应答器测试系统中RSG参考信号发生器的研究
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摘要
应答器是基于电磁耦合原理构成的一种高速地对车信息传输设备,用于向车载设备提供定位信息、线路参数、临时限速等信息,是中国列车控制系统CTCS中的关键设备。随着我国自主研发应答器系统的推广应用,迫切需要完善应答器的测试平台,为应答器关键技术研发以及多厂商产品兼容性测试与认证提供必须的基础试验环境。
RSG参考信号发生器是应答器系统分析与测试平台的关键设备,针对它的研究工作十分重要。此外,高速条件下列车通过地面应答器时车载天线的接收性能测试也需要RSG来产生模拟实际情况的上行链路信号。针对上述问题,本文对上行链路信号、射频能量信号及C接口信号的特征做了深入的理论分析,提出了RSG参考信号发生器的实现方案,并通过了实际测试验证。
本论文的主要工作如下：
1、研究应答器系统的工作原理、应答器系统分析与测试平台构成及其发展现状,阐述了研发RSG参考信号发生器的必要性和重要性。
2、根据应答器测试规范085规范对RSG参考信号发生器的描述,对RSG参考信号发生器进行需求分析,研究了列车通过地面应答器时车载天线接收到的上行链路信号的幅度变化规律,分析了能量信号梯形包络的合理性,分析了接口‘C1’信号的眼图的正确性。
3、根据系统需求分析,对系统进行总体设计,选择合适的硬件设备,构建了信号发生器系统。
4、根据系统需求分析,提出了各信号的具体生成方案。为上行链路信号加载真实幅度包络,为射频能量信号加载梯形包络,为C接口信号加入时间抖动、幅度抖动、谐波等信号特性。
5、采用Labwindows/CVI软件开发工具设计开发了RSG参考信号发生器,实现系统的功能需求。
6、研究泰克公司的AWG5002B任意波形发生器的使用及远程控制方法,实现PC机对任意波形发生器的属性设置、设备初始化、数据写入、参数设置、输出与停止等远程操作。
7、对所设计的系统进行了试用和验证。针对不同信号类型,设计了不同的验证方案,验证了系统功能的正确性。
Balise which is based on the principle of the electromagnetic coupling is the key devices of China Train Control System (CTCS). It's used to transmit data of positioning information、circuit parameters and speed limit temporarily to on-board equipment. The research on Balise system in China is late, and the domestic balise hasn't yet widely accepted. With the putting forward of test specifications of balise, we also need to build up our own test platform, provide essential foundation test environment for the research of key technology and the products compatibility test and the authentication of balise.
The development of the Reference Signal Generator (RSG) is important because it is the main test tool in the Balise Analysis and Test Platform. Besides, it is urgent at present to test the receiving capability of on-board antenna as the train passes the balise at a high speed. Based on the issue above, an Reference Signal Generator was put forward after detailed theory research.
Follows are the work that has been done:
1. The paper briefly introduced the working principle of balise, the structure of the Balise Analysis and Test Platform and its present development situation. Describes the necessary and importantly of development of RSG.
2. According to the description of RSG by the test standard, do the requirement analysis of RSG system. Do research about the amplitude of the up-link signal received by the on-board antenna when the train travels through a balise. Do analyze the rationality of the trapezoid envelope of energy signal and the correctness of the eye chart of interface 'C1' signal.
3. According to the system requirement analysis, do the overall design of the system, choose appropriate hardware equipment, and construct the signal generator system.
4. According to the system requirement analysis, puts forward the specific generating scheme of each signal. Load real amplitude envelope for the up-link signal, load trapezoid envelope for the tele-powering signal. Insert time jitter, amplitude jitter, harmonic signal characteristics, etc.
5. The author develops the RSG system by Labwindows/CVI software development tools, and realizes the function of system.
6. The author study the use and remote control method of the AWG5002B arbitrary waveform generator produced by Tektronix, realization the remote operation of the arbitrary waveform generator including attribute to set, equipment initialization, data writing, parameter setting, output and stop output, etc.
