基于DGPS平面调车监控系统硬件的研制
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摘要
本课题主要针对当前铁路调车作业监控专门设计的基于DGPS的平面调车监控系统。主要目的是解决铁路调车场调车机定位监控的问题，进而建立机车的综合调度、报警等综合监控管理系统。
利用当今世界上先进的差分卫星导航定位技术—DGPS技术、地理信息系统技术—GIS技术、计算机通讯技术、无线网络技术、数字信号处理技术—DSP技术相结合，在系统调研、需求分析的基础上，采用结构化的设计方法，提出了系统总体设计方案以及各模块具体硬件的设计。
系统主要由三个部分组成：车载移动站、无线数据传输网络、地面监控中心。
移动站主要由差分GPS接收机、接口模块、语音模块、液晶显示器、A／D信号采集模块组成。主要完成GPS卫星数据接收和处理、机车状态信息的采集，并将获取的数据在液晶显示器上显示，同时将数据及车辆的运行状态、报警状态通过通信链路发送到监控中心。此外，还可以接收监控中心下传的勾计划和控制命令，执行报警、紧急刹车等功能。
无线数据传输网由数传电台组成，主要实现的功能是完成机载移动站和地面监控中心之间信息的交互功能。
监控中心采用局域网的结构形式，主要由数据采集终端(前置机)、GIS调度终端、勾计划系统、电务信号接口、铁塔天线等部分组成。监控中心的主要功能是：发送各调车机的调车任务勾计划、接收各移动站的数据，进行差分修正得出车辆的位置坐标，在电子地图上显示该车的位置；对各台机车进行实时监控，并下达语音提示报警、刹车等控制命令；进行相应数据库的管理和维护。
本系统实现了对调车场调车机实际运行信息的实时采集与监控。本课题的成功研制将在增强调车作业安全以及调度管理系统的工作效率方面起到很大的作用，从而使调车管理、监控走向规范化、科学化、现代化。
This project is DGPS Based locomotive dispatch monitoring system designed for the dispatch system. Its aim is to locate and monitor locomotive in the switchyard and create a dispatching and warning management system.
Some kinds of advanced technique, including GPS, GIS, computer communication, wireless networks and DSP are adopted in this project. Based on system research and analysis, the general design of whole system and the design of hardware are given by using structured design.
The system consists of three parts: moving station and wireless date communication networks and monitor station.
Moving station consists of DGPS receiver, interface module, sound module, Liquid crystal display and A/D signal collection module. Firstly, it receives and processes the data from GPS and locomotive. Secondly, it displays them on LCD. Finally, it transmits theses data to monitor center by serial center. Moreover, it can receive control instructions from monitor center and implement the function of giving alarm and urgency brake.
The wireless data communication networks are made up from digital radio. It implements the function of communication between moving stations and monitor center.
Monitor center runs in local area networks architecture. It consists of data sampling terminal, GIS dispatching terminal, Dispatching arranged system, signal system interface and tower antenna. Monitor center sends the dispatching plan to the moving station and receives the data from moving station, analyses them, locates the locomotive, and displays it on the screen. It can monitor the locomotive and transmit control instructions. It also can create data tables, and manage database.
The system samples and monitors the locomotives running information by real time. It promotes the security of dispatching and raises the efficiency of locomotive manager. The research will help dispatching locomotive manager to be standardization, scientific, and modernization.
利用当今世界上先进的差分卫星导航定位技术—DGPS技术、地理信息系统技术—GIS技术、计算机通讯技术、无线网络技术、数字信号处理技术—DSP技术相结合，在系统调研、需求分析的基础上，采用结构化的设计方法，提出了系统总体设计方案以及各模块具体硬件的设计。
系统主要由三个部分组成：车载移动站、无线数据传输网络、地面监控中心。
移动站主要由差分GPS接收机、接口模块、语音模块、液晶显示器、A／D信号采集模块组成。主要完成GPS卫星数据接收和处理、机车状态信息的采集，并将获取的数据在液晶显示器上显示，同时将数据及车辆的运行状态、报警状态通过通信链路发送到监控中心。此外，还可以接收监控中心下传的勾计划和控制命令，执行报警、紧急刹车等功能。
无线数据传输网由数传电台组成，主要实现的功能是完成机载移动站和地面监控中心之间信息的交互功能。
监控中心采用局域网的结构形式，主要由数据采集终端(前置机)、GIS调度终端、勾计划系统、电务信号接口、铁塔天线等部分组成。监控中心的主要功能是：发送各调车机的调车任务勾计划、接收各移动站的数据，进行差分修正得出车辆的位置坐标，在电子地图上显示该车的位置；对各台机车进行实时监控，并下达语音提示报警、刹车等控制命令；进行相应数据库的管理和维护。
本系统实现了对调车场调车机实际运行信息的实时采集与监控。本课题的成功研制将在增强调车作业安全以及调度管理系统的工作效率方面起到很大的作用，从而使调车管理、监控走向规范化、科学化、现代化。
This project is DGPS Based locomotive dispatch monitoring system designed for the dispatch system. Its aim is to locate and monitor locomotive in the switchyard and create a dispatching and warning management system.
