CN113115265B - 一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法 - Google Patents
一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,包括以下步骤:将列车车地通信系统时隙资源划分为测试命令时隙、测试应答时隙以及场强测试时隙;在测试命令时隙中,车载基站向地面基站发出测试命令;在测试应答时隙中,车载基站等待接收由地面基站返回的测试应答命令;在场强测试时隙中,磁悬浮列车对地面基站进行场强测试,并记录地面基站的场强。本发明的目的在于提供一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,使用现有运行的磁悬浮列车通信系统,利用时隙编码方法,对地面基站场强进行自动化测试,确保在轨道沿线上有满足要求的信号场强覆盖,以保证列车在运行中可以与地面进行正常通信。
Description
技术领域
本发明涉及地面基站场强测试技术领域,尤其涉及一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法。
背景技术
为了保证磁悬浮列车运行过程中的行驶安全,在磁浮列车轨道建成时需对地面基站场强进行测试,确保在轨道沿线上有满足要求的信号场强覆盖来实现磁悬浮车地双向通信。
目前,铁路系统常用的场强测试方法为GSM-R场强测试方法,该方法使用GPS系统获取列车位置信息,并利用简单的场强测试仪来检测空间中某一位置的电压值即可测试出接收信号的功率,进而推算出该位置的场强。该方法设备简单,易于实现,但是GSM-R系统是一种低频窄带通信系统,带宽为4MHz,无法满足高速铁路的发展需求,并且GSM-R系统相邻小区间切换延时较长,在列车高速运行的情况下,测试间隔距离会增大,在磁悬浮列车系统中通常无法满足场强测试需求。
目前磁悬浮列车采用了38GHz毫米波通信系统,工作频率高,且通信系统与列车定位系统和牵引动力系统构成闭环紧耦合回路,其列车通信、定位与牵引功能相互依赖。而GSM-R系统仅用于列车通信,与定位和牵引动力系统互相独立,其场强测试方法不适用于磁悬浮列车通信系统,无法满足磁悬浮列车场强的测试需求。
由于传统轨道交通的场强测试方法无法测试毫米波地面基站场强,目前常用的磁悬浮列车车地通信系统地面基站场强测试方法为人工测试,即测试人员使用毫米波频谱仪沿磁悬浮列车线间隔固定长度进行手动测试。但是该方法每次测试时都需要测试人员与列车控制人员沟通配合,确认测试位置后再进行测试,且每次测试时要手动设置测试频率、记录测试结果,工作量大,无法满足磁悬浮列车车地通信系统地面基站场强测试高效率、高精度的需求,难以应用于大规模的磁浮列车线路场强测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,使用现有运行的磁悬浮列车车地通信系统,利用时隙编码方法,对地面基站场强进行自动化测试,确保在轨道沿线上有满足要求的信号场强覆盖,以保证磁悬浮列车在运营时与地面基站的正常通信。
本发明通过下述技术方案实现:
一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,包括以下步骤:
S1:将列车车地通信系统时隙资源划分为测试命令时隙、测试应答时隙以及场强测试时隙;
S2:在所述测试命令时隙中,车载基站向地面基站发出测试命令;其中,所述车载基站在所述地面基站的覆盖范围内;
S3:在所述测试应答时隙中,所述车载基站等待接收由所述地面基站返回的测试应答命令;
其中,所述测试应答命令为所述地面基站对所述测试命令的响应信号;
S4:在所述场强测试时隙中,磁悬浮列车对所述地面基站进行场强测试,并记录所述地面基站的场强。
优选地,所述S2包括以下子步骤:
S21:获取所述磁悬浮列车的位置信息;
S22:所述车载基站将包含所述位置信息的测试命令通过第一地面基站传输至地面分区控制单元;
