一种列车高精度定位插件的制作方法

本技术涉及动车组列动态监测系统，具体涉及一种列车高精度定位插件。

背景技术：

1、动车组列控动态监测系统包括机车调车作业安全辅助防护系统（locomotiveshunting assist protection，lsp）、轨道车调车作业安全辅助防护系统（gdk），这些系统基于列控设备动态监测及传输系统（dynamic monitoring system for train controlequipment，dms）平台为基础。

2、随着全球导航卫星系统（global navigation satellite system，gnss）技术的发展，动车组将引入全球导航卫星系统，最终将定位数据、外接传感器监测数据以及晃车数据传输至系统平台，由于上述平台设计定型较早，对当前系统的功能扩展形成制约。

3、因此亟需一种可以连接外接传感器以及gnss天线的插件，用于数据交互。

技术实现思路

1、本实用新型为解决现有动车组无法连接gnss天线以及无法采集晃车数据的问题，提供了一种列车高精度定位插件，设置gnss定位单元和外部接口单元采集数据，并设置六轴传感器检测车辆行驶过程中的晃动数据，通过mcu单元和底板单元将定位数据、外接传感器监测数据以及晃车数据通过传给主控系统。

2、为了实现上述目的，本实用新型提出了一种列车高精度定位插件，一种列车高精度定位插件，包括gnss天线，还包括电源模块、mcu单元、外部接口单元、gnss定位单元、phy单元和底板单元，所述电源模块通过底板单元连接dc12v电源，电源模块分别连接mcu单元、外部接口单元、gnss定位单元和phy单元，所述mcu单元通过uart串口连接gnss定位单元和外部接口单元，

3、所述gnss定位单元包括bnc接口，gnss定位单元通过所述bnc接口连接所述gnss天线；

4、所述外部接口单元包括db9接口；

5、所述mcu单元的spi接口连接有六轴传感器。

6、作业原理：gnss定位单元通过bnc接口连接gnss天线，gnss天线将接收到的卫星定位信号传给插板中的gnss定位单元，再由gnss定位单元传输至mcu单元；

7、同时通过db9接口连接外部传感器，外部传感器将检测数据传输至mcu单元；

8、六轴传感器采集车辆在运行过程中的晃动数据，并将晃动数据传输至mcu单元；

9、mcu单元通过底板单元连接主控系统。实现主控系统的功能扩展。

10、进一步地，所述电源模块包括保护电路、电流电压监测电路、电源转换模块、12v隔离电源模块和5v隔离电源模块、保险丝和v-f转换电路；

11、所述保护电路包括短路保护电路、过压保护电路和lc滤波电路，保护电路一侧连接dc12v电源，另一端连接电流电压监测电路，所述电流电压监测电路的输出分别连接电源转换模块、12v隔离电源模块和5v隔离电源模块；

12、所述电源转换模块包括12/5v电源芯片、12/3.3v电源芯片和5/3.3v电源芯片；

13、12v隔离电源模块经保险丝连接外部接口单元的电源端，且所述12/5v电源芯片连接外部接口单元的电源端构成第一供电电路；

14、所述5v隔离电源模块连接gnss定位单元的电源端，且5/3.3v电源芯片连接gnss定位单元的电源端构成第二供电电路；

15、所述12/3.3v电源芯片连接六轴传感器、底板单元、mcu单元和phy单元构成第三供电电路。

16、设置第一供电电路、第二供电电路和第三供电电路，满足mcu单元、phy单元、外部接口单元和gnss定位单元的不同用电要求。

17、进一步地，所述v-f转换电路包括两个gp9101芯片，其中一个所述gp9101芯片串联在第一供电电路与外部接口单元之间，另一端连接mcu单元的io引脚；

18、另一个所述gp9101芯片串联在第二供电电路与gnss定位单元之间，另一端连接mcu单元的io引脚；

19、所述12/3.3v电源芯片的输出端经采集电阻连接mcu单元的ad引脚。

20、通过gp9101芯片转换将电压值转换为pwm信号，经光耦隔离，接mcu单元的gpio管脚进行测量占空比的大小实现对第一供电电路和第二供电电路的电压采集，同时可以通过mcu实现控制第一供电电路和第二供电电路的通断。

21、mcu单元的ad引脚对第三供电电路的电压进行采集。并且电流电压监测电路的输出经过处理连接mcu单元的ad引脚。

22、实现gnss定位单元和外部接口单元的电压监控和通断控制。

23、进一步地，所述mcu单元通过i2c接口连接有存储器，mcu单元通过i2c接口还连接有温度传感器， mcu单元通过mii接口连接所述phy单元。

24、采用嵌入式硬件电路，其电路结构简单。

25、进一步地，所述gnss定位单元还包括定位模块和隔离芯片，所述定位模块一端连接bnc接口的输入端，另一端经隔离芯片连接mcu单元；

26、定位模块包括neo-m8模块和zed-f9p模块。

27、gnss定位单元主要完成gnss天线数据的接收，通过前面板上的bnc接头连接外部的gnss天线，接收gnss时间和经纬度数据，经过内部的连线及mcx-khd1插座转接送入定位模块。

