基于移动中继增强机制的多机车同步操控无线通信策略

国内万吨以上重载列车需采用多机车牵引同步操控(LOCOTROL)系统,GSM-R网络作为其通信平台能够在一般情况下满足该系统对通信服务质量的要求,然而,现有GSM-R网络存在铁路沿线弱场覆盖情况,且其通信链路环节过多导致丢包率和传输时延显著增长,因此需进一步提高同步操控系统的通信可靠性。针对此问题,本文在现有通信机制基础上提出了移动中继增强机制的多机车同步操控无线通信策略(简称移动中继增强机制),并通过Matlab仿真分析其通信可靠性,然后对移动中继增强机制基于有色Petri网建模,并对该机制下不同传输模式的可靠性进行了仿真。结果表明,移动中继增强机制不仅可以基本满足同步操控系统对通信可靠性的要求,且相比GSM-R机制,可以明显提高同步操控系统的通信可靠性。     

城轨云化建设背景下的高速车地通信测试

介绍基于无线局域网(WLAN)的车地无线技术在高速轨道交通场景中的通信性能测试项目的、测试情况以及测试结果,测试组网采用5?725～5?850 MHz频段80 MHz频宽组网,轨旁AP设备按照间距200 m的间隔进行部署。通过测试验证了WLAN技术在列车高速移动场景下的各项通信性能指标,经过测试验证WLAN车地无线链路平均切换时延小于12 ms、平均丢包率小于0.1%、平均传输时延小于2 ms。在120 km/h、160 km/h场景下车地通信速率可达到350 Mbps以上,在80 km/h场景下车地通信速率可达到450 Mbps以上。本次测试可为后续市域铁路等高速轨道交通项目乘客信息系统业务承载提供参考依据。     

毫米波5G通信系统动态链路及决策树切换算法

毫米波是5G通信系统的重要频段,具有波长短、频带宽等优点.将毫米波5G通信技术应用于高速铁路车地通信系统,采用多链路融合无线通信组网方式,为车地之间的信息交换提供大容量、连续、可靠的无线传输通道.针对高速铁路车地通信中的越区切换,提出适用于不同环境的动态链路—决策树切换算法.经过仿真试验,证明动态链路算法可以有效完成切...     

铁路应急通信网络组呼的组播路由算法分析

从建立GSM-R铁路应急通信网络的需要出发,在组播路由算法ODMRP的基础上通过改进,提出1种支持GSM-R铁路应急通信网络组呼的组播路由新算法(REGCA)及其算法流程。在该算法中加入了抑制听者发言、限制洪泛区域以及允许自动加入临时组播等控制策略。使用NS2仿真工具建立武广高铁应急通信系统自组网仿真模型,然后根据模型建立相应的仿真场景,对REGCA算法进行仿真分析。仿真结果表明,采用REGCA算法能够大大减轻网络负载、提高分组投递率、降低端到端传输时延和路由开销;采用REGCA算法在各种仿真场景中的分组投递率均达80%以上,端到端传输平均时延均在0.4s以下,能够满足GSM-R铁路应急通信环境下的组呼要求。     

高速列车不同车一地无线通信接入方案的传输性能分析与比较

具有高穿透损耗新型车体的使用为高速铁路无线通信系统的覆盖提出了新的要求。如何克服高速移动、无线信号的高穿透损耗,为高速列车旅客提供满意的无线接入服务是目前亟待解决的问题。从理论分析角度分别考察用户通过直传链路直接接入地面基站,以及通过部署车载直放站或层1中继进行中继接入两种方案下的传输性能,并进行仿真实验。可以看出,通过直传链路对高速列车车内用户不能提供很好的接入,而只有通过部署车载直放站或层1中继才能实现车地之间良好的无线信号传输。     

基于深度强化学习的车车通信智能频谱共享

在城市轨道交通列车通信系统中,车车(Train-to-Train,T2T)通信是以列车为中心的新一代列控系统通信模式。与传统的以地面控制设备为中心的车地(Train-to-Ground,T2G)通信模式相比,T2T能降低系统的复杂度以及通信时延,提升列车运行效率。但为保障列车运行的安全性,当前的城市轨道交通列车通信系统中,车车通信与车地通信是并存的。为解决车车通信与车地通信并存场景下,通信链路资源复用引起的干扰问题,论文基于深度强化学习算法,提出了一种智能频谱共享方法。该方法以车车通信链路作为智能体,将频谱共享建模为多智能体深度强化学习(Multi-Agent Deep Reinforcement Learning,MADRL)模型。同时,由于传统深度强化学习对经验池的依赖,为提高经验池的稳定性,引入了能表征智能体行动轨迹的低维指纹信息。在该方法中,多个智能体采用分布式协作的方式与列车所处的通信环境进行交互,以此来迭代优化神经网络参数,使智能体获得的累计奖励不断提升直至收敛。最后,利用训练好的深度强化学习模型,智能体能够联合选择最佳的通信频谱和传输功率。在Python环境下的仿真结果表...     

