一种应答器接收天线的安全切换装置、方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及轨道交通信号控制系统，尤其是涉及一种应答器接收天线的安全切换装置、方法、设备及介质。

背景技术

随着轨道交通和计算机的飞速发展，为了满足日趋增长的客流量要求，提高列车运营效率，对列车车载系统的全面升级提出了更高的要求，而通过车载天线和应答器实现定位是车载系统的重要功能。

列车在运行的过程中，车载天线通过发射射频能量信号，激活列车经过的地面应答器。当应答器被强射频信号激活后，将存储在其内部的报文信息调制成FSK信号，并通过自身的天线发射出去。车载天线接收到FSK信号以后将FSK信号传递给定位处理模块接收处理。定位处理模块对FSK信号进行处理并解调成数字信号，然后经过解扰和2oo2处理，然后将用户信息传递给车载控制软件，从而完成整个的接收过程。

然而车载天线需要发射射频能量信号，如果长期一直使用，会缩短器件使用寿命，从而影响整个车载平台的使用，增加了维护成本，降低了车载平台的可用性。也存在一定的安全隐患。

经过检索中国专利公开号CN112671429A公开了一种应答器传输系统，具体公开了包括车载设备和地面设备两个部分，车载设备包含天线单元和应答器传输模块，地面设备包含应答器和地面电子单元，应答器传输模块通过天线单元不间断的向地面辐射能量，应答器接收天线单元辐射的功率，应答器将内部的编码信息发送给应答器传输模块，应答器传输模块将接收到的数据信息发送给车载主机单元。但是该现有专利并未应答器天线的切换技术，更没有涉及用于延长应答器接收天线使用寿命的安全切换技术，因此如何来研发一种切换技术从而延长应答器接收天线使用寿命，成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应答器接收天线的安全切换装置、方法、设备及介质。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种应答器接收天线的安全切换装置，该装置包括：

BTM板卡，设有两块进行冗余设置，每块BTM板卡包括射频处理部分和车载天线；

IO驱采板卡，设有两块进行冗余设置，用于对BTM板卡内的车载天线进行切换；

定位处理板卡，设有两块进行冗余设置，用于对BTM板卡传输过来的天线数据进行FSK解调和解扰；

逻辑处理板卡，分别与IO驱采板卡和定位处理板卡连接，用于给IO驱采板卡发送天线切换命令以及处理定位处理板卡发送的应答器数据。

作为优选的技术方案，每个所述BTM板卡分别连接两个不同的车载天线，所述射频处理部分通过车载天线发射射频信号，用于激活列车经过的地面应答器；所述车载天线用于接收到被激活应答器发送的FSK信号。

作为优选的技术方案，每个所述IO驱采板卡设有两个独立的FPGA，用于I/O的驱动和采集，同时对驱动和采集的I/O信息进行2oo2处理。

作为优选的技术方案，所述IO驱采板卡通过驱动对应的继电器来实现天线的切换，同时通过对继电器驱动的回采确保继电器切换成功。

作为优选的技术方案，每个所述定位处理板卡设有两个独立的FPGA，用于数据采集的2oo2处理。

作为优选的技术方案，所述逻辑处理板卡设有四块，分别为构成2oo2关系的逻辑处理板卡1-A和逻辑处理板卡2-A以及构成2oo2关系的逻辑处理板卡1-B和逻辑处理板卡2-B。

作为优选的技术方案，所述逻辑处理板卡-A和逻辑处理板卡-B构成冗余关系。

作为优选的技术方案，所述逻辑处理板卡中设有测速定位平台软件，用于对I/O驱采板卡发送切换天线对应的继电器的驱采命令，对连接的BTM板卡进行自检并根据自检结果以及上次使用情况决定本次运行所选取的天线，负责处理定位处理板卡发送的应答器数据，包括数据的校验、解扰以及对两个FPGA内的数据进行2oo2比较，负责定位处理板卡的健康状态管理以及给车载软件提供测速和定位安全数据。

作为优选的技术方案，所述逻辑处理板卡通过M-LVDS总线分别与IO驱采板卡和定位处理板卡通信连接。

根据本发明的第二方面，提供了一种采用所述应答器接收天线的安全切换装置的切换方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

