CN114394137A - 车载信号***用仿真集成测试平台和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车载信号***用仿真集成测试平台，包括控制接口界面、平台控制模块、传感器控制模块和采集测量模块；控制接口界面，用于设置针对列车的控制命令并发送给平台控制模块；平台控制模块，用于将所述控制命令处理为动作指令并发送给传感器控制模块；传感器控制模块连接车载信号***，用于根据动作指令产生多个模拟信号，模拟信号用于模拟列车运行，并将多个模拟信号分别输出给对应的车载传感器，以使车载传感器产生反馈信号；采集测量模块，用于采集车载传感器和传感器控制模块输出的信号；平台控制模块，还用于处理得到实际测距测速结果和理论测距测速结果。该仿真集成测试平台可适应多种传感器制式，集成程度高且使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体为一种车载信号***用仿真集成测试平台和测试方法。
背景技术
随着轨道交通技术装备的不断进步，车载信号***对于位置、距离和速度的感知手段也越来越丰富。新型列控车载信号***集成了传统速度传感器和加速度传感器，以及雷达、惯性导航、GNSS等多种多样的传感器。但是，在现有的测试仿真***中，对于多种类的传感器应对十分有限。同时由于测试仿真***各个模块之间输出分散，使得测试仿真***之间联系不紧密。
因此，有必要设计一种可应对多种类型传感器，且集成度高的测试仿真***。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种车载信号***用仿真集成测试平台，该仿真集成测试平台可适应多种传感器制式，集成程度高且使用方便。
为实现上述目的和其他相关目的，本发明提供了一种车载信号***用仿真集成测试平台，用于对车载信号***进行仿真测试，所述车载信号***包括多种车载传感器，并通过所述多种车载传感器的反馈信号进行列车运行时的测距测速，所述仿真集成测试平台包括控制接口界面、平台控制模块、传感器控制模块和采集测量模块；
所述控制接口界面，用于设置针对列车的控制命令并发送给所述平台控制模块；
所述平台控制模块，用于将所述控制命令处理为动作指令并发送给所述传感器控制模块；
所述传感器控制模块连接所述车载信号***，用于根据所述动作指令产生多个模拟信号，所述模拟信号用于模拟列车运行，并将多个模拟信号分别输出给对应的车载传感器，以使所述车载传感器产生反馈信号；
所述采集测量模块，用于采集所述车载传感器和所述传感器控制模块输出的信号；
所述平台控制模块，还用于根据所述采集测量模块采集的信号处理得到实际测距测速结果和理论测距测速结果。
进一步地，所述控制接口界面具体用于设置车载传感器配置，所述车载传感器配置包括车载传感器的类型和不同类型车载传感器的数量。
进一步地，所述控制接口界面还用于设置故障场景，所述故障场景包括某一时间点一个或多个车载传感器产生故障。
进一步地，所述控制接口界面还用于显示所述实际测距测速结果和所述理论测距测速结果。
进一步地，所述平台控制模块还用于与地面轨旁模拟器进行通讯连接，以获取列车线路情况。
进一步地，所述多个车载传感器包括速度传感器、加速度传感器、雷达***、GNSS***和惯性导航***。
进一步地，所述传感器控制模块包括传感器控制处理器、速度信号发生器、加速度信号发生器、雷达信号发生器、GNSS模拟发生器和惯性导航模拟发生器；
所述传感器控制处理器用于接收所述动作指令，并根据所述动作指令使得所述速度信号发生器、所述加速度信号发生器、所述雷达信号发生器、所述GNSS模拟发生器和所述惯性导航模拟发生器分别产生速度模拟信号、加速度模拟信号、测速雷达信号、卫星定位数据信号和惯性导航数据信号，分别输出给所述速度传感器、所述加速度传感器、所述雷达***、所述GNSS***和所述惯性导航***。
进一步地，所述传感器控制模块还包括输出控制单元，所述输出控制单元用于分别控制所述速度信号发生器、所述加速度信号发生器、所述雷达信号发生器、所述GNSS模拟发生器和所述惯性导航模拟发生器输出的通断。
进一步地，所述传感器控制模块还用于连接旋转台，所述旋转台中设置有真实速度传感器，所述传感器控制模块驱动所述旋转台旋转，以使所述真实速度传感器产生反馈信号，所述采集测量模块采集所述真实速度传感器输出的信号，并在所述控制接口界面显示。
基于同一发明构想，本发明还提供了一种车载信号***用仿真集成测试方法，采用上述任一项所述的车载信号***用仿真集成测试平台实现，包括如下步骤：
