车地数据无线传输可靠性关键技术的研究和实现

摘要

随着铁路信息化的发展，铁路通信的地位也日益重要。高速铁路对运营控制系统提出了更高的要求，地面系统只有及时准确地获取列车运行中的各类数据，才能实现对列车的实时监测以及远程故障诊断等功能。目前CRH2型动车组的现行数据采集方式采用刷卡式，列车的运行状态信息及故障信息只有在进入维修基地后，才通过读卡器下载到服务器进行分析。这样显然无法保证信息传输及处理的实时性要求，必须对传统的列车信息传输方式进行改进，建立一套实时、可靠、高效的车地通信系统，以对现代化高速铁路的建设有实际的应用价值和借鉴意义。 本文的研究目标就是针对高速铁路信息传输的实时性及可靠性，研究车地通信系统的架构、基于GPRS无线通信的实现及可靠性机制几个核心问题。 论文首先综合分析了当前铁路通信中的无线通信技术，针对动车组维修信息车地通信系统，提出了基于GPRS的数据传输系统架构，并在此架构的基础上，根据车地通信系统的专用性特点及稳定性需求，构建了车地通信的软硬件平台，并实现了列车运行状态信息及故障信息的实时性传输。 由于列车处于高速运行状态，车载设备与地面的数据传输所面临的干扰因素将显著增加。为提高系统性能，高效地保障通信的可靠性，本文提出了基于车载设备、通信链路、地面前置机的三层可靠性保障结构的算法。该算法针对通信过程中的各个阶段，以及数据传输中所出现的各种未知状况，将上述三层结构分别在车载通信主进程和地面通信主进程中予以实现，并且对整个通信机制进行了优化与改进。 目前该系统已经初步完成了软硬件开发和测试工作，运行状况良好。此外，考虑到信息安全的因素，可以对该系统进行相应的技术延伸，以确保通信的安全性。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 引言

1.1 课题研究背景

1.1.1 铁路信息化与铁路通信发展现状

1.1.2 动车组检修通信系统的需求

1.2 本文的主要研究内容及论文结构

1.2.1 主要研究内容

1.2.2 论文结构

2 基于GPRS的车地无线通信系统设计

2.1 GSM-R 技术概述

2.2 GPRS技术

2.2.1 GPRS网络结构

2.2.2 GPRS的数据传输

2.2.3 GPRS的特点

2.2.4 GPRS技术的应用

2.3 高速环境下车地无线通信系统设计

2.3.1 通信方式的选择

2.3.2 通信过程中存在的问题

2.3.3 系统的基本设计框架

2.4 本章小结

3 高可靠性的车地通信平台设计

3.1 车地通信平台的可靠性需求

3.2 车载通信平台设计

3.2.1 嵌入式系统概述

3.2.2 车载设备的硬件平台设计

3.2.3 车载设备的软件平台设计

3.3 地面通信平台设计

3.4 车地通信平台的网络接入

3.4.1 组网接入方式的选择

3.4.2 通信脚本的配置

3.5 本章小结

4 高速环境下车地数据可靠性传输机制

4.1 车地数据传输方案

4.2 通信可靠性保障机制

4.2.1 保障措施

4.2.2 车载设备通信的实现及保障

4.2.3 地面前置机通信的实现及保障

4.3 信过程的优化

4.4 本章小结

5 实验室仿真测试方案

5.1 测试环境

5.2 测试方法及过程

5.3 实验结论

6 结论

6.1 本文的主要工作

6.2 未来工作展望

参考文献

作者简历