CN109327877A - 隧道中车地通信小区切换方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，提供了一种隧道中车地通信的小区切换方法、装置及计算机可读存储介质，以确保隧道环境下车地通信小区切换时车地通信的平稳，提高列车运行的安全。所述方法包括：检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距；根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新；当L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换。本发明提供的技术方案能够避免现有技术中RSSI过低导致的诸多问题，使得在隧道环境运行下也能保持车地通信小区切换时通信的平稳，保障了列车运行的安全。

Description

隧道中车地通信小区切换方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种隧道中车地通信小区切换方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

所谓车地通信，是指列车与地面基站之间的无线通信。按照车地通信的无线接入形式，目前的车地通信方案基本上可以以划分为多点接入型和汇聚接入型两种，其中，汇聚接入型的车地通信，其小区切换普遍采用的是场强测量切换机制，具体如下：

列车上的车地通信汇聚终端根据列车的行进方向，不断检测来自当前接入的地面基站以及相邻的下一个接入的地面基站的无线电波的发射场强(RSSI)，将实际检测到的RSSI的值与预设切换门限值进行比较。若实际检测到的RSSI的值达到(或非常接近)预设切换门限值，则汇聚终端发起切换过程，并且与当前接入的地面基站以及相邻的下一个接入的地面基站相互配合，完成当前车地通信的汇聚终端从当前接入的地面基站切换到下一个接入的地面基站的过程。

上述切换机制在一般运行环境下基本能够满足切换的各种指标要求，然而，当列车运行至隧道环境下时，上述依赖于RSSI检测的车地通信的切换机制会造成车地之间的业务通信速率大幅波动，甚至会造成这些业务通信的中断，极大地影响正常的车地用户业务，甚至会危及列车运行的安全。

上述现有的车地通信机制存在的问题亟待解决。

发明内容

本发明提供一种隧道中车地通信的小区切换方法、装置及计算机可读存储介质，以确保隧道环境下车地通信小区切换时车地通信的平稳，提高列车运行的安全。

本发明第一方面提供了一种隧道中车地通信小区切换方法，所述方法包括：

检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距；

根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定所述列车当前的速度V_列车最新；

当所述L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从所述汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，所述T_最大切换为所述切换所需最长时间，所述L_覆盖为所述汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

本发明第二方面提供了一种隧道中车地通信小区切换装置，所述装置包括；

距离检测模块，用于检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距；

列车当前速度确定模块，用于根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定所述列车当前的速度V_列车最新；

切换发起模块，用于当所述L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从所述汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，所述T_最大切换为所述切换所需最长时间，所述L_覆盖为所述汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

本发明第三方面提供了一种汇聚终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距；

根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定所述列车当前的速度V_列车最新；

当所述L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从所述汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，所述T_最大切换为所述切换所需最长时间，所述L_覆盖为所述汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距；

根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定所述列车当前的速度V_列车最新；

当所述L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从所述汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，所述T_最大切换为所述切换所需最长时间，所述L_覆盖为所述汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

从上述本发明提供的技术方案可知，通过检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新，再根据L_测距与T_最大切换×V_列车最新、汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离的关系确定发起小区切换的时机，由于本发明的技术方案是基于距离检测发起车地通信小区切换的机制，而不是基于基站无线电波的发射场强RSSI检测发起车地通信小区切换，因此，能够避免现有技术中RSSI过低导致的诸多问题，使得在隧道环境运行下也能保持车地通信小区切换时通信的平稳，保障了列车运行的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的隧道中车地通信小区切换方法的实现流程示意图；

图2-a是本发明实施例提供的列车顺时针方向行驶的隧道路线模型示意图；

图2-b是本发明实施例提供的列车逆时针方向行驶的隧道路线模型示意图；

图3是本发明实施例提供的隧道中车地通信小区切换装置的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的隧道中车地通信小区切换装置的结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的隧道中车地通信小区切换装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的汇聚终端的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

附图1是本发明实施例提供的隧道中车地通信小区切换方法的实现流程示意图，主要包括以下步骤S101至S103，以下详细说明：

S101，检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距。

在车地通信过程中，列车车厢内部的各个终端，通过车厢内部的局域网，将各自的通信数据汇聚、集中到列车一个统一的终端，这个统一的终端就是汇聚终端，该汇聚终端可用于列车的运行控制系统、列车的车内无线局域网和地面的通信当中。为了确保测距的准确性，在本发明实施例中，列车的汇聚终端的晶振的时钟精度需达到一定精度，例如，精度达到10^-8这一级别，甚至更高。

