专利名称：车载aei性能检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路车号自动识别设备的检测装置，特别是一种装载在检测 车上的自动识别设备性能检测装置。
背景技术：
铁路车号自动识别系统已经在全国铁路中全面运用，对铁路运输管理起着重要的 作用。地面自动识别设备AEI是该系统的关键设备，其性能的优劣直接影响该系统的可靠 稳定工作。但是AEI设备又都分布在铁路沿线的各个AEI站点，安装地点分散，环境相对恶 劣。对于运行中的AEI设备，需要人员抵达安装现场进行性能检测，不能够实时、集中地反 映各个AEI站点设备的工作状态。
发明内容本实用新型的目的是提供一种车载AEI性能检测装置，要解决的技术问题是对 AEI设备的工作状态进行动态检测与判断。本实用新型采用以下技术方案一种车载AEI性能检测装置，所述车载AEI性能检 测装置在检测车车厢内设有控制机和测量机，控制机用于检测数据的处理与显示，测量机 用于接收待测信号，控制机通过RS-232串口线与测量机的通讯接口连接。本实用新型的测量机设有单片机，单片机分别连接射频处理单元、现场可编程门 阵列、看门狗及复位电路、串行通讯单元、标签编程单元，射频处理单元和上传数据解调单 元分别接FPGA，串行通讯单元分别连接数传电台模块和GPS模块，电源模块为数传电台模 块、GPS模块以及所述各个单元电路供电。本实用新型的控制机采用研祥工控机IPC-810B。本实用新型的单片机连接有指示灯单元。本实用新型的检测车车底安装有电子标签和测量接收天线，电子标签通过七芯电 缆与测量机的标签接口连接，测量接收天线通过射频电缆与测量机的RF输入接口连接；所 述检测车车顶安装有GPS天线和数传电台天线，GPS天线通过射频电缆与测量机的GPS天 线接口连接，数传电台天线通过射频电缆与测量机的数传电台天线接口连接。本实用新型的射频处理单元的RF输入接口 Jl通过第五电阻与功分器Ul的1脚相 连，功分器Ul的2脚通过第一电容与分频器U2的1脚相连，分频器U2的4脚通过第十三 电容与整形器相连，整形器输出端通过第十四电容与RF输出接口 J3相连；功分器Ul的3 脚通过串联的第六电阻、第八电容与不平衡变压器Wl的1脚相连，不平衡变压Wl)的4脚 经过第三电容与功率检测器U3的4脚相连，不平衡变压器Wl的3脚经过第四电容与功率 检测器U3的5脚相连，功率检测器U3的12脚与单片机I/O端口相连。本实用新型的整形器由串联连接的第四A运算放大器U4A、第四D运算放大器U4D 组成。本实用新型的上传数据解调单元接收到的上传数据信号由UP_485A经第五二极管送入RS-485收发器U18的6脚、由UP_485B经第四二极管送入U18的7脚，RS-485收发 器U18输出的上传数据信号从1脚输出至锁相环U20的14脚，锁相环U20对上传数据信号 进行解调，解调后的上传数据信号经两级放大器放大后送入比较器U19整形后输出给FPGA 进行解码，分频器U21可调整锁相环U20的VCO频率。本实用新型的标签编程单元与电子标签之间通讯有五路信号，通过标签接口 J12 相连；单片机的I/O端口分别输出TAG_CLK、TAG_CS、TAG_DI、TAG_EN信号，输入TAG_D0信 号；TAG_CLK信号经(U14A)放大后输出CLK信号，TAG_CS信号经第十四B驱动器U14B放 大后输出CS信号，TAG_DI信号经第十四C驱动器U14C放大后输出DI信号，TAG_EN信号 经第十四D驱动器U14D放大后输出EN信号，DO信号经过由串联的第十五A放大器U15A、 第十五B放大器U15B组成整形器整形后形成TAG_D0信号；CS信号、CLK信号分别与上传 数据解调单元的UP_485A、UP_485B差分信号共用同一通道，通过控制继电器K2的触点动作 进行切换，控制继电器K2的线包一端接第二三极管的集电极，一端接地，TAG_EN信号通过 第十九电阻连接第二三极管的基极，标签接口 J12的信号端并接有第十一瞬态抑制二极管 TVS 阵列 Ul 1。