S1、在仿真集成测试平台上设置针对列车的控制指令，并基于所述控制指令产生模拟列车运行的模拟信号；
S2、将所述模拟信号传递给列车中多种车载传感器，使所述多种车载传感器产生反馈信号；
S3、所述仿真集成测试平台获取所述车载传感器输出的信号和所述模拟信号，处理得到实际测距测速结果和理论测距测速结果；
S4、对比所述实际测距测速结果和所述理论测距测速结果，若两者一致，则所述车载信号***无故障，若两者不一致，则所述车载信号***有故障。
综上所述，本发明提供了一种仿真集成测试平台，可适应多种传感器制式，集成程度高，只需要一个平台即可完成对于车载***多种测速测距传感器的融合测试，提高了测试效率。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的车载信号***用仿真集成测试平台示意图；
图2为本发明一实施例提供的车载信号***用仿真集成测试平台中传感器控制模块示意图；
图3为本发明一实施例提供的车载信号***用仿真集成测试平台在一测试场景下测试流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的车载信号***用仿真集成测试平台在另一测试场景下测试流程示意图；
图5为本发明一实施例提供的车载信号***用仿真集成测试平台在又一测试场景下测试流程示意图；
图6为本发明一实施例提供的车载信号***用仿真集成测试平台在图5所示测试场景下测试波形示意图。
其中，附图标记说明如下：
1a-控制接口界面；1b-平台控制模块；1c-传感器控制模块；1d-采集测量模块；1e-地面轨旁模拟器；1f-旋转台；1g-车载信号***；2a-传感器控制处理器；2b-速度信号发生器；2c-加速度信号发生器；2d-雷达信号发生器；2e-GNSS模拟发生器；2f-惯性导航模拟发生器；2g-输出控制单元；2h-外部速传信号单元。
具体实施方式
以下结合附图1-6和具体实施方式对本发明提出的车载信号***用仿真集成测试平台作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
参阅图1，本发明一实施例提供了一种车载信号***用仿真集成测试平台，该仿真集成测试平台用于模拟列车运行，产生模拟信号输出给车载信号***1g，使得车载信号***1g产生真实测距测速结果；并将模拟信号产生的理论测距测速结果，作为判定值，若所述真实测距测速结果与所述理论测距测速结果一致，则认为所述车载信号***1g安全无故障，若不一致，则认为其有故障。对于所述车载信号***1g的测试主要是对于其包括的多种车载传感器的测试。如图1所示，所述仿真集成测试平台包括控制接口界面1a、平台控制模块1b、传感器控制模块1c和采集测量模块1d。
所述控制接口界面1a，用于设置并输出针对列车的控制指令，所述控制指令例如：列车从静止开始进行加速操作且加速度为1m/s2。所述平台控制模块1b，用于将所述控制命令处理为动作指令并发送给所述传感器控制模块。所述传感器控制模块1c，用于根据所述动作指令产生多个模拟信号，所述模拟信号用于模拟列车运行，所述模拟信号例如：10s后列车的行进速度10m/s，加速期间加速度为1m/s2，并将多个模拟信号分别输出给对应的车载传感器，以使所述车载传感器产生反馈信号，例如，输出列车以10m/s的速度行进的速度模拟信号给速度传感器，输出列车以1m/s2的加速度加速的加速度模拟信号给加速度传感器，以使对应的车载传感器(速度传感器和加速度传感器)产生反馈信号。所述采集测量模块1d，采集所述车载传感器和所述传感器控制模块输出的信号。所述平台控制模块1a，还用于根据所述采集测量模块采集的信号处理得到实际测距测速结果和理论测距测速结果。该仿真集成测试平台可适应多种传感器制式，集成程度高，只需要一个平台即可完成对于车载***多种测速测距传感器的融合测试，提高了测试效率。
在本实施例中，针对现有技术中的仿真测试***无法针对不同车载信号***和不同故障测试场景，统一完成不同的传感器配置和故障场景设置，本发明提供的所述控制接口界面1a还可用于设置车载传感器配置和故障场景，本发明提供的仿真集成测试平台可以同时连接多个不同类型的传感器，需要时完成不同车载信号***的构建，例如可以同时连接4路速度传感器和4路加速度传感器，在所述控制接口界面1a上设置车载传感器配置时，例如要构建一种包括两个速度传感器和一个加速度传感器的车载信号***，就可以在所述控制接口界面1a上输入该配置，然后仿真集成测试平台连通两个速度传感器，其余两个断开连接，连通一个加速度传感器，其余三个断开。所述故障场景即某一时间点某一个或多个车载传感器产生故障，例如在上述传感器配置下，列车运行10s后其中一个速度传感器故障，就可以将该故障场景输入到所述控制接口界面1a上，使得模拟过程中的该时间节点产生该种故障。此外，所述控制接口界面1a还用于显示所述实际测距测速结果和所述理论测距测速结果。