在本发明实施例中，在检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距之前，可配置测距相关信息，即可通过网管方式，将测距相关信息配置到列车的汇聚终端的内部，这些测距相关信息主要包括隧道弯道中列车的汇聚终端与地面基站的最大视距L_最大视距以及列车的汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离L_覆盖。以下详细说明这两个参数的获取过程：

假设列车在隧道弯道行驶时，所在隧道的最小半径为r，所在隧道的宽度为d₂，根据我国对隧道中通信设备必须安装在行驶方向的右侧的安装规定以及列车在隧道中分为顺时针和逆时针的行驶方向，列车顺时针方向行驶的隧道路线模型如附图2-a所示，附图2-a示例的模型中，最里面的圆表示隧道弯道的外侧，最外面的圆表示隧道弯道的内侧，中间虚线圆表示列车顺时针方向行驶时汇聚终端所画的圆。根据附图2-a(箭头的方向表示列车行驶的顺时针方向)的模型，列车的汇聚终端与地面基站的最大视距其中，d₁为列车在运行时，其汇聚终端的天线与隧道弯道内侧的距离。列车顺逆针方向行驶的隧道路线模型如附图2-b所示，附图2-b示例的模型中，最里面的圆表示隧道弯道的内侧，最外面的圆表示隧道弯道的外侧，中间虚线圆表示列车逆时针方向行驶时汇聚终端所画的圆。根据附图2-b(箭头的方向表示列车行驶的逆时针方向)的模型，列车的汇聚终端与地面基站的最大视距L＝(d′₁(2r-d′₁))^1/2，其中，d′₁为列车在运行时，其汇聚终端的天线与隧道弯道外侧的距离。

根据上述附图2-a和附图2-b示出的模型，可以得出在隧道弯道中，列车的汇聚终端与地面基站的最大视距即，取和(d′₁(2r-d′₁))^1/2中的较小值作为列车的汇聚终端与地面基站的最大视距。进一步地，列车在隧道的行驶路线实际包括直线和弯道两种不同路线，取隧道弯道中列车的汇聚终端和地面基站的最大视距L_最大视距作为整个隧道路线中的可靠测量距离。需要说明的是，在隧道中，地面基站之间的间距应大于隧道弯道中列车的汇聚终端与地面基站的最大视距L_最大视距。

若设定地面基站的天线的垂直主瓣角为θ，地面基站天线和列车上汇聚终端的天线的高度最小偏差为y(单位：米)，则根据上述设定，列车的汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离L_覆盖＝y/tg(θ/2)。

除了隧道弯道中列车的汇聚终端与地面基站的最大视距L_最大视距以及列车的汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离L_覆盖之外，配置到列车汇聚终端中的测距相关信息还包括列车所运行的隧道沿线部署的地面基站的MAC地址及其排列顺序，这一排列顺序与车地通信时汇聚终端接入地面基站的顺序相同。

现有技术中，车地通信小区切换是基于基站的无线电波的发射场强(RSSI)来实现，这种实现机制如背景技术所言，存在业务通信的中断、影响正常的车地用户业务甚至危及列车运行安全的缺陷，其原因在于在隧道中，无线电波同时以直线和发射方式进行传播，列车的汇聚终端收到的地面基站的发射场强(RSSI)＝E_直线场强+E_反射场强，其中，E_直线场强为车地通信过程中，列车上的汇聚终端收到的、由地面基站发射出的无线电波直线行进到达汇聚终端的信号的场强，E_反射场强为车地通信过程中，列车上的汇聚终端收到的、地面基站发射出的无线电波经过隧道墙壁反射之后到达汇聚终端的信号的场强。由于E_反射场强完全取决于隧道反射表面的光滑程度与材质，因此E_反射场强是一个动态变化、而且变化规律不固定的因子(记为α)，因此，为了确保切换的成功，必须确定一个提前参量β，且β为α的上限值，则E_汇聚场强＝E_直线场强+β；因此，当α的变化区间很大时，则在整个列车行驶过程中，在许多E_反射场强与β相差较大的切换位置，由于切换的提前，造成列车上的汇聚终端接入到下一个相邻的地面基站时，受汇聚终端和地面基站之间通信距离超出切换时汇聚终端与地面基站距离的限制，造成双方所接收到的对方所发射无线电波的场强过低，从而导致双方通信速率的突然下降，在极端的情况下，甚至会造成双方通信的中断。基于上述现有技术的缺陷的原因分析，本发明的技术方案基于检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距实现，具体地，检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距可通过如下步骤S1011和S1012实现：

