轨道交通通信系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种轨道交通通信系统，通过控制器接收检测装置采集的终端设备的信息，并转换成CAN数据信号发送给通信网关后，通信网关将其转换成对应的移动网络数据信号，通过移动通信网发送给云端设备，或者，通信网关接收云端设备通过移动通信网发送的移动网络数据信号，根据预存的格式转换协议栈将其转换成对应的CAN数据信号，并发送给控制器，以使控制器发送给终端设备，实现了轨道车辆上的终端设备与云端设备之间通过移动通信网实时的进行数据交互和信息处理，提高了数据传输容量和数据处理效率。
【专利说明】轨道交通通信系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种轨道交通通信系统。
【背景技术】
[0002]目前，轨道车辆内部各终端设备通过控制器局域网络(Controller AreaNetwork, CAN)总线的形式挂接在整车网络系统中，CAN总线具有高传输速率，40米之内可提供高达IMbit/s的数据传输速率，具有自动检错机制和自动重发功能，终端设备在错误严重时可以退出总线，使网络性能不被坏节点影响，CAN总线可以动态加载节点，使得整个系统不用为了单个结点而停机，可大大减少停机的损失。因此，CAN网络是一种比较通用的、抗干扰性很强的工业网络，在车载网络中往往用在设备级网络中。
[0003]随着交通安全等多方面的应用需要，对各终端设备的监控显得尤为重要，现有技术中CAN网络把采集到的车辆设备数据通过多功能车辆总线网络转送给接收设备，接收设备将数据信息推送到显示设备上，供现场工作人员监控和操作。
[0004]随着机车车辆信息化、智能化的发展，车载网络系统对网络数据吞吐量及传输速率提出了越来越高的要求，但是，现有技术中由于受到线缆和通信方式的限制，设备之间的距离一般都很近，传送数据量一般都很小，无法实现设备信息大数据的传输，因此，现有技术的数据通讯处理能力具有一定的局限性。
实用新型内容
[0005]针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例提供一种轨道交通通信系统。
[0006]本实用新型实施例一方面提供一种轨道交通通信系统，包括:
[0007]终端设备、通信网关和云端设备，其中，所述终端设备包括检测装置和控制器，所述通信网关包括:CAN网络接口、处理器和移动通信网络接口，其中，所述检测装置和所述控制器相连接，所述处理器分别与所述CAN网络接口和所述移动通信网络接口相连，所述控制器通过CAN总线与所述CAN网络接口相连接；其中，
[0008]所述控制器，用于接收所述检测装置所采集的所述终端设备上的信息，并通过所述CAN总线将CAN数据信号发送到所述CAN网络接口，或者接收所述CAN网络接口发送的CAN数据信号，并发送给所述终端设备；
[0009]所述处理器，用于通过所述CAN网络接口接收所述控制器发送的CAN数据信号，根据预存的格式转换协议栈，对经过解析的CAN数据信号进行协议格式转换，获取与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号，并通过所述移动通信网络接口发送给所述云端设备；或，通过所述移动通信网络接口接收所述云端设备发送的、与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号，根据所述格式转换协议栈，对经过解析的移动网络数据信号进行协议格式转换，获取对应的CAN数据信号，并通过所述CAN网络接口发送给所述控制器。
[0010]如上所述的轨道交通通信系统，所述处理器包括:单片机和编/解码器，所述单片机与所述CAN网络接口连接，所述编/解码器与所述移动通信网络接口连接，所述单片机与所述编/解码器之间采用串行外设接口 SPI通讯模式，其中，
[0011]所述单片机，用于根据所述格式转换协议栈对接收到的数据信号的格式进行从源协议到目标协议的转换；
[0012]所述编/解码器，用于对经过协议格式转换获取的、与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号进行编码，并发送给所述移动通信网络接口，或者，对所述云端设备发送的、与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的、经过编码的移动网络数据信号进行解码，并发送给所述单片机。
[0013]如上所述的轨道交通通信系统，所述单片机，还用于通过软件狗进行监控，以便执行程序出现错误时对所述通信网关进行自动复位。