在本实施例中，针对现有技术在故障测试中无法与场景联动注入故障，现有测试平台只能简单的模拟空转、打滑等场景，无法实现与实际线路数据联动，发明人研究发现，可以将所述平台控制模块1b与地面轨旁模拟器进行通讯连接，以获取列车线路情况。
在本实施例中，对于现有技术的测试平台只有传统的速度传感器和加速度传感器模拟，缺少融合雷达、惯导和GNSS等多模式传感器的模拟输出，并且对于GNSS和惯导等多种制式的传感器，只有独立的仿真模块，却没有真正融合到一个集成平台里进行管理。发明人研究发现，可以在获取列车线路情况的前提下，在该仿真集成测试平台上融入多种类型的传感器。例如，所述多个车载传感器可以包括速度传感器、加速度传感器、雷达***、GNSS***和惯性导航***。当然，本发明技术领域内的人员应该明白，传感器的类型并不局限于此。
在本实施例中，参阅图2，为了配合多种类的传感器，所述传感器控制模块1c一般包括传感器控制处理器2a、速度信号发生器2b、加速度信号发生器2c、雷达信号发生器2d、GNSS模拟发生器2e和惯性导航模拟发生器2f；所述传感器控制处理器2a用于接收所述动作指令，并根据所述动作指令控制所述速度信号发生器2b、所述加速度信号发生器2c、所述雷达信号发生器2d、所述GNSS模拟发生器2e和所述惯性导航模拟发生器2f分别产生速度模拟信号、加速度模拟信号、测速雷达信号、卫星定位数据信号和惯性导航数据信号，分别输出给所述速度传感器、所述加速度传感器、所述雷达***、所述GNSS***和所述惯性导航***。
在本实施例中，所述传感器控制模块1c还可以控制输出通断，用来仿真断线场景，如图2所示，所述传感器控制模块1c还包括输出控制单元2g，所述输出控制单元2g用于分别控制所述速度信号发生器2b、所述加速度信号发生器2c、所述雷达信号发生器2d、所述GNSS模拟发生器2e和所述惯性导航模拟发生器2f输出的通断。
在本实施例中，由于根据被测试对象需求的不同特点，有时需要使用真实速度传感器配合旋转台进行测试，有时需要使用模拟输入信号仿真特殊场景，两类测试所使用的硬件差别较大，现有测试平台无法统一使用一套环境，也无法方便的切换真实速度传感器和模拟速度传感器信号，发明人研究发现，本发明提供的仿真集成测试平台还用于连接旋转台1f，所述旋转台1f中设置有真实速度传感器，所述传感器控制模块1c驱动所述旋转台旋转，以使所述真实速度传感器产生反馈信号，所述采集测量模块1d采集所述真实速度传感器输出的信号，并在所述控制接口界面1a显示。为了进行配套，如图2所示，所述传感器控制模块1c还包括外部速传信号单元2h，所述外部速传信号单元2h即用于连接所述旋转台1f，以接入外部旋转台和真实速传产生的信号。
基于同一发明构想，本发明还提供了一种车载信号***用仿真集成测试方法，包括如下步骤：
S1、在仿真集成测试平台上设置针对列车的控制指令，并基于所述控制指令产生模拟列车运行的模拟信号；
S2、将所述模拟信号传递给列车中多种车载传感器，使所述多种车载传感器产生反馈信号；
S3、所述仿真集成测试平台获取所述车载传感器输出的信号和所述模拟信号，处理得到实际测距测速结果和理论测距测速结果；
S4、对比所述实际测距测速结果和所述理论测距测速结果，若两者一致，则所述车载信号***无故障，若两者不一致，则所述车载信号***有故障。
最后，发明人对本发明提供的仿真集成测试平台进行了三组试验，在试验中分别设置了不同的车载传感器配置和故障场景。
试验一，构建CTCS-2级车载信号***，故障场景为其在列车减速过程中出现1个速度传感器故障，，与其他速度传感器不一致，最后彻底失效时，通过一个应答器，是否会产生故障。
如图3所示，包括如下步骤：
S3.1：在所述控制接口界面1a上设置CTCS-2级车载信号***配置，例如使用2个速度传感器，1个加速度传感器，1个雷达，并且配置各个传感器特性参数。
S3.2：所述平台控制模块1b收到指令，控制所述传感器控制模块1c中的所述输出控制模块2g按照设置要求接入对应传感器。
S3.3：在所述控制接口界面1a设置测试场景，即控制命令，设置初始位置0m，1000m后存在应答器，设置初始加速度0.6m/s2，目标速度40km/h，900m后速度传感器1产生故障，输出速度在5s内降到0km/h。
S3.4：启动车载信号***，设置为待测状态。
