專利名稱：Btm報文解碼方法、裝置及基于應(yīng)答器的列車控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及鐵路通信領(lǐng)域，特別是涉及一種BTM報文解碼方法、裝置及基于應(yīng)答 器的列車控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
應(yīng)答器用于向列車車載控制系統(tǒng)提供列車所需的各種點式信息，包括線路信息、 進站信息、定位信息、道岔信息及限速信息等信息。BTM(Balise Transmission Module，應(yīng) 答器傳輸模塊)的主要功能是在列車運行過程中發(fā)送下行信號激活地面應(yīng)答器，并接收來 自應(yīng)答器的上行鏈路信息，并對上行鏈路信息中的報文進行解碼和轉(zhuǎn)發(fā)。圖1為報文接收滑動窗示意圖。根據(jù)歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)編碼標準UNISIG SUBSET-036的協(xié)議，接收機按照下述方法對報文進行處理在接收機中使用一個固定長度 的緩沖窗，再使用一個1100位的滑動窗進行一位或幾位順序滑動解碼，直到提取出一幀正 確的報文，在誤碼率一定的情況下滑動窗每次滑動的位數(shù)越小，BTM需要的最小解碼位數(shù)越 小，能正確解出用戶數(shù)據(jù)的可能性越高，但越小的滑動距離，需要接收機的運算量越大，對 器件和解碼單元的要求越高。由于列車運行過程中車速高，過應(yīng)答器的時間較短，因此在應(yīng) 答器與列車車載控制系統(tǒng)通信過程中BTM解碼單元的解碼能力至關(guān)重要?，F(xiàn)有的BTM報文解碼方法通常采用串行方式進行解碼，其解碼一次所需的時間為 1 5ms，而報文發(fā)送1位的時間僅為1. 77us,即每次解碼過程中就會造成較多位的報文丟 失，如果要完成逐位滑動解碼，則需要硬件具有較高的運算能力才可以實現(xiàn)按位移動實時 解碼時,要求DSP的運行能力達到幾千甚至上萬MIPS (Million Instructions Per Second, 每秒百萬條指令)以上才可以實現(xiàn)實時解碼。因此現(xiàn)有的BTM報文解碼系統(tǒng)存在解碼速度 慢，不能實現(xiàn)較好地實時解碼的缺點，而如要達到較好的實時性則對器件的性能要求很高， 必然會增加器件功耗和成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請實施例提供一種BTM報文解碼方法、裝置及基于應(yīng)答器的列車 控制系統(tǒng)，采用該方法及裝置對應(yīng)答器發(fā)送的控制信號進行解碼時，不僅解碼速度快，能夠 實現(xiàn)逐位移動的實時解碼，而且對器件的性能要求不高，器件功耗和成本都比較低。為了實現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案如下—種BTM報文解碼方法，用于將應(yīng)答器發(fā)送的數(shù)據(jù)進行解碼，包括對所述應(yīng)答器發(fā)送的、經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù)分別使用FIFO進行緩 沖，所述兩路報文數(shù)據(jù)中各包含有首尾相接連續(xù)的多條報文；分別使用線性移位寄存器LSR從所述兩路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的數(shù)據(jù)， 并選擇11位并行運算位寬對所述固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗運算；分別計算校驗后所述兩路報文數(shù)據(jù)的報文頭位置，并將報文頭部對齊到偏移位置 0 ；
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分別對所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行有效字檢驗、替換、解擾、首字還原， 得到兩路用戶數(shù)據(jù)；判斷所述兩路用戶數(shù)據(jù)是否相同，如果是，則解碼成功，并將所述用戶數(shù)據(jù)及相關(guān) 信息發(fā)送出去；如果否，則解碼失敗，并將解碼失敗信息發(fā)送出去。優(yōu)選地，所述分別對所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行有效字檢驗、替換、解 擾、首字還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)具體為將所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)中的第一個報文的每11位分為一組，并將每 組按照預(yù)設(shè)字母表查表檢驗和替換為一個10位長的字；根據(jù)預(yù)設(shè)標準，使用32位線性移位寄存器LSR對所述多個10位長的字進行解擾；對所述多個10位長的字中的首個字進行還原，得到一條用戶數(shù)據(jù)；得到一條用戶數(shù)據(jù)之后，依次分別對所述兩路報文數(shù)據(jù)中其它多個報文進行校 驗，得到由多條報文組成的報文數(shù)據(jù)流的連續(xù)無錯位數(shù)。