ii型车控制网络通信之安全底层软件概述

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1、II型车控制网络通信之安全底层软件概述第1章绪论1.1问题的提出改革开放几十年来，我国经济蓬勃发展，交通运输成为了制约经济发展的瓶颈，因此，如何快速提高我国的运输能力，关系到我国经济的持续发展。由于高速铁路独特的优势，高铁成为解决我国运力不足的主要途径之一。经过几年的发展，我国现在是高速铁路运营里程最长的国家，高速铁路已经成为轨道交通的发展趋势。世界上除了曰、法、德、意等少数国家掌握了高速列车的全部技术外,多数国家都只是掌握了部分关键技术，需要采用引进、消化、吸收再创新的技术线路，力争在较短时间内迅速掌握高速列车领域的先进技术[3，4]。我国对高速列车技术

2、也尤为重视，科技部和铁道部以高速列车制造企业为龙头，调动国内相关科研院所和高校，共同幵展了十一五国家科技计划项目，旨在发挥国内各方优势、利用多种资源，力争突破高速列车关键技术，推进我国高速铁路快速发展。列车通信网络是连接车载设备，传输列车控制、状态和故障等车载数据的通信网络[5]。它通过对列车运行状态及车载设备动作等相关信息进行集中管理，从而保障列车安全高速运行。国外已投入运营的高速列车均配备有完整的通信网络[6]，而我国的高速列车控制与通信网络仍需从国外引进。十一五国家科技支撑计划子课题网络系统半实物仿真就是针对列车网络控制系统这一关键技术开展的研究。该

3、课题主要对II型车控制网络（ARC)进行半实物仿真，构建出ARC仿真网络，并对该网络的功能和性能进行分析。木文作为该子课题的主要研究内容之一，对半实物仿真平台的两个方面进行了设计与研究，一是ARC网络安全通信，二是网络光电通信接口底层软件。前者是列车网络控制系统安全运行的重要保障，后者是实现网络通信功能的软件基础。..1.2列车通信网络国内外发展现状近年来，随着高速列车、动车组以及城市轨道交通研究工作的积极开展，列车控制技术己经从单台机车控制逐步向列车网络控制发展，网络控制技术已成为高速列车的必备技术。现代计算机和网络技术的飞速发展，使列车网络控制技术呈现

4、出多种类，高标准的发展势头。1999年，欧洲通过了IEC61375-1的T(TrainmunicationNetens和ADtranz等公司的原有技术为原型共同开发形成的T是一种分布式网络控制系统，其体系结构如图1-1所示，它的基本架构可以抽象为两条总线和三层结构。两条总线是指多功能车辆总线（MVB,MultifunctionVehicleBus)和绞线式列车总线（1，波特率设为115200,数据位是8，无校验，停止位为1。在发送窗口里输入一串字符，观察接收窗口。由图5-2可知，UART成功将字符回发给了PC机。这说明UART串口的驱动程序能够正确运行，该

5、串口的基本功能可以实现。.结论本文作为国家科技支撑计划子课题网络系统半实物仿真系统中的一部分，实现了ARC光纤双环网的核心部件类MDM8卡的底层软件设计，同时为ARC网络设计了一种安全通信算法。本文主要完成了以下几个方面的工作：(1)详细分析了列车控制网络的组成部分和主要功能，重点介绍了CRH2型车列车控制网络及其所使用的ARC协议。(2)分析了CRH2型车网络控制系统的安全机制，并在此基础上设计了一种提高其网络通信安全的方法，使用DES算法对通信数据进行加密。(3)详细设计并编程实现了类MDM8卡中的操作系统的定制移植，该操作系统主要由Bootloade

6、r、Linux内核以及根文件系统三个部分组成。(4)详细介绍了类MDM8卡上的关键外设UART串口、20022协议芯片和以太网卡的驱动程序的开发过程，其中重点介绍了20022的驱动实现。(5)利用相关测试方法对软件的各个部分进行了测试，包括测试嵌入式Linux操作系统是否移植成功、UART串口是否能够正确地接收和发送数据、以太网卡与PC机.能否正常进行网络通信、20022芯片是否能实现ARC光纤环网的组网和数据收发功能，此外，还对网络通信安全算法进行了测试。