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基于LTE的车地传输与列车控制一体化方法的研究
| 论文题名： | 基于LTE的车地传输与列车控制一体化方法的研究 |
| 关键词： | 铁路工程;无线通信;列车控制一体化;长期演进 |
| 摘要： | 目前，基于通信的列车运行控制（Communication-based Train Control，CBTC）系统车地通信采用的无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)技术存在易受干扰、运行速度限制、无线覆盖性能差等缺点。作为国际铁路联盟明确规定的下一代无线传输技术，长期演进(Long Term Evolution，LTE)能够克服上述缺点并具有设备直通(Device to Device，D2D)等关键技术，将LTE中的D2D技术与现有车地通信相融合是一个值得研究的内容。此外，无线传输过程中产生的数据包传输延迟和丢失等传输差错会对CBTC列车控制性能造成影响，因此考虑无线通信与列车控制一体化设计的方法，对于提高CBTC整体性能，具有十分重要的意义。 基于上述考虑，本文主要研究了基于LTE的无线传输差错，考虑车车通信与车地通信相融合的传输方式设计，应用认知控制方法对基于LTE的CBTC进行无线通信与列车控制一体化建模，最后通过仿真验证了该一体化方法对CBTC控制效果的提升。 论文具体研究内容如下: 1)研究了LTE在CBTC现有车地通信中的应用。首先阐述了LTE的关键技术，基于LTE技术优势和LTE系统结构对其应用于轨道交通CBTC中进行分析，期间引入车车通信，设计出车车通信与现有车地通信的信息融合传输方式。 2)研究了基于LTE的无线通信传输差错。首先分析了LTE下的CBTC车地传输时延和丢包，在此基础上，计算出车车通信与车地通信共存下的系统传输时延和丢包，分析了无线通信与列车控制间的关系。 3)研究了基于LTE的无线通信与列车控制一体化建模方法。首先引入认知控制系统，然后应用认知控制方法对CBTC进行无线通信与列车控制一体化建模，确定了CBTC信息沟和系统双态模型，最后基于Q学习算法建立了引入车车通信的CBTC优化控制决策模型，并给出优化决策设计流程。 4)通过现场测试验证了LTE用于CBTC车地通信的可行性，基于真实现场数据，仿真验证了本文提出的LTE认知控制一体化方法对CBTC系统的收益性能，仿真结果表明该一体化方法相比于现有控制方法，列车的信息熵降低，并具有更好的列车控制效果，这种成效在无线信道质量较差时表现的更加明显。 |
| 作者： | 司朝刚 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 步兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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