步骤S2，通过I/O驱采板卡，获取继电器切换的结果，若天线A继电器切换成功，转步骤S3；若天线A继电器切换失败，天线A自检失败，转步骤S4；若天线A继电器正在切换过程中，继续执行步骤S2；

步骤S3，处理定位处理板卡1的消息，选取最新的消息检查，如果检查通过，则天线A自检成功，否则天线A自检失败，转步骤S4；

步骤S4，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线B对应的位置；

步骤S5，通过I/O驱采板卡，获取继电器切换的结果，若天线B继电器切换成功，转步骤S6；若天线B继电器切换失败，天线B自检失败，转步骤S7；若天线B继电器正在切换过程中，继续执行步骤S5；

步骤S6，处理定位处理板卡2的消息，选取最新的消息检查，如果检查通过，则天线B自检成功，否则天线B自检失败，转步骤S7；

步骤S7，根据天线自检结果，决定使用哪个天线。

作为优选的技术方案，所述步骤S3中定位处理板卡1的消息来自两个FPGA的消息，若FPGA1和FPGA2状态信息中天线连接状态都为OK，表示此次检查通过，否则此次检查不通过。

作为优选的技术方案，所述步骤S6中定位处理板卡2的消息来自两个FPGA的消息，若FPGA1和FPGA2状态信息中天线连接状态都为OK，表示此次检查通过，否则此次检查不通过。

作为优选的技术方案，所述步骤S7中包括四种情况，分别如下：

情况1：如果天线A自检成功，且天线B自检成功；

根据逻辑处理板卡中存取的上次使用的天线标识：

如果值为：天线A，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线B对应的位置；

如果值为：天线B，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

如果值即不为天线A也不为天线B，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

情况2：如果天线A自检成功，天线B自检失败；

通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

情况3：如果天线B自检成功，天线A自检失败；

通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线B对应的位置

情况4：如果天线B自检失败，天线A自检失败；

通过I/O驱采板卡，继电器既不选择天线A也不选择天线B。

作为优选的技术方案，所述天线标识存储在逻辑处理板卡的NVRAM中。

根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明采用用于延长应答器接收天线使用寿命的安全切换技术，可以提升应答器接收天线的使用寿命，降低维护成本，进一步提升整个的车载安全平台的稳定性和可靠性；

2)本发明通过两个BTM天线冗余，在NVRAM中记录当前使用天线的标识，结合两个天线上电的自检的结果，轮流可靠均衡地使用两个天线，延长天线的使用寿命，提高了整个车载平台的使用周期，降低维护成本。

3)本发明采用2×2oo2的架构设计，通过I/0驱采板控制天线的切换，确保天线切换的可靠性和安全性。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明方法的具体流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明一种安全可靠的BTM天线模块切换方案，采用冗余的BTM接收模块，安全的I/O输出采集，结合BTM天线自检结果，且采用2*2oo2的安全架构，保证在安全可靠的前提下，通过前后两次采用不同的天线，延长BTM接收天线使用寿命。

