趙寧

【摘 要】隨著列車運行速度的提升，其運行密度不斷加大，鐵路運輸對于列車控制系統(tǒng)安全性以及穩(wěn)定性有著更為嚴格的要求，分析車載計算機系統(tǒng)中列車與地間傳送的信息，可以有效地保障列車運行的安全性。應答器作為一種具有較為顯著的高速率、高信息量以及高可靠性特征點式數(shù)據(jù)傳輸設備，在鐵路系統(tǒng)中廣泛應用。實現(xiàn)對應答器譯碼分析，通過資源共享、流水線等技術手段，可以有效地縮短周期，提升設計的靈活性，具有較為顯著的作用與價值。

【關鍵詞】應答器;上行鏈路信號解調(diào);譯碼;實現(xiàn)研究

中圖分類號： TP29-AC文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）23-0059-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.23.025

應答器就是一種在地面上列車信息傳輸?shù)囊环N點式設備，可以分為固定無源應答器以及可變有源應答器，其主要的用途就是為列控車載設備提供較為穩(wěn)定的地面固定信息以及相關可變信息。應答器是一種可以想車載子系統(tǒng)發(fā)送報文信息的一種傳輸設備，可以傳送固定的信息內(nèi)容，也可以連接軌實現(xiàn)可變信息的傳送，是整個信號系統(tǒng)中最為關鍵的安全體系。

1 應答器分類

應答器主要可以分為地面以及車載兩個設備，其中地面設備主要是通過無源應答器、有源應答器以及軌旁電子單元構(gòu)成，車載設備主要通過查詢主機、車載天線系統(tǒng)以及天線電纜等構(gòu)成。

1.1 無源應答器

無緣應答器可以存儲固定的信息，在列車通過無源應答器上方的時候，無緣應答器則可以接收車載天線發(fā)射電磁能量，系統(tǒng)會將其轉(zhuǎn)換為電能，通過在地面應答器中存在的信息數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送，在電能消失則其處于休眠狀態(tài)。

1.2 有源應答器

有源應答器主要通過電纜或者與地面的電子單元進行連接，可以實時發(fā)送傳送的數(shù)據(jù)報文信息，在列車通過有源應答器上方的時候，有緣應答器則就會接收到車載天線發(fā)射的電磁能量，將其轉(zhuǎn)換為電能，則地面應答器則可以實現(xiàn)發(fā)射電路工作，將數(shù)據(jù)循環(huán)實時發(fā)送，直至電能消失其處于休眠狀態(tài)。

1.3 軌旁電子單元LEU

地面電子單元屬于是一種數(shù)據(jù)層埃及以及處理單元，可以根據(jù)外界變化的具體狀況以及條件，選擇在系統(tǒng)中存在的報文信息，將其傳送給地面有源應答器，也可以將外部發(fā)送的應答器報文直接的實現(xiàn)有源應答器的傳送分析。

1.4 應答器的工作原理

在列車查詢器通過地面應答器的時候，應答器則就會被查詢器瞬態(tài)公路激活進而進入到工作狀態(tài)中，可以向查詢器連續(xù)的發(fā)送在應答器中存在的行車數(shù)據(jù)信息。

2 應答器上行鏈路信號解調(diào)及譯碼的實現(xiàn)研究

應答器作為列車運轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中的點式高速傳輸設備，在特定的地點中實現(xiàn)車載設備的發(fā)送進路參數(shù)、線路坡度以及定位信息參數(shù)，可以保障列車的高速運行安全性。其主要是通過地面設備以及車載設備構(gòu)成。車載設備中核心的部分就是載頻發(fā)生器、接收解調(diào)部分、譯碼以及數(shù)據(jù)通訊存儲等相關系統(tǒng)構(gòu)成，可以實現(xiàn)上行鏈路信號的接收解碼。

應答器系統(tǒng)通過電磁感應原理可以有效地實現(xiàn)車一地間之間的高速點式數(shù)據(jù)通信。通過將車載BTM模塊中載頻發(fā)生器產(chǎn)生的功率載波的處理，利用在機車底部車載天線進行發(fā)射，在地面應答器接收到下行的能量載波之后，則可以激活電路啟動工作。無源應答器可以在內(nèi)部中存在的固定數(shù)據(jù)報文信息發(fā)送給車載天線。

2.1 應答器上行鏈路信號解調(diào)方法

2.1.1 相干檢測法

2FSK信號相干檢測首先要將接收系統(tǒng)輸入信號進行兩路帶通濾波器提取，分析已調(diào)頻率信號，分別利用相乘器以及不同頻率的本地同步載波信號進行相乘，利用低通濾波器濾除高頻分量，通過將低頻信號進行抽樣分析，通過判決器比較，則可以實現(xiàn)數(shù)字信號解調(diào)，此種方式具有良好的抗干擾性特征。

2.1.2 非相干檢測法

非相干檢測也就是包絡檢波法，此種方式首先將2FSK信號送入到兩路帶通濾波器中，將濾出不同的高頻信號通過包絡檢波器進行處理，提取包絡，通過抽樣判決器判決分析，通過基帶數(shù)字信號進行解調(diào)。此種方式在操作中無須恢復本地的載波信號，按時在實踐中簡單的帶通濾波器則無法滿足解調(diào)的實際需求。

