CBTC车地无线通信监测系统设计与实现
发布时间：2019-11-02 16:01
【摘要】：CBTC(Communication Based Train Control,基于无线通信的列车自动控制)系统采用车地无线通信的方式完成移动列车与地面控制设备之间实时双向的信息交换。目前CBTC车地无线通信主要采用基于802.11协议的WLAN(Wireless Local Area Network,无线局域网)技术。车地无线信号的传输普遍采用公众免费的2.4GHz频段,无疑增加了系统通信的安全风险,近几年已经出现了多起民用通信设备干扰列车正常运行的案例。综合国内外研究现状,目前对于车地无线通信监测的研究相对较少,但对CBTC车地无线通信进行监测已经成为当务之急。本文主要工作内容如下:(1)对质心定位算法和无线信号传播损耗模型进行了学习与研究,结合多种定位算法的优点,给出了一种基于RSSI(Received Signal Strength Indicator,接收信号强度指示)的质心定位的改进算法,并通过实验仿真验证本算法相比传统的质心定位算法明显提高了定位精度。(2)对CBTC车地无线通信的原理和安全问题进行了研究,分析了 CBTC车地无线通信监测系统的设计需求,构建了 CBTC车地无线通信监测系统的总体框架,设计并实现了 CBTC车地无线通信监测系统。(3)对系统性能进行了测试:系统能够有效地对网络数据包进行捕获;能够有效地分析数据包,得到源IP地址、目的IP地址、协议类型等信息;能够有效地对连入网络的设备进行监测,得到SSID(Service Set Identifier,服务集标识)、MAC地址、信号强度等信息;利用本文提出的改进定位算法,能够有效地对非法设备进行定位,定位误差小。CBTC车地无线通信监测系统具有对车地无线通信的监测功能,能够对连入车地无线网络的非法设备进行定位,系统操作简便,在实际工程中具有一定的应用价值。
【图文】：
元（Ｄａｔａｂａｓｅ邋Ｓｔｏｒａｇｅ邋Ｕｎｉｔ，邋ＤＳＵ）；区域控制器（ＺＣ）；计算机联锁（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ逡逑Ｉｎｔｅｒｌｏ浊ｉｎｇ，口）；车载控制器（Ｖｅｈｉｃｌｅ邋Ｏｎ邋Ｂｏａｒｄ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ，邋ＶＯＢＣ）；数据通信子系逡逑统（ＤＣＳ）。如图２－１所示，为ＣＢＴＣ系统结构概念示意图。逡逑ＡＴＳ逡逑ＤＳＵ逦控制中也逡逑道岔逦ＺＣ逦ＺＣ逦ｍ逡逑站台口邋？－？Ｉ计算机联ＩＩ电子联鲍Ｉ逦Ｉ计算化联１１电子联锁Ｉ逦站台口逡逑信号机逦Ｉ锁系统ＩＩ模块逦Ｉ锁系统ＩＩ模块逦信号机逡逑计轴区段逦＂逦＾逦＊逦＊逦＾逦＊逦计轴区段逡逑紧急停车按钮等逦紧急停车按钮等逡逑Ｗ太网０＿＿＿＾＿逦，逦Ｉ邋＇邋Ｉ逦￣应答器逡逑ｒ￣ｒｎ邋面面逡逑ＡＰ逦ＡＰ逦ＡＰ逦＾逦＊逡逑Ｉ邋Ｉ逦Ｌ苗．．