GSM-R系统的无线覆盖理论分析

研究目的：GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统,能满足列车运行速度为0～500km/h的无线通信要求,安全性好。GSM-R的无线覆盖是影响GSM-R系统的重要因素,本文从理论上对GSM-R系统的无线覆盖进行分析,从而在GSM-R的设计和网络优化中进行指导,便于基站和直放站选址等。研究方法：对Hata模型进行模拟,并用直放站之间的时延问题进行理论分析和模拟验证。研究结果：移动台距离基站越远,传播路径损耗越大;地形越复杂,传播路径损耗越大。基站与光纤直放站均采用全向空间波覆盖的覆盖距离不超过3.2km。光纤直放站采用单向覆盖时距离不超过6km。研究结论：选择合适的Hata模型及传播时延有利于更好得到传播损耗,从而决定基站和直放站的传播距离和站址的选择。     

无线定位基本概念与原理

用于定位的方法很多，从不同的角度出发有不同的分类结果。本文根据测量的参数分类，无线定位基本技术可以分为：基于信号强度SSOA（signal strength of Arrival）、基于信号到达时延TOA、基于信号到达时延差TDOA和基于信号到达角度AOA以及混合定位。     

通信时延与丢包下智能网联汽车控制性能分析

网联协同控制是智能网联汽车的重要应用场景，而车联网的通信时延与丢包可能导致控制性能下降，甚至影响行车安全。为了分析时延与丢包对网联车辆控制的稳态与瞬态性能的影响，设计了网联控制器，并开展了仿真与实车试验。基于车辆动力学特性，将通信时延与丢包下的网联车辆控制分解为纵向控制与横向控制，进行了统一建模，并设计了控制器进行试验分析；搭建了网联自动驾驶的CarSim-Simulink联合仿真平台，及集成可模拟时延与丢包的LTE-V原理样机的智能网联汽车试验平台；开展了不同时延与丢包率下网联跟车控制与网联路径跟踪控制的仿真试验与实车试验。试验结果显示：时延与丢包对控制误差的影响形态有相似性；时延或丢包率取系统及工况参数有关的小值时，如试验中时延小于200 ms或丢包率小于20%，工况随机因素对控制误差的影响可能超过时延与丢包的影响；在更大的时延或丢包率下，时延与丢包的出现方式（如出现时机等）对控制误差影响更大。研究结果表明：能实现针对网联车辆控制系统通信特性的控制器优化设计，使得当时延与丢包在工况相关阈值内时，系统控制误差有界。所揭露的规律一方面可用于对造成危险控制误差的时延与丢包工况进行预警，另一方面也可用于基于给定的稳态或瞬态控制误差边界，判定对应工况允许的时延与丢包率边界。     

下一代高速铁路LTE-R车车通信时延分析

LTE-R是下一代高速铁路无线通信系统,开展对LTE-R通信性能分析具有重要的现实意义.针对下一代高速铁路车车通信系统中不同类型业务的延迟上界问题,提出一种基于随机网络演算理论的车车通信延迟上界计算方法.根据车车通信业务优先级特征引入剩余服务量分析方法,分别构建随机到达曲线与多跳节点的随机服务曲线,推导出LTE-R下车车通信的端到端延时边界,有效克服了传统方法仅能计算平均延时的问题,并通过OPENT仿真验证了本文方法的有效性.研究结果表明,列车控制业务与列车运行状态业务在低违约率下的时延分别为102 ms与126 ms,该值满足LTE-R的QoS指标要求.最后分析LTE-R不同列车车速与车车通信时延之间的定量关系,得到车车通信时延随列车车速的增大而呈现下降趋势的结论.     

基于随机网络演算的CBTC车-地无线通信时延分析

以往对城市轨道交通无线网络性能评估较多采用实验室仿真方法,该方法需要花费大量的时间和经济成本,给实际应用带来了很大的局限。提出一种能够分析车-地无线通信性能的理论方法——随机网络演算。通过随机网络演算对地铁CBTC无线业务分析并建立相应的业务到达模型和信道服务模型,根据随机网络演算的理论知识,推导出车地无线通信的时延边界,最后运用MATLAB工具对理论结果和仿真结果进行对比验证。通过对理论结果和仿真结果对比分析,可得两者误差相对较小,从而得出基于MGF的随机网络演算是可以分析CBTC车-地无线通信时延的结论。     

基于时间序列方法的网络信号传输时延预测

针对铁路信号在传输过程中存在时延与丢包,导致整个系统的控制性能下降甚至不稳定的问题,提出一种新的延时预测算法,首先用时间序列方法建立网络时延的状态空间模型,然后通过Kalman滤波方法对时延进行在线估计,得到延时预测值.仿真实验结果表明,该方法对传输时延具有预测效果,保证了较好的实时性.     

用于无线监控的ZigBee多跳网络时延分析

为证明多跳自组的ZigBee网络在船舶自动化监控中的应用价值,以及这种分析方法在无线监控应用方面的可行性和通用性,建立一个实际的多跳无线网络,测量其无线数据包的各跳时延,在满足工控实时应用的条件下,进行无线网络实时测量性能的仿真和优化.结果表明,应用于无线监控的ZigBee网络具有30跳以内网络深度的扩展能力,并且在降...