CN212677383U - 一种gsm-r信号检测系统及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种GSM‑R信号检测系统及无人机，属于检测技术领域，所述系统用于对待测铁路段进行GSM‑R信号检测，并且所述系统包括：移动设备、检测设备和控制装置，所述移动设备，与所述控制装置信号连接，在所述控制装置控制下根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动；所述检测设备，固定在所述移动设备上，随所述移动设备移动，以对所述待测铁路段进行检测；所述控制装置，与所述移动设备信号连接，控制所述移动设备根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动。

Description

一种GSM-R信号检测系统及无人机

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，具体地涉及一种GSM-R信号检测系统及无人机。

背景技术

随着经济的飞速发展，科技技术不断趋于信息化，我国的铁路信息网更是遍布整个铁路工程建设。基于无线通信系统，GSM-R(Global System for MobileCommunications–Railway，铁路综合数字化无线通信系统)根据铁路通信的使用需求应用而生，该系统为铁路的安全运输提供双向、大容量通道，通过GSM-R能够实现铁路系统数字化信息交互，有效保障了铁路运输过程中信息传输的及时性和有效性。GSM-R主要应用于车地调度通信、列车控制信息传送、车辆信息交互等工作，实现了现代化中国铁路通信的数字化。

在每一段铁路工程进入验收阶段时要经过静态和动态两次测试，验收合格方可正式运营。其中，静态测试是指在列车非运动状态下，针对铁路的指定位置，对GSM-R的网络服务指标进行测试。动态测试则是指在列车在轨运行时，对GSM-R网络服务指标进行的测试。静态测试往往位于铁路沿线的地面指定地点，动态测试需要针对列车运行的路径轨迹进行测试。由于铁路地理位置的特殊性，部分铁路段位于高架桥、高路基、深山沟壑中。无论是静态测试，还是动态测试，铁路位置和所处的地形都会给 GSM-R网络测试设备带来较大挑战，由此给设备的运行速度造成影响，从而导致网络服务质量指标测试结果偏差较大，不能正确反映GSM-R网络服务指标。

实用新型内容

为了解决或至少部分解决上述技术问题，本实用新型实施例的目的是提供一种GSM-R信号检测系统及无人机。

为了实现上述目的，本实用新型实施例一方面提供一种GSM-R信号检测系统，所述系统用于对待测铁路段进行GSM-R信号检测，并且所述系统包括：移动设备、检测设备和控制装置，所述移动设备，与所述控制装置信号连接，在所述控制装置控制下根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动；所述检测设备，固定在所述移动设备上，随所述移动设备移动，以对所述待测铁路段进行检测；所述控制装置，与所述移动设备信号连接，控制所述移动设备根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动。

可选的，所述系统还包括：检测分析装置，与所述检测设备信号连接，用于接收所述检测设备对所述待测铁路段进行检测得到的检测数据，并根据检测数据进行分析，得到检测结果。

可选的，所述检测设备用于对待测铁路段执行以下信号检测项目至少之一：语音通信服务质量检测；分组交换数据业务服务质量检测；列控运行控制类电路交换数据业务服务质量检测。

可选的，所述控制装置设置于所述移动设备上；和/或，所述控制装置配置有第一无线通信模块，并且所述移动设备上配置有第二无线通信模块，所述控制装置通过所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块之间的信号交互控制所述移动设备。

可选的，所述移动设备能够在所述控制装置的控制下，在所述待测铁路段的指定位置保持设定时长的静止状态。

可选的，所述移动设备能够在所述控制装置的控制下，在所述待测铁路段按照设定移动线路以设定移动速度移动。

可选的，所述移动设备为无人机。

可选的，所述控制装置为与所述无人机信号连接的遥控装置。

根据本实用新型实施例第二方面，还提供一种无人机，所述无人机用于对待测铁路段进行GSM-R信号检测，并且所述无人机包括：无人机本体、检测设备和控制装置，所述无人机本体，与所述控制装置信号连接，在所述控制装置控制下根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动；所述检测设备，固定在所述无人机本体上，随所述无人机本体移动，以对所述待测铁路段进行检测；所述控制装置，与所述移动设备信号连接，控制所述无人机本体根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动。

通过上述技术方案，将检测设备固定在移动设备上，随着移动设备移动并执行对待测铁路端的GSM-R信号检测，移动设备能够在空间中携带检测设备灵活移动执行信号检测任务，摆脱了地形、植被等因素等环境条件的限制，实现了对GSM-R信号的多角度、全方位的检查，有效提高了 GSM-R静态测试的准确度，以及动态检测中发现的问题的能力。此外，移动设备拥有较高的灵活性，不会受限于列车运行轨迹这单一的线性轨迹，也不受限于地面低高度，同时还兼具了移动检测的功能，任意空间地点均可进行收集数据测试，确保检测的质量和效果的基础上，大大降低检测人员的工作强度。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例GSM-R信号检测系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例检测设备的组成结构示意图；

