一种基于OFDM的总线型列车乘客信息系统的制作方法

一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统
技术领域
1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统。


背景技术：

2.随着科学技术和城市规模的高速发展，城市轨道交通的重要性越发明显，加之目前城市轨道交通的运营管理越来越注重对乘客服务质量的提升，从以车辆为中心的运营模式不断向以提高乘客乘坐舒适度为目标的运营模式发展，乘客信息系统(pis)应运而生。乘客信息系统以计算机为核心，以网络和多媒体技术为手段，为乘客及员工提供以运营信息为主、商业广告为辅的多媒体综合信息，极大地提高了城市轨道交通的运营效率、服务质量和市场竞争力。
3.乘客信息系统主要由3部分组成：广播系统、乘客信息显示系统、闭路电视监视系统。列车广播系统可向乘客广播列车到站、离站、跳站等运行信息；在发生故障或者火灾等紧急情况的时候，及时提供紧急疏导广播；司机可以进行人工广播；司机可以和司机对讲；乘客触发紧急对讲，司机可以和乘客对话。
4.can是国际上应用最广泛的现场总线之一，早在1993年，can总线就已成为国际标准iso11898(高速应用)和iso11519(低速应用)。can总线是分布式、实时控制的串行通信网络，可以通过简单的协议，实现在电磁干扰环境下远距离实时数据的可靠传输。而随着乘客信息系统的快速发展，can总线其自身传输数据量少、抗干扰能力等不足，难以适应如今发展下列车上越来越复杂的传输环境，同时无法实现全数字化列车乘客信息系统的功能要求，因此需要对列车通讯技术做更进一步的研究，发挥其各自特点及优势，使得列车乘客信息系统得到更为广泛和深层次的应用。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统。
6.本发明是通过以下技术方案予以实现：
7.一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，包括：主控制卡acsu、安装在每个驾驶室中的dacu、安装在客室的紧急对讲通话器pecu以及安装在每节车厢中的pacu，所述主控制卡acsu、pecu、pacu之间通过ofdm传输单元进行通信连接。
8.根据上述技术方案，优选地，所述ofdm传输单元包括：通讯模块，用于通过ofdm总线完成广播信息的收发；处理模块，用于接收所述主控制卡acsu的广播信息并进行数据处理，将处理后的所述广播信息传输至所述通讯模块，以及用于接收由所述通讯模块接收的广播信息并进行数据处理。
9.根据上述技术方案，优选地，所述通讯模块与处理模块之间通过调制信道单元通讯连接，所述通讯模块通过调制信道单元将处理模块传输的广播信息调制成ofdm信号，并通过ofdm总线发送；通讯模块接收的ofdm信号通过所述调制信道单元解调成比特数据，并
传输至所述处理模块。
10.根据上述技术方案，优选地，所述调制信道单元包括：编/解码电路、串/并转换模块、ifft/fft模块、插入/去除保护间隔模块以及过零检测模块。
11.根据上述技术方案，优选地，所述广播信息包括司机对讲、紧急对讲、自动广播、人工广播、occ广播、多媒体播放器。
12.根据上述技术方案，优选地，所述主控制卡acsu通过rs485与tcms进行通信连接，获得广播控制信号，并上传自动广播信息，所述自动广播信息包括站点广播和紧急广播。
13.本发明的有益效果是：
14.本发明中使用ofdm总线架构实现数字化列车乘客信息系统，其与以太网、mvb总线相比，具有更高的抗干扰能力，可以适应列车上复杂的环境，与此同时，ofdm传输对传输线缆的要求较低，因此可在不改线的情况下，使用原车上的can线实现基于ofdm总线架构的列车乘客信息系统改造，大大降低了改造成本。
附图说明
15.图1是本发明基于ofdm的总线型列车乘客信息系统的模块连接示意图。
16.图2是本发明调制信道单元的工作原理图。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
18.在发明的描述中，需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.如图所示，本发明包括：主控制卡acsu、安装在每个驾驶室中的dacu、安装在客室的紧急对讲通话器pecu以及安装在每节车厢中的pacu，所述主控制卡acsu、pecu、pacu之间通过ofdm传输单元进行通信连接。本发明中使用的ofdm传输技术是一种高速的数据传输方式，它基本思想是在频域内将所给信道分成许多子信道，各个子信道之间保持正交，高速的数据流被分配到多个正交的子信道上进行传输，从而使子信道上的符号速率大幅度降低，单个数据符号的持续时间大大加长，因而具备了较强的抗时延扩展能力，降低了由于高速传输容易引起的符号间干扰的影响。
20.其中，ofdm传输单元包括：通讯模块，用于通过ofdm总线完成广播信息的收发；处理模块，用于接收所述主控制卡acsu的广播信息并进行数据处理，将处理后的所述广播信息传输至所述通讯模块，以及用于接收由所述通讯模块接收的广播信息并进行数据处理。
21.ofdm技术的各子信道具有统计独立行，其时域波形近似高斯分布，使得功率峰均值比(para)特别高,容易引起传输信号的频谱扩散和非线性失真。因此本技术方案中在通讯模块与处理模块之间通过调制信道单元通讯连接，所述通讯模块通过调制信道单元将处
理模块传输的广播信息调制成ofdm信号，并通过ofdm总线发送；通讯模块接收的ofdm信号通过所述调制信道单元解调成比特数据，并传输至所述处理模块。如图2所示，调制信道单元包括：编/解码电路、串/并转换模块、ifft/fft模块、插入/去除保护间隔模块以及过零检测模块。通过调制信道单元，采用伪随机序列调制的方法改善para值，在数据进行ifft前，利用伪随机序列调制，由于伪随机序列的随机性，使得某一时刻各载波相位一致的概率变小，从而各相位相加值就不会很大，达到降低输出信号para值的目的。