Some kinds of advanced technique, including GPS, GIS, computer communication, wireless networks and DSP are adopted in this project. Based on system research and analysis, the general design of whole system and the design of hardware are given by using structured design.
The system consists of three parts: moving station and wireless date communication networks and monitor station.
Moving station consists of DGPS receiver, interface module, sound module, Liquid crystal display and A/D signal collection module. Firstly, it receives and processes the data from GPS and locomotive. Secondly, it displays them on LCD. Finally, it transmits theses data to monitor center by serial center. Moreover, it can receive control instructions from monitor center and implement the function of giving alarm and urgency brake.
The wireless data communication networks are made up from digital radio. It implements the function of communication between moving stations and monitor center.
Monitor center runs in local area networks architecture. It consists of data sampling terminal, GIS dispatching terminal, Dispatching arranged system, signal system interface and tower antenna. Monitor center sends the dispatching plan to the moving station and receives the data from moving station, analyses them, locates the locomotive, and displays it on the screen. It can monitor the locomotive and transmit control instructions. It also can create data tables, and manage database.
The system samples and monitors the locomotives running information by real time. It promotes the security of dispatching and raises the efficiency of locomotive manager. The research will help dispatching locomotive manager to be standardization, scientific, and modernization.
引文
[1] 杨东凯，吴今培，张其善．自动车辆定位系统在智能交通系统中的应用．电子技术应用，1999，(1)：40—41．
[2] 薛志宏，刘建业．基于DSP和单片机的双CPU导航计算机设计．电子产品世界，2003(4)：54—57．
[3] 葛榜军．我国应用GPS的对策及建议．通讯产品世界，1996，(1)：65—66．
[4] 王广运，郭秉义，李洪涛编著．差分GPS定位技术与应用．北京：电子工业出版社，1996．
[5] 许其凤著．GPS卫星导航与精密定位．北京：解放军出版社，1989．
[6] 王广运，陈增强，陈武编著．GPS精密测地系统原理．北京：测绘出版社，1988．
[7] 钱天爵，翟学林著．GPS全球定位系统．北京：海军出版社，1989．
[8] Slutter Lr. P G. The world of DGPS. GIM. 1993. Vol. 7. NO. 7.
[9] 吴少淳．自动车辆定位系统．现代通信，1996，(11)：5—6．
[10] 刘大杰、施一民编著．全球定位系统(GPS)的原理与数据处理．上海：同济大学出版社，1999．
[11] Alsip DH, Bulter Jm, Radice Jt. The coast guard' differential GPS programme. Navigation, 1992-1993, 461): 78～94
[12] D.Wells.Guid to GPS Positioning, Canadaian GPS Associates, 1986.
[13] A.Leich. GPS Satallite Survey. John Wiley & Sons, 1990.
[14] T.vincenty. On the Use of GPD Vectors in Densification Adjustments. Surveying and Mapping Vol47, No.2
[15] Brown, A expend differential GPS Navigation, 1989, 36(3); 265～286
[16] Parkinson Bw, Fitzgibbon KT Option location of pseudolites for different GPS, Navigation, 1986-87 33(4): 259～283
[17] Kalafus Rm, Dierendonck Ajv, Realer Nj. Special committee 104 recommendation for differential GPS service. Navigation, 1986, 33(1): 26～41
[18] Hatch, R.R., 1992, Current Issues in Kinematic Navigation,
proc.ION-GPS-92
[19] Glob Position System Standard Positioning Service Signal Specification, NAVSTAR GPS, june, 1995
[20] Collier W C. In-Vehicle Route Guidance System Using Map Matching. Proceedings of the International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, 1994, 23(1): 1391-1400.