S3.5：所述控制接口界面1a点击开始测试，将控制命令发送给所述平台控制模块1b。
S3.6：所述平台控制模块1b收到命令后，向所述传感器控制模块1c发送动作指令，控制各路输出按照0.6m/s2加速度加速至40km/h。
S3.7：所述平台控制模块1b计算实时速度和位置，当位置偏移到达900m后，向所述传感器控制模块1c发送动作指令，控制速度传感器1输出速度以-2.22m/s2加速度减速到0。
S3.8：通过所述控制接口界面1a可以看到实时看到各路传感器输出情况，输出情况包括了真实测距测速结果和理论测距测速结果。通过车载反应来验证此用例是否通过。
试验二，测试CTCS-N级车载信号***在运行过程中GNSS定位误差逐渐变大后能否继续完成定位功能。
如图4所示，包括如下步骤：
S4.1：在控制接口界面设置CTCS-N级***配置，例如使用3个速度传感器，1个加速度传感器，包括3个GNSS接收机的GNSS***，并且配置各个传感器特性参数。
S4.2：所述平台控制模块1b收到命令，控制所述传感器控制模块1c中的所述输出控制模块2g按照设置要求接入对应传感器。
S4.3：在所述控制接口界面1a设置测试场景，导入通过地面轨旁模拟器得到的电子地图文件；设置初始位置0m，设置初始加速度0.6m/s2，目标速度20km/h；运行1000m后设置GNSS垂直定位偏差不变，水平定位偏差由0m以2m/s的速度发散，发散方向随机，发散至500m后停止。
S4.4：启动车载信号***，设置为待测状态。
S4.5：所述控制接口界面1a点击开始测试，将测试命令发送给平台控制模块。
S4.6：所述平台控制模块1b收到命令后，向所述传感器控制模块1c发送指令，控制各路输出按照0.6m/s2加速度加速至40km/h。所述平台控制模块1b通过计算位移和方向，与电子地图中的数据进行匹配，计算出航向角和经纬度参数，控制所述传感器控制模块1c控制对应GNSS接收机输出。
S4.7：所述平台控制模块1b计算实时速度和位置，当位置偏移到达1000m后，在计算出的经纬度参数中以随机偏航方向进行发散偏移，同时向所述传感器控制模块1c发送指令，控制GNSS接收机输出偏移后的信号。
S4.8：通过所述控制接口界面1a可以实时看到各路GNSS偏移距离与航向角信息，偏移距离与航向角信息包括了真实测距测速结果和理论测距测速结果。
试验三，测试真实速度传感器的输出信号质量。
参阅图5，包括如下步骤：
S5.1：将所述旋转台1f接入测试平台中，所述旋转台1f包括该真实速度传感器；
S5.2：在所述控制接口界面1a设置速传验证测试，配置真实速度传感器特性参数，本实施例中配置为对称输出霍尔传感器，200齿，默认轮径值1050mm。
S5.3：从所述控制接口界面1a载入真实速度传感器验证测试用例，用例输出波形如图6，通过不同的加速度和减速度测试真实速度传感器在正转和反转条件下输出稳定度。
S5.4：所述采集测量模块1d采集波形参数发送给所述平台控制模块1b处理，平台控制模块1b将测量结果实时发送给控制接口界面进行显示，并在测试后记录。
以上三个试验实施例中仅描述了2种在典型的车载***使用的测速测距模拟方法，本发明可以适应不同配置情况，不仅局限于上述的2种情况，相应的配置更改和替换并不影响本发明展示的精神和技术范围实质。
本发明的优点在于提供了一种仿真集成测试平台，可适应多种传感器制式，集成程度高，只需要一个平台即可完成对于车载***多种测速测距传感器的融合测试，提高了测试效率；进一步地，该仿真集成测试平台支持惯性导航和GNSS定位信号输出；进一步地，该仿真集成测试平台可以实现多种类多通道传感器复合故障场景进行测试；再进一步地，该仿真集成测试平台可以与轨旁环境联动，实现实际场景交互测试；最后，该仿真集成测试平台可以验证真实速度传感器输出特性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种车载信号***用仿真集成测试平台，用于对车载信号***进行仿真测试，所述车载信号***包括多种车载传感器，并通过所述多种车载传感器的反馈信号进行列车运行时的测距测速，其特征在于，所述仿真集成测试平台包括控制接口界面、平台控制模块、传感器控制模块和采集测量模块；
所述控制接口界面，用于设置针对列车的控制命令并发送给所述平台控制模块；
所述平台控制模块，用于将所述控制命令处理为动作指令并发送给所述传感器控制模块；
所述传感器控制模块连接所述车载信号***，用于根据所述动作指令产生多个模拟信号，所述模拟信号用于模拟列车运行，并将多个模拟信号分别输出给对应的车载传感器，以使所述车载传感器产生反馈信号；