如图1所示，本发明一种应答器接收天线的安全切换装置，该装置包括：

BTM板卡，设有两块进行冗余设置，每块BTM板卡包括射频处理部分和车载天线；

IO驱采板卡，设有两块进行冗余设置，用于对BTM板卡内的车载天线进行切换；

定位处理板卡，设有两块进行冗余设置，用于对BTM板卡传输过来的天线数据进行FSK解调和解扰；

逻辑处理板卡，分别与IO驱采板卡和定位处理板卡连接，用于给IO驱采板卡发送天线切换命令以及处理定位处理板卡发送的应答器数据。

以下对各模块进行详细描述：

1)两块IO驱采板卡

其中板卡内含有两个独立的FPGA,这两个独立的FPGA用于I/O的驱动和采集，同时对驱动和采集的I/O信息进行2oo2处理，保证I/O驱动和采集的安全性。

两个独立的驱采板卡构成冗余板卡，增加了I/O驱采功能的可靠性。

每个板卡内含有两个FPGA，用于实现2oo2功能。

通过I/O板卡驱动对应的继电器实现对BTM天线的选取，同时通过对继电器驱动的回采确保继电器切换成功，提高天线切换的安全性。

2)两块定位处理板卡

其中板卡内含有两个独立的FPGA,这两个独立的FPGA用于数据采集的2oo2功能，保证采集定位数据的安全性。

两个独立的定位采集板卡构成冗余板卡，增加了采集定位数据的可靠性。

每个FPGA对BTM板卡传输过来的天线数据进行FSK解调和解扰工作。

3)两块BTM板卡

每个BTM板卡分别连接两个不同的BTM天线。

射频处理部分通过车载天线发射射频信号，用于激活列车经过的地面应答器。

车载天线用于接收到被激活应答器发送的FSK信号。

BTM模块会将收到的应答器信号发送给应答器处理模块进行校验和解扰。

4)四块逻辑处理板卡

逻辑处理板卡1-A和逻辑处理板卡2-A构成关键数据处理的2oo2关系。

逻辑处理板卡1-B和逻辑处理板卡2-B构成关键数据处理的2oo2关系。

逻辑处理板卡-A和逻辑处理板卡-B构成冗余关系。

逻辑处理板卡供测速定位平台软件和车载软件运行。

5)M-LVDS总线

两路用于板卡间通信的M-LVDS总线。

6)测速定位平台软件

负责通过M-LVDS总线，给I/O驱采板卡发送切换天线对应的继电器的驱采命令，选取所需BTM板卡和天线；

对连接的BTM板卡和天线进行自检工作；

根据自检结果，以及上次使用情况，决定本次运行所选取的天线；

负责处理定位处理板卡发送的应答器数据，包括数据的校验、解扰，和对两个FPGA内的数据的2oo2比较；

负责定位处理板卡的健康状态管理；

给车载软件提供测速和定位安全数据。

以上是关于装置实施例的介绍，以下通过方法实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。

如图2所示，本发明方法包括以下步骤：

步骤S1，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

步骤S2，通过I/O驱采板卡，获取继电器切换的结果，若天线A继电器切换成功，转步骤S3；若天线A继电器切换失败，天线A自检失败，转步骤S4；若天线A继电器正在切换过程中，继续执行步骤S2；

步骤S3，处理定位处理板卡1的消息，对步骤S3第5个周期(150ms)，选取最新的消息检查，如果检查通过，则天线A自检成功，否则天线A自检失败，转步骤S4；

步骤S4，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线B对应的位置；

步骤S5，通过I/O驱采板卡，获取继电器切换的结果，若天线B继电器切换成功，转步骤S6；若天线B继电器切换失败，天线B自检失败，转步骤S7；若天线B继电器正在切换过程中，继续执行步骤S5；

步骤S6，处理定位处理板卡2的消息，对步骤S6第5个周期(150ms)，选取最新的消息检查，如果检查通过，则天线B自检成功，否则天线B自检失败，转步骤S7；

步骤S7，根据天线自检结果，决定使用哪个天线。

所述步骤S3中定位处理板卡1的消息来自两个FPGA的消息，若FPGA1和FPGA2状态信息中天线连接状态都为OK，表示此次检查通过，否则此次检查不通过。所述步骤S6中定位处理板卡2的消息来自两个FPGA的消息，若FPGA1和FPGA2状态信息中天线连接状态都为OK，表示此次检查通过，否则此次检查不通过。

所述步骤S7中包括四种情况，分别如下：

情况1：如果天线A自检成功，且天线B自检成功；

根据逻辑处理板卡中存取的上次使用的天线标识：

如果值为：天线A，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线B对应的位置；

如果值为：天线B，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

如果值即不为天线A也不为天线B，通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

情况2：如果天线A自检成功，天线B自检失败；

通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线A对应的位置；

情况3：如果天线B自检成功，天线A自检失败；

通过I/O驱采板卡，将继电器置为天线B对应的位置

情况4：如果天线B自检失败，天线A自检失败；

通过I/O驱采板卡，继电器既不选择天线A也不选择天线B。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的装置的具体结构，可以参考前述装置实施例中的对应内容，在此不再赘述。

本发明电子设备包括中央处理单元(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。

设备中的多个部件连接至I/O接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法S1～S7。例如，在一些实施例中，方法S1～S7可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到RAM并由CPU执行时，可以执行上文描述的方法S1～S7的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法S1～S7。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。