基于太陽能的列車臨時限速應答裝置設計

【摘要】：進入新世紀以來，鐵路的發(fā)展步入了一個嶄新的階段，隨著列車速度的不斷提升，在帶來便利的同時，發(fā)生重大事故的幾率也在增加，因此需要進一步研究和開發(fā)相應的列車運行控制技術，以保證列車的安全運行。本文所述的臨時限速應答裝置使得車-地-后臺服務器形成一體，是列車安全運行控制系統(tǒng)中的關鍵環(huán)節(jié)。臨時限速應答裝置包括車載識讀設備和地面應答設備，由于地面應答設備所處環(huán)境較為惡劣，能源的持續(xù)供給和功耗的降低成為公認的難題，這兩大難題直接制約了應答裝置的應用。 本文針對列車臨時限速應答裝置的能源持續(xù)供給問題和功耗問題進行研究，提出了通過采用太陽能充電的方法，解決了應答設備能源持續(xù)供給的問題，大大提高了應答設備的使用壽命；通過設計低功耗的工作方案，解決地面應答設備高功耗的問題。主要的研究內容為： 1.節(jié)能研究：采用電源管理芯片DW01設計充放電電路，實現(xiàn)了太陽能對鋰電池的穩(wěn)健充電，延長了應答裝置的使用壽命。 2.低功耗研究：采用CC2530片上系統(tǒng)芯片設計車載識讀設備與應答設備的射頻硬件電路，實現(xiàn)車載識讀設備與地面應答設備之間的無線通信，并在有效通信的前提下，根據列車行駛實際情況調整休眠時間，降低地面應答設備的功耗。 3.高穩(wěn)定性研究：裝置在電源模塊和數據傳輸模塊中采用隔離技術以及良好的電磁兼容性印制電路板設計，并引入數據重傳機制和看門狗技術，增強了系統(tǒng)的數據讀取能力和進一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 所設計的列車臨時限速應答裝置通過了信息產業(yè)部廣州移動通信產品質量監(jiān)督檢驗中心對太陽能充電、識讀設備和應答設備的通信功能的測試。 【關鍵詞】：太陽能 臨時限速 應答裝置 射頻識別 低功耗
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U284.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題的研究背景10-11
• 1.2 課題的國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國外現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國內現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題的研究意義和可行性12-13
• 1.4 本文的內容和安排13-14
• 第二章 臨時限速應答裝置的硬件設計14-35
• 2.1 系統(tǒng)硬件架構14-16
• 2.1.1 車載識讀設備的硬件框架15-16
• 2.1.2 地面應答設備的硬件框架16
• 2.2 系統(tǒng)電源16-24
• 2.2.1. 車載識讀設備電源模塊17-19
• 2.2.2 地面應答設備電源模塊19-21
• 2.2.3 低功耗方案的設計研究21-24
• 2.3 射頻模塊設計24-29
• 2.3.1 主控芯片介紹25
• 2.3.2 射頻模塊方案設計25-26
• 2.3.3 天線類型的選擇26-28
• 2.3.4 定向天線高速通信的可行性研究28-29
• 2.4 外設接口設計29-33
• 2.4.1 車載識讀設備外設接口30-31
• 2.4.2 地面應答設備外設接口31-33
• 2.5 電磁兼容性設計33-34
• 2.5.1 元器件布局33-34
• 2.5.2 PCB 板布線34
• 2.6 本章小結34-35
• 第三章 臨時限速應答裝置的軟件設計35-60
• 3.1 系統(tǒng)軟件總框架和通信實現(xiàn)35-41
• 3.1.1 軟件總框架35-36
• 3.1.2 通信協(xié)議36-40
• 3.1.3 通信機制40-41
• 3.2 系統(tǒng)軟件工作流程41-48
• 3.2.1 車載識讀設備的工作流程41-43
• 3.2.2 地面應答設備的工作流程43-46
• 3.2.3 軟件開發(fā)流程46-48
• 3.3 底層驅動實現(xiàn)48-53
• 3.3.1 無線收發(fā)48-49
• 3.3.2 定時器49-50
• 3.3.3 Flash50
• 3.3.4 串口50-51
• 3.3.5 電量檢測51-52
• 3.3.6 看門狗52-53
• 3.4 應用層實現(xiàn)53-59
• 3.4.1 應用層相關數據結構體53-54
• 3.4.2 封裝和解析模塊54-55
• 3.4.3 應用層的通信處理實現(xiàn)55-59
• 3.5 本章小結59-60
• 第四章 裝置的試驗方案和結果60-68
• 4.1 試驗目的60
• 4.2 試驗環(huán)境60-62
• 4.2.1 試驗的硬件平臺60-61
• 4.2.2 試驗的軟件平臺61-62
• 4.3 試驗內容和試驗結果62-67
• 4.3.1 太陽能充電試驗62
• 4.3.2 射頻性能試驗62-66
• 4.3.3 距離試驗66-67
• 4.4 試驗結論67
• 4.5 本章小結67-68
• 總結和展望68-70
• 附圖（A）70-71
• 附圖（B）71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果75-77
• 致謝77-78
• 附件78

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