0 引 言
长期以来，我国铁路各大机务段对电力机车进行动力学实验时，一般是将被测验机车上的视频信号以及状况信号经过有线电缆传输到动力实验车上。考虑到机车现场环境的特殊性，有线电缆传输方法运用不方便且易损坏，本体系便是针对这种状况而开发的，选用无线传输方法完成体系所需功用，其运用方便、功用牢靠，在很大程度上进步了牵引实验的工作效率。
1 体系整体结构
该体系经过无线图画音频传输模块将机车司机室摄像机拍照的图画信息传送到实验车端显示器，以及完成两头语音传输。经过开关量收集模块收集实验车端云台操控器宣布的操控指令，选用点对点的无线通讯方法，将收集来的数据按GFSK调制方法经过无线数传模块调制成微波信号发送；接纳端无线数传模块接纳到数据后，由开关量接纳与驱动模块给出摄像机与云台操控指令，以对司机室摄像机和云台进行长途无线操作，让实验车上工作人员观察到机车司机室和机车前方路况的明晰图画。
硬件体系由无线图画音频传输体系、摄像头与云台无线操控系统组成，包含无线图画音频发射模块、无线图画音频接纳模块、云台操控器无线发射模块、云台操控器无线接纳与驱动模块、摄像机与云台、显示器以及相关电源模块，如图1所示。
2 体系硬件电路规划
2.1 无线图画音频传输体系
选用2.4 GHz无线图画音频传送器，该传送器使用微波无线电传输技能，牢靠传输间隔可达1 000 m。具有杰出的微波抗搅扰功用，载波频率达2.4 GHz，有用地避免了900 MHz等频段拥挤不堪的无线电话信号和其他电磁搅扰信号，也避免了本体系对其他无线通讯设备的搅扰。一起具有优秀的视／音频接纳质量，选用功用优越的调频方法，具有宽频特性，且信噪比高。
2.2 摄像机与显示器
选用具有22X光学变焦镜头和数码变焦%&&&&&%，以及多达220X的变焦监督才能。具有低光监督、白平衡、背光补偿以及主动聚集等功用，可拍照到高明晰远间隔的视频图画，满意机车现场环境的需求。显示器选用一般彩色电视机。
2.3 摄像头与云台无线操控系统
2.3.1 开关量收集模块
由坐落实验车的云台操控器发生11路开关量操控信号，别离为：摄像机变焦小、变焦大，聚集近、聚集远，光圈开、光圈关，云台上、下、左、右，主动扫描。微处理器选用ATMEL公司的AT89C52，AT89C52与MCS-51系列单片机彻底兼容，选用静态时钟方法，耗电量低。内部含有8KB Flash存贮器，能够方便地使用编程器对其进行编程和擦除操作。
AT89C52的资源分配为：P0口收集摄像机操控信号，P1口用于看门狗电路和指示灯操控，P2口收集云台操控信号。串口TXD和RXD经过MAX485芯片与无线数传模块相连。P0口和P2口别离经过2个9脚1 kΩ排电阻将其电平牢靠上拉。体系时钟频率为11.059 2 MHz。按键按下时低电平“0”有用，无按键按下时P0口和P2口的状况都为”0xFF”，如图2所示。
2.3.2 开关量接纳与驱动模块
本模块微处理器相同选用AT89C52，经过AT89C52的串口接纳无线数传模块发来的操控指令数据，将其解码后输出到P0口和P2口，再经过74LS04反向输出到继电器驱动芯片ULN2803，ULN2803将数据再反向后输出到DC5V继电器线圈，如图3所示。图3中只画出前4路信号，D10到D13为AT89C52输出数据，经过DO0到DO3操控继电器线圈得失电，以接通或关断AC24V云台操控电源和DC±5 V摄像机操控电源。将ULN2803的输入输出脚两两并联起来，以进步负载驱动才能。
为避免摄像机与云台的操控电机一起施加反向电压而形成电机损坏的事端，关于相关继电器进行了互锁处理。
2.4 无线通讯模块
选用STR-15低功率无线数传模块，最大发射功率为500 mW，载波频率433 MHz，根据GFSK调制方法。选用高效前向纠错信道编码技能，进步数据抗突发搅扰和随机搅扰才能，在信道误码率为10-3时，可得到实践误码率10-5～10-6。供给通明的数据接口，能习惯任何规范或非规范的用户协议。供给2个串口、3种接口方法，COM1为TTL电平UART接口，COM2由用户自定义为规范RS232／RS485口。STR-15的结构组成原理如图4所示。
STR-15牢靠传输间隔达200 m，彻底满意实验车与机车之间的间隔要求。
2.5 体系抗搅扰规划
电力机车上各种电磁搅扰非常严峻，有必要侧重考虑体系的抗搅扰功用。
2.5.1 看门狗电路的规划
选用Xicor公司X25045芯片，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控3种功用组合在单个芯片内，简化了硬件规划，进步了体系的牢靠性。当体系遭到搅扰，程序“跑飞”时，看门狗定时器在预置时间内没有总线活动，则X25045从RESET输出一个高电平信号，使AT89C52复位。看门狗电路原理图如图5所示。
2.5.2 无线通讯牢靠性规划
RS485是一种平衡差分驱动，半双工的串行通讯接口规范，具有传输间隔远、抗搅扰性强等长处。体系中装备了MAX485进行TTL电平缓RS485电平的转化，使AT89C52与STR-15之间进行牢靠的通讯。考虑到车内环境的复杂性，选用阻抗匹配的外置天线，将其装置在车厢外，确保无线传输的牢靠有用。
3 体系软件规划
选用查询式算法，收集发送程序和接纳驱动程序都是循环履行的。操控指令数据帧格局如表1所示，将镜头操控数据，云台操控数据以及校验和3个字节作为1帧数据进行发送。
AT89C52串口波特率初始化为19 200 bps，与STR-15波特率相匹配，选用较快的波特率能够确保操作镜头和云台动作的时效性，操作时不会发生较显着的推迟感。体系程序流程图如图6所示。程序中包含了对开关量的消抖处理、通讯握手、数据校验等环节。
4 结 论
本文从硬件和软件2个方面临该体系进行了介绍，关于体系的关键性技能进行了具体论说。因为选用了切实有用的抗搅扰办法，在该体系投入成都铁路局现场运转之后，未发现异常现象，体系运转状况杰出。该体系也具有必定的推广性，可用于其他无线监控场合，如银行、社区监控等。
