基于SOPC的高速铁路异物侵限监测系统设计与应用

该论文研究聚焦于"基于SOPC的列车环境异物侵限监测系统"，由马宏锋、党建武和王宏斌共同完成，他们分别来自兰州交通大学电子与信息工程学院和兰州工业高等专科学校电子信息工程系。随着铁路运输业的高速发展，高速铁路的安全监控面临着严峻挑战，特别是列车环境异物对行车安全构成重大威胁。传统基于软件的入侵检测系统（IDS）在应对异物侵限检测的速度、漏检率和误报率方面存在局限性。 论文提出了一种创新解决方案，即采用系统级可编程芯片（SOPC）技术。SOPC是一种嵌入式系统架构，它整合了硬件和软件资源在一个可编程逻辑器件（如FPGA）上，集成了硬核CPU、数字信号处理器（DSP）、锁相环（PLL）、存储器、I/O接口以及可编程逻辑，允许高度定制化的设计。通过这种方式，研究人员将视频数据的采集、处理和传输功能集成到单个FPGA中，显著提高了系统的运行速度和开发效率。 系统的核心在于硬件描述语言编写的硬件模块，作为外设连接到NiosII软核处理器中，这种设计使得系统能够根据用户需求灵活扩展功能。NiosII处理器的优势在于其与多种外设的兼容性和可裁剪性，能够在FPGA上构建一个定制化的前端监测系统，实现实时视频数据的采集、处理，并将结果传输至列车控制中心。 该论文的关键词包括SOPC、异物侵限检测、视频采集和NiosII处理器。通过SOPC技术的应用，论文旨在克服传统IDS的不足，提供一个更高效、准确的列车环境异物侵限监测解决方案，以保障高速铁路的行车安全。SOPCBuilder是论文中提到的Altera公司实现SOPC设计的工具，这表明作者们充分利用了现代硬件设计工具，以实现他们的研究目标。整个系统设计既考虑了性能提升，又注重了灵活性和成本效益，显示了SOPC技术在实际铁路安全监控应用中的潜力。