S1011，汇聚终端向隧道中各地面基站发送测距信息。

需要说明的是，在本发明实施例中，列车的汇聚终端和地面基站之间建立了一条包含上下行的、独立的、用于距离测量和控制切换的无线控制信道，而且确保上、下行控制信道的频率不重叠，上、下行控制信道传输控制信息的传输速率不低于20Mbps，其中，上行为列车的汇聚终端向地面基站发送信息的方向，下行为地面基站向列车的汇聚终端发送信息的方向。汇聚终端向隧道中各地面基站发送测距信息可通过上述上行控制信道发送，发送的方式可以是广播方式，测距信息中携带汇聚终端的MAC地址。汇聚终端向隧道中各地面基站发送测距信息时，记录发送该测距信息的时刻，其精度可达10纳秒级。

S1012，汇聚终端获取测距信息在空中传播的往返时间T_往返。

收到汇聚终端广播的测距信息的地面基站，在收到测距信息之后立刻回应，汇聚终端接收该地面基站的回应。假设汇聚终端接收到地面基站的回应的时刻用T_收表示，汇聚终端广播该测距信息的时刻用T_广表示，汇聚终端的空口处理时间用T_汇空表示，地面基站的空口处理时间用T_基空表示，则测距信息在空中传播的往返时间T_往返＝T_收－(T_广+T_汇空+T_基空)。

S1013，汇聚终端根据公式L_测距＝(T_往返×3×10⁸)/2计算列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距。

S102，根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新。

作为本发明一个实施例，根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新可通过如下方式实现，即：根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂以及分别测得可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂；根据公式V_列车最新＝(L₁—L₂)/(T₁—T₂)计算得到列车当前的速度V_列车最新，其中，根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂以及分别测得可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂可通过如下步骤S1021至S1024实现：

S1021，根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定与列车的汇聚终端最近的地面基站。

汇聚终端根据L_测距的大小，确定汇聚终端与列车的汇聚终端最近的地面基站，以该最近的地面基站作为业务接入的当前基站，确定以汇聚终端与列车的汇聚终端次近的地面基站作为业务接入的下一个基站。

S1022，连续对与列车的汇聚终端最近的地面基站进行点对点测距。

列车的汇聚终端在确定了与其最近的地面基站后，以该地面基站的MAC地址为测距的目的地址，并以10毫秒为周期，通过下行控制信道连续对该基站进行点对点的测距。

S1023，只保留点对点测距所得结果中不大于L_最大视距的结果及其对应测量时刻，其中，L_最大视距为隧道弯道中列车的汇聚终端与地面基站的最大视距。

如前所述，在本发明实施例中，隧道弯道中列车的汇聚终端和地面基站的最大视距L_最大视距是整个隧道路线中的可靠测量距离，因此，在点对点测距过程中，即使有地面基站回应汇聚终端的测距信息，汇聚终端检测到其与该地面基站的距离L_测距，由于该L_测距大于可靠测量距离即L_最大视距导致该L_测距并不能被采用，因此，只保留点对点测距所得结果中不大于L_最大视距的结果及其对应测量时刻。为了说明的方便，在下文中，经步骤S1022所得结果中不大于L_最大视距的结果称为地面基站的可靠测量数据。

S1024，从经步骤S1023保留的结果中挑选连续两次点对点测距所得结果作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂。

经步骤S1023保留的结果中，L_测距均不大于L_最大视距，很容易从中挑选连续两次点对点测距所得结果作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂，其中，连续两次点对点测距的测量时刻作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂。在获取连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂及其对应的时刻T₁和T₂后，不难计算(L₁—L₂)/(T₁—T₂)，(L₁—L₂)/(T₁—T₂)的结果即为列车当前的速度V_列车最新。

S103，当T_最大切换×V_列车最新＜L_测距≤L_覆盖时，发起从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，T_最大切换为从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换所需最长时间，L_覆盖为汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

