專利名稱：一種用于機(jī)車(chē)控制的mvb網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)，尤其涉及一種將列車(chē)的速 度、位置和海拔等信息傳送到MVB總線上的MVB網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著鐵路行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線由于其可靠性高、成本低、 故障率低等優(yōu)點(diǎn)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。作為中國(guó)鐵路軌道車(chē)輛的網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo) 準(zhǔn)，TCN總線在軌道交通領(lǐng)域中占有很大的比重，尤其是在機(jī)車(chē)、動(dòng)車(chē)、地鐵 等軌道交通領(lǐng)域，TCN總線的應(yīng)用尤其廣泛。TCN總線連接鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛上車(chē) 載可編程設(shè)備，它包含兩級(jí)總線WTB總線和MVB總線。多功能車(chē)輛總線MVB 作為連接車(chē)輛內(nèi)部設(shè)備以及在固定編組的列車(chē)組中連接各車(chē)輛設(shè)備的車(chē)輛總 線，由于它的可靠性、靈活性而被世界上越來(lái)越多的國(guó)家所采用。MVB總線采 用曼徹斯特編碼，MVB通訊由一個(gè)總線主控制，MVB總線支持三種類(lèi)型的數(shù) 據(jù)過(guò)程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)、監(jiān)視數(shù)據(jù)。
隨著對(duì)列車(chē)控制技術(shù)的要求越來(lái)越高，需要實(shí)時(shí)的機(jī)車(chē)速度、位置和海拔 等信息，目前機(jī)車(chē)速度的信息是通過(guò)在機(jī)車(chē)上安裝速度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量獲 得的，而海拔和位置等信息機(jī)車(chē)上還沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)量裝置，也沒(méi)有參與到控制 中。如果應(yīng)用GPS技術(shù)，可以把機(jī)車(chē)在地球上的坐標(biāo)確定，直接將機(jī)車(chē)的速度、 位置和海拔等信息發(fā)給主控單元MPU,并參與到控制中。
GPS全球定位系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間 的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目 的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中査出。當(dāng)用戶接 收到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘作對(duì)比便可得知衛(wèi)星與 用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位 置，便可得知用戶在WGS-84大地坐標(biāo)系中的速度、位置和海拔等信息，以便 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)、測(cè)速等功能。全球定位系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 一是全天候； 二是全球覆蓋；三是三維定速定時(shí)高精度；四是快速省時(shí)高效率；五是應(yīng)用廣 泛。
3目前機(jī)車(chē)上普遍采用的是MVB總線控制，主控單元MPU通過(guò)MVB總線 與各設(shè)備進(jìn)行通訊，如果要將從GPS網(wǎng)絡(luò)采集到的信息發(fā)給MPU，必須首先把 數(shù)據(jù)發(fā)送到MVB總線上，而GPS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)不能直接與MVB總線互聯(lián)，需要 一個(gè)由GPS網(wǎng)絡(luò)到MVB總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，即GPS-MVB網(wǎng)關(guān)。 發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型要設(shè)計(jì)一種將GPS定位技術(shù) 獲得的速度、位置、海拔等信息發(fā)送到MVB總線上的用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種用于機(jī)車(chē)控制的MVB 網(wǎng)關(guān)，包括MVB總線隔離變壓器、MVB總線協(xié)議控制器和中央處理單元，還 包括GPS接收模塊，所述的GPS接收模塊與中央處理單元通過(guò)串行口連接，所 述的MVB總線協(xié)議控制器與中央處理單元通過(guò)內(nèi)部總線連接，所述的MVB總 線隔離變壓器是MVB總線協(xié)議控制器與MVB總線物理層的電氣接口 ，所述的 GPS接收模塊通過(guò)天線與GPS網(wǎng)絡(luò)連接。
本實(shí)用新型所述的中央處理單元核心部件采用芯片C8051F040。
本實(shí)用新型所述的中央處理單元芯片C8051F040是完全集成的混合信號(hào)片 上系統(tǒng)型MCU，具有64個(gè)數(shù)字I/0引腳，片內(nèi)采用Silicon Lab的專利CIP-51 微控制器內(nèi)核。
本實(shí)用新型所述的GPS接收模塊采用SkyNav GM10。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果-
1、 由于本實(shí)用新型將通過(guò)GPS接收模塊獲得的速度、位置、海拔等信息送 到MVB總線上，可以實(shí)時(shí)地測(cè)得列車(chē)的位置、速度、海拔等信息，可以對(duì)列車(chē) 的運(yùn)行軌跡進(jìn)行有效跟蹤，也可以對(duì)列車(chē)進(jìn)行控制，避免列車(chē)追尾、相撞等事 故的發(fā)生，并且具有高可靠性、高信息量、高靈活性以及安裝方便、易于使用 的特點(diǎn)。
2、 由于本實(shí)用新型填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的空白，使我國(guó)的TCN網(wǎng)絡(luò)控制 技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階，對(duì)于國(guó)內(nèi)鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新具有現(xiàn)實(shí)意義。
本實(shí)用新型僅有附圖l張，其中
