图2为本发明中驾驶舱适配器(spqj)后面板效果图。
35.图3为本发明中后舱适配器(spqh)前面板效果图。
36.图4为本发明中后舱适配器(spqh)后面板效果图。
37.图5为本发明中驾驶舱适配器(spqj)基本原理框图。
38.图6为本发明中驾驶舱适配器(spqj)电路图。
39.图7为本发明中后舱适配器(spqh)基本原理框图。
40.图8为本发明中后舱适配器(spqh)电路图。
41.图9为本发明中舱控通信适配器电缆连接设计示意图。
具体实施方式
42.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
43.一种用于指挥车辆与操作车辆之间的舱控通信系统，包括设置在指挥车辆内的驾驶舱适配器(spqj)和设置在操作车辆内的后舱适配器(spqh)；
44.所述驾驶舱适配器包括驾驶舱适配器前面板、驾驶舱适配器后面板和驾驶舱适配器控制电路；
45.所述后舱适配器包括后舱适配器前面板、后舱适配器后面板和后舱适配器控制电路。
46.具体的，所述驾驶舱适配器前面板如附图1所示，所述驾驶舱适配器前面板上设有扬声器关闭指示灯、扬声器控制开关、通话开关、手机接口、手机音量调节旋钮、通话指示灯和扬声器；
47.所述驾驶舱适配器后面板如附图2所示，驾驶舱适配器后面板上设有蓝牙开关指示灯、蓝牙复位按键、蓝牙发话指示灯、充电口、蓝牙收发器、话台数传接口、后舱接口、26v输出接口、话台电源接口和电源接口。
48.所述后舱适配器前面板如附图3所示，后舱适配器前面板上也设有扬声器关闭指示灯、扬声器控制开关、通话开关、手机接口、手机音量调节旋钮、通话指示灯和扬声器；所述后舱适配器前面板上还设有话台开机指示灯、话台发射指示灯、音量旋钮、蓝牙收发器、蓝牙开关指示灯、蓝牙复位按键、蓝牙发话指示灯、充电口和耳机接口；
49.所述后舱适配器后面板如附图4所示，后舱适配器后面板上设有驾驶舱接口。
50.从其实现的功能可分为话台控制部分(包括话筒前置放大器、耳机放大器、收发控制、蓝牙话筒耳机放大器和电源等)、前(驾驶舱) 后舱通话部分(2个话筒前置和两个耳机功率放大器、发话控制、蓝牙话筒耳机放大器和电源等)，为方便蓝牙耳机的充电，在spqh和 spqj面板上均设有充电口；为方便驾驶舱加装其他设备的用电需求，在spqj后面板还设置了26v电压输出接口。
51.进一步的，驾驶舱适配器(spqj)的基本原理框图如附图5所示，电路图如附图6所示。在附图5中，插座p2z2为“话台数传”插座，连接话台的“数传”接口，其中的1号线为“ 5v”，在话台通电的情况下，才有输出(表示话台已经加电)用于spqh的“话台开机”指示，并控制spqh“耳机放大器”的电源；4、5、7引脚分别连接话台的ptt、麦克风输入、接收信号的输出，连接至后舱 spqh的相关电路。
52.插座p5z5为“电源”插座，连接26v电源(即原话台的供电电缆)，经spqj转接至p6z6“话台直流”，实现给话台的供电，同时26v电压又加至“26v输出”插座，以提供驾驶舱加装其他设备使用26v电源；输入至spqj的26v电源还通过“电源滤波器”分2 路输出：一路通过p3z3插座的13号引脚，加至后舱spqh作为话台“话筒耳机放大器”的26v电源，另一路加到“通话开关”并经 p3z3插座加至spqh的“通话开关”，实现对加至spqj和spqh内“耳机放大器”电源的双控(任一开关可接通或关断耳机放大器的电源)，“受控26v”电压经p3z3的17号引脚分别加至spqj“话筒前置放大器、耳机放大器”、“dc-dc”(产生放大器、蓝牙装置和充电口所需的电压)、“通话指示灯”(表示可以进行通话)、“扬声器关闭指示灯”(扬声器关闭时指示灯燃亮，表示扬声器关闭，以避免前后通话对其他人员的影响)。
