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智能安全的列车数据换装终端的设计与实现
| 论文题名： | 智能安全的列车数据换装终端的设计与实现 |
| 关键词： | 列车运行线路;数据换装终端;加密鉴权;监控装置 |
| 摘要： | 近年来随着全国铁路规模的扩大和运行速度的提升，使得列车调度和线路改造越来越频繁，其列车运行线路的变更必然导致包含运行线路坐标、距离、限速、坡道、隧道等列车运行监控装置基础数据的频繁换装（更换），而传统通过人工更换每台列车监控基础信息数据芯片和使用IC卡换装的方法所产生的错换、漏换、准确率不高、安全性低、耗时长等矛盾日渐凸显。为保证列车运行监控装置基础数据的准确无误和高效安全，本文设计了一个能智能比对更改数据的准确性和拥有改进的加密鉴权技术的列车数据换装终端。 首先，对数据换装终端进行了整体的需求分析，根据需求分析设计了整体方案，为解决数据换装终端的安全问题，介绍了现有的鉴权技术、随机数产生器和数据加密算法，并进行分析，随后结合这些技术提出一个改进的加密鉴权方法，该方法具有减少资源浪费，增加传输效率等特点，能达到不进行数据的加密也能保证数据安全性，为数据换装终端的设计提供理论依据。 其次，进行了数据换装终端的总体硬件方案设计，采用了i.MX6UL微控制器，并对其进行硬件电路设计，包括电源电路、最小系统电路、通信接口电路和SHA-1加密电路，在电源电路方面进行优化，使得设备具有低功耗和高效能的特点。随后进行了多层PCB设计和电路调试，最后进行了数据换装终端的结构设计。 再次，设计了系统软件整体方案，软件设计包括数据换装终端的软件设计和操作数据换装终端的上位机设计。数据换装终端运行Linux3.14.52操作系统，需要进行内核修改、文件系统和驱动的移植，在系统环境搭建成功后，进行了应用程序设计、显示界面程序和加密鉴权程序的设计。而上位机方面，根据不同的使用环境设计了生产测试使用上位机和服务器上位机，上位机和数据换装终端采用USB2.0通信。 最后，根据测试指标，对列车数据换装终端进行了测试，其测试包括一般性检测，电气性能检测，环境试验，牢靠性实验和包含加密鉴权测试的功能性实验，从得出的测试结果表明，数据换装终端拥有完整安全的数据换装功能，具有工业级产品的可靠性及稳定性，能在-20-60℃下稳定运行，完全满足列车数据换装的安全及稳定性要求。 |
| 作者： | 唐彪 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 朱青;谭向杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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