7. At last, the author trial and verified the design of system. According to different signal, design the different verification scheme, verified the correctness of the system function.
RSG参考信号发生器是应答器系统分析与测试平台的关键设备,针对它的研究工作十分重要。此外,高速条件下列车通过地面应答器时车载天线的接收性能测试也需要RSG来产生模拟实际情况的上行链路信号。针对上述问题,本文对上行链路信号、射频能量信号及C接口信号的特征做了深入的理论分析,提出了RSG参考信号发生器的实现方案,并通过了实际测试验证。
本论文的主要工作如下：
1、研究应答器系统的工作原理、应答器系统分析与测试平台构成及其发展现状,阐述了研发RSG参考信号发生器的必要性和重要性。
2、根据应答器测试规范085规范对RSG参考信号发生器的描述,对RSG参考信号发生器进行需求分析,研究了列车通过地面应答器时车载天线接收到的上行链路信号的幅度变化规律,分析了能量信号梯形包络的合理性,分析了接口‘C1’信号的眼图的正确性。
3、根据系统需求分析,对系统进行总体设计,选择合适的硬件设备,构建了信号发生器系统。
4、根据系统需求分析,提出了各信号的具体生成方案。为上行链路信号加载真实幅度包络,为射频能量信号加载梯形包络,为C接口信号加入时间抖动、幅度抖动、谐波等信号特性。
5、采用Labwindows/CVI软件开发工具设计开发了RSG参考信号发生器,实现系统的功能需求。
6、研究泰克公司的AWG5002B任意波形发生器的使用及远程控制方法,实现PC机对任意波形发生器的属性设置、设备初始化、数据写入、参数设置、输出与停止等远程操作。
7、对所设计的系统进行了试用和验证。针对不同信号类型,设计了不同的验证方案,验证了系统功能的正确性。
Balise which is based on the principle of the electromagnetic coupling is the key devices of China Train Control System (CTCS). It's used to transmit data of positioning information、circuit parameters and speed limit temporarily to on-board equipment. The research on Balise system in China is late, and the domestic balise hasn't yet widely accepted. With the putting forward of test specifications of balise, we also need to build up our own test platform, provide essential foundation test environment for the research of key technology and the products compatibility test and the authentication of balise.
The development of the Reference Signal Generator (RSG) is important because it is the main test tool in the Balise Analysis and Test Platform. Besides, it is urgent at present to test the receiving capability of on-board antenna as the train passes the balise at a high speed. Based on the issue above, an Reference Signal Generator was put forward after detailed theory research.
Follows are the work that has been done:
1. The paper briefly introduced the working principle of balise, the structure of the Balise Analysis and Test Platform and its present development situation. Describes the necessary and importantly of development of RSG.
2. According to the description of RSG by the test standard, do the requirement analysis of RSG system. Do research about the amplitude of the up-link signal received by the on-board antenna when the train travels through a balise. Do analyze the rationality of the trapezoid envelope of energy signal and the correctness of the eye chart of interface 'C1' signal.
3. According to the system requirement analysis, do the overall design of the system, choose appropriate hardware equipment, and construct the signal generator system.
4. According to the system requirement analysis, puts forward the specific generating scheme of each signal. Load real amplitude envelope for the up-link signal, load trapezoid envelope for the tele-powering signal. Insert time jitter, amplitude jitter, harmonic signal characteristics, etc.
5. The author develops the RSG system by Labwindows/CVI software development tools, and realizes the function of system.
6. The author study the use and remote control method of the AWG5002B arbitrary waveform generator produced by Tektronix, realization the remote operation of the arbitrary waveform generator including attribute to set, equipment initialization, data writing, parameter setting, output and stop output, etc.
7. At last, the author trial and verified the design of system. According to different signal, design the different verification scheme, verified the correctness of the system function.
