CN110758480A - 数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法及装置。该方法包括：当小车移动到对应传输媒介的指定位置时，通过发送设备在传输媒介的一端沿着轨道发送数据包；接收设备接收发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在传输媒介的指定位置上的吞吐量；判断接收设备在传输媒介的指定位置上的吞吐量是否位于传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定传输媒介的指定位置的工作状态是否正常。本发明可以有效地判断出传输媒介是否出现故障以及故障点的位置，能用于漏泄电缆和波导管等传输媒介的故障监测。

Description

数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及传输媒介故障检测技术领域，尤其涉及一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法及装置。

背景技术

城市轨道交通数据通信系统的运行质量与传输媒介有着密切的关系。为了保证列车的运行安全，一般在轨道旁安装传输媒介以实现列车和地面的双向通信。在隧道中由于存在大量的同频无线信号的干扰，无线自由波的传输受到很大的影响，因此，轨道交通中的数据通信系统通常采用一些特殊的传输媒介，比如漏泄电缆或者漏泄波导管，以保证数据通信系统的有效运行。

漏泄电缆或漏泄波导等传输媒介的传输性能对数据通信系统的可靠性与实时性有着至关重要的影响。因此，在系统设备的日常检查与维护时，需要检查传输漏泄电缆或漏泄波导等传输媒介是否折断、变形或损坏，以及确定故障的位置，以便于及时维护，保障系统安全运行。

目前，现有技术中的对传输媒介的故障进行监测的方法包括：利用射频仪向被测传输媒介发送射频信号，再对被测传输媒介反射回来的射频信号进行频域处理，把输入信号的傅里叶变换与被测漏缆的频响特性进行卷积，再对卷积结果进行傅里叶逆变换，获得时域信息后即可得到被测传输媒介的驻波比，从而可以判断被测传输媒介是否存在故障，以及故障点的位置。

上述现有技术中的对传输媒介的故障进行监测的方法的缺点为：由于高频芯片很难制造，导致该监测方法研发技术门槛较高。另一方面，由于传输媒介物理层的性能并不能准确反映出高层业务的好坏，该方法存在很大的误差。

发明内容

本发明的实施例提供了一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法及装置，以克服现有技术的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法，将传输媒介平行放置于轨道旁，将接收设备放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，将发送设备与所述传输媒介的一端连接，所述方法具体包括：

当所述小车移动到对应所述传输媒介的指定位置时，通过发送设备在所述传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；

所述接收设备接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量；

判断所述接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常。

优选地，所述的将传输媒介平行放置于轨道旁，将接收设备放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，将发送设备与所述传输媒介的一端连接，包括：

所述发送设备包括计算机、耦合器和通信设备，所述计算机与所述耦合器、通信设备电路连接，所述发送设备中的耦合器通过地面无线接入节点与所述传输媒介的一端连接，所述发送设备中的通信设备在传输媒介的一端沿着轨道发送数据包，所述发送设备中的计算机控制所述数据包的发送速率、大小和数量；

所述接收设备包括车载移动终端、耦合器和车载通信设备，所述车载移动终端与所述耦合器、车载通信设备电路连接，所述车载通信设备接收并存储所述发送设备发送的数据包，所述车载移动终端根据车载通信设备接收到的数据包计算出接收设备的吞吐量。

优选地，所述的方法还包括：

在轨道上依次选取多个等间距的实验点，每个实验点平行对应所述传输媒介上的一个测量点；

在所述传输媒介处于正常工作的情况下，设小车当前停留的实验点对应传输媒介的测量点x时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以设定速率发送数据包，所述接收设备中的车载通信设备接收并存储发送设备发出的数据包，车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；

对所述接收设备每秒钟的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…Tn(x)取平均值，得到接收设备在传输媒介上的测量点x处的吞吐量平均值为：