圖1為用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中1、中央處理單元，2、 GPS接收模塊，3、 MVB總線協(xié)議控制器， 4、 MVB總線隔離變壓器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1所示，.一種用于機(jī) 車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)，包括MVB總線隔離變壓器4、 MVB總線協(xié)議控制器3、 中央處理單元1和GPS接收模塊2，還包括圖中未表示的MAX232電平轉(zhuǎn)換與 DB9接口電路，所述的GPS接收模塊2與中央處理單元1通過(guò)串行口連接，所 述的MVB總線協(xié)議控制器3與中央處理單元1通過(guò)內(nèi)部總線連接，所述的MVB 總線隔離變壓器4是MVB總線協(xié)議控制器3與MVB總線物理層的電氣接口 ， 所述的GPS接收模塊2通過(guò)天線與GPS網(wǎng)絡(luò)連接。所述的中央處理單元1核心 部件采用芯片C8051F040。所述的中央處理單元芯片C8051F040是完全集成的 混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU，具有64個(gè)數(shù)字I/0引腳，片內(nèi)采用Silicon Lab的 專利CIP-51微控制器內(nèi)核。所述的GPS接收模塊2采用SkyNav GM10。
本實(shí)用新型所述的中央處理單元芯片上的每個(gè)MCU都可在-45 +85"C的 工業(yè)溫度范圍內(nèi)工作，工作電壓為2.7 3.6V。由于能耗記錄儀的應(yīng)用需要，要 求設(shè)備具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能，當(dāng)系統(tǒng)暫時(shí)掉電時(shí)，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器除了用于存儲(chǔ) 程序代碼之外還可以用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這就有效地保證了應(yīng)用的安全可 靠；中央處理單元芯片不僅完成GPS過(guò)程數(shù)據(jù)功能、消息數(shù)據(jù)功能和總線管理 功能，也完成MVB鏈路層和應(yīng)用層功能。
本實(shí)用新型選用的SkyNav GM10是一款高靈敏度、低成本的GPS接收模 塊2，可同時(shí)接收12顆衛(wèi)星訊息，支持NMEA0183輸出協(xié)議。GM10內(nèi)置超 低噪聲放大器，支持被動(dòng)天線。其超高的靈敏度在狹窄的天空下，如城市街道 中，無(wú)論是靜態(tài)定位還是動(dòng)態(tài)導(dǎo)航都能提供優(yōu)異的性能，并在弱衛(wèi)星訊號(hào)下仍 能快速準(zhǔn)確定位。采用間斷睡眠的工作模式可以大大降低GM10的功耗，這非 常適于手持和電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。
本實(shí)用新型工作時(shí)，GPS接收模塊2負(fù)責(zé)將從GPS網(wǎng)絡(luò)上接收到的機(jī)車(chē)速 度、位置、海拔等信息傳送到中央處理單元h中央處理單元1 一方面要讀取 GPS接收模塊2接收到的數(shù)據(jù)，還要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的總線讀寫(xiě)來(lái)控制MVB總線協(xié)議 控制器3發(fā)送或者接收MVB總線的數(shù)據(jù)；MVB總線協(xié)議控制器3負(fù)責(zé)總線的 監(jiān)視和管理、發(fā)送或接收數(shù)據(jù)、編碼或解碼數(shù)據(jù)幀。MVB總線隔離變壓器4是
5MVB總線的接口電路，用于MVB總線協(xié)議控制器3與MVB總線的隔離，保 護(hù)MVB總線協(xié)議控制器3以及周邊電路，并起到抵抗來(lái)自MVB總線的電磁干 擾的作用。
以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的一種具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求1、一種用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)，包括MVB總線隔離變壓器(4)、MVB總線協(xié)議控制器(3)和中央處理單元(1)，其特征在于還包括GPS接收模塊(2)，所述的GPS接收模塊(2)與中央處理單元(1)通過(guò)串行口連接，所述的MVB總線協(xié)議控制器(3)與中央處理單元(1)通過(guò)內(nèi)部總線連接，所述的MVB總線隔離變壓器(4)是MVB總線協(xié)議控制器(3)與MVB總線物理層的電氣接口，所述的GPS接收模塊(2)通過(guò)天線與GPS網(wǎng)絡(luò)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述 的中央處理單元(1)核心部件采用芯片C8051F040。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述 的中央處理單元芯片C8051F040是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU，具有 64個(gè)數(shù)字I/0引腳，片內(nèi)采用Silicon Lab的專利CIP-51微控制器內(nèi)核。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述 的GPS接收模塊(2)采用SkyNav GM10。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于機(jī)車(chē)控制的MVB網(wǎng)關(guān)，包括MVB總線隔離變壓器、MVB總線協(xié)議控制器、中央處理單元和GPS接收模塊，所述的GPS接收模塊與中央處理單元通過(guò)串行口連接，所述的MVB總線協(xié)議控制器與中央處理單元通過(guò)內(nèi)部總線連接，所述的MVB總線隔離變壓器是MVB總線協(xié)議控制器與MVB總線物理層的電氣接口，所述的GPS接收模塊通過(guò)天線與GPS網(wǎng)絡(luò)連接。所述的中央處理單元核心部件采用芯片C8051F040，GPS接收模塊采用SkyNav GM10。由于本實(shí)用新型將通過(guò)GPS接收模塊獲得的速度、位置、海拔等信息送到MVB總線上，可以對(duì)列車(chē)的運(yùn)行軌跡進(jìn)行有效跟蹤和控制，具有高可靠性、高信息量、高靈活性及安裝方便、易于使用等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B61L27/00GK201405889SQ20092001407
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者躍 于, 杜振環(huán), 王曉鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)北車(chē)股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心