所述第一地面基站为预先开启的首个地面基站或上一个所述测试应答时隙中开启的地面基站。
优选地,所述S3包括以下子步骤:
所述S3包括以下子步骤:
S31:若所述位置信息位于所述第一地面基站的覆盖范围内,所述地面分区控制单元根据所述测试命令生成所述测试应答命令,并将所述测试应答命令传输至所述第一地面基站;
若所述位置信息位于所述第一地面基站与第二地面基站覆盖范围的交叠区域内,所述地面分区控制单元根据所述位置信息开启所述第二地面基站和关闭所述第一地面基站,并根据所述测试命令生成所述测试应答命令,并将所述测试应答命令传输至所述第二地面基站;
其中,所述第二地面基站为沿磁悬浮列车运行方向的下一个地面基站;
S32:所述第一地面基站或所述第二地面基站将所述测试应答命令传输至所述车载基站,并将工作模式切换至场强测试模式。
优选地,所述车载基站设置有场强测试模块,在所述场强测试时隙中,当所述车载基站收到所述测试应答命令时,通过所述场强测试模块对所述地面基站的场强进行测试,并记录测得的场强。
优选地,若所述车载基站在所述测试应答时隙中未收到所述测试应答命令,所述车载基站再次向所述地面基站发出测试命令。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、使用现有的磁悬浮列车车地通信系统即可实现场强测试,无需使用专用场强测试车辆,降低了测试成本;
2、相比于传统的场强测试方法,本方案提出的场强测试方法通过时隙划分的方式高效率完成车地通信与场强测试,自动化程度高,解决了现有的手动场强测试方法工作量大、效率低下的问题;
3、采用现有运行的磁悬浮列车进行场强测试,可获取列车运行时的地面场强真实覆盖情况,对硬件设备要求较低,测试结果可靠性更高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为现有技术中地面基站交错分布的车地通信网络结构;
图2为本发明所采用的时隙编码方法示意图;
图3为本发明中车地通信过程中的延时示意图;
图4为本发明提出的场强测试方法的示意图;
图5为本发明的该场强测试方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例
一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,包括以下步骤:
S1:将列车车地通信系统时隙资源划分为测试命令时隙、测试应答时隙以及场强测试时隙;
具体地,在本实施例中,设一个标准时隙持续时间为t,一帧分为M个标准时隙,则测试命令时隙、测试应答时隙以及场强测试时隙需要对这M个标准时隙进行分配。由于在测试应答时隙中,地面基站需等待车载基站返回测试应答,而从车载基站发出测试命令到接收地面基站的测试应答之间存在延时(延时的主要因素为空口传播延时和通信信号处理延时,因此需考虑信号在空口之间往返的时间与调制、发射信号和接收、解调信号并生成测试应答返回的时间),若测试应答时隙分配时间过短,容易造成地面基站正常开启并且返回测试应答,车载基站却无法收到的情况;若测试应答时隙分配时间过长,则场强测试时隙会变短,测试出的结果数会变少,测试的覆盖范围也就越少,结果的精确度会受到影响。因此,在实际分配时,需充分考虑上述因素后再根据实际情况进行分配。
S2:在测试命令时隙中,车载基站向地面基站发出测试命令;其中,车载基站在地面基站的覆盖范围内;具体地,包括:
获取磁悬浮列车的位置信息,并生成带有该位置信息的测试命令,车载基站将该测试命令传输至第一地面基站,第一地面基站再将该测试命令传输至地面分区控制单元。
其中,磁悬浮列车的位置信息通过设置在磁悬浮列车轨道旁的定位标志板与位置处理单元获取。
S3:在测试应答时隙中,车载基站等待接收由地面基站返回的测试应答命令;
当地面分区控制单元接收到测试命令时,地面分区控制单元识别测试命令中的位置信息,并根据该位置信息判断是否需要切换到下一个基站;