本实用新型的串行通讯单元有四个串行通讯接口与控制机的RS-232串口相连， 单片机的通用异步接收器/发送器端口输出测量数据通讯信号TXD0、RXD0分别送入第十二 RS-232驱动/收发器U12的11脚、12脚，经处理后分别从第十二 RS-232驱动/收发器U12 的14脚、13脚输出DET_TXD、DET_RXD送入第七串行通讯接口 J7 ；单片机的通用异步接收器 /发送器UART端口输出标签数据通讯信号TXD1、RXD1分别送入第十三RS-232驱动/收发 器U13的11脚、12脚，经处理后分别从第十三RS-232驱动/收发器U13的14脚、13脚输 出TAG_TXD、TAG_RXD信号送入第十一串行通讯接口 Jll ；GPS模块的通用异步接收器/发送 器UART接口输出GPS数据通讯信号GPS_TX、GPS_RX分别送入第十二 RS-232驱动/收发器 U12的10脚、9脚，经处理后分别从第十二 RS-232驱动/收发器U12的7脚、8脚输出GPS_ TXD、GPS_RXD送入第八串行通讯接口 J8 ；数传电台模块的RS-232接口输出的电台数据通讯 信号BR0_TXD、BR0_RXD直接送入第十串行通讯接口 JlO ；第七串行通讯接口 J7、第八串行通 讯接口 J8、第十串行通讯接口 J10、第十一串行通讯接口 Jll的信号端分别并接有第七TVS 阵列U7、第八TVS阵列U8、第九TVS阵列U9、第十TVS阵列UlO。本实用新型与现有技术相比，将AEI性能检测装置装载在检测车上，通过在运行 过程中检测AEI设备的射频辐射场强、频率、AEI天线的方向角和作用范围，以及检测AEI设 备读取电子标签的能力，可以快速诊断AEI设备的工作是否正常，适用于各种型号的AEI设 备的动态性能检测。

图1是本实用新型实施例的结构框图。图2是本实用新型实施例的测量机的电路框图。图3是本实用新型实施例的测量机的射频处理单元电路原理图。图4是本实用新型实施例的测量机的上传数据解调单元电路原理图。图5是本实用新型实施例的测量机的标签编程单元电路原理图。图6是本实用新型实施例的测量机的串行通讯单元电路原理图。
具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，本实用新型的车载AEI性能检测装置设有控制机和测量机，两者均安 装在检测车车厢内，控制机用于检测数据的处理与显示，测量机用于接收待测信号，控制机 通过RS-232串口线与测量机的通讯接口连接。电子标签和测量接收天线安装在检测车车 底，电子标签通过七芯电缆与测量机的标签接口连接，测量接收天线通过射频电缆与测量 机的射频RF输入接口连接。全球定位系统GPS天线和数传电台天线安装在检测车车顶，GPS 天线通过射频电缆与测量机的GPS天线接口连接，数传电台天线通过射频电缆与测量机的 数传电台天线接口连接。如图2所示，所述测量机设有单片机，采用SILICON LABORATORIES公司的 C8051F020，单片机分别连接射频处理单元、现场可编程门阵列FPGA、指示灯单元、看门狗及 复位电路、串行通讯单元、标签编程单元，射频处理单元和上传数据解调单元分别接FPGA， 串行通讯单元分别连接数传电台模块和GPS模块，电源模块为数传电台模块、GPS模块以及 各个单元电路供电。上传数据解调单元将从地面AEI设备接收到的上传数据解调处理后送往FPGA进 行解码，射频处理单元将待测射频信号分成二路，一路作为频率测量信号送往FPGA进行频 率计数，一路作为功率测量信号送往单片机，FPGA将解码后的上传数据和频率计数值送往 单片机，标签编程单元通过单片机的I/O端口与单片机相连，将标签编程数据送往单片机， 单片机通过串行通讯单元RS-232串口将解码后的上传数据、频率计数值、功率测量信号转 换值和标签数据信号送往控制机，数传电台模块将数传电台天线接收到的电台数据通讯信 号通过串行通讯单元送往控制机，GPS模块产生的GPS数据通讯信号通过串行通讯单元送 往控制机，单片机通过I/O端口将控制信号经过驱动器控制指示灯单元显示，电源模块提 供+5V、+12V两路直流电源，给数传电台模块、GPS模块以及各个单元电路供电。单片机还 连接有看门狗及复位电路用于单片机上电复位以及单片机出现异常时的复位。如图3所示，所述的射频处理单元的RF输入接口 Jl通过第五电阻R5与功分器Ul 的1脚相连，功分器Ul的2脚通过第一电容Cl与分频器U2的1脚相连，分频器U2的4脚 通过第十三电容C13与整形器相连，整形器输出端通过第十四电容C14与RF输出接口 J3 相连；功分器Ul的3脚通过串联的第六电阻R6、第八电容C8与不平衡变压器Wl的1脚相 连，不平衡变压器Wl的4脚经过第三电容C3与功率检测器U3的4脚相连，不平衡变压器 Wl的3脚经过第四电容C4与功率检测器U3的5脚相连，功率检测器U3的12脚与单片机 I/O端口相连。