引文
[1]孙萍.欧洲应答器报文实时编码及测试系统的研究.北京交通大学电子信息工程学院.2009年7月
[2]肖甜,赵会兵.欧洲应答器编码策略的安全性研究.铁道学报.2008年第6期
[3]徐宁,杨志杰.欧洲应答器报文译码的研究以及FPGA实现.铁道通信信号.2008年第6期
[4]朱晓航,李开成.基于FPGA应答器报文译码策略的研究与实现.电子与封装.2006年
[5]曾洁毅,赵会兵.应答器实验室测试管理系统的研究.北京交通大学电子信息工程学院.2007年12月
[6]SUBSET-036-v230. FFFIS for Eurobalise, V2.3.0.UNISIG2005.10.4
[7]SUBSET-085-v212. Test Specification for Eurobalise FFFIS. V2.2.2.UNISIG.2207.11
[8]高峰,张明伟,李桂娟,范琳.基于虚拟仪器的应答器设计.虚拟仪器技术.2009年12月
[9]刘健.查询应答器上行链路信号接收方法研究.微计算机信息.2006年
[10]ShangGuan Wei, Cai Bai-gen, Gou Chen-xi, Chen Jian-qiu, Wang Jian. Research on Key Techniques of High-speed Train Control System Simulation & Testing. Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. August 4-7,2010
[11]李向红,李永善,曹进.高速铁路中的查询应答器.铁道通信信号.2004年
[12]王瑞,赵会兵,王舒民.面向应答器传输模块测试的上行链路信号模拟器研究.铁道学报.2008年12月
[13]Hu Yanping, Li Gang, Wang Zhan, Huang Fu Kan. A New Method to Demodulate 2FSK Signal Using Discrete Short Time Fourier Transform[j]. Journal of China Institute of Communications, No,6,2000
[14]魏敏,孙亮,郑桂燕.欧洲应答器系统简介和国内研制的初步分析.铁道通信信号.2005年
[15]杨志杰,范浦辉,薛瑞民,梁亮,钱路路.适应于高速运营与提速的查询应答器系统.中国铁道科学.2002年4月
[16]王剑,张辉,蔡伯根,陈德旺.虚拟应答器研究进展与发展展望.铁道学报.2008年4月
[17]邓卫升.虚拟应答器在铁路列控系统中的应用研究.铁道标准设计.2006年
[18]刘健.查询应答器上行链路信号接收方法研究.微计算机信息.2006年
[19]赵会兵,李伟,赵明,刘中田.应答器车载设备动态特性以及高速条件下的适用性研究.中国铁道科学.2010年第3期
[20]刘建章,杨光伦,贺航字,谷世群.应答器传输单元关键解调技术研究.铁道通信信号.2010年7月
[21]刘君华.基于LabWindows/CVI的虚拟仪器设计.北京.清华大学出版社.2003年8月
[22]曾洁毅,赵会兵.应答器传输模块测试系统的研究.北京交通大学学报.2008年4月
[23]李海,武小栋LabWindows/CVI在半实物分布式仿真系统中的应用.计算机应用.2005年4期
[24]张恒源,李智.HLA半实物仿真方法研究.计算机应用.2005年12月
[25]Kyongsu Yi, Minsu Woo, Sung Ha Kim, Seong-chul Lee. An experimental investigation of a CWCA system for automobiles using hardware-in-the-loop simulations. Proceedings of the American Control Conference.1999
[26]Li Hualong, Zhao Huibing. Research on DDFS Based Up-link Signal Generator in Fixed Information Balise. The Seventh International Conference on Electronic Measurement and Instruments. ICEMI'2005
[27]汪坤.一种改进的双绞线测试和评估方法.现代电信科技.2007年8月
[28]陈海航.高频下双绞线传输特性分析.电脑与电信.2007年第10期
[29]黄家平,王明皓,臧家左.屏蔽双绞线的干扰耦合特性研究.研究与设计.2009年11月
[30]邝向军.矩形载流线圈的空间磁场计算.四川理工学院院报.2006年2月
[31]康中尉.矩形激励线圈的磁场分析.传感器世界.2003年2月
[32]王维CTCS2列控中心应答器报文测试系统的研究与实现.同济大学电子与信息工程学院.2008年3月