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)定字母表為歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)編碼標準UNISIGSUBSET-036 所規(guī)定的編碼/解碼字母表；所述預(yù)設(shè)標準為歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)編碼標準UNISIG SUBSET-036。優(yōu)選地，所述相關(guān)信息包括與解碼相關(guān)的連續(xù)無錯位信息、報文接收總位數(shù)、報 文接收時間戳、裝置狀態(tài)和錯誤信息。優(yōu)選地，所述經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù)具體為由所述應(yīng)答器發(fā)送、且經(jīng)過分波、濾波、放大、解調(diào)的相異的兩路報文數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述分別使用線性移位寄存器LSR從所述每路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定 長度的數(shù)據(jù)進行校驗之前還包括分別對進入的所述兩路報文數(shù)據(jù)進行全0和全1判斷，如果接收到的所述兩路報 文數(shù)據(jù)為全0或全1的數(shù)據(jù)流，則解碼失敗，且將解碼失敗信息發(fā)送出去。優(yōu)選地，對所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行替換之前，該方法還包括分別判斷所述兩路報文是否發(fā)生了位反轉(zhuǎn)，如果是，則將報文按位取反，得到正確 的報文數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述將該路報文數(shù)據(jù)的位全部取反之后，該方法還包括檢查該路報文數(shù)據(jù)的控制位是否正確，如果否，則判定所述報文數(shù)據(jù)為不可識別 的格式，且解碼失敗，且將解碼失敗信息發(fā)送出去。一種BTM解碼裝置，包括緩沖單元用于對所述應(yīng)答器發(fā)送的、經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù)分別使 用FIFO進行緩沖，所述每路報文數(shù)據(jù)中包含首尾相接的連續(xù)的多條報文；逐位校驗單元用于從所述兩路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的數(shù)據(jù)，并選擇11 位并行運算位寬對所述固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗運算；報文頭同步單元用于分別計算校驗后所述兩路報文數(shù)據(jù)的報文頭位置，并將報 文頭部對齊到偏移位置0 ；報文數(shù)據(jù)處理單元用于分別對所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行有效字檢 驗、替換、解擾、首字還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)；用戶數(shù)據(jù)判斷單元用于判斷所述兩路用戶數(shù)據(jù)是否相同，如果是，則解碼成功，并將所述用戶數(shù)據(jù)及相關(guān)信息發(fā)送出去，如果否，則解碼失敗，將解碼失敗信息發(fā)送出去；發(fā)送單元當解碼成功時，將所述用戶數(shù)據(jù)及相關(guān)信息出去；當解碼失敗時，將解 碼失敗的信息發(fā)送出去。優(yōu)選地，所述報文數(shù)據(jù)處理單元具體為11-10替換單元用于將將所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)中的第一個報文的每 11位分為一組，并將每組按照預(yù)設(shè)字母表查表檢驗和替換為一個10位長的字；解擾單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)標準，使用32位線性移位寄存器LSR對所述11_10替換 后的數(shù)據(jù)進行解擾；首字還原單元用于對所述解擾后的數(shù)據(jù)首個10位字進行還原，得到一條原始數(shù) 據(jù)。優(yōu)選地，所述逐位校驗單元還包括全0全1判斷單元用于分別對進入的所述兩路報文數(shù)據(jù)進行全0和全1判斷， 如果接收到的所述兩路報文數(shù)據(jù)為全0或全1的數(shù)據(jù)流，則解碼失敗，并將解碼信息發(fā)送出去。優(yōu)選地，所述報文數(shù)據(jù)處理單元還包括位反轉(zhuǎn)判斷單元，用于判斷所述兩路報文數(shù)據(jù)值的順序是否發(fā)生了位反轉(zhuǎn)，如果 是，則將該路報文數(shù)據(jù)的所有位取反；格式識別單元用于檢查該路報文數(shù)據(jù)的控制位是否正確，如果否，則判定所述報 文數(shù)據(jù)為不可識別的格式，且解碼失敗，并將解碼失敗信息發(fā)送出去。