53.spqj插座p8的2号线输入的话筒信号，经前置放大后，通过 p3z3的20号引脚输出，加至spqh的耳机放大器，放大量受控于 spqh的“手机音量”旋钮。
54.spqj“驾驶员蓝牙耳机”是为方便驾驶员与后舱通话设置的，可使驾驶员腾出双手，并方便通话，其信号是与话筒信号合路输出。
55.所述驾驶舱适配器控制电路中电源接口与外部电源连接，26v电源滤波后分为两路，一路直接至p3z3作为话台收放电源及通话双控开关输入，另一路再经dc-dc产生后续电路所需 5v、 12v电源，经充电芯片接至充电口；
56.通话双控开关对应面板“通话开关”，经穿舱电缆与通话双控开关共同完成双控功能，并给通话指示灯供电，；
57.耳机放大器模块为音频放大电路，核心模块为tda2613，其放大倍数受控于一旋转可变电阻器，即前面板“手机音量”旋钮；耳机放大器模块输出受钮子开关“扬声器控制”管控，实现静音，并在“扬声器关闭”指示灯上给出提示；
58.司机蓝牙耳机为蓝牙模块，其面板外形由“蓝牙收发器”、“蓝牙开关”、“蓝牙复位”、“蓝牙发话”共同构成，；“蓝牙收发器”信号与 p8端口话筒、耳机端子共同组成耳机放大机器模块信号输入信号。
59.进一步的，后舱适配器(spqh)的基本原理框图如附图7所示，电路图如附图8所示，在附图7中，插座p4z4连接信处
ⅰ“
x702”电缆头，连接话台的“数传”电缆，其中的3号线为“ 5v”，在话台通电的情况下，才有输出(表示话台已经加电)用于spqh的“话台开机”指示，并控制spqh“耳机放大器”的电源；2号引脚连接话台的ptt，控制话台的发射，在话台处于发射状态时，“发射指示”灯燃亮；4号引脚为“发射信号输出”，是经过话筒放大器放大的信号(麦克风信号由p9的2号引脚输入到放大器)，即发音频；5号引脚连接话台的接收信号，即将话台接收信号经耳机放大器放大后加至耳机(连接于p9的3号引脚)。
60.插座p4z4的10号引脚为经spqj滤波后的“26v”电源，再经过一次滤波后，加至dc-dc变换器，产生放大器所需要的各种电源。后舱的“通话开关”经p4z4插座与spqj的“通话开关”连接，实现对spqj和spqh前后舱“耳机放大器”电源的双控(任一开关可接通或关断耳机放大器的电源)，“受控26v”电源(13号引脚)，直接加至“后舱耳机放大器”对其供电，并给“通话指示”灯提供电压，当“通话指示”灯燃亮时，表示后舱与驾驶舱之间可以进行通话。“扬声器关闭指示灯”(扬声器关闭时指示灯燃亮，表示扬声器关闭，以避免前后通话对其他人员的影响)。
61.spqh的p4z4的16号引脚连接至驾驶舱的“话筒前放输出”，即为spqj手柄式耳机话筒组的话筒信号经前置放大后的输出信号，此信号加至后舱耳机放大器、扬声器放大器，经放大后分别输出至扬声器和耳机，该放大器放大量由“通话音量”电位器控制；spqh的手柄式耳机话筒组的话筒信号，由前置放大器放大后经p4z4的19 号引脚连接至驾驶舱的“话筒前放输入”，然后加至spqj的耳机放大器。
62.spqh“指挥员带发控蓝牙耳机”是为指挥员设置得，可利用蓝牙耳机使用话台进行无线电通信，增加了指挥员的活动范围，方便其掌控操作流程和与群指挥员进行交流，蓝牙信号需经spqh“话筒和耳机放大器”进行放大处理。
63.所述后舱适配器控制电路中电源接口与外部电源连接，26v电源滤波后再经dc-dc产生后续电路所需 5v、 12v电源，经充电芯片接至充电口；
