在高速磁浮交通系统中,车载测速定位单元对车辆的位置和速度进行实时测量,并将位置和速度信号通过无线电系统传送至地面上的牵引控制系统和运行控制系统,以用于长定子直线同步电机牵引的反馈控制,以及车辆运行的指挥和安全防护。测速定位单元是牵引和运控系统闭环控制的核心与关键。
测速定位单元紧邻悬浮电磁铁及长定子绕组和铁心,处于悬浮磁场和牵引磁场中,电磁环境非常复杂,这对其通信设备的电磁兼容性能提出了很高的要求。另外,为满足牵引控制系统的需求,测速定位信号的精度要求相当高。因此,测速定位信号传输的速度、实时性及可靠性都面临挑战。基于以上考虑,本文提出了基于DSP和FPGA的磁浮列车同步485通信方式的研究,以解决上述挑战。
在图8所示的车载无线电控制单元同步数据接收方的原理图中,divide_512k为发送时钟产生模块,产生通信所需的波特率时钟;anf_shift用于产生无线电请求信号;rec485data用于串行接收定位信息并通过dataconvert模块转发到通信控制器。其中,Dataout(15:0)直接通过数据线连到DSP,Xint1则连到DSP的外部中断1。anfout和clkout由输入的晶振频率分频后得到,经输出缓冲及差分电平转换后送给车辆测速定位单元。
结语
在高速磁浮列车特殊的通信环境中,基于RS-485物理层的同步通信方式体现出其抗干扰性强、实时性好、误码率低等优点,且实现原理简单。利用FPGA所实现的通信收发器设计灵活、可靠性高,其功能在实际应用中已得到验证。