图3是本实用新型实施例无人机的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，在没有特殊说明的情况下，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”及“包含”是指存在上述特征、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/或它们的组合。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无线耦接。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全部或任一单元和全部组合。

参见图1示出的是图1示出了本实用新型实施例GSM-R信号检测系统的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例GSM-R信号检测系统10用于对待测铁路段进行GSM-R信号检测，可以包括：移动设备101、检测设备102和控制装置103，移动设备101，与控制装置103信号连接，在控制装置103控制下根据预设移动方案在待测铁路段上移动；检测设备102，固定在移动设备101上，随移动设备移动101，以对待测铁路段进行检测；控制装置103，与移动设备信号连接，控制移动设备根据预设移动方案在待测铁路段上移动。

需要说明的是，本实用新型实施例中，检测设备102固定在移动设备 101上只要能够随移动设备移动101即可，对于其在移动设备101上的具体位置，本实用新型不做具体限定，例如：可以将检测设备102固定在移动设备101的下方，也可以将检测设备102固定在移动设备101的上方，以及其他合适的地方。为了对本实用新型进行较为具体的说明，下文中如无特别说明，本实用新型均以将检测设备102固定在移动设备101的下方为例。当然，将检测设备102固定在移动设备101的其他位置的方法均在本实用新型的保护范围。

在本实用新型一实施方式中，移动设备101为无人机。

在本实用新型一实施方式中，检测设备102为便携式GSM-R信号检测设备。

举例来讲，将便携的GSM-R检测设备固定在无人机下方进行GSM-R 信号检测，在一些比较恶劣的天气状况下，如暴雨、大风等，采用人工登杆检测网络信息的方式比较危险，而无人机的存在则可以取代人工巡检，可以有效降低人工巡检的成本。

在本实用新型一实施方式中，控制装置103设置于移动设备101上；和 /或，控制装置103配置有第一无线通信模块，并且移动设备101上配置有第二无线通信模块，控制装置通过第一无线通信模块和第二无线通信模块之间的信号交互控制移动设备。

在本实用新型一实施方式中，控制装置103为与无人机信号连接的遥控装置。

举例说明，控制装置103可以固定在移动设备101上。能够按照预设的移动方案在待测铁路段上移动。例如：移动设备101为无人机，控制装置 103可以是其控制器，在其控制器内预先输入包含时间戳的预设线路，则控制器能够按照预设线路在待测铁路段上移动。

控制装置103还可以是移动设备101的遥控器，遥控器上配置有第一无线通信模块，并且移动设备101上配置有第二无线通信模块，控制装置103 通过第一无线通信模块和第二无线通信模块之间的信号交互控制移动设备 101。例如：移动设备101为无人机，控制装置103可以是其遥控器，在遥控器的控制下，无人机根据遥控器的控制，实时移动。

例如：具有自主悬停以及飞行控制系统的无人机，可提供自动驾驶和手动控制两种不同的模式，自动驾驶时无人机能够根据预先设定好的参数通过地面站的高清监控系统对待测铁路段的无线网络进行针对性的检测，手动控制时可通过操作系统实现对无人机飞行路线的控制，例如：利用遥控器对无人机飞行线路进行控制。

如此，GSM-R信号检测设备可以随着无人机的移动而移动，并在移动过程中进行GSM-R信号检测。从而避免了提高了GSM-R信号检测的灵活性，不在受限于检测列车的单一线性轨迹，也不受限于地面高度，可以在任意空间地点进行信号检测和检测数据的搜集。由此，大大降低了检测列车的开行成本，例如：无需再为了某一铁路段的局部问题而进行整个铁路线路的全程测试，避免数以万计的巨大成本开销。使用无人机后，仅需数名检测人员及无人机即可完成测试工作，完成相同的GSM-R信号检测任务，成本大大降低。

在本实用新型一实施方式中，移动设备101能够在控制装置103的控制下，在待测铁路段的指定位置保持设定时长的静止状态。

举例说明，移动设备101为无人机，无人机可以在指定的位置保持设定时长保持设定时长的静止状态。例如：对于检测列车执行整条铁路线的 GSM-R信号检测任务中发现的某个位置的问题，工程师无法进行问题复现。无人机能够移动至相应地位置，再次进行测试。

