列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法.pdf

本发明涉及一种列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，由车载收发器将组包后的命令、数据和数据信息通过有线/无线网络发送至地面控制中心，地面控制中心会将车载收发器的命令进行处理，调入调度管理器，进入等待序列，当命令达到立即发送至硬件仿真器开始仿真，硬件仿真器发送回仿真状态信息，仿真结束地面控制中心将仿真结果发送给车载收发器显示仿真结果，同样可以由地面控制中心将数据组包后的命令、数据和数据信息通过有线/无线网络发送至车载收发器，车载收发器将接收的组包进行比对后发回给地面控制中心。数据传输过程和仿真过程相互隔离的方式提高仿真平台的仿真效果，达到与实际情况相接近的仿真平台。

权利要求书一种列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，其特征在于，采用车载收发器和地面控制中心收发器的结构，采用面向组件的设计双向仿真验证方法，由车载收发器将组包后的命令、数据和数据信息通过有线/无线网络发送至地面控制中心，地面控制中心会将车载收发器的命令进行处理，调入调度管理器，进入等待序列，当命令达到开始约束条件以后，立即发送至硬件仿真器，并开始仿真，同时每隔一定时间，硬件仿真器发送回仿真状态信息，直接仿真结束，地面控制中心将仿真结果发送给车载收发器显示仿真结果，同样可以由地面控制中心将数据组包后的命令、数据和数据信息通过有线/无线网络发送至车载收发器，车载收发器将接收的组包进行比对后发回给地面控制中心。
根据权利要求1所述列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，其特征在于，所述车载收发器接收地面控制中心的组包经过解包后将命令、数据和数据信息送客户端信息处理，分配任务号和车载收发器内客户端信息被客户端信息处理调用和接收的数据进行比对后，进行客户端信息打包；数据配置文件对源数据进行处理打包；命令配置文件将命令文件打包；命令、数据和客户端信息三种打包文件进行组包发送出。
根据权利要求2所述列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，其特征在于，所述车载收发器接收端在组包分解后，还原成客户端信息和数据以及命令三大类数据，逐一在客户端信息处理模块进行处理以后，与源数据进行比对，最终形成比对报告。
根据权利要求2所述列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，其特征在于，所述在数据配置文件进行数据处理和数据打包时，采用了修正的最小和迭代算法进行数据压缩，然后将该算法和调度策略结合起来，首先该算法在每次校验节点的更新中只存储两个值：最小值、次小值的绝对值和最小值位置；然后再存储每一符号位，大小等于校验矩阵中“1”的总数。
根据权利要求1所述列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，其特征在于，所述地面控制中心接收车载收发器组包进行解包，并还原成客户端信息和数据以及命令三大类数据，将客户信息保存在客户端队列中，当所有数据被仿真好以后，仿真结果一起打包；将数据和命令装入调度管理器中，等待任务分配；当任务被分配到相应硬件上进行仿真时，数据会反复在队列和仿真设备间交互，以不断收集仿真数据，最终仿真完毕，将结果放入结束队列，等待数据、命令和客户端信息打包发送回车载端收发器。
根据权利要求1所述列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，其特征在于，所述车载收发器和地面控制中心之间数据交换采用多时钟，多码率，多编译方式切换方法，在编码数据进入编解码模块前，先进入一个桶形缓冲模块，该桶形缓冲模块的高度可由码率和编译方式来决定，桶的溢出频率由时钟、码率以及编译码方式共同决定，数据流速由时钟频率决定，这样当桶满时，将数据一起打包发送至编码器。