计算出所述n组测量值的方差为：

得到传输媒介的测量点x处的吞吐量T(x)的置信区间为：

其中，α为预先设定的置信度，通过查表得出

的值

通过这种计算方法计算出传输媒介上所有测量点的置信区间的上下限，将传输媒介上所有测量点的置信区间的上限连接起来得到上限曲线，将传输媒介上所有测量点的置信区间的下限连接起来得到下限曲线，所述上限曲线和所述下限曲线所组成的区域即为传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间。

优选地，所述的当所述小车移动到所述传输媒介的指定位置时，通过发送设备在所述传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；所述接收设备接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量，包括：

当需要测量所述传输媒介的工作状态时，当小车停留的实验点对应传输媒介的某测量点x处时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以设定速率发送数据包，车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；对小车上的接收设备的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到小车上的接收设备在传输媒介上的某测量点x处的吞吐量平均值为：

重复执行上述处理过程，得到接收设备在传输媒介上各测量点处的吞吐量平均值。

优选地，所述的判断所述接收设备的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常，包括：

将所述传输媒介上各测量点处的吞吐量连接成吞吐量曲线，如果所述吞吐量曲线中有落在所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之外的点，则判断所述传输媒介在该点位置处出现故障；如果所述吞吐量曲线全部落在传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之内，则判断所述传输媒介的工作状态正常。

根据本发明的另一个方面，提供了一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测装置，其特征在于，包括：发送设备和接收设备；

所述的发送设备，用于与所述传输媒介的一端连接，所述传输媒介平行放置于轨道旁，当小车移动到所述传输媒介的指定位置时，通过发送设备在所述传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；

所述的接收设备，用于放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量；判断所述接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常。

优选地，所述的发送设备包括：计算机、耦合器和通信设备，所述计算机与耦合器、通信设备电路连接，所述发送设备中的耦合器通过地面无线接入节点与所述传输媒介的一端连接，所述发送设备中的通信设备在传输媒介的一端沿着轨道发送数据包，所述发送设备中的计算机控制所述数据包的发送速率、大小和数量。

优选地，所述的接收设备包括车载移动终端、耦合器和车载通信设备，所述车载移动终端与耦合器、车载通信设备电路连接，所述车载通信设备接收并存储发送设备发送的数据包，所述车载移动终端根据车载通信设备接收到的数据包计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量。

优选地，所述发送设备，具体用于在所述传输媒介处于正常工作的情况下，设小车当前停留的实验点对应传输媒介的测量点x时，通过通信设备在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包；

所述接收设备，具体用于通过车载通信设备接收并存储发送设备发出的数据包，通过车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；

对所述接收设备每秒钟的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到接收设备在传输媒介上的测量点x处的吞吐量平均值为：

计算出所述n组测量值的方差为：

得到传输媒介的测量点x处的吞吐量T(x)的置信区间为：

其中，α为预先设定的置信度，通过查表得出

的值

通过这种计算方法计算出传输媒介上所有测量点的置信区间的上下限，将传输媒介上所有测量点的置信区间的上限连接起来得到上限曲线，将传输媒介上所有测量点的置信区间的下限连接起来得到下限曲线，所述上限曲线和所述下限曲线所组成的区域即为传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间。

优选地，所述发送设备，具体用于当需要测量所述传输媒介的工作状态时，当小车停留的实验点对应传输媒介的某测量点x处时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包；

所述接收设备，具体用于通过车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；对小车上的接收设备的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到小车上的接收设备在传输媒介上的某测量点x处的吞吐量平均值为：

重复执行上述处理过程，得到传输媒介上各测量点处的吞吐量平均值；将所述传输媒介上各测量点处的吞吐量连接成吞吐量曲线，如果所述吞吐量曲线中有落在所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之外的点，则判断所述传输媒介在该点位置处出现故障；如果所述吞吐量曲线全部落在传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之内，则判断所述传输媒介的工作状态正常。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过观察传输媒介的测量点的吞吐量曲线是否位于传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定传输媒介的指定位置的工作状态，可以有效地判断出传输媒介是否出现故障以及故障点的位置。本发明能用于漏泄电缆和波导管等传输媒介的故障监测。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测装置的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种将吞吐量曲线与传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间进行对比的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种根据吞吐量曲线与传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间的对比结果判断传输媒介出现故障的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

