一种适用于铁路的数据验证系统的制作方法

1.本发明属于机车综合无线通信设备技术领域，具体涉及一种适用于铁路的数据验证系统。


背景技术：

2.铁路cir是机车上电务设备最重要的三大件之一，随着铁路运行高速化、发车密集化以及机车长交路发展，特别是高铁的迅猛发展，作为车地通信的主要行车调度指挥设备，cir设备的作用越来越突出、越来越重要。
3.cir线路数据作为cir运用中必备的灌装数据，为司机有效高效进行车机联控发挥重要的作用。cir通过卫星信号定位，除了校核cir时钟，保证cir时钟的精度和准度外，主要根据获取的当前经纬度位置信息，结合cir线路数据可自动定位机车运行线路、区段、通信制式、通信频率、调度号码、前后车站等呼叫号码。cir线路数据对于司机车机联控及整个行车调度指挥有如下意义或价值:(1)引入cir线路数据后，司机不用再记忆或者查找各线路各区段车机联控的通信制式，cir设备自动定位合适线路区段及对应的通信制式，或者司机只要简单确认即可。(2)cir线路数据内含线路区段及对应位置的各调度、车站信息，司机通过cir定位输出的单键可以满足常见的所有通信需求，如调度、前站、本站(短号或者isdn)后站、道口组呼、站内组呼等。(3)通过cir线路数据准确定位线路区段和通信制式，有助于车次号校核信息的准确传送，进而保证调度命令信息业务的有效应用，也有助于列车预警和防护报警业务的有效应用。综合上述，可以认识到cir线路数据在cir运用中的重要作用，并促进了铁路无线列调系统和各数据业务如车次号校核信息下发、调度命令信息上传等运用的意义。
4.然而，cir线路数据的采集、制作、验证、灌装等是一个系统的流程，除了第一个环节采用通用的方式采集基础gis信息外，其他各环节基本还缺少标准化的操作方法，原于cir厂家的不同其对应的制作、验证、灌装方式都存在较大差异。目前cir线路数据对于每个cir设备而言是全国通用的数据库，随着中国铁路的大发展，新线路的建设、老线路的改造、部分站段的调整都将涉及cir线路数据的增扩、修改、调整等。对于铁路电务维护单位而言，所有发生cir线路数据的变更的情况，就需要进行实地验证、批量cir线路数据灌装。为保证cir线路数据的有效性和安全性，可能涉及多次的修订和验证。由此可见，此类工作不仅仅工作量巨大，付出的人力组织实施过程繁杂，基本是靠电务人带设备逐条线路逐个cir厂家进行验证，效率很低，对验证人的要求很高，而且无法保证单次验证满足所有需求，为保证有效，可能需要多次进行不同交路不同操作的组合验证。
5.为此，我们提出来一种适用于铁路的数据验证系统解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中，为保证cir线路数据的有效性和安全性，可能涉及多次的修订和验证，此类工作不仅仅工作量巨大，付出的人力组织实施过程繁杂，基
本是靠电务人带设备逐条线路逐个cir厂家进行验证，效率很低，对验证人的要求很高，而且无法保证单次验证满足所有需求，需要多次进行不同交路不同操作的组合验证的问题，而提出的一种适用于铁路的数据验证系统。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于铁路的数据验证系统，包括：
8.位置轨迹模拟和控制终端，位置轨迹模拟和控制终端软件采用gis电子地图技术、支持铁路标准的gis数据导入，并能绘制完整轨迹在电子地图上，根据呈现效果可以缩放、拖拽；
9.卫星信号发射模拟平台，包括卫星信号模拟器，用于发射模拟信号，模拟多个卫星联合发送无线定位信息，同时支持gps导航报文gprmc或者北斗导航报文bdrmc以有线方式模拟指定位置的经纬度和时钟；
10.计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件，采用cir线路数据计算机仿真计算技术结合最新cir线路数据作为基准输出，实现计算机自动并同时验证多套cir线路一致性及准确性；
11.cir设备及附属连接电缆及部件，包括以平板电脑为载体的cir线路基准仿真模拟验证终端。
12.在进一步的实施例中，该系统通信方式采用udp和串口通信。
