基于SOPC的列车环境异物入侵监测系统研究

2010-11-14 23:18:18来源: 山西电子技术

  随着我国经济社会的快速发展,铁路客货运输量不断增加,列车运行速度不断提高,给铁路安全监控带来巨大的压力,其中铁路异物侵限严重影响到列车的运行安全。由于列车在露天高速行驶中环境因素不可预测,轨道异物侵限可能会给行车安全带来严重后果。轨道异物是指铁道上影响到正常行车安全的障碍物,如山体滑坡、泥石流塌方等造成的道上沙石、桥梁隧道掉落的悬挂物、因报警失误仍滞留在道上作业的工务人员以及相关装备。由于铁路异物侵限检测系统的高速度、低漏检率、低误报率等要求,使传统的以软件为核心的IDS面临着越来越大的压力,仅靠模式匹配算法的改进对入侵检测速度的提高是有限的,不是解决问题的根本策略。

  SOPC(System On a Programmable Chip)称为可编程片上系统,它是一种灵活高效地解决方案,而且设计周期短,设计成本低。SOPC Bu-ilder是Altera公司实现SOPC概念的一款工具软件,用于组建一个在模块级和组件级定义的系统。SOPC Builder的组件库包含了从简单的固定逻辑功能块到复杂的、参数化的、可以动态生成的子系统等一系列的组件,用户还可简单地创建定制的SOPC Builder组件,方便地实现各种系统功能的配置。本文给出一种分布式列车环境异物入侵的前端监测系统,通过在FPGA上构建NiosⅡ软核处理器、各种各样的外设和自定义组件等,设计实现一个定制的SOPC实时监测系统,完成对前端视频数据的实时采集和处理,并通过网络将数据传送到列车控制中心。

  1 系统整体架构

  本系统采用SOPC实现分布式列车环境异物入侵前端监测功能。一个NiosⅡ处理器系统由NiosⅡCPU和一系列的外设组成,开发基于Nios-Ⅱ的嵌入式系统,关键在于如何根据功能需要定制NiosⅡ及设计自定义接口。系统采用ADV7l8lB完成模拟视频解码处理,完成CVBS等模拟视频信号到YCrCb数字信号的转换,用硬件描述语言(VHDL)设计视频数据采集模块IP核,来实现前端的视频数据采集。由于采集的视频数据是海量数据,这给存储和传输都带来了很大的不便,需要对视频数据进行预处理,以降低数据量,系统采用VHDL设计相应的视频数据处理模块IP核。最后把数据通过网络传送到列车控制中心,以太网接口模块用友晶科技提供的太网接口IP。将这些IP核以自定义组件的形成添加到Nios-Ⅱ系统中去,并添加一些必要的存储器、人机接口和定时器等,构建成所需的SOPC系统,整个系统的框图如图1所示。

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关键字:监测  SOPC  FPGA  异物侵限  视频采集

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/1114/article_1579.html
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