[发明专利]一种磁悬浮列车车地通信传输时延在线计算方法

说明书

本发明公开了一种磁悬浮列车车地通信传输时延在线计算方法，包括以下步骤：S1、计算车载无线电控制单元的时延T₁；S2、计算分区无线控制单元的时延S3、计算磁悬浮列车车地通信传输总时延T：本发明利用车载和地面设备自己的时钟进行准确有效地通信时延计算，计算方法简单且结果实时可靠。能够在线给出通信时延，可实时监测通信系统状态。

技术领域

本发明属于高速磁浮轨道交通系统车地通信技术，特别涉及一种磁悬浮列车车地通信传输时延在线计算方法。

背景技术

高速磁浮列车是一种新型交通工具，信息化、安全化、智能化是其发展的必然趋势。磁悬浮列车车地通信系统是列车的关键系统之一，被称为列车的“神经系统”。由于磁浮列车在高速运行过程中存在通信协议转换、运行环境变化等影响因素，使信号在传输过程中不可避免地产生时延。车地通信传输时延对列车的运行产生影响，使数据无法及时传输，时延过大将会导致列车无法正常控制、牵引和制动，对旅客舒适度及旅客安全产生影响。因此，在线监测和分析车地通信传输时延对磁浮列车的高速安全运行有着至关重要的作用。

目前国内外对车地通信传输时延的研究主要针对GSM-R移动通信系统和LTE-M(针对城市轨道交通的长期演进)通信系统，这两种通信系统在轮式高速列车交通系统中得到了广泛应用。

GSM-R作为铁路通信的综合平台，在列车与地面之间进行大容量的双向数据传输，从而实现对列车的闭环控制。现有研究中，GSM-R系统中数据传输时延主要由以下几部分构成：移动台(MS)、基站子系统(BSS)及网络子系统(NSS)的处理时延；移动业务交换中心(MSC)与基站控制器(BSC)、基站收发信台(BTS)之间传输时延；本地MSC之间的传输时延。

在LTE-M通信系统中，数据包传输也存在类似的时延。目前的研究分析中，其总时延的构成主要分为三部分：数据包接入LTE-M系统传输时产生的时延、多个数据包同时需要传输时产生的排队时延，以及各个大小的数据包在系统有限吞吐量下处理产生的时间消耗，即数据包各部分处理时延之和。

上述通信系统中虽然指出了时延的组成与分配，但是仅从理论上描述，并无在线时延计算方法，不具有实际操作性。

与轮式高速列车相比，高速磁浮列车对车地通信系统的传输时延和可靠性要求更高，如牵引动力与列车位置紧密相关，而列车位置参数需要从车上传输至地面牵引和运控中心。在磁悬浮列车通信网络中，列车数据从车传送到地面控制中心的过程中传输时延要满足要求，一旦数据时延超过系统要求，会造成列车不能正常牵引，引起频繁制动，甚至危及行车安全，降低列车运营效率。

如果列车位置等参数在传输给目标系统时，能给出数据传输的时延，将在目标系统使用参数时提供极大帮助。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用车载和地面设备自己的时钟进行准确有效地通信时延计算，计算方法简单且结果实时可靠的磁悬浮列车车地通信传输时延在线计算方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种磁悬浮列车车地通信传输时延在线计算方法，包括以下步骤：

S1、计算车载无线电控制单元的时延，包括以下子步骤：

S11、启动磁悬浮列车车地通信系统，车载无线电控制单元计时器清零；

S12、车载设备将列车数据传输到磁悬浮列车车载无线电控制单元，车载无线电控制单元收到数据后开启计时，并等待分区无线控制单元的通信指令，若车载无线电控制单元收到分区无线控制单元的通信指令则停止计时，得到车载时延T1，否则持续等待和计时；

S13、车载无线电控制单元收到分区无线控制单元的通信指令后，把车载时延T1加到响应数据帧中传输给分区无线控制单元，列车车载无线电控制单元的时延计算结束，进入下一次延时计算准备状态；