2.1.3 過零點檢測法

過零點檢測就是通過對不同數(shù)字調(diào)頻濾波在單位時間中通過零點次數(shù)不同特征，檢測分析載波頻率傳輸時刻中通過零點的具體次數(shù)，根據(jù)結(jié)果衡量載波頻率。主要檢測原理就是通過將接受地信號送入到帶通濾波器中，通過限幅器限幅，將信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ蛄?，通過微分電路以及整流電路形成與頻率變化對應的一種單向的尖脈沖序列，在轉(zhuǎn)換為矩形波，通過低通濾波器濾除高次諧波，則可以獲得基帶脈沖信號，此種方式抗干擾性能較差，其解調(diào)精度不高。

2.1.4 差分檢測法

信號通過濾波器祛除噪聲，通過乘法器進行經(jīng)時延后信號處理，將其與直接送入信號相乘，把結(jié)果送到低通濾波器濾去存在的倍頻分量，則可以實現(xiàn)解調(diào)處理。

2.2 應答器上行鏈路信號車載接收系統(tǒng)設計

通過以上方法進行應答器上行鏈路信號解調(diào)雖然效果顯著，但是在高速列車運行中應答器的上行鏈路信號傳輸環(huán)境會受到27.095MHz電磁波干擾與影響，解調(diào)精度會受到濾波器性能等因素的影響，其抗干擾性能相對較低，誤碼率也相對較高，為了有效地提升應答器上行鏈路信號解調(diào)精度，就要重點分析應答器上行鏈路信號車載接收系統(tǒng)，深入研究應答器上行鏈路信號解調(diào)及譯碼的相關內(nèi)容。上行鏈路接收系統(tǒng)主要就是對車載天線接收信號進行采樣、存儲、解調(diào)處理，實現(xiàn)譯碼還原報文信息內(nèi)容，應答器報文可以通過移頻鍵盤調(diào)制的方式進行處理，可以將處理之后產(chǎn)生的控制信息傳送給車載列控系統(tǒng)。

2.2.1 報文編碼

為了提升應答器車載設備之間信道傳輸運行的安全性，增強可靠性，要根據(jù)要求進行數(shù)據(jù)信息的信道編碼。應答器報文編碼主要通FFFs信道進行編碼算法分析，實現(xiàn)對初始用戶數(shù)據(jù)信息處理，并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌尚蛿?shù)據(jù)信息。

其報文格式主要有1023bit以及341bit兩種類型，長短報文用戶可以應用830以及210加上3bit控制位、12bit擾碼位以及10bit附加成形位、85bit校驗位進行處理。

2.2.2 FSK信號解調(diào)方法

FSK信號解調(diào)方式主要可以氛圍想干以及非想干解調(diào)兩種類型，一般狀況之下想干解調(diào)方式具有良好的性能，但是要通過同步的本地載波信號進行處理?？梢酝ㄟ^成熟頻率合成技術進行分析，DDS則屬于新的頻率合成技術手段，是第三代的頻率合成技術方式。想干解調(diào)則就是將FSK信號利用兩路濾波器分解為兩路頻率不同的ASK信號進行處理，通過對這兩路ASK信號進行解調(diào)處理。

2.2.3 譯碼策略過程

綜合歐洲應答器的編碼原理，譯碼主要就是編碼的一個逆過程。通過FPGA實現(xiàn)譯碼，具有運算速度較快的優(yōu)勢，相對于DSP來說芯片具有實時性的優(yōu)勢，具有良好的可變成型，譯碼電路的設計相對來說更為靈活。

進行報文譯碼模塊化設計中，數(shù)據(jù)輸入模塊以及數(shù)據(jù)綜合處理、輸出等模塊可以實現(xiàn)各種功能。數(shù)據(jù)綜合處理模塊的主要工作就是有效性分析，進行起始位的判斷分析?？梢杂行У幕謴托畔㈤L度，具有反轉(zhuǎn)換以及解憂等多種作用。

通過在FPGA單元中進行數(shù)據(jù)校驗分析，在85位的校驗保文信息中，含有75位奇偶校驗以及10位同步校驗等內(nèi)容，根據(jù)CRC校驗原理分則存在75次的多項式。發(fā)送方利用制定的g（x）則可以產(chǎn)生CRC碼字，接收方主要利用其驗證分析收到的CRC碼字，報文數(shù)據(jù)會通過CRC校驗正確之后，可以在任何一位開始發(fā)送報文，在其一幀傳送完畢之后可以在始端在進行傳送，要分析報文起始位置過程，對其進行同步校驗，接下來就是進行反轉(zhuǎn)位置檢驗以及解擾，通過邏輯電路進行電碼反轉(zhuǎn)，通過ROM存儲11-10變換表，可以獲得報文數(shù)據(jù)實現(xiàn)報文10-11的反轉(zhuǎn)換，每11位的碼字輸出在進行有效性判別分析。

解擾運算過程就是加擾運算的一個逆過程，通過域上運算發(fā)放時則可以形成一個循環(huán)的冗余碼，實現(xiàn)譯碼解擾過程。

通過基本形式的指數(shù)形式進行一次BCH譯碼分析，根據(jù)ROM存儲確定報文長短，分析查表的次數(shù)?？梢垣@得譯碼報文有效性輸出。

3 結(jié)束語

城市軌道交通在子啊發(fā)展過程中，行車速度越來越高，行車間隔之間的距離越來越短，其對列車定位精度要求越來越嚴格，而應答器系統(tǒng)是城市軌道交通、高速鐵路中最為關鍵的基礎設備，其具有較為廣泛的應用前景，對其深入分析了解關鍵參數(shù)，對于我國軌道交通的持續(xù)發(fā)展來說具有重要的價值與意義。

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