铁路车载400MHz数字同频对讲中继设备及测试

铁路专用对讲设备已经由450 MHz模拟制式演进为400 MHz数字制式。400 MHz数字对讲机在长编组动车组或重联动车组场景下使用直通模式工作时,由于车辆长度过长且运行速度快,对讲通话质量不佳,需在列车上装备400 MHz数字对讲中继设备来延长通信距离。通过比较各种400 MHz数字无线对讲技术的中继模式,研究并确定了基于同频中继转发模式的车内400 MHz数字对讲中继设备的工作原理、模式选择、组网方式和实现功能,并进行了现场测试验证。试验结果表明,车载400 MHz数字同频对讲中继设备能够实现车内语音和数据通信的中继转发,提升列车长、司机、机械师、乘警之间的通话质量,延长通话距离,能够满足实际通信应用需求。     

基于SVM智能预测的车地多网融合无线通信系统方案的研究与设计

为提高城市轨道交通车地无线通信质量,提出了一种车地多网融合无线通信系统方案,方案利用线路中共存的多种车地无线网络提供多条通信链路,共同保障车地数据的稳定传输。针对如何选择最优网络进行数据传输这一关键技术点,采用支持向量机（SVM）分类方法实现智能选择。最后,通过搭建车地多网融合无线通信系统的仿真环境,进行实验仿真。仿真显示:列车在当前车地无线网络信号质量下降时,能够智能检测并切换至质量更优的无线网络完成车地数据通信。基于SVM智能预测的车地多网融合无线通信系统方案能够提高车地无线通信质量,该方案具备有效性和可行性。     

一种基于带宽估计的动态接入链路选择机制的研究与实现

在传统的无线网络环境中,当网络状态发生变化时终端无法自动获得吞吐量、拥塞信息等详细的网路参数,从而难以进行动态的接入链路选择,造成网络性能下降。本文提出一种动态接入链路选择机制DALSS(Dy-namic Access Link Selection Scheme)。DALSS是一种基于网络状况的接入链路选择机制,可以动态评估每条传输路径的容量和可用带宽,实现对路径的动态选择和替换。对于终端用户和网络而言,DALSS优点在于:(1)提供一种初始选择机制,便于终端在多种接入技术覆盖的无线网络环境中建立传输连接;(2)提供一种通信中的动态路径更替机制,使终端能够根据网络状况选择更优的路径,优化传输性能。为评估DALSS的性能,设计一种终端均衡分布的原则,使提高终端吞吐量的同时优化网络的整体性能。实验仿真进一步验证DALSS的有效性和可用性。     

地铁隧道5G天线布局对MIMO性能的影响

为推广第五代无线通信系统（5G）大规模多输入多输出系统（Massive MIMO）技术在地铁中的应用,使用射线跟踪预测在隧道场景中,不同阵列的布局对MassiveMIMO系统性能的影响。对射线跟踪法进行校准,确定隧道场景下的相关参数,通过以5.6 GHz为中心的160 M带宽的射线跟踪仿真,分析MassiveMIMO系统中多种天线阵列布局下的系统容量、路径损耗以及均方根时延,对5G通信系统中的天线与基站设计有参考意义。     

铁路通信多终端多业务协同的服务系统研究

研究一种铁路通信多终端多业务协同的服务系统,利用多种铁路周边广域网和个域网通信能力,创建驾驶员终端、管理终端、员工终端等。巧妙地运用异构网络融合、多路径技术、多终端技术,对铁路运营,包括维护、整修等业务进行综合性管理。解决单一广域网链路无法满足所有铁路业务的吞吐量需求问题,让铁路运营的各种需求与信息得到及时的反馈与交互,提高工程作业车辆的利用效率,保障铁路施工维护作业的安全。     

基于AdmiTest的CTCS-3级列控系统自动测试平台

根据CTCS-3级列控系统的特点,结合欧洲列车运行控制系统(ETCS)测试经验,研发基于通用测试平台AdmiTest的CTCS-3级列控系统自动测试平台CARSTool.CARSTool采用激励—反馈机制实现单系统或多系统的闭环测试,包含测试对象、仿真系统、链路、消息、激励、响应和测试序列等基本元素,具有线路工程数据配置、通信链路配置、站场线路配置、PI Object、仿真系统、列车运行仿真和自动测试序列7个功能模块.以郑西客运专线列控数据为例,采用CARSTool对CTCS-3级列控系统进行仿真测试.测试结果表明:通过规范化语法严格卡控测试步骤,根据CTCS-3级列控系统测试案例库以及激励—反馈信息判断测试项目的执行状态,CARSTool实现了测试计划、执行过程和测试结果的闭环处理;说明CARSTool能够实现CTCS-3级列控系统的自动测试.     