13.在进一步的实施例中，cir设备整体由机柜、仿真计算电脑、双触摸液晶屏幕、抽屉式键鼠套件、卫星信号发射模拟平台、被测cir设备mmi及连接附件组成。
14.在进一步的实施例中，卫星信号模拟器采用高级arm+fpga软件无线电平台。
15.在进一步的实施例中，位置轨迹模拟和控制终端软件既支持控制模拟仿真卫星发射平台通过无线产生星轨，也同时支持直接以有线控制方式产生卫星接收机的nmea0183格式定位信息，通过接管被测cir的卫星接收机，完全模拟卫星接收机输出准确的经纬度位置及utc时钟。
16.在进一步的实施例中，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件具有cir线路基准线路仿真、输出一致性校核、过程监控、校核报告、参数配置功能。
17.在进一步的实施例中，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件的校核内容包含cir公共信息输出的线路名、区段、模式号(通信制式)、调度、车站及调度、车站对应的号码，cir公共信息输出按cir技术条件要求，通过被测cir的卫星定位单元公共信息接口输出。
18.在进一步的实施例中，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件由仿真cir-mmi界面、基准信息输出并显示、被测cir共性信息显示、一致性声光指示、校核记录、参数配置、定位监测、校核信息、导出校核记录等功能项目组成，主界面主要由仿真cir-mmi、logo展示、接口信息状态栏、基准数据定位输出和呈现、被测cir的公共信息显示、可视化一致性声光指示，校核控制按钮等组成。
19.在进一步的实施例中，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件接收基准线路的公共信息输出、也同时接收被测cir的公共信息输出，通过对比两者的公共信息各关键字段如线路、区段、通信制式、调度、车站及对应号码，如发现不一致，根据校核策略进行声光指示及校核记录生成。
20.在进一步的实施例中，卫星信号模拟器分为软件处理和硬件处理两部分，软件处理部分将铁路位置信息经过软件处理，产生轨迹文件并输送至串口，硬件处理部分将串口传输的信息经过嵌入式数字处理软件处理，分别经过导航基带模块、干扰基带模块以及时钟模块的处理，将已知的位置信息，变成与卫星相同的基带信号，也就是导航电文，并把这些信息调制到由射频模块产生的载波上，rf载波信号被机车接收及接收后，实现导航定位。
21.本发明的技术效果和优点：该适用于铁路的数据验证系统，可根据gis数据进行可视化呈现和快速模拟指定位置和轨迹(可辅助显示公里标，以便铁路人更直观的位置感受)；可生成任意卫星位置信息的数学模型及算法；基于amr+fpga软件无线电硬件平台，完成信号的扩频调制、bpsk调制，并对中频信号上变频、发射等处理，最终产生无线信号；可通过模拟多个卫星联合发送无线定位信息，同时支持gps导航报文gprmc或者北斗导航报文bdrmc以有线方式模拟指定位置的经纬度和时钟；采用cir线路数据计算机仿真计算技术结合最新cir线路数据作为基准输出，实现计算机自动并同时验证多套cir线路一致性及准确性；界面友好、能以过声光方式指示验证过程的异常或者其他一致性问题；自动验证并能输出验证结果，并以报告形式输出各cir验证情况，并根据需求可以导出完整详细的数据记录和操作记录。可一体化方式输出一套完整的地面铁路cir线路模拟仿真系统，以便规范线路验证的流程，确保研制效率和效果；可输出一套便携式的以平板电脑为载体的cir线路基准仿真终端，适用于首次真实添乘cir线路，确认需求符合性，从而增加仿真系统基准设备的可信度和有效性。
附图说明
22.图1为本发明系统的结构框图；
23.图2为本发明系统组成模块内置逻辑框图；
24.图3为本发明卫星信号模拟器定位远离的结构框图。
具体实施方式
25.结合附图，对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
