基于卡尔曼滤波的高速铁路时间同步网时间补偿 |
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引用本文: | 陈永,詹芝贤,蒋丰源.基于卡尔曼滤波的高速铁路时间同步网时间补偿[J].铁道学报,2023(7):81-91. |
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作者姓名: | 陈永 詹芝贤 蒋丰源 |
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作者单位: | 兰州交通大学电子与信息工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(61963023,61841303); |
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摘 要: | LTE-R作为下一代高速铁路无线通信系统,保持时间同步对于高速铁路行车安全至关重要。针对现有时间同步方法仅考虑随机噪声,而忽略LTE-R无线信道多径衰落、多普勒频移等对时钟同步过程的影响,导致主从时钟偏移估计不准确的问题,提出一种基于卡尔曼滤波的高速铁路时间同步网时间补偿方法:建立LTE-R下主从时钟之间相位、频率偏移的状态转移方程;构建引入伯努利随机变量的时钟相位、频率偏移观测方程;利用改进的卡尔曼滤波算法得到最优时钟偏移估计值;使用本方法实现对LTE-R时间同步误差的补偿;通过实验仿真,得到LTE-R下信道多径衰落、多普勒频移、信噪比、列车车速等对高速铁路时间同步的影响,并实现对不同高铁运行场景下时间同步偏差的定量分析。结果表明:本方法能够有效消除LTE-R无线信道时钟偏差,与其他补偿方法相比,具有更好的稳定性和鲁棒性。
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关 键 词: | 时间同步 下一代高速铁路无线通信系统 精确时钟协议 卡尔曼滤波 时间补偿 |
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