该实施例提出了一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法，该方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：

步骤S10、将传输媒介平行放置于轨道旁，将接收设备放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，将发送设备与所述传输媒介的一端连接。

发送设备包括计算机、耦合器和通信设备，计算机与耦合器、通信设备电路连接。发送设备放置在机房，发送设备中的耦合器通过地面AP(Access Point，无线接入节点)与传输媒介的一端连接。发送设备中的通信设备可以在传输媒介的一端沿着轨道发送数据包。所述发送设备中的计算机控制所述数据包的发送速率、大小和数量等参数信息。

接收设备包括车载移动终端、耦合器和车载通信设备，车载移动终端与耦合器、车载通信设备电路连接，耦合器用来分配功率。接收设备放置在小车上，小车在轨道上移动，传输媒介平行放置于轨道旁。接收设备中的车载通信设备接收并存储发送设备发送的数据包，车载移动终端根据车载通信设备设定时间段内接收到的数据包的个数和大小，计算出接收设备的吞吐量。

步骤S20、通过在发送设备和接收设备之间传输数据包，测量出传输媒介正常工作的情况下吞吐量变化的坐标曲线的置信区间。

用于测试的小车沿轨道移动，在轨道上依次选取多个等间距的实验点，相邻实验点之间的间距根据实验精度要求而设定，每个实验点平行对应传输媒介上的一个测量点。小车沿着各个实验点在轨道上向前移动，在每个实验点上停留一定时间，在每个实验点上发送设备和接收设备之间传输多个数据包。

首先，在上述传输媒介处于正常工作的情况下，当小车停留在每个实验点上时，发送设备中的通信设备采用无应答发送模式，在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包，发送设备发送的数据包的大小M、数量N要根据系统能支持的最大吞吐量确定，以确保不会有大量连续丢包的情况发生。

接收设备中的车载通信设备作为接收设备，接收并存储发送设备发出的数据包。车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M。

假设在传输媒介的某测量点x处的吞吐量T(x)满足正态分布。在传输媒介正常工作时，当小车停留的实验点对应上述传输媒介的某测量点x处时,对小车上的接收设备的吞吐量测量n次，然后对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值。即小车上的接收设备在传输媒介上的某测量点x处的吞吐量平均值为：

随后计算出这n组测量值的方差为：

则传输媒介的测量点x处的吞吐量T(x)的置信区间为：

其中，α为预先设定的置信度，α的值根据测试环境确定，通常在0.9左右。通过查正态分布表得出

的值

本领域技术人员应能理解上述传输媒介的测量点x处的吞吐量T(x)的置信区间的计算方法仅为举例，其他现有的或今后可能出现的吞吐量T(x)的置信区间的计算方法如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

通过这种计算方法计算出传输媒介上所有测量点的置信区间的上下限，将传输媒介上所有测量点的置信区间的上限连接起来得到上限曲线，将传输媒介上所有测量点的置信区间的下限连接起来得到下限曲线，所述上限曲线和所述下限曲线所组成的区域即为传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间。

步骤S30、当需要测量传输媒介的工作状态时，当小车移动到传输媒介的指定位置时，通过发送设备在传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；接收设备接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在传输媒介的指定位置的吞吐量。

当传输媒介工作了一段时间后，需要测量传输媒介的工作状态时，可以按照上面的步骤S20的处理过程，由接收设备中的车载移动终端计算出传输媒介上各测量点处的吞吐量。

当小车停留的实验点对应上述传输媒介的某测量点x处时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包，车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M。对小车上的接收设备的吞吐量测量n次，然后对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到小车上的接收设备在传输媒介上的某测量点x处的吞吐量平均值为：

