本發明實施例涉及軌道交通技術領域，具體涉及一種互聯互通下的通用車載速度脈沖信號生成方法。

背景技術：

交控科技目前的針對車載控制器(VOBC)的測試設備，是專用于交控科技的VOBC本身的，無法適用于對其它友商的VOBC進行測試。因此，作為互聯互通的VOBC接口層開發商，需要開發一種能夠兼容其它友商的VOBC的測試測試方法。但由于互聯互通仿真平臺的復雜性，針對各廠商提出的各自專有的需求，由各廠商與接口層軟件牽頭方進行合作開發。由此便開發了互聯互通VOBC適配器，為了實現VOBC接口層軟件的統一設計，由各廠商分別提供VOBC接口設備規范及協議(速度傳感器、雷達、應答器、IO、無線接口、BTM模塊協議)。

由于各家雷達與速度傳感器的復雜和不一致性，要求互聯互通VOBC適配器需滿足各家技術的要求，因此采用PXI插箱進行開發：硬件采用NI(National Instrument，美國國家儀器公司)的PXI(PXIE-1065主機插箱)，PXI-6541數字信號生成板卡以及NI(National Instrument，美國國家儀器公司)配線盒，與各廠商的接口線纜由各廠商自行提供并進行配線；PXIE-1065是帶有Linux系統和Intel雙核CPU，8G內存的主機插箱，提供了雙向網卡，USB接口，電源插口等等。PXI-6541是插在PXIE-1065上的數字信號生成板卡，用來發出HSDIO(數字高速脈沖)信號，以便VOBC主機識別；PXI-6541板卡有獨立的插槽，可以隨意進行板卡的更換；PXIE-1065插箱較輕便，配線較容易，并有專門的配線盒可以和各廠商VOBC產品對接。

現有的速度信息產生架構如圖1所示，由于各家廠商便攜接口不一致，舊的便攜接口無法進行適配和修改，無法滿足互聯互通功能的需求。且原有仿真平臺架構的速度值是通過駕駛臺發送牽引手柄值給仿真動力學模型，再由仿真動力學模型發送給仿真軌旁設備，最后由仿真軌旁設備將速度值以UDP形式發送給仿真便攜測試儀，最后由仿真便攜測試儀來進行速度脈沖信號的產生。舊的便攜接口依賴硬件環境極大，不能滿足同時適配各廠商VOBC產品的需求，同時速度信息通過多模塊進行傳遞影響接收的實時性。

技術實現要素：

由于現有技術中存在上述問題，本發明實施例提出一種互聯互通下的通用車載速度脈沖信號生成方法。

本發明實施例提出一種互聯互通下的通用車載速度脈沖信號生成方法，包括：

根據動力學模型計算得到列車的目標速度，并根據速度與頻率的對應關系以及預設的時鐘頻率關系，計算得到所述目標速度對應的脈沖板卡數據；

根據所述脈沖板卡數據，生成各車載控制器VOBC對應的速度脈沖信號。

可選地，所述方法還包括：

根據所述速度脈沖信號，生成對應的脈沖波形，并獲取所述脈沖波形的測試頻率；

根據所述測試頻率和所述對應關系，計算得到所述脈沖波形的測試速度；

若所述測試速度和所述目標速度相等，則測試成功。

可選地，所述方法還包括：

根據脈沖頻率與速度、輪徑值的關系，計算得到速度與頻率的對應關系。

可選地，所述根據所述脈沖板卡數據，生成各車載控制器VOBC對應的速度脈沖信號，具體包括：

根據所述脈沖板卡數據以及各VOBC對應的通道數量和相位差，生成各VOBC對應的速度脈沖信號。

可選地，所述獲取所述脈沖波形的測試頻率，具體包括：

根據所述脈沖波形中所有的周期數字，得到所述脈沖波形的測試頻率。

可選地，所述根據動力學模型計算得到列車的目標速度，具體包括：

接收VOBC適配器駕駛臺發送的傳遞手柄值，根據動力學模型計算得到所述傳遞手柄值對應的列車的目標速度。

可選地，所述根據所述脈沖板卡數據，生成各車載控制器VOBC對應的速度脈沖信號，具體包括：

根據所述脈沖板卡數據，內存板卡以預設速率取出所述脈沖板卡數據，并發送至所述VOBC適配器；

所述VOBC適配器根據所述脈沖板卡數據，生成各VOBC對應的速度脈沖信號，并發送至所述VOBC。

由上述技術方案可知，本發明實施例根據統一的脈沖板卡數據，生成各車載控制器VOBC對應的速度脈沖信號，能夠克服各個廠家VOBC主機接口和速度脈沖條件限制，在互聯互通平臺下對接其他廠商的VOBC，并進行測試，提高速度傳遞效率，加快速度響應。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術提供的速度信號的生成與傳遞示意圖；