26.参照图1-图3，一种适用于铁路的数据验证系统，包括：位置轨迹模拟和控制终端、卫星信号发射模拟平台、计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件以及cir设备及附属连接电缆及部件。
27.位置轨迹模拟和控制终端，位置轨迹模拟和控制终端软件采用gis电子地图技术、支持铁路标准的gis数据导入，并能绘制完整轨迹在电子地图上，根据呈现效果可以缩放、拖拽。对于模拟轨迹时，可以动态展现当前模拟位置，根据需要可以调整速度，甚至直接快速定位到特点位置。
28.卫星信号发射模拟平台，包括卫星信号模拟器，用于发射模拟信号，模拟多个卫星联合发送无线定位信息，同时支持gps导航报文gprmc或者北斗导航报文bdrmc以有线方式模拟指定位置的经纬度和时钟。
29.计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件，采用cir线路数据计算机仿
真计算技术结合最新cir线路数据作为基准输出，实现计算机自动并同时验证多套cir线路一致性及准确性。
30.作为进一步的实施例，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件具有cir线路基准线路仿真、输出一致性校核、过程监控、校核报告、参数配置功能。其中核心功能为cir线路基准线路仿真和输出一致性校核。
31.作为进一步的实施例，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件的校核内容包含cir公共信息输出的线路名、区段、模式号(通信制式)、调度、车站及调度、车站对应的号码，cir公共信息输出按cir技术条件要求，通过被测cir的卫星定位单元公共信息接口输出。该校核软件同时支持最多4个被测cir，通过连接被测cir的卫星单元公共接口，以达到同时校核多套cir的目的。
32.作为进一步的实施例，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件由仿真cir-mmi界面、基准信息输出并显示、被测cir共性信息显示、一致性声光指示、校核记录、参数配置、定位监测、校核信息、导出校核记录等功能项目组成，主界面主要由仿真cir-mmi、logo展示、接口信息状态栏、基准数据定位输出和呈现、被测cir的公共信息显示、可视化一致性声光指示，校核控制按钮等组成。校核过程可以自动记录，防止校核过程中异常掉电，校核结束可以按厂家分类导出csv或者txt文件。便于cir厂家进行根据基准和被测数据一致性，快速修正数据。
33.作为进一步的实施例，计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件接收基准线路的公共信息输出、也同时接收被测cir的公共信息输出，通过对比两者的公共信息各关键字段如线路、区段、通信制式、调度、车站及对应号码，如发现不一致，根据校核策略进行声光指示及校核记录生成。
34.cir设备及附属连接电缆及部件，包括以平板电脑为载体的cir线路基准仿真模拟验证终端。cir基准线路仿真模拟验证终端主要适用于基准线路的准确性验证，此终端基于cir线路定位线路算法，线路数据库和cir保持完全一样，根据cir线路数据库和仿真模拟cir线路定位线路算法，可以实现上车动态验证真实cir同样的效果。cir基准线路模拟仿真模拟验证终端由cir基准线路模拟仿真验证软件、平板电脑、袖珍卫星接收机组成，可完全替代cir上车验证的效果。相比较cir上车验证，采用本方案后验证cir线路实现了便携化，而且具有电池供电及续航能力，不限于上火车头添乘验证，完全可以在有市电220v或者无供电条件下进行cir线路验证。cir基准线路模拟仿真验证终端是在“cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件”基础上移植而来，去掉了校核功能，增加了gis位置跟踪等功能，实现了基准线路验证、线路模拟、线路校验的完整流程，可大大提高cir线路验证的有效性和准确性。
35.其中位置轨迹模拟和控制终端和计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件根据安装条件物理上可以安装在同一电脑，也可以分开部署。