例如：可以通过人工遥控在待测铁路段附近实现无人机的升降和悬停，有效摆脱地形、植被等环境条件的限制，可在保证安全距离的情况下实现对待测铁路段指定位置的网络质量进行检测。如此，将具备自主悬停和导航技术的无人机用于对铁路网络进行全面巡视和检查，当网络出现故障时，可以快速准确地进行故障点的定位，配合相关技术和设备还能构建针对铁路网络的立体式全方位巡检系统。同时使得GSM-R信号检测系统可以不受铁路段地形、检测雷车速度、高速等因素，工程师无法进行问题复现分析，利用无人机进行该测试，为工程师提供了丰富的周边数据且可在无检测车动态测试情况下复现问题供以进行问题分析。

在本实用新型一实施方式中，移动设备101能够在控制装置103的控制下，在待测铁路段按照设定移动线路以设定移动速度移动。

例如：移动设备101为无人机，检测设备102固定在无人机下方，无人机在其控制器的控制下按照设定移动速度移动。需要说明的是，设定移动速度可以是无人机在待测铁路段上均采用相同的速度移动，也可以是指定的位置采用指定的移动速度移动，还可以是以设定的加速度进行加速度运动等，本实用新型对此不做限定。

图2示出了本实用新型实施例检测设备的组成结构示意图，参见图2，检测设备用于对待测铁路段进行GSM-R信号检测，检测设备可以包括：接收天线201、频谱仪202、信号处理系统203、GPS模块204、测试手机 205，其中，频谱仪202可以用接收机替代。检测设备通过接收天线201、频谱仪202、GPS模块204、测试手机205接收所检测到的数据信息，发送至信号处理系统203进行处理，得到GSM-R信号检测的检测结果。例如：频谱仪203可以与信号处理系统203之间进行电平及时间信息的传输。GPS 模块204可以将经纬度及时间信息发送至信号处理系统203。测试手机205 与信号处理系统203之间可以执行测试手机信息的互传。

在本实用新型一实施方式中，GSM-R信号检测系统10还包括检测分析装置(图中未示出)，与检测设备102信号连接，用于接收检测设备102对待测铁路段进行检测得到的检测数据，并根据检测数据进行分析，得到检测结果。

举例说明，检测分析装置为GSM-R检测系统的地面控制中心服务器，利用无线数据传输装置将检测设备102执行检测任务得到的检测数据发送至检测分析装置，检测分析装置可以对检查数据进行实时分析。

此外，使用无人机的控制系统来控制整个无人机和检测设备在空中的位置，以调整检测设备进行GSM-R信号检测的测试位置，将检测车的线检测和静态检测的面检测扩展为空间检测，丰富了检测数据，进而更有利于进行GSM-R信号分析。

在本实用新型一实施方式中，检测设备102用于对待测铁路段执行以下信号检测项目至少之一：语音通信服务质量检测；分组交换数据业务服务质量检测；列控运行控制类电路交换数据业务服务质量检测。

举例说明，GSM-R检测系统可以执行通信服务质量检测包括呼叫建立时间、呼叫建立失败概率、切换成功率、切换中断时间、组呼建立时间及失败概率、紧急呼叫建立时间及失败概率；分组交换数据业务服务质量检测包括GPRS数据传送时延、数据吞吐量指标；列控运行控制类电路交换数据业务(CSD)服务质量检测包括网络注册时延、CSD连接建立时延、CSD 连接建立失败率、CSD数据传输端到端时延、CSD连接丢失概率、CSD传输干扰率(CSD干扰时间、CSD无差错时间)。具体来讲，可以分别包括以下步骤。

1、语音通信服务质量检测。

步骤一：切换成功率，使用测试手机采集GSM-R空中接口信令，通过信令HandoverCommand和Handover Success或Handover Failure判定切换成功或者失败。

步骤二：切换执行时间，获取Handover Command和Handover Success 的时间戳，两者的差值为越区切换执行时间。

步骤三：个呼成功率、呼叫建立时间、掉话率测试，单次呼叫建立时间＝time(connect)-time(Channel request/CM service request)，其中， time(connect)表示呼叫成功建立的时间，time(Channel request/CM service request)表示发起信道请求/呼叫管理服务请求的时间，即从发起信道请求/呼叫管理服务请求到呼叫成功建立连接的时间差。