64.通话双控开关对应面板“通话开关”，经穿舱电缆与通话双控开关共同完成双控功能，并给通话指示灯供电；
65.耳机放大器模块为音频放大电路，核心模块为tda2613，其放大倍数受控于一旋转可变电阻器，即前面板“手机音量”旋钮；耳机放大器模块输出受钮子开关“扬声器控制”管控，实现静音，并在“扬声器关闭”指示灯上给出提示；
66.司机蓝牙耳机为蓝牙模块，其面板外形由“蓝牙收发器”、“蓝牙开关”、“蓝牙复位”、“蓝牙发话”共同构成；“蓝牙收发器”信号与 p8端口话筒、耳机端子共同组成耳机放大机器模块信号输入信号。
67.进一步的，驾驶舱适配器与话台之间的基本连接方式为：拆下话台的“数传”电缆头，连接到spqj的“后舱”插头，并将spqj的“话台数传”插头，连接至话台的“数传”接口，实现spqj与话台的控制连接和与后舱spqh的连接；拆下话台的“直流”电缆头，连接到spqj的“电源”插头，并将spqj的“话台直流”电缆头，连接至话台“直流”，实现直流26v电源与spqj的连接，完成对舱控通信适配器和话台的供电，并提供一路26v输出(方便加装其他设备的用电需求)。
68.后舱适配器与话台之间的基本连接方式为：拆下信处ⅰ顶部的 x702电缆插头，连
接至spqh的“驾驶舱”插座(为方便使用，指挥车辆还可配备加长电缆，可将spqh安装于指挥员操作台)，由此断开了话台与通信控制器的连接(此时话台的“数话”功能失效)，实现了后舱spqh与前舱spqj的连接。
69.此时可将头戴式“耳机话筒组”连接至后舱spqh的“耳机”插座，在话台加电的情况下，可实现后舱利用话台进行话音通信；将“通话手柄”分别连接至spqh和spqj的“手机”插座，可实现前后舱的直接通话。
70.进一步的，驾驶舱适配器与后舱适配器之间电缆连接设计示意图如附图9所示。在附图9中，z5是“电源”接口，与原话台的“直流”电缆连接，完成供电，其芯线定义如下表1所示。
71.表1 z5p5芯线定义表
72.引脚1234意义悬空地线 26v悬空
73.z6是“话台直流”接口，通过电缆的p7接口，连接话台的“直流”接口，实现对话台的供电，其芯线定义如下表2所示。
74.表2 z6p6p7芯线定义表
75.引脚1 234意义悬空 地线 26v悬空
76.z8是“手机”接口，连接手柄式耳机话筒组，实现与后舱的有线通话，其芯线定义如下表3所示。
77.表3 z8芯线定义表
78.引脚1234567意义地话筒耳机
ꢀꢀꢀꢀ
79.z2是“话台数传”接口，通过电缆的p1口连接至话台的“数传”接口其芯线定义如下表4和下表5所示。
80.表4 z2芯线定义表
81.引脚1234567意义 5v
ꢀꢀ
/ptt发入gnd收出去向p1(1)
ꢀꢀ
p1(4)p1(5)p1(12)p1(7)
82.表5 p1芯线定义表
83.引脚12345127意义 5v
ꢀꢀ
/ptt发入gnd收出去向p2(1)
ꢀꢀ
p2(4)p2(5)p1(6)p1(7)
84.z3是“后舱”接口，通过原连接于话台“数传”接口的穿舱电缆(也就是信处i的“x702”电缆)p4与spqh的“驾驶舱”接口 z4，实现与spqj的连接，其芯线定义如下表6和下表7所示。
85.表6 z3芯线定义表
[0086][0087]
表7 p4芯线定义表
[0088][0089]“26v输出”和“充电口”是为方便加装其他设备和蓝牙充电而设置的。
[0090]
z9是“耳机”接口，连接耳机话筒组，实现后舱利用话台进行无线通话，其芯线定义如下表8所示。
[0091]
表8 z9芯线定义表
[0092]
引脚1234567意义地话筒耳机