圖2為本發明一實施例提供的一種互聯互通下的通用車載速度脈沖信號生成方法的流程示意圖；

圖3為本發明一實施例提供的互聯互通速度信號生成的示意圖；

圖4為本發明一實施例提供的4路脈沖相位差為90°的波形示意圖；

圖5為本發明一實施例提供的3路脈沖相位差為120°的波形示意圖；

圖6為本發明另一實施例提供的一種互聯互通下的通用車載速度脈沖信號生成方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

圖2示出了本實施例提供的一種互聯互通下的通用車載速度脈沖信號生成方法的流程示意圖，包括：

S201、根據動力學模型計算得到列車的目標速度，并根據速度與頻率的對應關系以及預設的時鐘頻率關系，計算得到所述目標速度對應的脈沖板卡數據；

其中，速度與頻率的對應關系根據脈沖頻率與速度、輪徑值的關系計算得到。

所述根據動力學模型計算得到列車的目標速度，具體包括：接收VOBC適配器駕駛臺發送的傳遞手柄值，根據動力學模型計算得到所述傳遞手柄值對應的列車的目標速度。

S202、根據所述脈沖板卡數據，生成各車載控制器VOBC對應的速度脈沖信號。

具體地，可以根據所述脈沖板卡數據以及各VOBC對應的通道數量和相位差，生成各VOBC對應的速度脈沖信號。

內存板卡以預設速率取出所述脈沖板卡數據，并發送至所述VOBC適配器；

所述VOBC適配器根據所述脈沖板卡數據，生成各VOBC對應的速度脈沖信號，并發送至所述VOBC。

由于各個廠家VOBC主機接口和速度脈沖條件限制，無法在互聯互通條件下進行產品的測試工作。因此，本實施例提出的互聯互通下的通用車載速度脈沖信號生成方法如圖3所示，采用FPGA方式由PXI-6624數字板卡發生器生成速度脈沖波形。目前交控的速度傳感器是由速傳測試儀在VxWorks環境下開發的。

通過圖1和圖3的對比，本發明減少了速度傳遞的過程，使得速度在信號間傳遞過程變小，速度信息傳遞更加準確。

本發明實施例根據統一的脈沖板卡數據，生成各車載控制器VOBC對應的速度脈沖信號，能夠克服各個廠家VOBC主機接口和速度脈沖條件限制，在互聯互通平臺下對接其他廠商的VOBC，并進行測試，提高速度傳遞效率，加快速度響應。

進一步地，在上述方法實施例的基礎上，所述方法還包括：

S203、根據所述速度脈沖信號，生成對應的脈沖波形，并獲取所述脈沖波形的測試頻率；

其中，所述獲取所述脈沖波形的測試頻率，具體包括：根據所述脈沖波形中所有的周期數字，得到所述脈沖波形的測試頻率。

S204、根據所述測試頻率和所述對應關系，計算得到所述脈沖波形的測試速度；

S205、若所述測試速度和所述目標速度相等，則測試成功。

具體地，針對不同廠商的VOBC，本實施例將該目標速度轉換為不同性質的脈沖信號；其中，對于交控科技的VOBC來說，需要產生4路脈沖信號，分兩組，1路和2路是一個相位，3路和4路是一個相位，組和組之間相位差90°。對于鐵科的VOBC來說，需要產生3路脈沖信號，每一路相差120°。對于卡斯柯的VOBC來說，需要產生6路脈沖信號，每3路為一組，每路相差90°；例如，每路脈沖信號均是占空比50％的方波，每路脈沖信號之間的差異僅僅是相位的差異。

下面以交控科技的VOBC為例，說明脈沖信號的產生：

HSDIO有一種時鐘機制，每次它會按照這個周期進行數據的存儲，時鐘的最大頻率為50MHz。

生成的每一個數都會用50.0M分之一來取。這個時鐘是自定義設置時間的。比如13M/S對應的頻率是1000HZ，但是當1000HZ輸入不同廠商的VOBC時，得到的脈沖信號對應的速度則不一定是13M/S。