对切换过程做一个基本设定，包括：汇聚终端和地面基站之间交互消息的最大长度为K₁(单位：字节)；汇聚终端和地面基站之间的信息传输速率为V_{汇聚-地面}；汇聚终端当前接入的地面基站和下一个基站之间的信息交互时间为T_基站间；汇聚终端等待地面基站反馈信息的最大等待时间为T_等待；汇聚终端和地面基站之间的信息重传最大次数为n；业务当前接入的地面基站的切换信息的内部处理时间为T_当前基站；目的地面基站的切换信息的内部处理时间为T_目的基站，则切换过程中信息传输耗费的最大时间T_传输＝8×K₁/V_{汇聚-地面}；切换所需要的最大时间T_最大切换＝2×T_传输×(n+1)+2n×T_等待+T_基站间+T_当前基站+T_目的基站。

根据上述分析的T_最大切换和V_列车最新的物理意义，只有当列车汇聚终端与汇聚终端当前接入的地面基站之间的距离L_测距趋近于T_最大切换×V_列车最新，并且大于汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离L_覆盖，即当L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换才是合适的。至于切换的具体过程，与现有技术中列车的汇聚终端从当前接入的地面基站切换至目的地面基站的过程类似，不做赘述。

需要说明的是，在本发明实施例中，从汇聚终端当前接入的地面基站切换至目的地面基站的过程结束后，汇聚终端中存储的与汇聚终端距离最近和次近的地面基站的可靠测量数据全部刷新，包括将与汇聚终端距离次近的地面基站的可靠测量数据清零等；根据切换的结果和最新的测距结果，重新得到与汇聚终端距离最近和次近的地面基站，重新开始新一轮的测距，重复上述的测距和小区切换过程。

从上述附图1示例的隧道中车地通信小区切换方法可知，通过检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新，再根据L_测距与T_最大切换×V_列车最新、汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离的关系确定发起小区切换的时机，由于本发明的技术方案是基于距离检测发起车地通信小区切换的机制，而不是基于基站无线电波的发射场强RSSI检测发起车地通信小区切换，因此，能够避免现有技术中RSSI过低导致的诸多问题，使得在隧道环境运行下也能保持车地通信小区切换时通信的平稳，保障了列车运行的安全。

图3是本发明实施例提供的隧道中车地通信小区切换装置的示意图。附图3示例的隧道中车地通信小区切换装置可以是列车的汇聚终端或者其中的功能模块。图3示例的隧道中车地通信小区切换装置主要包括距离检测模块301、列车当前速度确定模块302和切换发起模块303，详细说明如下：

距离检测模块301，用于检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距；

列车当前速度确定模块302，用于根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新；

切换发起模块303，用于当L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，其中，T_最大切换为切换所需最长时间，L_覆盖为汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

需要说明的是，本发明实施例提供的装置，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

附图3示例的列车当前速度确定模块302可以包括第一确定单元401和计算单元402，如附图4示例的隧道中车地通信小区切换装置，其中：

第一确定单元401，用于根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂以及分别测得可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂；

计算单元402，用于根据公式V_列车最新＝(L₁—L₂)/(T₁—T₂)计算得到列车当前的速度V_列车最新。

附图4示例的第一确定单元401可以包括第二确定单元501、点对点测距单元502、保存单元503和第三确定单元504，如附图5示例的隧道中车地通信小区切换装置，其中：

第二确定单元501，用于根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定与列车的汇聚终端最近的地面基站；

点对点测距单元502，用于连续对与列车的汇聚终端最近的地面基站进行点对点测距；

保存单元503，用于只保留点对点测距所得结果中不大于L_最大视距的结果及其对应测量时刻，其中，L_最大视距为隧道弯道中，列车的汇聚终端与地面基站的最大视距；

第三确定单元504，用于从保存单元503保留的结果中挑选连续两次点对点测距所得结果作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂，其中，连续两次点对点测距的测量时刻作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂。

图6是本发明一实施例提供的汇聚终端的结构示意图。如图6所示，该实施例的汇聚终端6包括：处理器60、存储器61以及存储在存储器61中并可在处理器60上运行的计算机程序62，例如隧道中车地通信小区切换方法的程序。处理器60执行计算机程序62时实现上述隧道中车地通信小区切换方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S103。或者，处理器60执行计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示距离检测模块301、列车当前速度确定模块302和切换发起模块303的功能。

示例性的，隧道中车地通信小区切换方法的计算机程序62主要包括：检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距；根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新；当L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，其中，T_最大切换为切换所需最长时间，L_覆盖为汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器61中，并由处理器60执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序62在计算设备6中的执行过程。例如，计算机程序62可以被分割成距离检测模块301、列车当前速度确定模块302和切换发起模块303的功能，各模块具体功能如下：距离检测模块301，用于检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距；列车当前速度确定模块302，用于根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新；切换发起模块303，用于当L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换。