2、分组交换数据业务服务质量检测，例如：CSD列控业务服务质量检测，可以包括如下操作步骤。

步骤一：连接建立时间，在设备接口通过向测试终端发送命令开始测试，计时从接口发送命令开始到连接成功建立消息结束，取这两个时间间隔中的较大者。

步骤二：连接建立失败概率，连接建立失败概率＝连接建立失败次数/ 连接建立总尝试次数×100％。

步骤三：端到端数据传输时延用户数据帧传送时延<0.5秒的百分比＝数据帧传送时延<0.5秒的帧数/成功传送的总的数据帧数×100％。

步骤四：链路(失效)断开概率，链路(失效)断开概率定义为在累积的连接保持时间内非主动释放的累积次数。

步骤五：传输干扰率及恢复时间，通过测试终端发送和接收数据帧实现对传输干扰时间和传输无差错时间的测试，在发送方和接收方都将发送和接收的数据帧存储成文件。

3、列控运行控制类电路交换数据业务服务质量检测，例如：GPRS分组域数据业务服务质量检测，可以包括如下操作步骤。

步骤一：数据吞吐量，数据吞吐量定义为表示无线信道上单位时间内通过的数据量。使用带GPRS功能的测试终端连接到GSM-RGPRS网络，采用FTP传输协议向地面服务器上传、下载数据文件，计算GPRS上下行数据吞吐量。

步骤二：UDP、PING延时和丢包/误包率，使用带GPRS功能的测试终端连接到GSM-RGPRS网络，车载测试软件向地面服务器发送GPRS数据包，地面服务器收到数据包后立即将数据回发到车载设备，车载测试软件统计丢包率和误报率。

通过上述技术方案，将检测设备固定在移动设备上，随着移动设备移动并执行对待测铁路端的GSM-R信号检测，移动设备能够在空间中携带检测设备灵活移动执行信号检测任务，摆脱了地形、植被等因素等环境条件的限制，实现了对GSM-R信号的多角度、全方位的检查，有效提高了 GSM-R静态测试的准确度，以及动态检测中发现的问题的能力。此外，移动设备拥有较高的灵活性，不会受限于列车运行轨迹这单一的线性轨迹，也不受限于地面低高度，同时还兼具了移动检测的功能，任意空间地点均可进行收集数据测试，确保检测的质量和效果的基础上，大大降低检测人员的工作强度。

图3是本实用新型实施例无人机的结构示意图，如图3所示，无人机用于对待测铁路段进行GSM-R信号检测，并且无人机30包括：无人机本体 301、检测设备302和控制装置303，无人机本体301，与控制装置303信号连接，在控制装置303控制下根据预设移动方案在待测铁路段上移动；检测设备302，固定在无人机本体301上，随无人机本体301移动，以对待测铁路段进行检测；控制装置303，与控制装置303信号连接，控制无人机本体301根据预设移动方案在待测铁路段上移动。

关于图3所提供的无人机实施例的具体细节和效果可以参照上文关于 GSM-R信号检测系统的实施例的描述，相同内容在此不加以赘述。

以上结合附图详细描述了本实用新型例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor) 执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U 盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (9)

1.一种GSM-R信号检测系统，其特征在于，所述系统用于对待测铁路段进行GSM-R信号检测，并且所述系统包括：移动设备、检测设备和控制装置，

所述移动设备，与所述控制装置信号连接，在所述控制装置控制下根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动；

所述检测设备，固定在所述移动设备上，随所述移动设备移动，以对所述待测铁路段进行检测；

所述控制装置，与所述移动设备信号连接，控制所述移动设备根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

检测分析装置，与所述检测设备信号连接，用于接收所述检测设备对所述待测铁路段进行检测得到的检测数据，并根据检测数据进行分析，得到检测结果。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测设备用于对待测铁路段执行以下信号检测项目至少之一：

语音通信服务质量检测；

分组交换数据业务服务质量检测；

列控运行控制类电路交换数据业务服务质量检测。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述控制装置设置于所述移动设备上；和/或，

所述控制装置配置有第一无线通信模块，并且所述移动设备上配置有第二无线通信模块，所述控制装置通过所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块之间的信号交互控制所述移动设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述移动设备能够在所述控制装置的控制下，在所述待测铁路段的指定位置保持设定时长的静止状态。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述移动设备能够在所述控制装置的控制下，在所述待测铁路段按照设定移动线路以设定移动速度移动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述移动设备为无人机。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制装置为与所述无人机信号连接的遥控装置。

9.一种无人机，其特征在于，所述无人机用于对待测铁路段进行GSM-R信号检测，并且所述无人机包括：无人机本体、检测设备和控制装置，

所述无人机本体，与所述控制装置信号连接，在所述控制装置控制下根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动；

所述检测设备，固定在所述无人机本体上，随所述无人机本体移动，以对所述待测铁路段进行检测；

所述控制装置，与所述移动设备信号连接，控制所述无人机本体根据预设移动方案在所述待测铁路段上移动。

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