[33]李新三,赵丽丽,赵旭阳,叶玉倩GPIB总线的虚拟仪器设计.计算机与网络.2011年第0l期
[34]张金,王伯雄,张力新.基于LabVIEW的GPIB总线独立仪器集成测试平台.仪表技术与传感器.2010年第9期
[35]黄进文.虚拟仪器新技术及其在我国的发展现状与展望.科技创新导报.2008年
[36]谢立鹏.赵会兵.应答器测试关键技术与测试管理系统的研究.北京交通大学电子信息工程学院.2008年6月
[37]王瑞,赵会兵.应答器测试系统中信号发生子系统的研究与实现.北京交通大学电子信息工程学院.2007年12月
[38]Surajit Midya, Rajeev Thottappillil. An overview of electromagnetic compatibility challenges in European Rail Traffic Management System. Transportation Research.2008
[39]Thomas Kurz, Rainer Hornstein, Herbert Schweinzer, Manfred Balik, Markus Mayer. Time Synchronization in the Eurobalise Subsystem.2007 international IEEE Symposium on Precision Clock Synchronization. October 1-3,2007
[40]田海燕.欧洲标准应答器设备电路设计的安全性及可靠性研究.中国铁路.2010年6月
[41]Jong-hyen Baek. The study on Train Separation Control & Safety Braking Model Technology using Balise for Conventional Lines.2010
[42]Zhao Huibing, Liu Huan, Pang Dongming. Study on Hardware-In-the-Loop Simulation System During Design and Testing of Intermittent Track-to-Train Data Transmission Equipment:BTM. The Eighth International Conference on Electronic Measurement and Instruments.2007
[2]肖甜,赵会兵.欧洲应答器编码策略的安全性研究.铁道学报.2008年第6期
[3]徐宁,杨志杰.欧洲应答器报文译码的研究以及FPGA实现.铁道通信信号.2008年第6期
[4]朱晓航,李开成.基于FPGA应答器报文译码策略的研究与实现.电子与封装.2006年
[5]曾洁毅,赵会兵.应答器实验室测试管理系统的研究.北京交通大学电子信息工程学院.2007年12月
[6]SUBSET-036-v230. FFFIS for Eurobalise, V2.3.0.UNISIG2005.10.4
[7]SUBSET-085-v212. Test Specification for Eurobalise FFFIS. V2.2.2.UNISIG.2207.11
[8]高峰,张明伟,李桂娟,范琳.基于虚拟仪器的应答器设计.虚拟仪器技术.2009年12月
[9]刘健.查询应答器上行链路信号接收方法研究.微计算机信息.2006年
[10]ShangGuan Wei, Cai Bai-gen, Gou Chen-xi, Chen Jian-qiu, Wang Jian. Research on Key Techniques of High-speed Train Control System Simulation & Testing. Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. August 4-7,2010
[11]李向红,李永善,曹进.高速铁路中的查询应答器.铁道通信信号.2004年
[12]王瑞,赵会兵,王舒民.面向应答器传输模块测试的上行链路信号模拟器研究.铁道学报.2008年12月
[13]Hu Yanping, Li Gang, Wang Zhan, Huang Fu Kan. A New Method to Demodulate 2FSK Signal Using Discrete Short Time Fourier Transform[j]. Journal of China Institute of Communications, No,6,2000
[14]魏敏,孙亮,郑桂燕.欧洲应答器系统简介和国内研制的初步分析.铁道通信信号.2005年
[15]杨志杰,范浦辉,薛瑞民,梁亮,钱路路.适应于高速运营与提速的查询应答器系统.中国铁道科学.2002年4月
[16]王剑,张辉,蔡伯根,陈德旺.虚拟应答器研究进展与发展展望.铁道学报.2008年4月