一種基于應(yīng)答器的列車控制系統(tǒng)，包括若干個應(yīng)答器、應(yīng)答器激活裝置、預(yù)處理 單元、如權(quán)利要求9-12任一項所述的BTM報文解碼裝置和列車自動保護裝置ATP，其中當所述應(yīng)答器激活裝置距離所述應(yīng)答器預(yù)設(shè)距離時，將所述應(yīng)答器激活；所述應(yīng)答器被激活后將控制信息發(fā)送給所述預(yù)處理單元；所述BTM報文解碼裝置對所述預(yù)處理單元預(yù)處理后的相異的兩路報文數(shù)據(jù)進行 解碼，并將解碼結(jié)果發(fā)送給列車自動保護裝置ATP ；所述列車自動保護裝置ATP根據(jù)解碼結(jié)果對列車進行控制。優(yōu)選地，所述BTM報文解碼裝置具體為現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。優(yōu)選地，所述應(yīng)答器激活裝置包括BTM功放和接收發(fā)送天線，其中所述BTM功放用于生成應(yīng)答器激活信號；所述接收發(fā)送天線用于將所述應(yīng)答器激活信號發(fā)送給所述應(yīng)答器，并且當所述應(yīng) 答器被激活后，接收所述應(yīng)答器發(fā)送的控制信息。優(yōu)選地，該系統(tǒng)進一步包括應(yīng)答器定位單元，用于確定所述接收發(fā)送天線在經(jīng)過 所述應(yīng)答器的過程中所述應(yīng)答器的中心位置。由以上本申請實施例提供的技術(shù)方案可見，在對BTM報文進行解碼時，首先選取 報文數(shù)據(jù)中的固定長度的數(shù)據(jù)，然后采用11位并行運算位寬對上述固定長度的數(shù)據(jù)進行 校驗，將校驗完成的報文數(shù)據(jù)的報文頭對齊后，再進行有效字檢驗、替換、解擾、首字還原， 得到兩路用戶數(shù)據(jù)，完成解碼過程。本申請實施例在解碼時采用11位并行運算位寬對固定 長度的數(shù)據(jù)進行校驗，即將固定長度的報文每次進行11位的多項式除，這樣即使對長碼報 文來說，也只需要計算1023/11 = 93次(即93個周期)，再加上運算所需的10個數(shù)據(jù)準備、置標識周期，即每校驗一個報文只需要使用103個時鐘周期，在IOOMHz時鐘下檢錯一個 長碼報文只需要1. 03us，遠小于一個報文的發(fā)送速度(654. 48kbs，約1. 77us)。而短碼報文 只有351位，所以一幀短碼報文的校驗時間更小于報文的每位的時間(1. 77us)。因此本申請實施例提供的該BTM報文解碼方法、裝置及基于應(yīng)答器的列車控制 系統(tǒng)的解碼速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)逐位移動的實時解碼，而且不需要較高性能的器件即可完成 (只需100MHz)，并且器件功耗和成本都比較低。


為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種BTM報文解碼方法的流程示意圖；圖2為圖1中步驟S150的一種詳細流程示意圖；圖3為本申請實施例提供的另一種BTM報文解碼方法的流程示意圖；圖4為圖1中步驟S150的另一種詳細流程示意圖；圖5為本申請實施例提供的一種BTM解碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本申請實施例提供的報文數(shù)據(jù)處理單元的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本申請實施例提供的另一種BTM解碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本申請實施例提供的報文數(shù)據(jù)處理單元的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本申請實施例提供的一種基于應(yīng)答器的列車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本申請保護 的范圍。實施例一在列車運行中，應(yīng)答器用于向列車車載控制系統(tǒng)提供列車所需的各種點式信息， 包括線路信息、進站信息、定位信息、道岔信息及限速信息等信息BTM接收應(yīng)答器發(fā)送的信 息，并對該信息中的報文進行解碼，解碼后再轉(zhuǎn)發(fā)出去。本申請實施例提供了 一種BTM報文解碼方法，用于對應(yīng)答器發(fā)送信息中的報文進 行快速地逐位移動實時解碼，如圖1所示，為本申請實施例提供的一種BTM報文解碼方法的 流程示意圖，具體包括以下步驟步驟SllO 對應(yīng)答器發(fā)送的、經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù)分別使用FIFO進 行緩沖。應(yīng)答器發(fā)送的信號為調(diào)制后微弱信號，必須進行預(yù)處理后才可以進行解碼，預(yù)處 理包括對應(yīng)答器發(fā)送的信號首先進行分波，將信號分為相異的A、B兩路。然后再對分波后