[0014]如上所述的轨道交通通信系统，所述处理器还包括:具有通用串行总线接口的加/解密器，所述加/解密器与所述编/解码器连接，其中，所述加/解密器用于:对经过所述编/解码器编码后的移动网络数据信号进行加密处理，或者对所述云端设备发送的、经过加密后的移动网络数据信号进行解密处理。
[0015]如上所述的轨道交通通信系统，所述终端设备包括:辅助变流器设备、牵引变流器设备、充电机设备和储能设备。
[0016]如上所述的轨道交通通信系统，所述云端设备包括:控制中心、云端存储器、个人移动设备。
[0017]本实用新型实施例提供的轨道交通通信系统，通过控制器接收检测装置采集的终端设备的信息，并转换成CAN数据信号发送给通信网关后，通信网关将其转换成对应的移动网络数据信号，通过移动通信网发送给云端设备，或者，通信网关接收云端设备通过移动通信网发送的移动网络数据信号，根据预存的格式转换协议栈将其转换成对应的CAN数据信号，并发送给控制器，以使控制器发送给终端设备，实现了轨道车辆上的终端设备与云端设备之间通过移动通信网实时的进行数据交互和信息处理，提高了数据传输容量和数据处理效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例提供的一个轨道交通通信系统的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例提供的另一个轨道交通通信系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]图1为本实用新型实施例提供的一个轨道交通通信系统的结构示意图，如图1所示，该轨道交通通信系统包括:通信网关1、终端设备2和云端设备3，其中，通信网关I包括:CAN网络接口 11、移动通信网络接口 12和处理器13，终端设备2包括检测装置21和控制器22，其中，处理器13分别与CAN网络接口 11和移动通信网络接口 12相连，其中，所述检测装置21和控制器22相连接，所述控制器22通过CAN总线与所述CAN网络接口 11相连接；其中，控制器22，用于接收检测装置21所采集的所述终端设备上的信息，并通过所述CAN总线将CAN数据信号发送到所述CAN网络接口 11，或者接收所述CAN网络接口 11发送的CAN数据信号，并发送给所述终端设备；
[0021]处理器13用于通过CAN网络接口 11接收控制器22发送的CAN数据信号，根据预存的格式转换协议栈，对经过解析的CAN数据信号进行协议格式转换，获取与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号，并通过移动通信网络接口 12发送给云端设备；或，通过移动通信网络接口 12接收云端设备发送的、与移动通信网络接口 12支持的网络制式对应的移动网络数据信号，根据所述格式转换协议栈，对经过解析的移动网络数据信号进行协议格式转换，获取对应的CAN数据信号，并通过CAN网络接口 11发送给控制器22。
[0022]具体地，对于数据上行的具体实施过程如下:
[0023]轨道车辆内部各终端设备上的检测装置根据预设的检测周期采集终端设备上的实时数据，其中，上述终端设备具体包括:辅助变流器设备、牵引变流器设备、充电机设备和储能设备，检测装置所采集的实时数据包括:模拟量检测和数字量检测，模拟量检测主要通过传感器对车辆各个模拟信号进行检测，主要检测车辆牵引设备的输入/输出电压、电流、转速、加速度/减速度、电机温度、牵引变流器功率模块温度，供电设备的输入/输出电压、电流、辅助变流器功率模块温度等，数字量检测主要检测终端设备上的开关量输出和开关量输入信号情况。检测装置将采集的信息发送给控制器，控制器可以单片机系列、ARM系列、其他具有控制功能的芯片，比如工业主流DSP芯片TMS320F28335，控制器对接收到的信息进行封装处理转换成CAN数据信号，通过CAN总线将采集到的数据信号发送到CAN网络接口，CAN网络接口将控制器上传的CAN数据信号发送给处理器，处理器对接收到的CAN数据信号进行解析，然后根据预存的格式转换协议栈，对经过解析的CAN数据信号进行协议格式转换，获取与移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号，并通过移动通信网络接口发送给云端设备。