[17]邓卫升.虚拟应答器在铁路列控系统中的应用研究.铁道标准设计.2006年
[18]刘健.查询应答器上行链路信号接收方法研究.微计算机信息.2006年
[19]赵会兵,李伟,赵明,刘中田.应答器车载设备动态特性以及高速条件下的适用性研究.中国铁道科学.2010年第3期
[20]刘建章,杨光伦,贺航字,谷世群.应答器传输单元关键解调技术研究.铁道通信信号.2010年7月
[21]刘君华.基于LabWindows/CVI的虚拟仪器设计.北京.清华大学出版社.2003年8月
[22]曾洁毅,赵会兵.应答器传输模块测试系统的研究.北京交通大学学报.2008年4月
[23]李海,武小栋LabWindows/CVI在半实物分布式仿真系统中的应用.计算机应用.2005年4期
[24]张恒源,李智.HLA半实物仿真方法研究.计算机应用.2005年12月
[25]Kyongsu Yi, Minsu Woo, Sung Ha Kim, Seong-chul Lee. An experimental investigation of a CWCA system for automobiles using hardware-in-the-loop simulations. Proceedings of the American Control Conference.1999
[26]Li Hualong, Zhao Huibing. Research on DDFS Based Up-link Signal Generator in Fixed Information Balise. The Seventh International Conference on Electronic Measurement and Instruments. ICEMI'2005
[27]汪坤.一种改进的双绞线测试和评估方法.现代电信科技.2007年8月
[28]陈海航.高频下双绞线传输特性分析.电脑与电信.2007年第10期
[29]黄家平,王明皓,臧家左.屏蔽双绞线的干扰耦合特性研究.研究与设计.2009年11月
[30]邝向军.矩形载流线圈的空间磁场计算.四川理工学院院报.2006年2月
[31]康中尉.矩形激励线圈的磁场分析.传感器世界.2003年2月
[32]王维CTCS2列控中心应答器报文测试系统的研究与实现.同济大学电子与信息工程学院.2008年3月
[33]李新三,赵丽丽,赵旭阳,叶玉倩GPIB总线的虚拟仪器设计.计算机与网络.2011年第0l期
[34]张金,王伯雄,张力新.基于LabVIEW的GPIB总线独立仪器集成测试平台.仪表技术与传感器.2010年第9期
[35]黄进文.虚拟仪器新技术及其在我国的发展现状与展望.科技创新导报.2008年
[36]谢立鹏.赵会兵.应答器测试关键技术与测试管理系统的研究.北京交通大学电子信息工程学院.2008年6月
[37]王瑞,赵会兵.应答器测试系统中信号发生子系统的研究与实现.北京交通大学电子信息工程学院.2007年12月
[38]Surajit Midya, Rajeev Thottappillil. An overview of electromagnetic compatibility challenges in European Rail Traffic Management System. Transportation Research.2008
[39]Thomas Kurz, Rainer Hornstein, Herbert Schweinzer, Manfred Balik, Markus Mayer. Time Synchronization in the Eurobalise Subsystem.2007 international IEEE Symposium on Precision Clock Synchronization. October 1-3,2007
[40]田海燕.欧洲标准应答器设备电路设计的安全性及可靠性研究.中国铁路.2010年6月
[41]Jong-hyen Baek. The study on Train Separation Control & Safety Braking Model Technology using Balise for Conventional Lines.2010
[42]Zhao Huibing, Liu Huan, Pang Dongming. Study on Hardware-In-the-Loop Simulation System During Design and Testing of Intermittent Track-to-Train Data Transmission Equipment:BTM. The Eighth International Conference on Electronic Measurement and Instruments.2007
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