28、进一步地，所述外部接口单元还包括rs485串口模块和隔离芯片，所述rs485串口模块连接db9接口的输入端，rs485串口模块的输出端经隔离芯片连接mcu单元。

29、进一步地，所述phy单元包括dp83848i网口芯片。

30、进一步地，所述底板单元包括背板连接器，所述背板连接器包括dc12v接口、rs485总线接口、can总线接口、网络总线接口和插槽检测模块；

31、所述dc12v接口与电源模块电性连接，所述rs485总线接口与can总线接口与mcu单元通信连接，所述网络总线接口与phy单元通信连接，所述插槽检测模块与mcu单元的io引脚电性连接。

32、通过上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

33、本实用新型实现gnss天线的连接以及外接传感器的连接以及晃车数据采集，实现对列车的高精度定位数据、晃车数据以及对外接数据的采集。六轴传感器对车辆在运行过程中的晃动数据进行采集。再通过mcu单元进行数据处理，最终将定位数据、外接传感器监测数据以及晃车数据通过底板单元传给主控系统。

技术特征：

1.一种列车高精度定位插件，包括gnss天线，其特征在于，还包括电源模块（2）、mcu单元（3）、外部接口单元（4）、gnss定位单元（5）、phy单元（6）和底板单元（7），所述电源模块（2）通过底板单元（7）连接dc12v电源，电源模块（2）分别连接mcu单元（3）、外部接口单元（4）、gnss定位单元（5）和phy单元（6），所述mcu单元（3）通过uart串口连接gnss定位单元（5）和外部接口单元（4），

2.根据权利要求1所述的一种列车高精度定位插件，其特征在于，所述电源模块（2）包括保护电路、电流电压监测电路、电源转换模块（11）、12v隔离电源模块（9）和5v隔离电源模块（10）、保险丝和v-f转换电路（14）；

3.根据权利要求2所述的一种列车高精度定位插件，其特征在于，所述v-f转换电路（14）包括两个gp9101芯片，其中一个所述gp9101芯片串联在第一供电电路与外部接口单元（4）之间，另一端连接mcu单元（3）的io引脚；

4.根据权利要求1所述的一种列车高精度定位插件，其特征在于，所述mcu单元（3）通过i2c接口连接有存储器，mcu单元（3）通过i2c接口还连接有温度传感器，mcu单元（3）通过mii接口连接所述phy单元（6）。

5.根据权利要求1所述的一种列车高精度定位插件，其特征在于，所述gnss定位单元（5）还包括定位模块（12）和隔离芯片（13），所述定位模块（12）一端连接bnc接口的输入端，另一端经隔离芯片（13）连接mcu单元（3）；

6.根据权利要求1所述的一种列车高精度定位插件，其特征在于，所述外部接口单元（4）还包括rs485串口模块和隔离芯片（13），所述rs485串口模块连接db9接口的输入端，rs485串口模块的输出端经隔离芯片（13）连接mcu单元（3）。

7.根据权利要求1所述的一种列车高精度定位插件，其特征在于，所述phy单元（6）包括dp83848i网口芯片。

8.根据权利要求1所述的一种列车高精度定位插件，其特征在于，所述底板单元（7）包括背板连接器，所述背板连接器包括dc12v接口、rs485总线接口、can总线接口、网络总线接口和插槽检测模块；

技术总结本技术涉及一种列车高精度定位插件，包括GNSS天线、电源模块、MCU单元、外部接口单元、GNSS定位单元、PHY单元和底板单元，电源模块分别连接MCU单元、外部接口单元、GNSS定位单元和PHY单元，MCU单元通过UART串口连接GNSS定位单元和外部接口单元，GNSS定位单元包括BNC接口，GNSS定位单元通过BNC接口连接GNSS天线；MCU单元的SPI接口连接有六轴传感器。本技术设置GNSS定位单元和外部接口单元采集数据，并设置六轴传感器检测车辆行驶过程中的晃动数据，通过MCU单元和底板单元将定位数据、外接传感器监测数据以及晃车数据通过传给主控系统。技术研发人员：杨迪,朱彦辉,董建培,王俊昌,刘文正,王鹏飞,姚春雨,苏琳受保护的技术使用者：河南蓝信科技有限责任公司技术研发日：20230803技术公布日：2024/1/15