整形器由串联连接的第四A运算放大器U4A、第四D运算放大器U4D组成。测量接收天线接收的待测射频信号从RF输入接口 Jl输入，而后经过R5送入功分 器Ul的1脚，功分器Ul将待测射频信号分成两路，一路从功分器Ul的2脚输出作为频率 测量信号，频率测量信号经Cl送入分频器U2的1脚，分频器U2将频率测量信号进行128 分频后从4脚输出，再经过C13送入整形器，整形器输出的频率测量信号经过C14送入FPGA 进行频率计数，FPGA将频率计数值送入单片机，单片机将频率计数值通过串行通讯单元送 给控制机处理；另一路从功分器Ul的3脚输出作为功率测量信号，功率测量信号经过串联 的R6、C8送入不平衡变压器Wl的1脚进行不平衡/平衡转换，转换后的信号从Wl的3脚经C3送入功率检测器U3的4脚、从Wl的4脚经C4送入功率检测器U3的5脚；功率检测 器U3从12脚输出一个与输入信号功率相对应的直流电压，此直流电压送给单片机进行A/ D转换，转换值再通过串行通讯单元送给控制机处理。如图4所示，地面AEI设备的上传数据信号由UP_485A经第五二极管D5送入 RS-485收发器U18的6脚、由UP_485B经第四二极管D4送入RS-485收发器U18的7脚， U18输出的上传数据信号从1脚输出至锁相环U20的14脚，锁相环U20对上传数据信号进 行解调，解调后的上传数据信号经两级放大器放大后送入比较器U19整形后输出给FPGA进 行解码，解码后的上传数据由FPGA送往单片机，单片机再通过串行通讯单元送给控制机处 理。分频器U21可调整锁相环U20的VCO频率。如图5所示，所述标签编程单元与电子标签之间通讯共有五路信号，即CLK、EN、 CS、DO、DI，通过标签接口 J12相连；单片机的I/O端口分别输出TAG_CLK、TAG_CS、TAG_DI、 TAG_EN信号，输入TAG_D0信号；TAG_CLK信号经第十四A驱动器U14A放大后输出CLK信 号，TAG_CS信号经第十四B驱动器U14B放大后输出CS信号，TAG_DI信号经第十四C驱动 器U14C放大后输出DI信号，TAG_EN经第十四D驱动器U14D放大后输出EN信号，DO信号 经过由串联的第十五A放大器U15A、第十五B放大器U15B组成整形器整形后形成TAG_D0 信号；CS信号、CLK信号分别与上传数据解调单元的UP_485A、UP_485B差分信号共用同一 通道，通过控制继电器K2的触点动作进行切换，K2的线包一端接第二三极管Q2的集电极， 一端接地，TAG_EN信号通过R19连接Q2的基极，控制Q2的通断，继而控制K2的动作；标签 接口 J12的信号端并接有第十一瞬态抑制二极管TVS阵列U11，以抑制瞬态干扰。如图6所示，所述串行通讯单元有四个串行通讯接口与控制机的RS-232串口相 连，即第七串行通讯接口 J7、第八串行通讯接口 J8、第十串行通讯接口 J10、第十一串行通 讯接口 J11。单片机的通用异步接收器/发送器UART端口输出测量数据通讯信号TXD0、 RXDO分别送入第十二 RS-232驱动/收发器U12的11脚、12脚，经处理后分别从U12的14 脚、13脚输出DET_TXD、DET_RXD送入J7 ；单片机的UART端口输出标签数据通讯信号TXD1、 RXDl分别送入第十三RS-232驱动/收发器U13的11脚、12脚，经处理后分别从U13的14 脚、13脚输出TAG_TXD、TAG_RXD信号送入Jll ；GPS模块的UART接口输出GPS数据通讯信号 GPS_TX、GPS_RX分别送入U12的10脚、9脚，经处理后分别从U12的7脚、8脚输出GPS_TXD、 GPS_RXD送入J8 ；数传电台模块的RS-232接口输出的电台数据通讯信号BR0_TXD、BR0_RXD 直接送入J10。J7、J8、J10、Jll的信号端分别并接有第七TVS阵列U7、第八TVS阵列U8、 第九TVS阵列U9、第十TVS阵列U10，以抑制瞬态干扰。本实用新型的控制机采用研祥工控机IPC-810B，支持多串口通讯。