逦轨旁逡逑逦马逦—矿逦乎—逦逡逑无线逦１逦逦逦逦逡逑无线接收、逦无线接收、逡逑司机邋逦Ｔ－——逦逦逦１邋司机逡逑盈巧櫖逦逦邋ＶＯＢＣ邋逦邋显巧屏逦车载逡逑图２－１邋ＣＢＴＣ系统结构概念示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋出ａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＣＢＴＣ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｃｏｎｃｅｐｔ逡逑（１）车载控制器（ＶＯＢＣ）逡逑车载控制器是构成车载子系统的关键部分，它集合了列车自动防护（ＡＴＰ）子逡逑系统和列车自动驾驶（ＡＴＯ）子系统的所有效能，负责确定列车的位置，监控列车逡逑速度，按照必要情况保证正确的制动，管理列车控制模式，并根据轨旁区域控制逡逑器（ＺＣ）的信息控制列车。逡逑列车进入停车场出库线后
ＡＴＳ还具有显示全线车站、停车场和车辆段的信号设备，，自动控制列逡逑车进路和发车指示器，自动统计各种运行状态，自动记录运行日志和操作事件等逡逑功能。ＡＴＳ子系统结构图如下图２－２所示。逡逑ＡＴＳ设备逦Ｉ「瓜语加离杳逦逡逑｜｜逦｜｜逦Ｉ逦Ｉ逦尘时钟、无逡逑＆邋０逦Ｆ逦Ｉ邋Ｓ？１逡逑中综合思示之本＾逦Ｉ逦１逦ＰＩＳ、ＰＡＳ、逡逑ｒ邋Ｉ魏灥d凇卞义希蠓阑鹌斟蝸吖ぷ髡惧挝すぷ髡荆慑危慑义现蠈敲板鍕姁i逦Ｆ巴心Ｉ栔逡逑综合盈ｆ}0ｒ琴记录器彩色澞魄Ｉ逦踩逡逑Ｉ逦逦Ｉ逦＾逦Ｉ邋Ｉ逦Ｉ逡逑（邋Ｌ邋，．…．逦Ｉ巧巧通信系巧＜ｐ｜：Ｓ）骨干Ｉ逦Ｉ￣￣Ｑ逡逑轨逦逦逦邋逦Ｉ邋＿￣￣逦逦逦逡逑旁Ｉ车担毫邋１邋Ｉ信号呈邋１逦１逦ｊ丰—担呈＾邋１邋ｆ畜号呈１＂逦Ｉ逡逑ｉｉ邋ｍ＼＼邋§邋ｍ逦Ｉ邋Ａ邋Ｄ邋灥ｉ逡逑墓些ＡＪＳ丑乍当Ｉ邋Ｉ邋兰记兰—》子崎逦本地ＡＴＳ工作站Ｉ邋１数据记录器做工作站１逡逑图２－２列车自动监控子系统逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ａｕｔｏｍａｔｉｃ邋Ｔｒａｉｎ邋Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ逡逑ＡＴＳ由控制中屯、设备和分散在全线设备集中站、非设备集中站、停车场及车逡逑辆段的设备，通过ＡＴＳ主干网连接构成。其中屯、设备包括调度员工作站、调度长逡逑工作站、培训模拟台等应用设备。为了提高整个系统的可靠性，ＡＴＳ子系统的关逡逑键设备和网络均采用冗余配置。逡逑２．３．２列车自动防护（ＡＴＰ）子系统逡逑ＡＴＰ主要负责保证列车安全运行，提供列车间隔控制和速度防护等功能，是逡逑轨道交通ＡＴＣ系统的核也系统之一。当车载设备接收到地面限速信息后
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U284.48;TP274;TN92
本文编号：2554581
【图文】：
元（Ｄａｔａｂａｓｅ邋Ｓｔｏｒａｇｅ邋Ｕｎｉｔ，邋ＤＳＵ）；区域控制器（ＺＣ）；计算机联锁（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ逡逑Ｉｎｔｅｒｌｏ浊ｉｎｇ，口）；车载控制器（Ｖｅｈｉｃｌｅ邋Ｏｎ邋Ｂｏａｒｄ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ，邋ＶＯＢＣ）；数据通信子系逡逑统（ＤＣＳ）。如图２－１所示，为ＣＢＴＣ系统结构概念示意图。逡逑ＡＴＳ逡逑ＤＳＵ逦控制中也逡逑道岔逦ＺＣ逦ＺＣ逦ｍ逡逑站台口邋？－？Ｉ计算机联ＩＩ电子联鲍Ｉ逦Ｉ计算化联１１电子联锁Ｉ逦站台口逡逑信号机逦Ｉ锁系统ＩＩ模块逦Ｉ锁系统ＩＩ模块逦信号机逡逑计轴区段逦＂逦＾逦＊逦＊逦＾逦＊逦计轴区段逡逑紧急停车按钮等逦紧急停车按钮等逡逑Ｗ太网０＿＿＿＾＿逦，逦Ｉ邋＇邋Ｉ逦￣应答器逡逑ｒ￣ｒｎ邋面面逡逑ＡＰ逦ＡＰ逦ＡＰ逦＾逦＊逡逑Ｉ邋Ｉ逦Ｌ苗．．