8的信號分別進行濾波，將信號中的干擾信號進行濾除，再進行放大和解調(diào)就得到了所需的 報文數(shù)據(jù)。該報文數(shù)據(jù)中包含有首尾相接的連續(xù)多條報文。為了提高BTM報文處理過程中的安全性，在該方法中還增加了雙路冗余的設(shè)計。 具體為將A、B兩路解調(diào)得到的兩路報文數(shù)據(jù)具有一定差異性，使得兩路數(shù)據(jù)并非簡單拷 貝，然后對得到相異的兩路報文數(shù)據(jù)分別進行解碼。在本申請實施例中，相異的兩路報文數(shù) 據(jù)互為反碼。由于列車高速運行時(往往大于300Km/h)，BTM與應(yīng)答器之間數(shù)據(jù)交互的時間非 常短，所以使用FIFO對預(yù)處理后的報文進行緩沖，緩存報文數(shù)據(jù)可以防止由于后續(xù)步驟處 理不及時而導致報文數(shù)據(jù)丟失和報文數(shù)據(jù)的跨時鐘域(即數(shù)據(jù)流速率轉(zhuǎn)換)。步驟S130 分別使用線性移位寄存器LSR從兩路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的 數(shù)據(jù)，采用11位并行運算位寬對所述固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗。報文數(shù)據(jù)中所包含的報文有兩類長碼報文(1023位)和短碼報文(341位)，所 以線性移位寄存器LSR，選取的固定長度應(yīng)該大于長碼解碼要求的長度，在本申請中線性移 位寄存器LSR為1100位，對于長碼為1幀(1023位)加77位額外比較位(標準規(guī)定)，短 報文1幀(341位)加121位額外比較位(標準規(guī)定)也可使用此LSR。對于長格式報文， 在校驗正確后，還必須進行1023+77位窗內(nèi)的頭77位和尾77位的比較；對于短格式報文， 在校驗正確后，還必須進行341+121位窗內(nèi)的頭121位和尾121位比較，防止長碼和短碼兩 種格式的混淆。通過多項式除法對選取的固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗，具體為按照歐洲鐵路運輸 管理系統(tǒng)編碼標準UNISIG SUBSET-036,以選取的1023位數(shù)據(jù)為系數(shù)組成一個多項式
ν(x) = [b^1,^-2,......，b°]。利用該多項式除以標準多項式，標準多項式為的χ的75次
多項式。通過得到的余式判斷該固定長度的數(shù)據(jù)有無錯誤，當余式為0時，則表示當前固定 長度的數(shù)據(jù)中沒有錯誤的位，且結(jié)束校驗；當余式不為0時，則表示當前固定長度的數(shù)據(jù)中 存在錯誤，且將當前固定長度的數(shù)據(jù)移動并拋棄一位或幾位，并從接收報文數(shù)據(jù)流中取出 一位或幾位進行下一次校驗，直至找到一幀校驗正確的報文或使用完報文流中的數(shù)據(jù)。在本申請實施例中，在采用多項式除法中，選擇11位并行運算位寬進行并行處 理，即將固定長度的報文每次進行11位的多項式除，這樣即使對長碼報文來說，也只需要 計算1023/11 = 93次(即93個周期)，再加上運算所需的10個數(shù)據(jù)準備、置標識周期，即 每校驗一個報文只需要使用103個時鐘周期，在IOOMHz時鐘下檢錯一個長碼報文只需要 1. 03us,遠小于一個報文位的發(fā)送時間(654. 48kbs,約1. 77us)。而短碼報文只有341位， 所以一幀短碼報文的校驗時間更小于報文的每位的時間(1. 77us)。此外，采用11位運算位寬不僅可以對長碼報文(1023位)是93次運算，而對短碼 報文(341位)是31次運算，兩種報文都剛好是整次數(shù)，且選取的11位位寬對資源占用和 速度都是一個平衡。對于長碼報文和短碼報文來說可以使用同一個LSR進行處理，而無需 對長碼報文和短碼報文進行分開處理。步驟S140 分別計算校驗后所述兩路報文數(shù)據(jù)的報文頭位置，并將報文頭部對齊 到偏移位置0。首先尋找報文頭的位置，用步驟S200中得到的V(X)除以長碼報文多項式或者短 碼報文多項式，得到的余式即為報文頭的隱含位置。其中長碼報文多項式為
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f\(x) = x10+x9+x7+x6+x3+x2+x+l,短碼報文多項式為Fs(X) = x10+x8+x7+x5+x3+x+lo當?shù)玫綀笪念^的位置時，使用桶形移位寄存器對報文數(shù)據(jù)進行移位，將報文頭部 的偏移位置置0，即將報文頭部對齊。步驟S150 分別對報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行有效字校驗、替換、解擾和首 字還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)；如圖2所示，該步驟具體包括以下步驟步驟S151 將報文頭對齊的報文數(shù)據(jù)按11位字分組，并對每組進行有效字檢驗和替換。將報文頭對齊的報文數(shù)據(jù)按照每11位分為一組，然后將每組按照歐洲鐵路運輸 管理系統(tǒng)編碼標準UNISIG SUBSET-036所規(guī)定的編碼/解碼字母表查表檢驗，然后替換為 一個10位字組；步驟S152 對多個10位字組成的數(shù)據(jù)流進行解擾。