重复执行上述处理过程，得到传输媒介上各测量点处的吞吐量平均值。

步骤S40、判断接收设备的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常。

然后，将传输媒介上各测量点处的吞吐量连接成一条吞吐量曲线。观察上述吞吐量曲线是否位于上述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间所对应的区域内，图3为本发明实施例提供的一种将吞吐量曲线与传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间进行对比的示意图。

如果上述吞吐量曲线中有落在传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之外的点，则表示传输媒介该点位置处出现故障。如果上述吞吐量曲线全部落在传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之内，则表示传输媒介的工作状态正常。

在实际应用中，可以只测量传输媒介上一个或者几个点测量点处的吞吐量，观察该一个或者几个测量点处的吞吐量是否位于上述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间所对应的区域内，从而判断传输媒介上该一个或者几个测量点处的工作状态是否正常。

实施例二：

该实施例提供了一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测装置，该装置的结构示意图如图2所示，包括：发送设备和接收设备；

所述的发送设备，用于与所述传输媒介的一端连接，所述传输媒介平行放置于轨道旁，当小车移动到所述传输媒介的指定位置时，通过发送设备在所述传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；

所述的接收设备，用于放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备的吞吐量；判断所述接收设备的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常。

优选地，所述的发送设备包括：计算机、耦合器和通信设备，所述计算机与耦合器、通信设备电路连接，所述发送设备中的耦合器通过地面无线接入节点与所述传输媒介的一端连接，所述发送设备中的通信设备在传输媒介的一端沿着轨道发送数据包，所述发送设备中的计算机控制所述数据包的发送速率、大小和数量。

优选地，所述的接收设备包括车载移动终端、耦合器和车载通信设备，所述车载移动终端与耦合器、车载通信设备电路连接，所述车载通信设备接收并存储发送设备发送的数据包，所述车载移动终端根据车载通信设备接收到的数据包计算出接收设备的吞吐量。

优选地，所述发送设备，具体用于在所述传输媒介处于正常工作的情况下，设小车当前停留的实验点对应传输媒介的测量点x时，通过通信设备在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包；

所述接收设备，具体用于通过车载通信设备接收并存储发送设备发出的数据包，通过车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；

对所述接收设备每秒钟的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到接收设备在传输媒介上的测量点x处的吞吐量平均值为：

计算出所述n组测量值的方差为：

得到传输媒介的测量点x处的吞吐量T(x)的置信区间为：

其中，α为预先设定的置信度，通过查表得出

的值

通过这种计算方法计算出传输媒介上所有测量点的置信区间的上下限，将传输媒介上所有测量点的置信区间的上限连接起来得到上限曲线，将传输媒介上所有测量点的置信区间的下限连接起来得到下限曲线，所述上限曲线和所述下限曲线所组成的区域即为传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间。

优选地，所述发送设备，具体用于当需要测量所述传输媒介的工作状态时，当小车停留的实验点对应传输媒介的某测量点x处时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包；

所述接收设备，具体用于通过车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；对小车上的接收设备的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到小车上的接收设备在传输媒介上的某测量点x处的吞吐量平均值为：

重复执行上述处理过程，得到传输媒介上各测量点处的吞吐量平均值；将所述传输媒介上各测量点处的吞吐量连接成吞吐量曲线，如果所述吞吐量曲线中有落在所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之外的点，则判断所述传输媒介该点位置处出现故障；如果所述吞吐量曲线全部落在传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之内，则判断所述传输媒介的工作状态正常。

用本发明实施例的装置进行数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

实施例三

本发明可以用于轨道交通领域数据通信系统中传输媒介故障的检测以及故障位置的确认。

传输媒介选用漏泄电缆。根据吞吐量的测试要求，设定发送设备发送的数据包大小为1450byte，发送速率为100Mbps。

发送设备和接收设备均采用UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)通信，发送设备中的通信设备发出数据包，通过地面AP将数据包从漏泄电缆的一端传输出去，用于测试的实验小车在实验轨道上沿着漏泄电缆移动，接收设备中的车载通信设备接收发送设备发送的沿着漏泄电缆传输的数据包，车载移动终端每隔一秒计算一次接收设备的吞吐量，该接收设备的吞吐量也是漏泄电缆上对应的测量点的吞吐量。