[21] Guttman A. R-trees: A Dynamic Index Structure for Spatial Searching. Proc. CAN SIGMOD Int. Conf. On Managemen of Data, 1984, 47-54
[22] Haas L M, Chang W, Lohman G M, etc. Starbust Mid-Flight: As the Dust Clears. IEEE Trans. On Knowledge ang Data Enginerring, 1990, 2: 143-160.
[23] Henrich A. The LSD-Tree: An Access Structure for Feature Vectors. Proc. 14th Int. Conf. on Data Engineering, 1998, 3: 362-369.
[24] Husni Hammuda. Cellular Mobile Radio Systems, Designing Systems for Capacity Optimization. Britsh: John Wiley & Sons, 1997.
[25] Jakes W C, ed. Microwave Mobile Communications. New York: Wiley.
[26] Neil J B. The Trunked Radio and Enhanced PMR Radio Hankbook. New York, A Wiley-Interscience Publication, 2000.
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[28] Richard E K. Real-Time Heuristic Seach. Artificial Intelligence, 1990, 42(3): 189-211.
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[31] 李洪涛、许国昌、薛鸿印等．GPS应用程序设计．北京：科学出版社，1998．
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[34] 王广运，郭秉义，李洪涛．差分GPS定位技术及应用．北京：电子工业出版社，1996．
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[37] 郑祖辉，张炎钦，周万梁．集群移动通信工程．北京：人民邮电出版社，1996．
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[39] 周宏仁，敬忠良，王培德．机动目标跟踪．北京：国防工业出版社，1991．
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[41] 李华主编．MCS-51系列单片机实用接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1993．
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[43] 张其善，吴今培，杨东凯．智能车辆定位导航系统及应用．北京：科学出版社，2002．
[44] 金元，郭龙．全球不同地区GPS卫星跟踪星数的一种观测方法及结果．导航，1997，35(3)：62—66．
[45] 张献州、卓健成等编著．伪距差分GPS用于高速列车实时定位的研究．西南交通大学学报，1995第6期第30卷．
[46] 张炳惠．GPS及其在电力系统的应用前景．湖北电力，1999第3期第23卷．
[47] 高厚儡、历吉文等．GPS及其在电力系统中的应用．电力系统自动化，1995第9期第19卷．
[48] 张贤林．差分GPS定位单片微机通信技术．仪器仪表学，1999第1期第20卷．
[49] 孙涵芳、徐爱卿编著．MCS-51／96系列单片机原理及应用．北京航空航天大
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[50] 何立民．单片机的C语言应用程序设计[M]．北京航空航天大学出版社．1997．
[51] 王福瑞等编著．单片微机测控系统设计大全．北京航空航天出版社．1987．
[52] 邬宽明编著．单片机外围器件实用手册—据传输接口器件分册．北京航空航天大学出版社．1989．
[53] 纪宗南编著．单片机外围器件实用手册—输入通道器件分册．北京航空航天大学出版社．1989．
[54] 关德新、冯文全编著．单片机外围器件实用手册—电源器件分册．北京航空航天大学出版社．1989．
[55] 吉雷．Protel 99从入门到精通．西安电子科技大学出版社．2000．
[56] 马忠梅、籍顺心等编著．单片机的C语言应用程序设计．北京航空航天大学出版社．1998．
[57] 沈德金、陈粤初等编著．MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例．北京航空航天大学出版社．1987．
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[60] 吴晓峰、杨旭雷、张浩．双口RAM在DSP人机接口中的应用．微型机与应用，2002年第10期：24—25
[61] 胡伟东．单片机和DSP在嵌入式系统中的应用比较．信息技术与标准化．2002，(6)：18-20
[62] 韩康榕．DSP系统中的外部存储器设计．电气自动化，2002，24(3)：42-44
[63] 李上管、王文理等．一个基于TMS320C5402DSP应用系统的设计．河北大学学报：自然科学版，2002, 22(1)：68-72
[64] 胡洪凯、郑红等．TMS320C54X DSP混合编程的方法研究．电子技术应用，2001，027(008)：68-70
[2] 薛志宏，刘建业．基于DSP和单片机的双CPU导航计算机设计．电子产品世界，2003(4)：54—57．
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[48] 张贤林．差分GPS定位单片微机通信技术．仪器仪表学，1999第1期第20卷．
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