22.此外，通过调制信道单元亦能解决同步问题，同步问题包括采样频率同步、ofdm符号同步和载波同步。基于循环前缀的同步算法是目前普遍使用的一种方法，该算法依据每个ofdm信号的前缀和尾部是相同的,而且具有极强的相关性，接收时采用维特比(van de beek)的极大似然估算法,只要连续进行相关运算即可实现精确同步，本例中优选插入循环前缀长度为相邻段ofdm符号长度1/4较好，能达到传输效率的80％。
23.列车乘客信息系统的通讯传输类似于低压电力线通信信道，同样具有频率选择性和衰落特性，其线上噪声也是时刻变化的。线上信号衰减随通信频率的增加并非呈单一的递增关系，驻波现象的存在使得通信信道的不同点出现极大值或极小值。容性负载使衰减变大，且随着频率的升高，影响越来越明显，故本例中ofdm技术配合过过零检测模块将会大大提高通信的可靠性。
24.根据上述实施例，优选地，所述广播信息包括司机对讲、紧急对讲、自动广播、人工广播、occ广播、多媒体播放器。其中，司机对讲通过安装在每个驾驶室中的dacu实现通讯连接，紧急对讲通过安装在客室的pecu与安装在每个驾驶室中的dacu实现通讯连接，人工广播通过安装在每个驾驶室中的dacu与安装在每节车厢的pacu实现通讯连接，自动广播通过主控制卡acsu接收来自tcms的自动广播触发信号，此外，acsu提供与车载radio系统的接口，允许occ通过车载radio系统经广播系统向乘客进行广播。此外，所述主控制卡acsu通过rs485与tcms进行通信连接，获得广播控制信号，并上传自动广播信息，所述自动广播信息包括站点广播和紧急广播。
25.本发明中使用ofdm总线架构实现数字化列车乘客信息系统，其与以太网、mvb总线相比，具有更高的抗干扰能力，可以适应列车上复杂的环境，与此同时，ofdm传输对传输线缆的要求较低，因此可在不改线的情况下，使用原车上的can线实现基于ofdm总线架构的列车乘客信息系统改造，大大降低了改造成本。
26.通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据
结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
27.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，包括：主控制卡acsu、安装在每个驾驶室中的dacu、安装在客室的紧急对讲通话器pecu以及安装在每节车厢中的pacu，所述主控制卡acsu、pecu、pacu之间通过ofdm传输单元进行通信连接。2.根据权利要求1所述一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，所述ofdm传输单元包括：通讯模块，用于通过ofdm总线完成广播信息的收发；处理模块，用于接收所述主控制卡acsu的广播信息并进行数据处理，将处理后的所述广播信息传输至所述通讯模块，以及用于接收由所述通讯模块接收的广播信息并进行数据处理。3.根据权利要求2所述一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，所述通讯模块与处理模块之间通过调制信道单元通讯连接。4.根据权利要求2所述一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，所述通讯模块通过调制信道单元将处理模块传输的广播信息调制成ofdm信号，并通过ofdm总线发送；通讯模块接收的ofdm信号通过所述调制信道单元解调成比特数据，并传输至所述处理模块。5.根据权利要求4所述一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，所述调制信道单元包括：编/解码电路、串/并转换模块、ifft/fft模块、插入/去除保护间隔模块以及过零检测模块。6.根据权利要求2至5中任意一项的所述一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，所述广播信息包括司机对讲、紧急对讲、自动广播、人工广播、occ广播、多媒体播放器。7.根据权利要求1所述一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，所述主控制卡acsu通过rs485与tcms进行通信连接，获得广播控制信号，并上传自动广播信息。8.根据权利要求7所述一种基于ofdm的总线型列车乘客信息系统，其特征在于，所述自动广播信息包括站点广播和紧急广播。

技术总结
本发明涉及一种基于OFDM的总线型列车乘客信息系统，包括：主控制卡ACSU、安装在每个驾驶室中的DACU、安装在客室的紧急对讲通话器PECU以及安装在每节车厢中的PACU，主控制卡ACSU、PECU、PACU之间通过OFDM传输单元进行通信连接。本发明中使用OFDM总线架构实现数字化列车乘客信息系统，其与以太网、MVB总线相比，具有更高的抗干扰能力，可以适应列车上复杂的环境，与此同时，OFDM传输对传输线缆的要求较低，因此可在不改线的情况下，使用原车上的CAN线实现基于OFDM总线架构的列车乘客信息系统改造，大大降低了改造成本。大大降低了改造成本。大大降低了改造成本。


技术研发人员：刘全利 王志刚 康强
受保护的技术使用者：大连海天兴业科技有限公司
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/6/27