其中，移动通信网络接口支持的网络制式具体包括:2G、3G、4G网络制式，优选的，3G网络制式具体包括:宽带码分多址WCDMA、全球微波互联接入WiMAX和时分同步码分多址TD-SCDMA，以时分同步码分多址TD-SCDMA网络制式为例进行说明如下:若移动通信网络接口支持的网络制式为TD-SCDMA，处理器根据CAN协议与时分同步码分多址协议之间的数据格式转换规则，对经过解析的CAN数据信号进行协议格式转换，获取对应的时分同步码分多址数据信号，并通过移动通信网络接口发送出去，以通过TD-SCDMA网络发送给对应的云端设备，以使云端设备对接收到的数据进行处理。需要说明的是，云端设备具体包括:控制中心、云端存储器、个人移动设备，在实际应用中，根据需要选择对应的云端设备进行不同的业务处理，例如在控制中心对现场的设备进行实时监控和远程操控，数据推送等；若传输的数据不需要立即处理，也可以将上传的数据存储在云端存储设备上，方便工作人员以后进行处理和分析。
[0024]对于数据下行的具体实施过程如下:
[0025]在云端设备显示器上会显示各个终端设备的信息，当云端设备需要对终端设备进行维护操作、软件烧写/更新、指令动作的时候，会将与移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号通过移动网络发送到移动通信网络接口，移动通信网络接口将云端设备发送的移动网络数据信号发送给处理器，处理器对接收到的移动网络数据信号进行解析，然后根据预存的格式转换协议栈，对经过解析的移动网络数据信号进行协议格式转换，获取对应的CAN数据信号，并通过CAN网络接口发送给控制器，控制器将CAN数据信号发送给终端设备，终端设备对其解析获取数据信号并根据指令进行相应的动作。需要注意的是，当数据包发送到指定的终端设备，该终端设备接收到数据后会给云端设备推送一个已收到信息的回执数据，或者在云端设备上显示底层设备的在线状态，如果发生故障或者未给底层设备供电则会显示离线的状态，如果接受数据量比较大或者云端有多个设备与该终端设备相连接，会显示忙碌，当终端设备接收到多个指令时，会根据指令的优先级进行执行，并会回执指令的执行情况。
[0026]本实用新型实施例提供的轨道交通通信系统，通过控制器接收检测装置采集的终端设备的信息，并转换成CAN数据信号发送给通信网关后，通信网关将其转换成对应的移动网络数据信号，通过移动通信网发送给云端设备，或者，通信网关接收云端设备通过移动通信网发送的移动网络数据信号，根据预存的格式转换协议栈将其转换成对应的CAN数据信号，并发送给控制器，以使控制器发送给终端设备，实现了轨道车辆上的终端设备与云端设备之间通过移动通信网实时的进行数据交互和信息处理，提高了数据传输容量和数据处理效率。
[0027]图2为本实用新型实施例提供的另一个轨道交通通信系统的结构示意图，如图2所示，处理器13包括:单片机131和编/解码器132，单片机131与CAN网络接口 11连接，编/解码器132与移动通信网络接口 12连接，其中，单片机131可以采用多种型号的单片机，以具有32位的ARM微处理器STM32F103C8T6为例具体说明处理过程，具体地，STM32F103C8T6单片机具有三个标准UART 口、二个SPI 口、一个高性能CAN 口、一个USB 口、四个定时器等几乎所有常用的通信口，STM32F103C8T6单片机131通过UARTl与CAN网络接口 11相连，并通过UART2与编/解码器132相连，其中，UARTl的串口接收端RXl与CAN网络接口 11中的发送接口电路相连，STM32F103C8T6单片机131通过RXl接收终端设备通过CAN网络接口 11中的发送接口电路发送的CAN数据信号；UART1上的串口发送端TXl与CAN网络接口 11中的接收接口电路相连，终端设备通过CAN网络接口 11中的接收接口电路接收STM32F103C8T6单片机131通过TXl发送的CAN数据信号。STM32F103C8T6单片机131上的UART2通过输入输出端口 I/O 口为编/解码器132提供电源和AT指令信号和编/解码器132进行通信。STM32F103C8T6单片机131与编/解码器132之间通过串行外围设备接口(serial peripheral interface, SPI)进行信息交互,需要说明的是,本实施例中对STM32F103C8T6单片机131中主体模块所包含的具体单元和功能不作限制，只对改进点进行详细说明。STM32F103C8T6单片机131用于根据格式转换协议栈对接收到的数据信号的格式进行从源协议到目标协议的转换；编/解码器132用于对经过协议格式转换获取的、与移动通信网络接口 12支持的网络制式对应的移动网络数据信号进行编码，并发送给移动通信网络接口 12，或者，对云端设备发送的、与移动通信网络接口 12支持的网络制式对应的、经过编码的移动网络数据信号进行解码，并发送给单片机131。通过编码处理可以有效地提高传输效率，节约传输时间。