36.作为进一步的实施例，考虑到程序和模块低耦合性，该系统通信方式采用udp和串口通信，且该系统中通信制式及车站定位模块等实验内容，单独拿出可以实现便携式基础数据上车验证，确保基础数据验证的便捷性和有效性。该系统方案原则上除了卫星信号发射模拟，其他软件都基于pc开发，故软件从逻辑设计上可以在多个pc运行，也可以放在一起运行，ke根据操控和显示效果进行实施。
37.作为进一步的实施例，cir设备整体由机柜、仿真计算电脑、双触摸液晶屏幕、抽屉式键鼠套件、卫星信号发射模拟平台、被测cir设备mmi及连接附件组成。其中cir设备的mmi操作显示终端内置到机柜上，而被测cir较多可放置在机柜后侧，整体上最大程度保持整洁性。
38.作为进一步的实施例，卫星信号模拟器采用高级arm+fpga软件无线电平台，使复杂的仿真算法结合真实星历使得模拟更加稳定高效真实。
39.卫星信号模拟器一般由于模拟固定场景的gps信号，gps导航电文是固定的，进而采用离线产生即可。作为进一步的实施例，卫星信号模拟器分为软件处理和硬件处理两部分，软件处理部分将铁路位置信息经过软件处理，产生轨迹文件并输送至串口，硬件处理部分将串口传输的信息经过嵌入式数字处理软件处理，分别经过导航基带模块、干扰基带模块以及时钟模块的处理，将已知的位置信息，变成与卫星相同的基带信号，也就是导航电文，并把这些信息调制到由射频模块产生的载波上，rf载波信号被机车接收及接收后，实现导航定位。
40.作为进一步的实施例，位置轨迹模拟和控制终端软件既支持控制模拟仿真卫星发射平台通过无线产生星轨，也同时支持直接以有线控制方式产生卫星接收机的nmea0183格式定位信息，通过接管被测cir的卫星接收机，完全模拟卫星接收机输出准确的经纬度位置及utc时钟。位置轨迹模拟和控制终端软件的软件结构由线路选择、模拟控制、速度调整、地图呈现、线路管理等功能组成。对于卫星仿真模拟和有线控制模拟的设备连接，如果采用卫星仿真模拟，系统只要连接公共接口，如果采用有线控制模拟，则需要同时连接原始接口。从连接线数量上将，卫星仿真模拟的连接线数量为被铁路cir线路数据模拟仿真系统测cir数量等同。假设被测cir数量为n，则卫星仿真模拟的连接线数量为n。如采用有线控制模拟，则分两种情况，对于设备则需要两个串口连接线路，一个为公共输出，一个为原始输入，对于仿真系统(电脑)则而言，对于被测cir的原始输入的信息是相同的，可以一对多方式连接原始接口，所以总共只需要n+1个串口即可。
41.该适用于铁路的数据验证系统，能根据导入的公里标数据模拟出连续变化的gps经纬度(无线信号)，铁路机车综合无线通信设备(cir)能正常接收和识别此信号，cir就能在原地不动的情况下，接收到连续变化的gps经纬度，这样就类同于机车在实际线路运行，进而低成本验证加载的新版本cir线路数据的准确性；能够在计算机屏幕上仿真出cir运行到线路区间对应经纬度位置的界面显示，显示出当前线路、前后站名，并能仿真出运行到选线提示点的选线提示列表等信息。数据验证人员只需要将系统屏幕上的仿真显示和cir接收到模拟卫星信号的显示，进而对数据的准确性进行判断；还能通过gps接收机去实际线路实时采集数据，录入系统，并验证历史数据的准确性；采用人性化界面，能在地图上模拟显示列车运行的情况，清晰直观。
42.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于，包括：位置轨迹模拟和控制终端，位置轨迹模拟和控制终端软件采用gis电子地图技术、支持铁路标准的gis数据导入，并能绘制完整轨迹在电子地图上，根据呈现效果可以缩放、拖拽；卫星信号发射模拟平台，包括卫星信号模拟器，用于发射模拟信号，模拟多个卫星联合发送无线定位信息，同时支持gps导航报文gprmc或者北斗导航报文bdrmc以有线方式模拟指定位置的经纬度和时钟；计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件，采用cir线路数据计算机仿真计算技术结合最新cir线路数据作为基准输出，实现计算机自动并同时验证多套cir线路一致性及准确性；cir设备及附属连接电缆及部件，包括以平板电脑为载体的cir线路基准仿真模拟验证终端。