汇聚终端6可包括但不仅限于处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是汇聚终端6的示例，并不构成对汇聚终端6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如汇聚终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器61可以是汇聚终端6的内部存储单元，例如汇聚终端6的硬盘或内存。存储器61也可以是汇聚终端6的外部存储设备，例如汇聚终端6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器61还可以既包括汇聚终端6的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器61用于存储计算机程序以及汇聚终端所需的其他程序和数据。存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/汇聚终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/汇聚终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，隧道中车地通信小区切换方法的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤，即，检测列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距；根据列车在隧道中运行时列车的汇聚终端与隧道中各地面基站的距离L_测距，确定列车当前的速度V_列车最新；当L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，其中，T_最大切换为切换所需最长时间，L_覆盖为汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道中车地通信小区切换方法，其特征在于，所述方法包括：

检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距；

根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定所述列车当前的速度V_列车最新；

当所述L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从所述汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，所述T_最大切换为所述切换所需最长时间，所述L_覆盖为所述汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

2.如权利要求1所述隧道中车地通信小区切换方法，其特征在于，所述根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定所述列车当前的速度V_列车最新，包括：

根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂以及分别测得所述可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂；

根据公式V_列车最新＝(L₁—L₂)/(T₁—T₂)计算得到所述列车当前的速度V_列车最新。

3.如权利要求2所述隧道中车地通信小区切换方法，其特征在于，所述根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂以及分别测得所述可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂，包括：

根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定与所述列车的汇聚终端最近的地面基站；

连续对所述与列车的汇聚终端最近的地面基站进行点对点测距；

只保留所述点对点测距所得结果中不大于L_最大视距的结果及其对应测量时刻，所述L_最大视距为隧道弯道中，所述列车的汇聚终端与地面基站的最大视距；

从所述保留的结果中挑选连续两次点对点测距所得结果作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂，所述连续两次点对点测距的测量时刻作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂。

4.如权利要求1所述隧道中车地通信小区切换方法，其特征在于，所述检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距包括：

所述汇聚终端向所述隧道中各地面基站发送测距信息；

所述汇聚终端获取所述测距信息在空中传播的往返时间T_往返；

所述汇聚终端根据公式L_测距＝(T_往返×3×10⁸)/2计算所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距。

5.如权利要求1至4任意一项所述隧道中车地通信小区切换方法，其特征在于，所述检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距之前，所述方法还包括：

配置测距相关信息，所述测距相关信息包括隧道弯道所述列车的汇聚终端与地面基站的最大视距L_最大视距以及所述汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

6.一种隧道中车地通信小区切换装置，其特征在于，所述装置包括；

距离检测模块，用于检测列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距；

列车当前速度确定模块，用于根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定所述列车当前的速度V_列车最新；

切换发起模块，用于当所述L_覆盖＜L_测距≤T_最大切换×V_列车最新时，发起从所述汇聚终端当前接入的地面基站至目的地面基站的切换，所述T_最大切换为所述切换所需最长时间，所述L_覆盖为所述汇聚终端在垂直方向的信号半功率衰减区域所对应的地面的覆盖直线距离。

7.如权利要求6所述隧道中车地通信小区切换装置，其特征在于，所述列车当前速度确定模块包括：

第一确定单元，用于根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂以及分别测得所述可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂；

计算单元，用于根据公式V_列车最新＝(L₁—L₂)/(T₁—T₂)计算得到所述列车当前的速度V_列车最新。

8.如权利要求7所述隧道中车地通信小区切换装置，其特征在于，所述第一确定单元包括：

第二确定单元，用于根据所述列车在隧道中运行时所述列车的汇聚终端与所述隧道中各地面基站的距离L_测距，确定与所述列车的汇聚终端最近的地面基站；

点对点测距单元，用于连续对所述与列车的汇聚终端最近的地面基站进行点对点测距；

保存单元，用于只保留所述点对点测距所得结果中不大于L_最大视距的结果及其对应测量时刻，所述L_最大视距为隧道弯道中，所述列车的汇聚终端与地面基站的最大视距；

第三确定单元，用于从所述保留的结果中挑选连续两次点对点测距所得结果作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂，所述连续两次点对点测距的测量时刻作为连续两次测得的可靠距离测量值L₁和L₂的时刻T₁和T₂。

9.一种汇聚终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任意一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述方法的步骤。