基于太阳能的列车临时限速应答装置设计

【摘要】：进入新世纪以来，铁路的发展步入了一个崭新的阶段，随着列车速度的不断提升，在带来便利的同时，发生重大事故的几率也在增加，因此需要进一步研究和开发相应的列车运行控制技术，以保证列车的安全运行。本文所述的临时限速应答装置使得车-地-后台服务器形成一体，是列车安全运行控制系统中的关键环节。临时限速应答装置包括车载识读设备和地面应答设备，由于地面应答设备所处环境较为恶劣，能源的持续供给和功耗的降低成为公认的难题，这两大难题直接制约了应答装置的应用。 本文针对列车临时限速应答装置的能源持续供给问题和功耗问题进行研究，提出了通过采用太阳能充电的方法，解决了应答设备能源持续供给的问题，大大提高了应答设备的使用寿命；通过设计低功耗的工作方案，解决地面应答设备高功耗的问题。主要的研究内容为： 1.节能研究：采用电源管理芯片DW01设计充放电电路，实现了太阳能对锂电池的稳健充电，延长了应答装置的使用寿命。 2.低功耗研究：采用CC2530片上系统芯片设计车载识读设备与应答设备的射频硬件电路，实现车载识读设备与地面应答设备之间的无线通信，并在有效通信的前提下，根据列车行驶实际情况调整休眠时间，降低地面应答设备的功耗。 3.高稳定性研究：装置在电源模块和数据传输模块中采用隔离技术以及良好的电磁兼容性印制电路板设计，并引入数据重传机制和看门狗技术，增强了系统的数据读取能力和进一步提高了系统的稳定性。 所设计的列车临时限速应答装置通过了信息产业部广州移动通信产品质量监督检验中心对太阳能充电、识读设备和应答设备的通信功能的测试。 【关键词】：太阳能 临时限速 应答装置 射频识别 低功耗
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U284.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 课题的国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外现状11
• 1.2.2 国内现状11-12
• 1.3 课题的研究意义和可行性12-13
• 1.4 本文的内容和安排13-14
• 第二章 临时限速应答装置的硬件设计14-35
• 2.1 系统硬件架构14-16
• 2.1.1 车载识读设备的硬件框架15-16
• 2.1.2 地面应答设备的硬件框架16
• 2.2 系统电源16-24
• 2.2.1. 车载识读设备电源模块17-19
• 2.2.2 地面应答设备电源模块19-21
• 2.2.3 低功耗方案的设计研究21-24
• 2.3 射频模块设计24-29
• 2.3.1 主控芯片介绍25
• 2.3.2 射频模块方案设计25-26
• 2.3.3 天线类型的选择26-28
• 2.3.4 定向天线高速通信的可行性研究28-29
• 2.4 外设接口设计29-33
• 2.4.1 车载识读设备外设接口30-31
• 2.4.2 地面应答设备外设接口31-33
• 2.5 电磁兼容性设计33-34
• 2.5.1 元器件布局33-34
• 2.5.2 PCB 板布线34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 临时限速应答装置的软件设计35-60
• 3.1 系统软件总框架和通信实现35-41
• 3.1.1 软件总框架35-36
• 3.1.2 通信协议36-40
• 3.1.3 通信机制40-41
• 3.2 系统软件工作流程41-48
• 3.2.1 车载识读设备的工作流程41-43
• 3.2.2 地面应答设备的工作流程43-46
• 3.2.3 软件开发流程46-48
• 3.3 底层驱动实现48-53
• 3.3.1 无线收发48-49
• 3.3.2 定时器49-50
• 3.3.3 Flash50
• 3.3.4 串口50-51
• 3.3.5 电量检测51-52
• 3.3.6 看门狗52-53
• 3.4 应用层实现53-59
• 3.4.1 应用层相关数据结构体53-54
• 3.4.2 封装和解析模块54-55
• 3.4.3 应用层的通信处理实现55-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第四章 装置的试验方案和结果60-68
• 4.1 试验目的60
• 4.2 试验环境60-62
• 4.2.1 试验的硬件平台60-61
• 4.2.2 试验的软件平台61-62
• 4.3 试验内容和试验结果62-67
• 4.3.1 太阳能充电试验62
• 4.3.2 射频性能试验62-66
• 4.3.3 距离试验66-67
• 4.4 试验结论67
• 4.5 本章小结67-68
• 总结和展望68-70
• 附图（A）70-71
• 附图（B）71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-77
• 致谢77-78
• 附件78

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