在PXI-6541發送周期頻率中，利用PXI板卡內存靜態存儲機制，進行數字組合的輸入以及輸出。本實施例的PXI板卡內存靜態存儲機制中，每次發送給內存板卡的數據大小是一定的，但是針對不同的頻率，所發送的數字組合是不同的；針對不同廠商的相位差和幾路信號的不同，所發送的數字組合也是不同的，下面介紹相位差和脈沖的算法。

根據脈沖頻率與速度、輪徑值的關系算出速度與頻率的對應關系。首先統一單位CM,根據公式FX＝200*Speed/pie*84，其中200是周期數，84為輪徑值(單位CM)，FX是頻率，Speed是速度單位CM/s。

這樣的頻率必須要給板卡寫入數值，數值的大小是根據時鐘和頻率關系來算的。根據關系：時鐘周期/數值＝FX，換算后數值X＝50.0e6*pie*84/200*Speed。

將1300CM/s帶入公式經過四舍五入算出X＝50723。

對應畫出波形圖，如圖4所示：低電平用0來表示，高電平用1來表示。通道標號為0-7

采用的是數字的二進制來表示，0通道存的是二進制的低有效字節，7通道存的是高有效字節。如11110000,存入通道為0-7通道分別對應的數為0,0,0,0,1,1,1,1。目前我們交控科技只用到了4通道，所以根據圖3所示的字節數算出低4位為1100，0000，0011,1111,1100，0000,0011，1111......,對應的10進制數字為12,0,3,15,12,0,3,15......-這樣波形的相位差就出來了。

接下來將數字的排列組合排入50723。這個數字的大小前面說過了，是根據頻率算出來的，如果頻率變化，那么這個數值也需要變化。根據相位差的計算，申請一個數據類型為UINT32，大小為50723字節的內存，用數組表示。12,0,3,15這四個數字代表一個4通道以一定相位差生成的一個波形周期。需要將X＝50723的數組分成4份，分別存儲這四個數字。即前X/4個數組成員全存12，接下來的X/4數組成員全存0，X/4數組全存3，最后X/4個數組成員全存15，寫滿后將X＝50723這個數組這樣的方式寫入內存。板卡內存就會按照這種機制生成1000HZ的波形。

PXI 6541板根據填充的全部的周期數字，得到1000HZ，根據上面的計算，1000HZ對應于被測的VOBC所發出的速度是13m/s。將13m/s速度與測試用例的目標速度13m/s進行比較，速度一致則說明測試成功。

如果PXI 6541板根據填充的全部的周期數字，得到的不是1000HZ，則被測的VOBC所發出的速度不是13m/s，與目標速度不一致，測試不成功。

在上述的周期數字的計算中，針對3路脈沖如圖5所示，計算如下：

根據圖4對應的前述步驟，算出0-2通道低3位二進制數為110,100,101,001,011,010,110,100,101,001,011,010......換算成十進制為6,4,5,1,3,2,6,4,5,1,3,2.......然后將X＝50723的數組分成6份，分別存儲這六個數字(6,4,5,1,3,2)。即前X/6個數組成員全存6，接下來每X/6數組成員分別全存4,5,1,3,2，寫滿后將X＝50723這個數組以這樣的方式寫入內存。板卡內存就會按照這種機制生成1000HZ的波形。

具體地，速度脈沖傳遞的信息和流程如圖6所示(VOBC適配器包括PXI-6541板卡，PXIE-1065主機箱，配線盒等等這些硬件組合總成為VOBC適配器)：VOBC適配器駕駛臺將手柄值傳遞至VOBC適配器中的動力學模型，由動力學模型生成速度值，進一步根據數字脈沖算法，生成速度值對應的脈沖板卡數據，由PXI內存板卡以一定速率取出數據，并通過VOBC適配器生成VOBC能識別的速度脈沖，發送至各廠商的VOBC進行測試。

速度脈沖生成后直接通過PXI 6541板卡傳遞給VOBC主機，而不會經過軌旁和原有的便攜測試儀，由此提高了速度脈沖的傳遞效率。

適配器硬件配置方法比較靈活，適配器主要包括(PXIE-1065主機插箱，PXI-6541數字信號生成板卡，其他IO板卡和配線盒)，插箱比較小方便上柜安裝，板卡可以插拔安裝也較為簡單，板卡上對應接線盒可以方便各家VOBC進行適配。針對不同廠家的VOBC可以生成多種波形的速度脈沖，并能夠讓不同廠家的VOBC識別。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到各實施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件?；谶@樣的理解，上述技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品可以存儲在計算機可讀存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。