根據(jù)預(yù)設(shè)標準，使用32位線性移位寄存器LSR，并以歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)編碼 標準UNISIG SUBSET-036所規(guī)定的解擾器初值作為LSR的初始值，對多個10位字組成的數(shù) 據(jù)流進行解擾。步驟S153 對多個解擾后的10位字中的首個字進行還原，得到一個原始用戶數(shù)據(jù)。按照在歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)編碼標準UNISIG SUBSET-036，在編碼的時要將首 字的值替換為所有10位字的累加和的21(1模，然后再進行加擾。所以在解碼時，解擾完成 后，還要進行根據(jù)編碼時首字生成過程，反向進行首字還原，首字還原后即完成了一次完整 解碼過程，并得到了 1條830位(長碼)或210位(短碼)的原始用戶數(shù)據(jù)。步驟S160 判斷兩路用戶數(shù)據(jù)是否相同，如果是，則解碼成功，并將用戶數(shù)據(jù)及相 關(guān)信息發(fā)送出去，如果否，則解碼失敗，將解碼失敗信息發(fā)送出去。在解碼完成后，為了驗證雙冗余設(shè)計的安全性，將各路冗余計算得到的結(jié)果進行 比較，如果不相同，則認為得到的用戶數(shù)據(jù)為不安全的，并進行相應(yīng)的錯誤處理。這里相關(guān) 信息是指在解碼過程中得到的連續(xù)無錯位信息、報文接收總位數(shù)、報文接收時間戳、裝置狀 態(tài)和錯誤信息等。此外，在本申請其他實施例中，如圖3所示，該方法在步驟S130之前還可以包括步驟S120 分別判斷進入的所述兩路報文數(shù)據(jù)是否為全0或全1。如果否，則進行步驟S130 ；如果是，則解碼失敗，且將解碼失敗信息發(fā)送出去。實施例二 在實施例一的基礎(chǔ)上，在本實施例中，如圖4所示，步驟S150還可以具體包括以下 步驟步驟S251 分別判斷兩路報文數(shù)據(jù)位是否發(fā)生了反轉(zhuǎn)。如果是，則進行如步驟S252 ；如果否，則進入步驟S253。步驟S252 將報文數(shù)據(jù)的所有位取反，還原正確的報文數(shù)據(jù)。即比較報文中的第109位的值是否等于1，如果是，則表明該報文數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生了反轉(zhuǎn)，并且需要將報文數(shù)據(jù)的所有位取反。S253 該步驟與步驟S151相同。步驟S254 檢查該路報文數(shù)據(jù)的控制位是否正確。如果是，則進入步驟S256 ；如果否，則進行如步驟S255。步驟S255 判定報文數(shù)據(jù)為不可識別的格式，且解碼失敗，并將解碼失敗信息發(fā)
送出去ο在本申請實施例中，檢查該路報文數(shù)據(jù)的控制位是否正確，具體為檢查取反后報 文數(shù)據(jù)的第108位的值是否等于1，或者第107位的值是否等于0，如果是則該路報文數(shù)據(jù) 的控制位不正確。步驟S256 對多個10位字組成的數(shù)據(jù)流進行解擾。步驟S257 對多個解擾后的10位字中的首個字進行還原，得到一個原始用戶數(shù)據(jù)。實施例三本申請實施例還提供了一種BTM解碼裝置，如圖5所示，為本申請實施例提供的 BTM解碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括緩沖單元51 用于對應(yīng)答器發(fā)送的、經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù)分別使用 FIFO進行緩沖，每路報文數(shù)據(jù)中包含多個報文；逐位校驗單元52 用于從每路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗；報文頭同步單元53 用于分別尋找校驗后每路報文數(shù)據(jù)的報文頭，并將報文頭部 對齊；報文數(shù)據(jù)處理單元54 分別對報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換、解擾和首字 還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)；如圖6所示，報文數(shù)據(jù)處理單元54具體包括11-10替換單元541 用于將報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)按11位進行分組，將每組 按照預(yù)設(shè)字母表查表轉(zhuǎn)換為一個10位長的字；解擾單元542 用于根據(jù)預(yù)設(shè)標準，使用52位線性移位寄存器LSR對10位字組的 數(shù)據(jù)流進行解擾；首字還原單元543 用于對多個10位字組(長碼83個10位字，短碼21個10位 字)中的首個10位字進行還原，得到一個原始用戶數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)判斷單元55:判斷兩路用戶數(shù)據(jù)是否相同，如果是，則解碼成功，并將用 戶數(shù)據(jù)發(fā)送出去，如果否，則解碼失敗，將解碼失敗的相關(guān)信息發(fā)送出去。發(fā)送單元56 當解碼成功時，將用戶數(shù)據(jù)及相關(guān)信息出去；當解碼失敗時，將解碼 失敗的相關(guān)信息發(fā)送出去。在本申請其他實施例中，如圖7所示，該裝置進一步包括全0全1判斷單元57 用于分別對進入的所述兩路報文數(shù)據(jù)進行全0和全1判斷， 如果接收到的所述兩路報文數(shù)據(jù)為全0或全1的數(shù)據(jù)流，則解碼失敗，并將解碼信息發(fā)送出去。實施例四本申請實施例還提供了另一種BTM報文解碼裝置，如圖8所示，在實施例三的基礎(chǔ)
