列车车载GPS智能里程表的网络化设计

摘    要：本文提出了采用基于GPS的行驶里程数据采集和通过网络通信控制器WebChip进行网络化数据管理的智能里程表设计,并给出了具体设计方案。
关键词：车辆管理；GPS；WebChip；CPLD

引言
在铁路列车车辆管理过程中，对列车每一节车厢行驶里程的统计，是对车厢进行管理和维护的一个重要依据。因此，获取精确的行驶里程对于铁路系统的高效、安全运营无疑是非常重要的。
计算行驶里程的传统方法：一种是靠人工估计，费时费力且不够准确；另一种是通过计算列车车轮行驶的距离，这种方法操作复杂，并且测量数据也不精确。针对传统统计列车里程方法效率低、数据不准确的弱点，本文提出了采用基于GPS的行驶里程数据采集和通过网络通信控制器WebChip进行网络化数据管理的智能里程表设计方案。实现了对铁路列车车辆行驶里程的高速、高效管理与维护，提高了列车运营安全系数。

系统网络化设计
具体设计框架如图1所示。首先，GPS接收机接收GPS卫星发送的报文信息，并传递给车载GPS智能里程表，里程表系统对其进行报文解析，从中取出相关信息，计算出行驶里程。然后由网络通信控制器WebChip将列车行驶里程及检修状态等数据通过RS-485总线传递到网关服务器mBeded Server。网关服务器通常是一台处于列车内的PC机，而指挥控制中心处于列车外特定的地点，这就要求网关服务器和指挥控制中心以某种方式进行通信。如果列车处于站内，由于其传输距离比较短，可以用无线Modem或有线方式将其接入Internet/Intranet网络和指挥控制中心。如果列车处于站外，由于其传输距离比较长，因此必须采用无线方式接入。无线方式有电台方式或现在流行的短信方式，通过GSM/GPRS通信网完成数据传输。

图1  列车车载GPS智能里程表的网络化设计示意图

图2  车载GPS智能里程表组成框图

图３  主控制器MCU软件流程图

车载GPS智能里程表
硬件系统的设计
车载GPS智能里程表是整个系统的数据终端，是设计的核心，其组成框图如图2所示。
主控制器MCU
MCU选用高性能单片机W78E58，主要完成下列功能: 通过串口通信口能够接收GPS接收机信号并算出行驶里程；通过键盘能够设定或修改行驶里程初值；通过LCD液晶屏能够显示时间、速度、经度、纬度等观测量；行驶到达一定里程可以通过LED状态指示，蜂鸣器自动报警；通过SPI方式将数据传送至RS-485总线；通过I2C方式或并行口存储数据等。
GPS接收机
GPS接收机选用GN80，这一款接收机的优点是功耗低，跟踪时电流为58mA；体积小，仅为33