具体地,若位置信息位于第一地面基站的覆盖范围内,则地面分区控制单元根据该测试命令生成测试应答命令,并将生成测试应答命令传输至第一地面基站,第一地面基站将测试应答命令传输至车载基站并将工作模式切换至场强测试模式;
若位置信息位于第一地面基站与第二地面基站覆盖的交叠区域内,则地面分区控制单元根据该位置信息开启第二地面基站并关闭第一地面基站,同时还根据该测试命令生成测试应答命令,并将生成的测试应答命令传输至第二地面基站,第二地面基站将测试应答命令传输至车载基站并将工作模式切换至场强测试模式。
其中,第一地面基站可以为预先开启的首个地面基站或者上一个测试应答时隙中开启的地面基站;第二地面基站为沿磁悬浮列车运行方向的下一个地面基站;测试应答命令为地面基站对测试命令的响应信号。
由于在初始测试时,地面基站均处于关闭状态,车载基站与地面分区控制单元无法实现数据通信,基于此,为了能够从第一个地面基站开始测试场强,在初始测试时,预先将第一个地面基站开启,并通过车载基站与第一个地面基站的数据交互以实现第一个地面基站的场强测试。随着磁悬浮列车的位置信息改变,当磁悬浮列车处于第一个地面基站(第一地面基站)与第二个地面基站(第二地面基站)覆盖范围的交叠处时,为了能对第二个地面基站(第二地面基站)进行场强测试,地面分区控制单元则根据磁悬浮列车的位置信息开启第二个地面基站(第二地面基站)并关闭第一各地面基站(第一地面基站),使得第二个地面基站(第二地面基站)可以与车载基站进行数据交互,从而实现第二个地面基站的场强测试,依次循环往复,实现所有地面基站的场强测试。
值得说明的是,若在测试应答时隙中,车载基站接收到地面基站所返回的测试应答命令,则证明地面基站已开启并切换至场强测试模式等待测试;若在此期间未收到测试应答命令,则有可能地面基站未收到测试命令,或地面基站未能切换为场强测试模式,不满足测试条件,此次测试应被判为无效,系统需要跳出此次场强测试,回到测试命令时隙,再次向地面基站发送测试命令,等待其应答。
S4:在场强测试时隙中,磁悬浮列车对地面基站进行场强测试,并记录地面基站的场强。
其中,在本实施例中,磁悬浮列车上的车载基站利用其自身的场强测试模块对地面基站进行场强测试,在车载基站收到地面基站的测试应答命令后,在场强测试时隙内使用场强测试模块对其所在位置的场强进行持续测试,并记录该场强信号。综合测试到的场强与获取的列车位置信息即可得到地面基站在不同区域的场强。待完成一次测试后,切换回测试命令时隙,进行下一次测试,直至完成所有地面基站的场强测试。
在列车车地通信系统中,其网络结构如图1所示,地面基站交错分布在磁悬浮列车轨道的左右两侧,且每侧均有地面分区控制单元对其进行控制,由于两侧的地面基站采用不同的频率进行通信,列车可同时对两侧的底面基站进行场强测试。因此,磁悬浮列车仅需在轨道上运行一次,即可完成对轨道沿线所有地面基站的场强测试。作为优选地,控制磁悬浮列车速度,使其在每个地面基站的覆盖范围内均进行多次测试,可使得测试结果更为准确。
在本方案中,使用现有运行的磁悬浮列车通信系统和磁悬浮列车,并结合时隙编码的方法,便可以实现对地面基站的场强进行自动化测试,避免专用场强测试车等特殊测试车辆的需求,可有效降低测试成本;同时相比于传统的场强测试方法,本方案提出的场强测试方法,将地面基站的控制权由车辆控制,车载基站和地面基站形成闭环控制,通信系统根据车辆的位置控制地面基站依次开启与关闭,从而完成场强测试,解决了现有的人工测试方法工作量大、效率低下的问题;此外,由于本方案中利用的是现有运行的磁悬浮列车,可最大程度模拟列车运营时的情况,且不需要改动硬件设备,可靠性更高。
为便于理解,以下以具体的例子进行说明:
本实施例中所涉及的时隙编码方法如图2所示,将一帧分为测试命令时隙、测试应答时隙和场强测试时隙三类进行测试。在此通信系统中,一帧分为M个标准时隙,每个标准时隙为tms。分配第1个标准时隙为测试命令时隙,在此测试命令时隙中,列车上的两个车载基站各自向轨道一侧的地面基站发送测试命令;在测试应答时隙中,列车等待接收地面基站返回的测试应答信号。考虑到从列车发出测试命令到地面基站返回测试应答会有延时,其主要的影响因素为空口距离和通信信号处理延时,如图3所示。在实际的磁悬浮列车系统中,地面基站的覆盖范围为Lkm,考虑信号需在空口来回传输,速度为光速,则此部分的延时可记为T1=(L×2)km÷(3×105)km/s,地面基站收到测试命令信号进行分析后,再将测试应答信号发射出去的延时一般为T2,所以测试应答信号的延时为(T1+T2)ms。为了保证车载基站能够有效地接收到地面基站返回的测试应答信号,测试应答时隙应略大于(T1+T2),分配第2-N个标准时隙为测试应答时隙,使其满足(N-2)×20>(T1+T2)。分配第(N+1)-M个标准时隙为场强测试时隙,令列车每隔1ms测试一次轨道上的场强,则在每个场强测试时隙中可记录200组该基站在轨道上覆盖的场强,并根据列车记录到的位置信息,即可得出地面基站在轨道上不同位置覆盖的场强,其测试过程如图4所示。
在测试过程中,若在测试应答时隙中车载基站接收到了地面基站返回的测试应答,则证明地面基站已开启并切换到场强测试模式等待进行场强测试,可进行场强测试;若在测试应答时隙中车载基站未能接收到地面基站返回的测试应答,此时与列车相邻的地面基站可能未能开启或未切换为场强测试模式,不具备场强测试的条件,则此次测试应被判为无效,列车将跳出此次测试,返回测试命令时隙,再次向地面基站发送测试命令,开启下一次测试;整体的场强测试工作流程如图5所示。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将列车车地通信系统时隙资源划分为测试命令时隙、测试应答时隙以及场强测试时隙;
S2:在所述测试命令时隙中,车载基站向地面基站发出测试命令;其中,所述车载基站在所述地面基站的覆盖范围内;
S3:在所述测试应答时隙中,所述车载基站等待接收由所述地面基站返回的测试应答命令;
其中,所述测试应答命令为所述地面基站对所述测试命令的响应信号;
S4:在所述场强测试时隙中,磁悬浮列车对所述地面基站进行场强测试,并记录所述地面基站的场强;
所述S2包括以下子步骤:
S21:获取所述磁悬浮列车的位置信息;
S22:所述车载基站将包含所述位置信息的测试命令通过第一地面基站传输至地面分区控制单元;
所述第一地面基站为预先开启的首个地面基站或上一个所述测试应答时隙中开启的地面基站;
所述S3包括以下子步骤:
S31:若所述位置信息位于所述第一地面基站的覆盖范围内,所述地面分区控制单元根据所述测试命令生成所述测试应答命令,并将所述测试应答命令传输至所述第一地面基站;
若所述位置信息位于所述第一地面基站与第二地面基站覆盖范围的交叠区域内,所述地面分区控制单元根据所述位置信息开启所述第二地面基站和关闭所述第一地面基站,并根据所述测试命令生成所述测试应答命令,并将所述测试应答命令传输至所述第二地面基站;
其中,所述第二地面基站为沿磁悬浮列车运行方向的下一个地面基站;
S32:所述第一地面基站或所述第二地面基站将所述测试应答命令传输至所述车载基站,并将工作模式切换至场强测试模式。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,其特征在于,所述车载基站设置有场强测试模块,在所述场强测试时隙中,当所述车载基站收到所述测试应答命令时,通过所述场强测试模块对所述地面基站的场强进行测试,并记录测得的场强。
3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮列车车地通信系统基站场强时隙编码测试方法,其特征在于,若所述车载基站在所述测试应答时隙中未收到所述测试应答命令,所述车载基站再次向所述地面基站发出测试命令。
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