11上，報文數(shù)據(jù)處理單元54進一步包括位反轉(zhuǎn)判斷單元544，用于判斷所述兩路報文數(shù)據(jù)值的順序是否發(fā)生了位反轉(zhuǎn)，如 果是，則將該路報文數(shù)據(jù)的所有位取反；格式判斷單元545 用于檢查該路報文數(shù)據(jù)的控制位是否正確，如果否，則判定報 文數(shù)據(jù)為不可識別的格式，且解碼失敗。實施例五本申請實施例還提供了一種基于應(yīng)答器的列車控制系統(tǒng)，圖9為本申請實施例提 供的一種基于應(yīng)答器的列車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，該系統(tǒng)包括若干個應(yīng)答器91、應(yīng)答器激活裝置92、預(yù)處理單元93、 如實施例三或?qū)嵤├乃峁┑腂TM報文解碼裝置94和列車自動保護裝置ATP95，其中 當BTM報文解碼裝置93距離應(yīng)答器91預(yù)設(shè)距離時，應(yīng)答器激活裝置92持續(xù)發(fā)送的能量信 號將應(yīng)答器91激活，然后應(yīng)答器91將列車所需的各種點式信息發(fā)送給預(yù)處理模塊93，預(yù)處 理單元93將處理后的報文數(shù)據(jù)發(fā)送給BTM報文解碼裝置94，BTM報文解碼裝置對接收到的 報文數(shù)據(jù)進行解碼，并且解碼完成后，再發(fā)送給列車自動保護裝置ATP95，對列車進行控制。應(yīng)答器91安裝在列車運行軌道的正中，應(yīng)答器91上設(shè)置有空中接口，用于向列車 車載控制系統(tǒng)提供列車所需的各種點式信息，包括線路信息、進站信息、定位信息、道岔信 息及限速信息等信息。應(yīng)答器激活裝置92包括BTM功放921和接收發(fā)送天線922，在工作時，當BTM功放 921與應(yīng)答器91的距離小于預(yù)設(shè)距離時，BTM功放921通過接收發(fā)送天線922持續(xù)發(fā)送的 能量信號，將應(yīng)答器91激活，并且當應(yīng)答器91被激活后，通過接收發(fā)送天線922接收應(yīng)答 器91發(fā)送的各種點式信息，并將接收到的信息發(fā)送給預(yù)處理單元93。預(yù)處理單元93為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的分波單元、濾波單元、解調(diào)單元， 分別用來對應(yīng)答器發(fā)送的信號進行經(jīng)過分波、濾波、放大、解調(diào)及差異化處理。在實際應(yīng)用中，應(yīng)答器激活裝置92、預(yù)處理單元93、BTM報文解碼裝置94和列車 自動保護裝置ATP95都設(shè)置在列車上，并且應(yīng)答器激活裝置92中的接收發(fā)送天線922與報 文解碼裝置94安裝在同一個結(jié)構(gòu)中，以便應(yīng)答器91被激活后，及時接收其發(fā)送的信號。在 本申請實施例中，BTM報文解碼裝置64優(yōu)選為現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，用于實現(xiàn)對BTM報 文進行解碼BTM功放921優(yōu)選為27MHz功放，并且BTM功放921優(yōu)選為可控制地開啟/關(guān) 閉，例如當列車運行到橋梁及大塊金屬上時或其他情況需要關(guān)閉時，選擇將BTM功放921關(guān) 閉，保護BTM功放921。在本申請實施例中，該列車控制系統(tǒng)還可以包括應(yīng)答器定位單元，用于確定接收 發(fā)送天線在經(jīng)過應(yīng)答器的過程中應(yīng)答器的中心位置。在本申請實施例中，通過應(yīng)答器波瓣 檢測確定出的應(yīng)答器進入位置和應(yīng)答器離開位置的中間點為應(yīng)答器的中心位置。根據(jù)上述 應(yīng)答器的中心位置，能夠?qū)_定位應(yīng)答器的位置。以上所述僅是本申請的優(yōu)選實施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申 請。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
1權(quán)利要求
