智能安全的列車數(shù)據(jù)換裝終端的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近年來隨著全國鐵路規(guī)模的擴大和運行速度的提升，使得列車調(diào)度和線路改造越來越頻繁，其列車運行線路的變更必然導(dǎo)致包含運行線路坐標、距離、限速、坡道、隧道等列車運行監(jiān)控裝置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的頻繁換裝（更換），而傳統(tǒng)通過人工更換每臺列車監(jiān)控基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)芯片和使用IC卡換裝的方法所產(chǎn)生的錯換、漏換、準確率不高、安全性低、耗時長等矛盾日漸凸顯。為保證列車運行監(jiān)控裝置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準確無誤和高效安全，本文設(shè)計了一個能智能比對更改數(shù)據(jù)的準確性和擁有改進的加密鑒權(quán)技

2、術(shù)的列車數(shù)據(jù)換裝終端。
　　首先，對數(shù)據(jù)換裝終端進行了整體的需求分析，根據(jù)需求分析設(shè)計了整體方案，為解決數(shù)據(jù)換裝終端的安全問題，介紹了現(xiàn)有的鑒權(quán)技術(shù)、隨機數(shù)產(chǎn)生器和數(shù)據(jù)加密算法，并進行分析，隨后結(jié)合這些技術(shù)提出一個改進的加密鑒權(quán)方法，該方法具有減少資源浪費，增加傳輸效率等特點，能達到不進行數(shù)據(jù)的加密也能保證數(shù)據(jù)安全性，為數(shù)據(jù)換裝終端的設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　其次，進行了數(shù)據(jù)換裝終端的總體硬件方案設(shè)計，采用了i.MX6UL微控

3、制器，并對其進行硬件電路設(shè)計，包括電源電路、最小系統(tǒng)電路、通信接口電路和SHA-1加密電路，在電源電路方面進行優(yōu)化，使得設(shè)備具有低功耗和高效能的特點。隨后進行了多層PCB設(shè)計和電路調(diào)試，最后進行了數(shù)據(jù)換裝終端的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　再次，設(shè)計了系統(tǒng)軟件整體方案，軟件設(shè)計包括數(shù)據(jù)換裝終端的軟件設(shè)計和操作數(shù)據(jù)換裝終端的上位機設(shè)計。數(shù)據(jù)換裝終端運行Linux3.14.52操作系統(tǒng)，需要進行內(nèi)核修改、文件系統(tǒng)和驅(qū)動的移植，在系統(tǒng)環(huán)境搭建成功后，

4、進行了應(yīng)用程序設(shè)計、顯示界面程序和加密鑒權(quán)程序的設(shè)計。而上位機方面，根據(jù)不同的使用環(huán)境設(shè)計了生產(chǎn)測試使用上位機和服務(wù)器上位機，上位機和數(shù)據(jù)換裝終端采用USB2.0通信。
　　最后，根據(jù)測試指標，對列車數(shù)據(jù)換裝終端進行了測試，其測試包括一般性檢測，電氣性能檢測，環(huán)境試驗，牢靠性實驗和包含加密鑒權(quán)測試的功能性實驗，從得出的測試結(jié)果表明，數(shù)據(jù)換裝終端擁有完整安全的數(shù)據(jù)換裝功能，具有工業(yè)級產(chǎn)品的可靠性及穩(wěn)定性，能在-20-60℃下穩(wěn)定運行