基于GPS的CIR卫星定位单元设计

机车综合无线通信设备(CIR)用于实现机车和调度台之间的通信,兼容当前铁路调度系统中使用的450MHz和GSM-R二种通信方式。为实现以上二种通信方式的自动切换,以及450MHz通信区段内通信频点的选择,研究设计了一种基于GPS的卫星定位单元。介绍了卫星定位单元的总体设计、硬件结构和算法软件。现场实验结果表明,设计的卫星定位单元能够在使用中准确地实现通信方式和通信频点的自动切换,满足CIR的通信要求。     

基于虚拟链路交换式以太网的列车通信网络可靠性分析

随着轨道交通技术的不断发展,列车通信网络中需要传输的数据类型和数据量日益增大,传统列车通信网络的带宽难以满足要求。本文提出一种基于虚拟链路的环形交换式以太网解决方案,通过流量整形和虚拟链路调度技术可以保证每个BAG间隔内只有不超过一个帧在使用虚拟链路,可避免传统以太网对介质访问存在的碰撞问题,保证数据传输的确定性。为进一步探讨该网络的实时性,本文采用边扩张二元决策图EEBDD(Edge Expansion Binary Decision Diagram)算法分析该网络中的单条虚拟链路、多条虚拟链路以及全部虚拟链路的连通可靠性与及时可靠性,并通过网络仿真研究证实了本方案应用于列车通信网络的可行性。     

PTN技术在济南轨道交通R1线的应用探讨

以济南市轨道交通R1线专用通信传输系统为例,通过分析城市轨道交通通信业务需求,以及TDM业务在PTN网络中的PWE3仿真实现技术、时延特性等,阐明了PTN技术完全能够满足济南轨道交通R1线以太网业务和TDM业务需求,给出了实施技术方案。     

QoS区分的高速移动OFDMA系统无线资源分配

针对高速移动环境下多业务多用户正交频分多址(OFDMA)系统下行链路提出一种动态资源分配方案。针对具有不同时延要求的多种类型数据包的数据流,提出了一种考虑多种时延服务质量(QoS)要求的动态资源分配算法。通过应用排队论原理,将用户的时延要求转化为速率约束,结合多普勒频移产生的中断概率的约束,形成一个高速移动环境下考虑用户不同QoS要求的最优化问题。该优化问题为混合整数非线性规划,直接求解的复杂度非常高。为了解决原问题,提出了次优方法。仿真结果表明,在高速移动环境下,提出的方法在保障用户各种QoS时延要求的同时,有效地提高了系统的容量。     

基于北斗卫星的铁路机冷车远程监控系统

针对机械冷藏车的远程监控系统,简要介绍了利用卫星和GSM短信息(SMS)通信手段建立监控中心与车载单元之间的双向实时通信链路,利用电子地图技术实现机械冷藏车的实时位置显示,通过地面监控中心对其进行远程监控和调度,解决了机械冷藏车监控困难的问题。主要阐述了该系统的整体架构,以及各个模块的设计思想。     

基于北斗的重载铁路列控系统仿真测试系统研究

针对基于北斗的重载铁路列控系统的系统构成,将系统关键设备作为被测设备,设计半实物仿真测试系统架构,并分析北斗卫星导航系统仿真、闭塞系统仿真模拟以及重载列车仿真模拟等关键技术及方案。通过系统实现,验证本仿真测试系统设计方案可行,能够执行基于北斗的重载铁路列控系统的典型运行场景,支撑系统技术方案可行性验证,支撑装备调试及测试,为装备研发及工程实施提供环境保障,并为实验室系统集成测试提供有力的技术保障。     

机械冷藏车远程监控系统的设计和实现

针对机械冷藏车的远程监控系统,简要介绍了利用卫星和GSM短信息(SMS)通信手段建立监控中心与车载单元之间的双向实时通信链路,利用电子地图技术实现机冷车的实时位置轨迹显示,通过地面监控中心对机冷车进行远程监控和调度,解决了机冷车监控困难的问题。主要阐述了该系统的整体架构,以及各个模块的设计思想,可以为其他远程监控系统的开发提供有益的参考。     

卫星影像大场景立体模型精度控制方法研究

卫星影像大场景立体模型作为一种新型数字测绘产品,能够提供一个大范围、可量测、连续无缝的真三维立体环境,相较于传统三维模型优势明显。大场景立体模型制作过程中工序较多,需对关键环节进行精度控制,才能有效保证最终成果的质量。以某铁路测区为例,先利用高精度的卫星遥感影像空三信息生成初始的分辨地模数据,作为立体引导基准地形参考,然后通过仿真视差原理引入人工视差,在立体重叠区域内制作无缝立体像对模型,最终实现高分辨率航天卫星大场景制作技术与高精度量测方法。针对影像匀光匀色、DEM生产与编辑、拼接线编辑3个关键环节提出可行性方案,并将其影响程度量化,实现卫星影像大场景立体模型制作的标准化。结果表明,使用WorldView卫星影像制作的大场景立体模型数学精度较高,定向点的平面、高程坐标最大残差为1.81 m和0.95 m,在各级地形下均满足相应规范要求,且视觉效果良好,具有广泛的适用性。