[发明专利]一种超高速磁悬浮列车的车地无线通信系统

说明书

一种超高速磁悬浮列车的车地无线通信系统，包括三个通信模块：第一通信模块用于列车内部之间的信息交互，包括车载中继站、无线接入点、车载天线、用户终端，组成第一局域网，车载中继站作为该局域网网关，将用户信息汇集于车载中继站上；第二通信模块用于超高速磁悬浮列车与地面控制中心间的信息交互，包括车载中继站、中心控制站、宏站、天线单元，构成第二局域网，宏站是网关；第三通信模块用于地面控制中心与公共交换电信网络间的信息交互，包括宏站和公共交换电信网络；宏站将所管理的各个中心控制站的信息与公共交换电信网络进行数据交换；所述数据交换过程包括将第二局域网的数据发送至广域网以及接收来自广域网的数据。

技术领域

本发明涉及磁浮车地通信领域，特别是超高速磁悬浮列车的车地无线通信。

背景技术

超高速磁悬浮列车采用“磁悬浮+低真空管道”，利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力，通过磁悬浮方式减小摩擦阻力，实现超音速的“近地飞行”，最高理论运行速度可达4000km/h。本发明所述超高速磁悬浮列车是指速度1000km/h以上的列车。

以往高铁隧道通信的覆盖以铺设漏泄电缆或波导为主，但是漏泄电缆或波导依旧具有局限性。由于超高速磁悬浮列车运行在低真空管道内，管道和超高速磁悬浮列车采用全封闭车厢结构，管道和车厢体为不锈钢或铝合金等金属材料，车窗玻璃为较厚的玻璃材料，导致以往漏泄电缆的电磁波在管道和超高速磁悬浮列车内的穿透损耗增大。并且通信频段越高，无线信号在自由空间传播的衰减就越大，带来的弊端是小区覆盖更小，成百上千用户的频繁切换问题难以解决。

超高速磁悬浮列车在低真空管道内超高速运行时，管内的空气介质受到超高速磁悬浮列车的影响形成具有速度的气流，并受到一定的挤压。由于该部分气流具有一定的粘性，从而与管道内壁和超高速磁悬浮列车车体表面发生剧烈的粘性摩擦，产生大量的气动热，这部分空气介质不能及时、快速的沿超高速磁悬浮列车车体流动散开，从而形成一定的绕流。在这种情况下，超高速磁悬浮列车所受到的气动阻力增大，摩擦生热增多。由于管道是密闭的，摩擦产生的热量不能有效的消散，导致管道内的热量越聚越多，内部温度持续升高，影响超高速磁悬浮列车系统车地通信系统的正常工作。

发明内容

为了解决电磁波穿透超高速磁悬浮列车的全封闭厢体以及自由空间传播的损耗；超高速磁悬浮列车高速行驶导致管道内的热量越聚越多，内部温度持续升高，影响超高速磁悬浮列车车地通信系统的正常工作的问题，本发明提出了一种超高速磁悬浮列车的车地无线通信系统及方法。

一种超高速磁悬浮列车的车地无线通信系统，包括三个通信模块：

第一通信模块用于列车内部之间的信息交互，包括车载中继站、无线接入点、车载天线、用户终端，组成列车内部的第一局域网(LAN1)，车载中继站作为该局域网网关，将用户信息汇集于车载中继站上；车载中继站与无线接入点均放置在列车车厢内部，车载天线放置在车厢内顶部，信号通过透波天窗实现接收与发射；车载中继站通过光纤与车载天线连接；用户终端为车厢中每一个人的手持终端，有其自身的IP地址；每一节车厢配置若干个无线接入点，每个无线接入点间通过光纤相连；用户终端通过网络协议与车厢中的无线接入点进行通信，以IP数据包的形式传递信息；

第二通信模块用于超高速磁悬浮列车与地面控制中心间的信息交互，包括车载中继站、中心控制站、宏站、天线单元，构成超高速磁悬浮列车与地面控制中心间信息交互的(LAN2)，宏站是(LAN2)的网关；天线单元放置于真空管道管壁内顶部，并用隔热透波材料制成保护罩；宏站位于地面控制中心，宏站与所有中心控制站通过光缆相连，以数字基带信号的形式进行远距离传输；中心控制站位于真空管道外部，中心控制站间通过光缆连接；

第三通信模块用于地面控制中心与公共交换电信网络间的信息交互，包括宏站和公共交换电信网络；宏站将所管理的各个中心控制站的信息通过光纤与公共交换电信网络进行数据交换；所述数据交换过程包括将第二局域网(LAN2)的数据发送至广域网以及接收来自广域网的数据。