ꢀꢀꢀ
/ptt
[0093]
z10是“手机”接口，连接手柄式耳机话筒组，实现与驾驶舱的有线通话，其芯线定义如下表9所示。
[0094]
表9 z10芯线定义表
[0095]
引脚1234567意义地话筒耳机
ꢀꢀꢀꢀ
[0096]
进一步的，对本发明中的舱控通信系统进行性能分析，具体包括：
[0097]
(1)可靠性分析
[0098]
样机所采用的元器件有39类117种共826件，除去紧固零件9 种314件。其他任一元器件失效，都将造成设备部分功能失效，即设备正常工作的条件是各元器件都能正常工作。因此，本设备的可靠性模型是一个串联模型。该设备是可修复产品，寿命服从指数分布，根据可靠性理论，其平均故障间隔时间与各器件失效率λ
pi
成反比，即 mtbf＝1∑λ
pi
；
[0099]
所用元器件均是通用或固化产品，其质量水平、工作应力及环境条件都相对固定，其失效率因子等有关可靠性参数可查《电子设备可靠性预计手册》，从而采用应力分析法来预计本设备的可靠性指标。
[0100]
以半导体集成器件为例，计算工作失效率λ
p1
：
[0101]
λ
p1
＝πq[c1π
t
πv (c2 c3)πe]π
l
[0102]
查手册可得，环境系数πe＝6.3；质量系数πq＝1.0；成熟系数π
l
＝3.0；温度应力系数π
t
＝0.37；电压应力系数πv＝1；电路复杂度失效率 c1＝1.4
×
10-6
h、c2＝0.0749
×
10-6
/h；
封装复杂度失效率 c3＝6.0923
×
10-6
h。
[0103]
由此，确定出二极管、三极管和半导体集成器件(共44)的工作失效率为：λ
p1
＝0.023428
×
10-6
/h；
[0104]
最终，算得整个通信适配器总的工作失效率
[0105][0106]
由此可得平均故障间隔时间为mtbf＝984h。
[0107]
通过可靠性理论分析可得：本发明中的通信适配器的平均故障间隔时间可以达到600小时的要求。
[0108]
(2)可维修性和可测试性分析
[0109]
通信适配器在设计上采用功能模块设计，主要有电源模块，话台话筒放大器、耳机放大器，前后通话话筒放大器、耳机放大器等功能模块组成，便于进行故障隔离；在结构设计，应保证维修的易接近性，拆卸方便、换装方便，满足规定，更换单元模块能采用快速插拔安装方式，做到便于检修和拆装；实践测试，mttr≤0.5h。
[0110]
通信适配器本身复杂度不高，对外接口较多(主要是耳机话筒组、电源转接、充电接口等)，与其它设备的连接相对简单(话台的数传接口和电源接口)，无需专用维修工具，利用辅助万用表等可以对绝大部分可更换单元进行定位、检修。
[0111]
(3)安全性分析
[0112]
为保证测试安全性，通信适配器使用电源为直流26v的安全电压，电源模块具有过流、短路、过热保护功能，能保障被测产品的安全。
[0113]
(4)环境适应性分析
[0114]
环境适应性是指装备在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能、性能和不被破坏的能力，是装备的重要质量特性之一。通信适配器安装在驾驶舱和后舱(zk舱、fk舱)，不可能长期工作或贮存在高温、低温环境条件下。产品完成后，根据《通信适配器通信仪环境试验大纲》对产品进行了低温贮存试验 (24h)、高温贮存试验(48h)、低温工作试验(2h)和高温工作试验(2h)，试验后设备均能正常工作。
[0115]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。