本实用新型用于检测铁路沿线AEI站点设备的工作状态，其工作过程为当检测 车经过AEI站点时，测量接收天线接收来自地面AEI天线的辐射信号，接收到的待测射频信 号送入测量机进行处理，处理后的频率计数值、功率测量信号的转换值通过串口送给控制 机处理，处理后可得出地面AEI设备的射频辐射场强、频率，并由控制机计算得出地面AEI 天线的方向角和作用范围。另外，当地面AEI设备的射频信号经地面AEI天线照射到检测 车上的电子标签时，电子标签可接收到地面AEI设备的上传数据，并传送给测量机进行处 理，再通过RS-232串口送给控制机处理，同时地面AEI设备可从反射的回波信号中读出写 入电子标签中的信息，并将其发往地面设备处理后，由地面数传电台经空中无线信道发往测量机里的数传电台，再通过RS-232串口送给控制机处理，控制机通过对着两个信号的分 析，可以判断出AEI设备读取电子标签的能力。测量机里的GPS模块通过安装在检测车车 顶的GPS天线接收定位信息以及测量列车运行速度，测量数据通过RS-232串口送给控制机 处理并显示。测试时，控制机上运行控制软件，测试数据可存贮、打印、查询。 本实用新型的车载AEI性能检测装置装载在检测车上，通过在运行过程中检测 AEI设备的射频辐射场强、频率以及地面AEI天线的方向角和作用范围，以及检测AEI设备 读取电子标签的能力，可以快速诊断AEI设备的工作是否正常，为管理部门提供准确有效 的AEI设备信息。
权利要求一种车载AEI性能检测装置，其特征在于所述车载AEI性能检测装置在检测车车厢内设有控制机和测量机，控制机用于检测数据的处理与显示，测量机用于接收待测信号，控制机通过RS-232串口线与测量机的通讯接口连接。
2.根据权利要求1所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述测量机设有单片 机，单片机分别连接射频处理单元、现场可编程门阵列、看门狗及复位电路、串行通讯单元、 标签编程单元，射频处理单元和上传数据解调单元分别接FPGA，串行通讯单元分别连接数 传电台模块和GPS模块，电源模块为数传电台模块、GPS模块以及所述各个单元电路供电。
3.根据权利要求2所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述控制机采用研祥 工控机IPC-810B。
4.根据权利要求3所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述单片机连接有指 示灯单元。
5.根据权利要求4所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述检测车车底安装 有电子标签和测量接收天线，电子标签通过七芯电缆与测量机的标签接口连接，测量接收 天线通过射频电缆与测量机的RF输入接口连接；所述检测车车顶安装有GPS天线和数传电 台天线，GPS天线通过射频电缆与测量机的GPS天线接口连接，数传电台天线通过射频电缆 与测量机的数传电台天线接口连接。
6.根据权利要求5所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述射频处理单元的 RF输入接口(Jl)通过第五电阻(R5)与功分器(Ul)的1脚相连，功分器(Ul)的2脚通过 第一电容(Cl)与分频器(U2)的1脚相连，分频器(U2)的4脚通过第十三电容(C13)与整 形器相连，整形器输出端通过第十四电容(C14)与RF输出接口(J3)相连；功分器(Ul)的 3脚通过串联的第六电阻(R6)、第八电容(C8)与不平衡变压器(Wl)的1脚相连，不平衡变 压器(Wl)的4脚经过第三电容(C3)与功率检测器(U3)的4脚相连，不平衡变压器(Wl) 的3脚经过第四电容(C4)与功率检测器(U3)的5脚相连，功率检测器(U3)的12脚与单 片机I/O端口相连。
7.根据权利要求6所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述整形器由串联连 接的第四A运算放大器(U4A)、第四D运算放大器(U4D)组成。
