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高速磁浮运控系统车地通信的DSPN建模与验证
| 论文题名： | 高速磁浮运控系统车地通信的DSPN建模与验证 |
| 关键词： | 高速磁浮;磁悬浮列车;列车运行控制;车地通信协议;随机petri网;数据传输 |
| 摘要： | 磁悬浮列车是20世纪一种新型的交通工具，具有运行速度快，运量大，环境污染小等优点。磁悬浮技术利用电磁感应原理，使得列车轮轨和轨道不直接接触，导致传统的轨道电路的通信方式失效，我国的上海磁悬浮车载和地面控制中心通信采用的是基于38G毫米波的无线方式，车地无线通信传输数据包含列车定位数据、速度曲线数据、控制数据、操作诊断数据等关键信息，关系到磁浮运行控制系统安全以及高效运行，必须严格保证车地通信系统数据传输性能。 本文选择确定与随机petri网(DSPN，Deterministic and Stochastic Petri Nets)这一形式化方法，分别建立38G毫米波故障模型、车地通信链路信道模型及越区切换信道模型（包括单个车载无线电和冗余车载无线电两种情况下的信道模型）。最终依据petri网模型的状态方程和关联矩阵，对仿真数据进行分析处理，分析和验证车地通信整体性能，也为通信协议的制定提供理论支撑。 首先，论文选择车地无线通信介质——38G毫米波作为分析对象，综合各种随机故障（如链路中断、突发降质等），建立故障模型，对38G毫米波的传输特性进行剖析，分析得出毫米波无故障概率及其故障延时特性---MTTR(平均修复时间，MeanTime to Repair)，验证系统性能满足西门子制定的相关规范。 其次，论文以车地通信的下行链路为例，根据磁浮测试项目的参考数据及相关通信机制，建立下行链路数据传输模型。按照制定的车地通信协议，改变运行车辆数据、停车车辆数据及存车车辆数据组成的标准信息帧的长度，对系统数据传输可靠性，以及系统传输的延时响应时间特性进行评价，结果验证关于信息包长度及传输周期T的通信协议规范是合理的。 再次，论文分两种情况对越区切换过程建立模型:第一种是单个车载无线电进行越区切换的情况;第二种是两个车载天线构成冗余结构进行越区切换。对比两种情况下，切换成功概率p1以及停车概率p2与列车速度v及相邻基站间距d的关系。 论文结果验证系统传输性能，制定的协议中数据传输周期和信息帧规范均是合理的，并为安全行车过程越区切换提供理论参考，对我国磁悬浮车地通信的规范制定及实际运营具有一定参考意义。 |
| 作者： | 孙雅晴 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 穆建成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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