所述采集测量模块，用于采集所述车载传感器和所述传感器控制模块输出的信号；
所述平台控制模块，还用于根据所述采集测量模块采集的信号处理得到实际测距测速结果和理论测距测速结果。
2.根据权利要求1所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述控制接口界面具体用于设置车载传感器配置，所述车载传感器配置包括车载传感器的类型和不同类型车载传感器的数量。
3.根据权利要求1所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述控制接口界面还用于设置故障场景，所述故障场景包括某一时间点一个或多个车载传感器产生故障。
4.根据权利要求1所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述控制接口界面还用于显示所述实际测距测速结果和所述理论测距测速结果。
5.根据权利要求1所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述平台控制模块还用于与地面轨旁模拟器进行通讯连接，以获取列车线路情况。
6.根据权利要求5所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述多个车载传感器包括速度传感器、加速度传感器、雷达***、GNSS***和惯性导航***。
7.根据权利要求6所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述传感器控制模块包括传感器控制处理器、速度信号发生器、加速度信号发生器、雷达信号发生器、GNSS模拟发生器和惯性导航模拟发生器；
所述传感器控制处理器用于接收所述动作指令，并根据所述动作指令使得所述速度信号发生器、所述加速度信号发生器、所述雷达信号发生器、所述GNSS模拟发生器和所述惯性导航模拟发生器分别产生速度模拟信号、加速度模拟信号、测速雷达信号、卫星定位数据信号和惯性导航数据信号，分别输出给所述速度传感器、所述加速度传感器、所述雷达***、所述GNSS***和所述惯性导航***。
8.根据权利要求7所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述传感器控制模块还包括输出控制单元，所述输出控制单元用于分别控制所述速度信号发生器、所述加速度信号发生器、所述雷达信号发生器、所述GNSS模拟发生器和所述惯性导航模拟发生器输出的通断。
9.根据权利要求1所述的车载信号***用仿真集成测试平台，其特征在于，所述传感器控制模块还用于连接旋转台，所述旋转台中设置有真实速度传感器，所述传感器控制模块驱动所述旋转台旋转，以使所述真实速度传感器产生反馈信号，所述采集测量模块采集所述真实速度传感器输出的信号，并在所述控制接口界面显示。
10.一种车载信号***用仿真集成测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的车载信号***用仿真集成测试平台实现，包括如下步骤：
S1、在仿真集成测试平台上设置针对列车的控制命令，并基于所述控制命令产生模拟列车运行的模拟信号；
S2、将所述模拟信号传递给列车中多种车载传感器，使所述多种车载传感器产生反馈信号；
S3、所述仿真集成测试平台获取所述车载传感器输出的信号和所述模拟信号，处理得到实际测距测速结果和理论测距测速结果；
S4、对比所述实际测距测速结果和所述理论测距测速结果，若两者一致，则所述车载信号***无故障，若两者不一致，则所述车载信号***有故障。
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| CN102890451A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-23 | 浙江大学 | 用于车载控制器测试的半实物仿真平台 |
| CN110688732A (zh) * | 2019-08-29 | 2020-01-14 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 用于测速测距***的仿真测试平台及方法 |
-
2021
- 2021-12-24 CN CN202111600346.1A patent/CN114394137A/zh active Pending
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