8.根据权利要求7所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述上传数据解调单 元接收到的上传数据信号由UP_485A经第五二极管(D5)送入RS-485收发器(U18)的6脚、 由UP_485B经第四二极管(D4)送入RS-485收发器(U18)的7脚，RS-485收发器(U18)输 出的上传数据信号从1脚输出至锁相环(U20)的14脚，锁相环(U20)对上传数据信号进行 解调，解调后的上传数据信号经两级放大器放大后送入比较器(U19)整形后输出给FPGA进 行解码，分频器(U21)可调整锁相环(U20)的VCO频率。
9.根据权利要求8所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述标签编程单元与 电子标签之间通讯有五路信号，通过标签接(J12)相连；单片机的I/O端口分别输出TAG_ CLK、TAG_CS、TAG_DI、TAG_EN 信号，输入 TAG_D0 信号；TAG_CLK 信号经(U14A)放大后输出 CLK信号，TAG_CS信号经第十四B驱动器(U14B)放大后输出CS信号，TAG_DI信号经第十四 C驱动器(U14C)放大后输出DI信号，TAG_EN信号经第十四D驱动器(U14D)放大后输出EN 信号，DO信号经过由串联的第十五A放大器(U15A)、第十五B放大器(U15B)组成整形器 整形后形成TAG_D0信号；CS信号、CLK信号分别与上传数据解调单元的UP_485A、UP_485B差分信号共用同一通道，通过控制继电器(K2)的触点动作进行切换，控制继电器(K2)的线 包一端接第二三极管(Q2)的集电极，一端接地，TAG_EN信号通过第十九电阻(R19)连接第 二三极管(Q2)的基极，标签接口(J12)的信号端并接有第十一瞬态抑制二极管TVS阵列 (Ull)。
10.根据权利要求9所述的车载AEI性能检测装置，其特征在于所述串行通讯单元有 四个串行通讯接口与控制机的RS-232串口相连，单片机的通用异步接收器/发送器端口输 出测量数据通讯信号TXDO、RXDO分别送入第十二 RS-232驱动/收发器(U12)的11脚、12 脚，经处理后分别从第十二 RS-232驱动/收发器(U12)的14脚、13脚输出DET_TXD、DET_ RXD送入第七串行通讯接口(J7)；单片机的通用异步接收器/发送器(UART)端口输出标签 数据通讯信号TXD1、RXDl分别送入第十三RS-232驱动/收发器(U13)的11脚、12脚，经 处理后分别从第十三RS-232驱动/收发器(U13)的14脚、13脚输出TAG_TXD、TAG_RXD信 号送入第十一串行通讯接口(Jll) ；GPS模块的通用异步接收器/发送器(UART)接口输出 GPS数据通讯信号GPS_TX、GPS_RX分别送入第十二 RS-232驱动/收发器(U12)的10脚、9 脚，经处理后分别从第十二 RS-232驱动/收发器(U12)的7脚、8脚输出GPS_TXD、GPS_RXD 送入第八串行通讯接口(J8)；数传电台模块的RS-232接口输出的电台数据通讯信号BR0_ TXD、BR0_RXD直接送入第十串行通讯接口(JlO)；第七串行通讯接口(J7)、第八串行通讯接 口(J8)、第十串行通讯接口(JlO)、第十一串行通讯接口(Jll)的信号端分别并接有第七 TVS阵列(U7)、第八TVS阵列(U8)、第九TVS阵列(U9)、第十TVS阵列(UlO)。
专利摘要本实用新型公开了一种车载AEI性能检测装置，要解决的技术问题是对AEI设备的工作状态进行动态检测与判断。本实用新型的车载AEI性能检测装置在检测车车厢内设有控制机和测量机，控制机用于检测数据的处理与显示，测量机用于接收待测信号，控制机通过RS-232串口线与测量机的通讯接口连接。本实用新型与现有技术相比，将AEI性能检测装置装载在检测车上，通过在运行过程中检测AEI设备的射频辐射场强、频率、AEI天线的方向角和作用范围，以及检测AEI设备读取电子标签的能力，可以快速诊断AEI设备的工作是否正常，适用于各种型号的AEI设备的动态性能检测。
文档编号G01R29/08GK201628748SQ200920259990
公开日2010年11月10日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者代小青, 刘康, 刘鑫, 熊泽渝, 王炜, 程化一, 薛军兴, 陈志坚 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司