一種BTM報文解碼方法，用于將應(yīng)答器發(fā)送的數(shù)據(jù)進行解碼，其特征在于，包括對所述應(yīng)答器發(fā)送的、經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù)分別使用FIFO進行緩沖，所述兩路報文數(shù)據(jù)中各包含有首尾相接連續(xù)的多條報文；分別使用線性移位寄存器LSR從所述兩路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的數(shù)據(jù)，并選擇11位并行運算位寬對所述固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗運算；分別計算校驗后所述兩路報文數(shù)據(jù)的報文頭位置，并將報文頭部對齊到偏移位置0；分別對所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行有效字檢驗、替換、解擾、首字還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)；判斷所述兩路用戶數(shù)據(jù)是否相同，如果是，則解碼成功，并將所述用戶數(shù)據(jù)及相關(guān)信息發(fā)送出去；如果否，則解碼失敗，并將解碼失敗信息發(fā)送出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分別對所述報文頭對齊的兩路報文 數(shù)據(jù)進行有效字檢驗、替換、解擾、首字還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)具體為將所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)中的第一個報文的每11位分為一組，并將每組按 照預(yù)設(shè)字母表查表檢驗和替換為一個10位長的字；根據(jù)預(yù)設(shè)標準，使用32位線性移位寄存器LSR對所述多個10位長的字進行解擾； 對所述多個10位長的字中的首個字進行還原，得到一條用戶數(shù)據(jù)； 得到一條用戶數(shù)據(jù)之后，依次分別對所述兩路報文數(shù)據(jù)中其它多個報文進行校驗，得 到由多條用戶數(shù)據(jù)組成的連續(xù)無錯位數(shù)的兩路用戶數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)定字母表為歐洲鐵路運輸管理 系統(tǒng)編碼標準UNISIG SUBSET-036所規(guī)定的編碼/解碼字母表；所述預(yù)設(shè)標準為歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)編碼標準UNISIG SUBSET-036。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述相關(guān)信息包括與解碼相關(guān)的連續(xù)無 錯位信息、報文接收總位數(shù)、報文接收時間戳、裝置狀態(tài)和錯誤信息等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù) 具體為由所述應(yīng)答器發(fā)送、且經(jīng)過分波、濾波、放大、解調(diào)的相異的兩路報文數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述分別使用線性移位寄存器LSR從所述 每路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗之前還包括分別對進入的所述兩路報文數(shù)據(jù)進行全0和全1判斷，如果接收到的所述兩路報文數(shù) 據(jù)為全0或全1的數(shù)據(jù)流，則解碼失敗，且將解碼失敗信息發(fā)送出去。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，對所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行 替換之前，還包括分別判斷所述兩路報文是否發(fā)生了位反轉(zhuǎn)，如果是，則將報文按位取反，得到正確的報 文數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述將該路報文數(shù)據(jù)的位全部取反之后， 還包括檢查該路報文數(shù)據(jù)的控制位是否正確，如果否，則判定所述報文數(shù)據(jù)為不可識別的格 式，且解碼失敗，且將解碼失敗信息發(fā)送出去。
