行车自动化系统异构数据通信的实时性研究

摘要

在不断变化的环境中,要求新型的行车自动化系统不仅具有在线扩展、在线维护和容错等在线特性,还需要具有两个基本特性——实时性和可靠性.中国行车自动化系统中采用的传统体系结构(如:集中式体系结构和客户/服务器体系结构)和传统的通信模式(如:Polling型和请求/应答型),这对于数据流传输的实时性存在着很大的阻碍,需要从体系结构和通信模型方面做出改进.该文分别从系统的体系结构、通信模式和集成模式上进行分析,比较结果表明:采用自律分散系统ADS(Autonomous Decentralized System)结构、P/S通信模式和数据域DF的系统集成可使行车自动化系统保持良好的自律性和在线特性,也为进一步研究行车自动化系统的实时性和可靠性提供了最基本的保证.文章重点分析了行车自动化系统中存在的不同通信属性的数据流,并将数据流划分为实时性要求较高的事件数据流、周期数据流和可靠性要求较高的报文数据流,进而提出了确保异质属性数据不会相互干扰的系统模型,来保证数据传输的实时性.在推荐的模型中,最基本的特点就是将信息系统和控制系统的数据域分别划分为实时数据域(realtime datafield)、周期数据域(cyclic datafield)和可靠数据域(reliable datafield).在这种结构中,不同通信属性的数据在网关中选择了指定的通信方法后,则只向指定的目的数据域中进行发送.这种通信方法避免了不同通信属性数据之间的干扰,从而提高了实时数据传输的实时性.在行车自动化系统实时性能改进的分析中,使用排队论理论对传统行车自动化系统结构和提出的两种改进结构进行了分析.结果表明:改进的系统结构相对于传统的系统结构来说,在实时性能方面都有很大的改进.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1行车自动化系统的特点及其技术需求

1.1.1系统体系结构的需求

1.1.2系统通信模式的需求

1.1.3运输组织的多样化和高密度化

1.1.4维护作业管理模式

1.1.5安全性

1.1.6可用性

1.2本文研究的主要内容和目标

第2章行车指挥自动化技术的发展及存在的基本问题

2.1行车指挥自动化系统的技术发展

2.1.1 CTC(调度集中)

2.1.2 ATOS

2.1.3 COSMOS

2.2行车指挥自动化系统存在的基本问题

2.2.1系统的体系结构

2.2.2系统的通信模式

2.3本章小结

第3章数据流及其属性分析

3.1异构通信属性数据的分析

3.1.1实时数据

3.1.2非实时数据

3.2行车自动化系统的数据流类型

3.3数据流特性

第4章行车自动化系统的体系结构、通信模式及集成模式的解决方案

4.1行车自动化系统在体系结构上的解决方案

4.1.1 ADS简介

4.1.2 ADS的基本构成

4.1.3 ADS的协议——自律分散协议ADP

4.1.4用ADS概念来组建的行车自动化系统的优点

4.1.5 ADS技术的成熟性

4.2行车自动化系统通信模式的解决方案

4.2.1 C/S模式

4.2.2分布式对象模式

4.2.3 P/S模式

4.3行车自动化系统集成模式的解决方案

4.4本章小结

第5章行车自动化系统实时性改进的研究

5.1改进的系统结构模型

5.1.1改进的系统模型(一)

5.1.2改进的系统模型(二)

5.2实现系统模型的关键技术

5.2.1数据域管理器

5.2.2通信过滤器

5.2.3异质系统间的数据过滤技术

5.3应用实例分析

第6章行车自动化系统实时性能改进的分析

6.1网络优化与网络性能

6.2网络性能评价的基本方法

6.3排队论基础知识

6.3.1排队的组成和特征

6.3.2排队系统中重要的定律与参数

6.4系统模型的排队分析

6.4.1传统行车自动化系统仿真为单服务员队列

6.4.2改进的系统结构(一)仿真为多服务员队列

6.4.3改进的系统结构(二)仿真为多个单服务队列

6.5小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文