说明书列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法
技术领域
本发明涉及一种列车通信技术，特别涉及一种列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法。
背景技术
自从1810年，英国人斯蒂芬森发明了世界第一辆火车以来，安全和高速一直是城市铁路交通系统追求的两大目标。而基于通信的列车控制系统，利用其不依赖于轨道电路的高精度的列车定位技术，能够实现双向连续、大容量的车‑地数据通信，可信而高效的车‑地通信系统是保证列车指挥调度、运行安全的关键。因此，车‑地无线通信系统必须在干扰及衰落信道环境中实现可靠高效的实时数据传输。为了满足列车控制指挥系统的苛刻要求，减少数据传输的误码率，车‑地通信系统必须采用特殊的安全控制方法以提高数据传输的可靠性；在诸多措施中，信道编码技术是提高车‑地数据传输可靠性的重要而有效措施之一。对于车地通信中的信道编码，基于硬件仿真验证是一种重要的研究方法。
发明内容
本发明是针对列车控制中数据传输的误码率的重要性的问题，提出了一种列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，此方法可达到与实际状态相近的仿真平台，提高验证的准确性，为模拟列车控制系统信息传输提供了很好的保证。
本发明的技术方案为：一种列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，采用车载收发器和地面控制中心收发器的结构，采用面向组件的设计双向仿真验证方法，由车载收发器将组包后的命令、数据和数据信息通过有线/无线网络发送至地面控制中心，地面控制中心会将车载收发器的命令进行处理，调入调度管理器，进入等待序列，当命令达到开始约束条件以后，立即发送至硬件仿真器，并开始仿真，同时每隔一定时间，硬件仿真器发送回仿真状态信息，直接仿真结束，地面控制中心将仿真结果发送给车载收发器显示仿真结果，同样可以由地面控制中心将数据组包后的命令、数据和数据信息通过有线/无线网络发送至车载收发器，车载收发器将接收的组包进行比对后发回给地面控制中心。
所述车载收发器接收地面控制中心的组包经过解包后将命令、数据和数据信息送客户端信息处理，分配任务号和车载收发器内客户端信息被客户端信息处理调用和接收的数据进行比对后，进行客户端信息打包；数据配置文件对源数据进行处理打包；命令配置文件将命令文件打包；命令、数据和客户端信息三种打包文件进行组包发送出。所述车载收发器接收端在组包分解后，还原成客户端信息和数据以及命令三大类数据，逐一在客户端信息处理模块进行处理以后，与源数据进行比对，最终形成比对报告。所述在数据配置文件进行数据处理和数据打包时，采用了修正的最小和迭代算法进行数据压缩，然后将该算法和调度策略结合起来，首先该算法在每次校验节点的更新中只存储两个值：最小值、次小值的绝对值和最小值位置；然后再存储每一符号位，大小等于校验矩阵中“1”的总数。
所述地面控制中心接收车载收发器组包进行解包，并还原成客户端信息和数据以及命令三大类数据，将客户信息保存在客户端队列中，当所有数据被仿真好以后，仿真结果一起打包；将数据和命令装入调度管理器中，等待任务分配；当任务被分配到相应硬件上进行仿真时，数据会反复在队列和仿真设备间交互，以不断收集仿真数据，最终仿真完毕，将结果放入结束队列，等待数据、命令和客户端信息打包发送回车载端收发器。
所述车载收发器和地面控制中心之间数据交换采用多时钟，多码率，多编译方式切换方法，在编码数据进入编解码模块前，先进入一个桶形缓冲模块，该桶形缓冲模块的高度可由码率和编译方式来决定，桶的溢出频率由时钟、码率以及编译码方式共同决定，数据流速由时钟频率决定，这样当桶满时，将数据一起打包发送至编码器。
本发明的有益效果在于：列车信号信道多码率混合编译码硬件仿真验证方法，应用数据传输过程和仿真过程相互隔离的方式，可以提高仿真平台的仿真效果，已达到与实际状态相接近的仿真平台；仿真方案中提供了多时钟，多码率，多编译方式混合组合的方法，在码率，编译码，时钟切换方面提出了相对应的方法；提供自动化统计比较的结果，提高验证准确性；采用模块化思想，降低各个模块间的耦合性，提高模块内的内聚性，提高仿真验证方案的重用性和拓展性；采用软硬件均衡降低硬件损耗，同时提高并行性能。
附图说明
图1为本发明车载端收发器架构图；
图2为本发明地面控制中心架构图；
图3为本发明多时钟，多码率，多编译方式切换方法示意图。
具体实施方式
采用车载收发器和地面控制中心收发器的结构，采用面向组件的设计双向仿真验证平台。由车载收发器将组包后的命令、数据和信息通过有线/无线网络发送至地面控制中心，地面控制中心会将车载收发器的命令进行处理，调入调度管理器，进入等待序列，当命令达到开始约束条件以后，立即发送至硬件仿真器，并开始仿真，同时每隔一定时间，硬件仿真器发送回仿真状态信息，直接仿真结束，地面控制中心或者车载收发器接收仿真结果，并通过处理，发送给地面控制中心或者车载收发器，显示仿真结果。
如附图1所示，为车载端收发器架构。在发送数据方向上，在车载控制收发端部分，信息类型分为三种类型，命令配置文件、数据配置文件以及源数据。命令配置文件的作用在于全局控制整个仿真过程，数据配置文件的作用在于配置数据如何进行处理，源数据就是要处理的数据。同时，一些列车基本信息，以及任务标示，将同样被加到传输流上。这些信息主要分为分配任务号，以及客户端信息。分配任务号的作用在于给每个任务分配独立的身份识别，有利于数据的追踪，和分析。客户端信息为标示列车信息。两者相结合就可区分数据来源以及同来源地不同任务状况。
在接收数据方向上，数据被接收，还原成客户端信息和数据以及命令三大类数据。逐一在客户端信息处理模块进行处理以后，与源数据进行比对，最终形成比对报告。
在数据配置文件进行数据处理和数据打包时，为减少对车辆关键信息存储要求与实时性的需求，采用了修正的最小和迭代算法进行数据压缩，然后将该算法和调度策略结合起来，以减少存储量和实现复杂度。首先该算法在每次校验节点的更新中只存储两个值：最小值、次小值的绝对值和最小值位置；然后再存储每一符号位（大小等于校验矩阵中“1”的总数）。
如附图2所示，为地面控制中心架构。数据被接收，解包，并还原成客户端信息和数据以及命令三大类数据。将客户信息保存在客户端队列中，当所有数据被仿真好以后，在于仿真结果一起打包。将数据和命令装入调度管理器中，等待任务分配。当任务被分配到相应硬件上进行仿真时，数据会反复在队列和仿真设备间交互，以不断收集仿真数据，最终仿真完毕，将结果放入结束队列，等待数据，命令和客户端信息打包发送回车载端收发器。
如附图3所示，多时钟，多码率，多编译方式切换方法示意图，对于车载收发器和地面控制中心之间大量数据的交换，为保证交换的有效、快速，此处采用多时钟，多码率，多编译方式切换方法。在编码数据进入编解码模块前，先进入一个桶形缓冲模块，该模块可以有效解决多时钟，多码率，多编译方式切换时，编译码结果的混乱。
该桶形缓冲模块的高度可由码率和编译方式来决定，因为不同的码率和编译方式的码组长度不相同。桶的溢出频率由时钟，码率以及编译码方式共同决定，数据流速由时钟频率决定。当桶满时，将数据一起打包发送至编码器，可以有效的解决变时钟的情况，同时桶高的动态改变，在解决了多码率，多编译方式切换的困难的同时，并不降低效率。