2.根据权利要求1所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：该系统通信方式采用udp和串口通信。3.根据权利要求1所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：cir设备整体由机柜、仿真计算电脑、双触摸液晶屏幕、抽屉式键鼠套件、卫星信号发射模拟平台、被测cir设备mmi及连接附件组成。4.根据权利要求1所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：卫星信号模拟器采用高级arm+fpga软件无线电平台。5.根据权利要求1所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：位置轨迹模拟和控制终端软件既支持控制模拟仿真卫星发射平台通过无线产生星轨，也同时支持直接以有线控制方式产生卫星接收机的nmea0183格式定位信息，通过接管被测cir的卫星接收机，完全模拟卫星接收机输出准确的经纬度位置及utc时钟。6.根据权利要求1所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件具有cir线路基准线路仿真、输出一致性校核、过程监控、校核报告、参数配置功能。7.根据权利要求6所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件的校核内容包含cir公共信息输出的线路名、区段、模式号(通信制式)、调度、车站及调度、车站对应的号码，cir公共信息输出按cir技术条件要求，通过被测cir的卫星定位单元公共信息接口输出。8.根据权利要求7所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件由仿真cir-mmi界面、基准信息输出并显示、被测cir共性信息显示、一致性声光指示、校核记录、参数配置、定位监测、校核信息、导出校核记录等功能项目组成，主界面主要由仿真cir-mmi、logo展示、接口信息状态栏、基准数据定位输出和呈现、被测cir的公共信息显示、可视化一致性声光指示，校核控制按钮等组成。9.根据权利要求8所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：计算机cir线路基准线路仿真及输出一致性校核软件接收基准线路的公共信息输出、也同时接收被测cir的公共信息输出，通过对比两者的公共信息各关键字段如线路、区段、通信制式、调度、车站及对应号码，如发现不一致，根据校核策略进行声光指示及校核记录生成。10.根据权利要求1所述的一种适用于铁路的数据验证系统，其特征在于：卫星信号模
拟器分为软件处理和硬件处理两部分，软件处理部分将铁路位置信息经过软件处理，产生轨迹文件并输送至串口，硬件处理部分将串口传输的信息经过嵌入式数字处理软件处理，分别经过导航基带模块、干扰基带模块以及时钟模块的处理，将已知的位置信息，变成与卫星相同的基带信号，也就是导航电文，并把这些信息调制到由射频模块产生的载波上，rf载波信号被机车接收及接收后，实现导航定位。

技术总结
本发明公开了一种适用于铁路的数据验证系统，属于机车综合无线通信设备技术领域，包括：位置轨迹模拟和控制终端，位置轨迹模拟和控制终端软件采用GIS电子地图技术、支持铁路标准的GIS数据导入，并能绘制完整轨迹在电子地图上，根据呈现效果可以缩放、拖拽。卫星信号发射模拟平台，包括卫星信号模拟器，用于发射模拟信号，模拟多个卫星联合发送无线定位信息，同时支持GPS导航报文GPRMC或者北斗导航报文BDRMC以有线方式模拟指定位置的经纬度和时钟。该适用于铁路的数据验证系统，可确保CIR线路数据验证的有效性，减少大量人员投入，并大大提高验证CIR线路数据的效率。大提高验证CIR线路数据的效率。大提高验证CIR线路数据的效率。


技术研发人员：李彦斌
受保护的技术使用者：兰州华铁信联科技有限公司
技术研发日：2022.08.23
技术公布日：2023/1/6