9.一種BTM解碼裝置，其特征在于，包括緩沖單元用于對所述應(yīng)答器發(fā)送的、經(jīng)過預(yù)處理后相異的兩路報文數(shù)據(jù)分別使用 FIFO進行緩沖，所述每路報文數(shù)據(jù)中包含首尾相接的連續(xù)的多條報文；逐位校驗單元用于從所述兩路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的數(shù)據(jù)，并選擇11位并 行運算位寬對所述固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗運算；報文頭同步單元用于分別計算校驗后所述兩路報文數(shù)據(jù)的報文頭位置，并將報文頭 部對齊到偏移位置0 ；報文數(shù)據(jù)處理單元用于分別對所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)進行有效字檢驗、替 換、解擾、首字還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)；用戶數(shù)據(jù)判斷單元用于判斷所述兩路用戶數(shù)據(jù)是否相同，如果是，則解碼成功，并將 所述用戶數(shù)據(jù)及相關(guān)信息發(fā)送出去，如果否，則解碼失敗，將解碼失敗信息發(fā)送出去；發(fā)送單元當解碼成功時，將所述用戶數(shù)據(jù)及相關(guān)信息出去；當解碼失敗時，將解碼失 敗的信息發(fā)送出去。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述報文數(shù)據(jù)處理單元具體為 11-10替換單元用于將將所述報文頭對齊的兩路報文數(shù)據(jù)中的第一個報文的每11位分為一組，并將每組按照預(yù)設(shè)字母表查表檢驗和替換為一個10位長的字；解擾單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)標準，使用32位線性移位寄存器LSR對所述11-10替換后的 數(shù)據(jù)進行解擾；首字還原單元用于對所述解擾后的數(shù)據(jù)首個10位字進行還原，得到一條原始數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述逐位校驗單元還包括全0全1判斷單元用于分別對進入的所述兩路報文數(shù)據(jù)進行全0和全1判斷，如果接 收到的所述兩路報文數(shù)據(jù)為全0或全1的數(shù)據(jù)流，則解碼失敗，并將解碼信息發(fā)送出去。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述報文數(shù)據(jù)處理單元還包括 位反轉(zhuǎn)判斷單元，用于判斷所述兩路報文數(shù)據(jù)值的順序是否發(fā)生了位反轉(zhuǎn)，如果是，則將該路報文數(shù)據(jù)的所有位取反；格式識別單元用于檢查該路報文數(shù)據(jù)的控制位是否正確，如果否，則判定所述報文數(shù) 據(jù)為不可識別的格式，且解碼失敗，并將解碼失敗信息發(fā)送出去。
13.一種基于應(yīng)答器的列車控制系統(tǒng)，其特征在于，包括若干個應(yīng)答器、應(yīng)答器激活 裝置、預(yù)處理單元、如權(quán)利要求9-12任一項所述的BTM報文解碼裝置和列車自動保護裝置 ATP，其中當所述應(yīng)答器激活裝置距離所述應(yīng)答器預(yù)設(shè)距離時，將所述應(yīng)答器激活； 所述應(yīng)答器被激活后將控制信息發(fā)送給所述預(yù)處理單元；所述BTM報文解碼裝置對所述預(yù)處理單元預(yù)處理后的相異的兩路報文數(shù)據(jù)進行解碼， 并將解碼結(jié)果發(fā)送給列車自動保護裝置ATP ；所述列車自動保護裝置ATP根據(jù)解碼結(jié)果對列車進行控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述BTM報文解碼裝置具體為現(xiàn)場可編 程門陣列FPGA。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)答器激活裝置包括BTM功放和 接收發(fā)送天線，其中所述BTM功放用于生成應(yīng)答器激活信號；所述接收發(fā)送天線用于將所述應(yīng)答器激活信號發(fā)送給所述應(yīng)答器，并且當所述應(yīng)答器 被激活后，接收所述應(yīng)答器發(fā)送的控制信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括應(yīng)答器定位單元，用于確 定所述接收發(fā)送天線在經(jīng)過所述應(yīng)答器的過程中所述應(yīng)答器的中心位置。
全文摘要
本申請公開了一種BTM報文解碼方法、裝置及基于應(yīng)答器的列車控制系統(tǒng)，該方法包括對應(yīng)答器發(fā)送的、且經(jīng)過接收預(yù)處理后的兩路報文數(shù)據(jù)分別進行緩沖；然后再從兩路報文數(shù)據(jù)中依次選取固定長度的數(shù)據(jù)，并進行校驗運算；將兩路報文數(shù)據(jù)的報文頭分別進行對齊；再分別進行有效字檢驗、替換、解擾、首字還原，得到兩路用戶數(shù)據(jù)；最后判斷兩路用戶數(shù)據(jù)是否相同，如果是，則解碼成功。本申請實施例在解碼時采用11位并行運算位寬對固定長度的數(shù)據(jù)進行校驗，對長碼報文來說，每校驗一個報文只需要使用103個時鐘周期，即在100MHz時鐘下檢錯一個長碼報文只需要1.03μs，遠小于一個報文位的發(fā)送時間(654.48kbs，約1.77μs)。
文檔編號H04L12/56GK101924703SQ20101027294
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者寧鑫, 楊光倫, 袁栩 申請人:北京全路通信信號研究設(shè)計院