逦轨旁逡逑逦马逦—矿逦乎—逦逡逑无线逦１逦逦逦逦逡逑无线接收、逦无线接收、逡逑司机邋逦Ｔ－——逦逦逦１邋司机逡逑盈巧櫖逦逦邋ＶＯＢＣ邋逦邋显巧屏逦车载逡逑图２－１邋ＣＢＴＣ系统结构概念示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋出ａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＣＢＴＣ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｃｏｎｃｅｐｔ逡逑（１）车载控制器（ＶＯＢＣ）逡逑车载控制器是构成车载子系统的关键部分，它集合了列车自动防护（ＡＴＰ）子逡逑系统和列车自动驾驶（ＡＴＯ）子系统的所有效能，负责确定列车的位置，监控列车逡逑速度，按照必要情况保证正确的制动，管理列车控制模式，并根据轨旁区域控制逡逑器（ＺＣ）的信息控制列车。逡逑列车进入停车场出库线后
ＡＴＳ还具有显示全线车站、停车场和车辆段的信号设备，，自动控制列逡逑车进路和发车指示器，自动统计各种运行状态，自动记录运行日志和操作事件等逡逑功能。ＡＴＳ子系统结构图如下图２－２所示。逡逑ＡＴＳ设备逦Ｉ「瓜语加离杳逦逡逑｜｜逦｜｜逦Ｉ逦Ｉ逦尘时钟、无逡逑＆邋０逦Ｆ逦Ｉ邋Ｓ？１逡逑中综合思示之本＾逦Ｉ逦１逦ＰＩＳ、ＰＡＳ、逡逑ｒ邋Ｉ魏灥d凇卞义希蠓阑鹌斟蝸吖ぷ髡惧挝すぷ髡荆慑危慑义现蠈敲板鍕姁i逦Ｆ巴心Ｉ栔逡逑综合盈ｆ}0ｒ琴记录器彩色澞魄Ｉ逦踩逡逑Ｉ逦逦Ｉ逦＾逦Ｉ邋Ｉ逦Ｉ逡逑（邋Ｌ邋，．…．逦Ｉ巧巧通信系巧＜ｐ｜：Ｓ）骨干Ｉ逦Ｉ￣￣Ｑ逡逑轨逦逦逦邋逦Ｉ邋＿￣￣逦逦逦逡逑旁Ｉ车担毫邋１邋Ｉ信号呈邋１逦１逦ｊ丰—担呈＾邋１邋ｆ畜号呈１＂逦Ｉ逡逑ｉｉ邋ｍ＼＼邋§邋ｍ逦Ｉ邋Ａ邋Ｄ邋灥ｉ逡逑墓些ＡＪＳ丑乍当Ｉ邋Ｉ邋兰记兰—》子崎逦本地ＡＴＳ工作站Ｉ邋１数据记录器做工作站１逡逑图２－２列车自动监控子系统逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ａｕｔｏｍａｔｉｃ邋Ｔｒａｉｎ邋Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ逡逑ＡＴＳ由控制中屯、设备和分散在全线设备集中站、非设备集中站、停车场及车逡逑辆段的设备，通过ＡＴＳ主干网连接构成。其中屯、设备包括调度员工作站、调度长逡逑工作站、培训模拟台等应用设备。为了提高整个系统的可靠性，ＡＴＳ子系统的关逡逑键设备和网络均采用冗余配置。逡逑２．３．２列车自动防护（ＡＴＰ）子系统逡逑ＡＴＰ主要负责保证列车安全运行，提供列车间隔控制和速度防护等功能，是逡逑轨道交通ＡＴＣ系统的核也系统之一。当车载设备接收到地面限速信息后
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U284.48;TP274;TN92
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 郭彦宏;基于城轨交通三维仿真系统的列车自动驾驶研究[D];西南交通大学;2018年
本文编号：2554581
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