然后，把计算出的漏泄电缆的各点处的吞吐量的值连接成一条吞吐量曲线，观察该吞吐量曲线是否有落在漏泄电缆正常工作时吞吐量曲线置信区间之外的点。若是上述吞吐量曲线全部落在漏泄电缆正常工作时吞吐量曲线置信区间内，则表示吞吐量的上升或下降可能是由于误差导致的，传输媒介工作正常；若是该曲线有部分点落在漏泄电缆正常工作时吞吐量曲线置信区间外，则表示传输媒介该点位置处出现故障。

图4为本发明实施例提供的一种根据吞吐量曲线与传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间的对比结果判断传输媒介出现故障的示意图。如图4所示：在漏泄电缆距离初始端15米处测得的吞吐量的值为29.7Mbps,而在该处的吞吐量的置信区间的上限为29.6Mbps,即该曲线有部分点落在置信区间外，则表示漏泄电缆在该点位置处出现故障。

综上所述，本发明实施例通过观察传输媒介的测量点的吞吐量曲线是否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态，可以有效地判断出传输媒介是否出现故障以及故障点的位置。本发明能用于漏泄电缆和波导管等传输媒介的故障监测。

相比于现有的物理层故障检测方法，该方法不需要昂贵的高频设备，只需要通用的计算机配套相应的软件就可以完成故障检测，而且由于故障检测依据的是实际业务的吞吐量，与轨道交通的实际应用非常类似，检测结果非常适合轨道交通。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测方法，其特征在于，将传输媒介平行放置于轨道旁，将接收设备放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，将发送设备与所述传输媒介的一端连接，所述方法具体包括：

当所述小车移动到对应所述传输媒介的指定位置时，通过发送设备在所述传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；

所述接收设备接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量；

判断所述接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将传输媒介平行放置于轨道旁，将接收设备放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，将发送设备与所述传输媒介的一端连接，包括：

所述发送设备包括计算机、耦合器和通信设备，所述计算机与所述耦合器、通信设备电路连接，所述发送设备中的耦合器通过地面无线接入节点与所述传输媒介的一端连接，所述发送设备中的通信设备在传输媒介的一端沿着轨道发送数据包，所述发送设备中的计算机控制所述数据包的发送速率、大小和数量；

所述接收设备包括车载移动终端、耦合器和车载通信设备，所述车载移动终端与所述耦合器、车载通信设备电路连接，所述车载通信设备接收并存储所述发送设备发送的数据包，所述车载移动终端根据车载通信设备接收到的数据包计算出接收设备的吞吐量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

在轨道上依次选取多个等间距的实验点，每个实验点平行对应所述传输媒介上的一个测量点；

在所述传输媒介处于正常工作的情况下，设小车当前停留的实验点对应传输媒介的测量点x时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以设定速率发送数据包，所述接收设备中的车载通信设备接收并存储发送设备发出的数据包，车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；

对所述接收设备每秒钟的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)…+Tn(x)取平均值，得到接收设备在传输媒介上的测量点x处的吞吐量平均值为：

计算出所述n组测量值的方差为：

得到传输媒介的测量点x处的吞吐量T(x)的置信区间为：

其中，α为预先设定的置信度，通过查表得出

的值

通过这种计算方法计算出传输媒介上所有测量点的置信区间的上下限，将传输媒介上所有测量点的置信区间的上限连接起来得到上限曲线，将传输媒介上所有测量点的置信区间的下限连接起来得到下限曲线，所述上限曲线和所述下限曲线所组成的区域即为传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的当所述小车移动到所述传输媒介的指定位置时，通过发送设备在所述传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；所述接收设备接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量，包括：