[0028]进一步地，处理器13还包括:具有通用串行总线接口的加/解密器133，加/解密器133与编/解码器132连接，其中，加/解密器133用于:对经过所述编/解码器编码后的移动网络数据信号进行加密处理，或者对所述云端设备发送的、经过加密后的移动网络数据信号进行解密处理。通过加密处理可以有效地提高安全性，避免对重要数据的破解和篡改。
[0029]进一步地，单片机131，还用于通过软件狗进行监控，以便执行程序出现错误时对所述通信网关进行自动复位，以提高系统运行的稳定性。
[0030]本实用新型实施例提供的轨道交通通信系统，通过控制器接收检测装置采集的终端设备的信息，并转换成CAN数据信号发送给通信网关后，通信网关将其转换成对应的移动网络数据信号，并进行编码和/或加密后通过移动通信网发送给云端设备，或者，通信网关接收云端设备通过移动通信网发送的移动网络数据信号，进行解码和/或解密后，根据预存的格式转换协议栈将其转换成对应的CAN数据信号，并发送给控制器，以使控制器发送给终端设备，实现了轨道车辆上的终端设备与云端设备之间通过移动通信网实时的进行数据交互和信息处理，提高了数据传输容量和数据处理效率，并且保证了信息传输的安全性。
[0031]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种轨道交通通信系统，其特征在于，包括:终端设备、通信网关和云端设备，其中，所述终端设备包括检测装置和控制器，所述通信网关包括=CAN网络接口、处理器和移动通信网络接口，其中，所述检测装置和所述控制器相连接，所述处理器分别与所述CAN网络接口和所述移动通信网络接口相连，所述控制器通过CAN总线与所述CAN网络接口相连接；其中， 所述控制器，用于接收所述检测装置所采集的所述终端设备上的信息，并通过所述CAN总线将CAN数据信号发送到所述CAN网络接口，或者接收所述CAN网络接口发送的CAN数据信号，并发送给所述终端设备； 所述处理器，用于通过所述CAN网络接口接收所述控制器发送的CAN数据信号，根据预存的格式转换协议栈，对经过解析的CAN数据信号进行协议格式转换，获取与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号，并通过所述移动通信网络接口发送给所述云端设备；或，通过所述移动通信网络接口接收所述云端设备发送的、与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号，根据所述格式转换协议栈，对经过解析的移动网络数据信号进行协议格式转换，获取对应的CAN数据信号，并通过所述CAN网络接口发送给所述控制器。
2.根据权利要求1所述的轨道交通通信系统，其特征在于，所述处理器包括:单片机和编/解码器，所述单片机与所述CAN网络接口连接，所述编/解码器与所述移动通信网络接口连接，所述单片机与所述编/解码器之间采用串行外设接口 SPI通讯模式，其中， 所述单片机，用于根据所述格式转换协议栈对接收到的数据信号的格式进行从源协议到目标协议的转换； 所述编/解码器，用于对经过协议格式转换获取的、与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的移动网络数据信号进行编码，并发送给所述移动通信网络接口，或者，对所述云端设备发送的、与所述移动通信网络接口支持的网络制式对应的、经过编码的移动网络数据信号进行解码，并发送给所述单片机。
3.根据权利要求2所述的轨道交通通信系统，其特征在于，所述单片机，还用于通过软件狗进行监控，以便执行程序出现错误时对所述通信网关进行自动复位。
4.根据权利要求2所述的轨道交通通信系统，其特征在于，所述处理器还包括:具有通用串行总线接口的加/解密器，所述加/解密器与所述编/解码器连接，其中，所述加/解密器用于:对经过所述编/解码器编码后的移动网络数据信号进行加密处理，或者对所述云端设备发送的、经过加密后的移动网络数据信号进行解密处理。
5.根据权利要求1-4任一所述的轨道交通通信系统，其特征在于，所述终端设备包括:辅助变流器设备、牵引变流器设备、充电机设备和储能设备。
6.根据权利要求1-4任一所述的轨道交通通信系统，其特征在于， 所述云端设备包括:控制中心、云端存储器、个人移动设备。
【文档编号】H04L29/08GK203965907SQ201420343980
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】姜涛, 单宝钰 申请人:北车大连电力牵引研发中心有限公司