当需要测量所述传输媒介的工作状态时，当小车停留的实验点对应传输媒介的某测量点x处时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以设定速率发送数据包，车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；对小车上的接收设备的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到小车上的接收设备在传输媒介上的某测量点x处的吞吐量平均值为：

重复执行上述处理过程，得到接收设备在传输媒介上各测量点处的吞吐量平均值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的判断所述接收设备的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常，包括：

将所述传输媒介上各测量点处的吞吐量连接成吞吐量曲线，如果所述吞吐量曲线中有落在所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之外的点，则判断所述传输媒介在该点位置处出现故障；如果所述吞吐量曲线全部落在传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之内，则判断所述传输媒介的工作状态正常。

6.一种数据通信系统中轨旁传输媒介的故障检测装置，其特征在于，包括：发送设备和接收设备；

所述的发送设备，用于与所述传输媒介的一端连接，所述传输媒介平行放置于轨道旁，当小车移动到所述传输媒介的指定位置时，通过发送设备在所述传输媒介的一端沿着所述轨道发送数据包；

所述的接收设备，用于放置在小车上，所述小车在所述轨道上移动，接收所述发送设备发出的数据包，并根据设定时间段内接收到的数据包的数量和数据包的大小，计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量；判断所述接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量否位于所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间内，根据判断结果确定所述传输媒介的指定位置的工作状态是否正常。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的发送设备包括：计算机、耦合器和通信设备，所述计算机与耦合器、通信设备电路连接，所述发送设备中的耦合器通过地面无线接入节点与所述传输媒介的一端连接，所述发送设备中的通信设备在传输媒介的一端沿着轨道发送数据包，所述发送设备中的计算机控制所述数据包的发送速率、大小和数量。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的接收设备包括车载移动终端、耦合器和车载通信设备，所述车载移动终端与耦合器、车载通信设备电路连接，所述车载通信设备接收并存储发送设备发送的数据包，所述车载移动终端根据车载通信设备接收到的数据包计算出接收设备在所述传输媒介的指定位置上的吞吐量。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述发送设备，具体用于在所述传输媒介处于正常工作的情况下，设小车当前停留的实验点对应传输媒介的测量点x时，通过通信设备在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包；

所述接收设备，具体用于通过车载通信设备接收并存储发送设备发出的数据包，通过车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；

对所述接收设备每秒钟的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到接收设备在传输媒介上的测量点x处的吞吐量平均值为：

计算出所述n组测量值的方差为：

得到传输媒介的测量点x处的吞吐量T(x)的置信区间为：

其中，α为预先设定的置信度，通过查表得出

的值

通过这种计算方法计算出传输媒介上所有测量点的置信区间的上下限，将传输媒介上所有测量点的置信区间的上限连接起来得到上限曲线，将传输媒介上所有测量点的置信区间的下限连接起来得到下限曲线，所述上限曲线和所述下限曲线所组成的区域即为传输媒介正常工作时吞吐量曲线的置信区间。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述发送设备，具体用于当需要测量所述传输媒介的工作状态时，当小车停留的实验点对应传输媒介的某测量点x处时，发送设备中的通信设备在传输媒介的一端以速率V发送N个大小为M的数据包；

所述接收设备，具体用于通过车载移动终端计算出车载通信设备每秒钟接收到的数据包的个数N，数据包的大小为M，进而计算出接收设备每秒钟的吞吐量为T＝N*M；对小车上的接收设备的吞吐量测量n次，对n次的测量值T1(x)+T2(x)+…+Tn(x)取平均值，得到小车上的接收设备在传输媒介上的某测量点x处的吞吐量平均值为：

重复执行上述处理过程，得到传输媒介上各测量点处的吞吐量平均值；将所述传输媒介上各测量点处的吞吐量连接成吞吐量曲线，如果所述吞吐量曲线中有落在所述传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之外的点，则判断所述传输媒介在该点位置处出现故障；如果所述吞吐量曲线全部落在传输媒介正常工作时吞吐量曲线置信区间之内，则判断所述传输媒介的工作状态正常。

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