專利名稱：基于漏纜環(huán)線的2.4g直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種城市軌道交通領(lǐng)域的車地通信系統(tǒng)，尤其涉及一種基于漏纜 環(huán)線的2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)交換已 被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、交通、軍事等眾多領(lǐng)域。當(dāng)前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)廣泛采用擴(kuò) 頻通信技術(shù)，國(guó)內(nèi)無(wú)線電管理委員會(huì)已將2. 4 2. 4835GHz頻段開(kāi)放為自由使用的工業(yè)、科 學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域ISM頻段。以無(wú)線局域網(wǎng)、Bluetooth藍(lán)牙通信為代表的基于2. 4頻段的數(shù) 據(jù)通信技術(shù)更是發(fā)展迅速，時(shí)刻在方便著我們的生活。在城市軌道交通領(lǐng)域，無(wú)線通信技術(shù)也在包括通信信號(hào)、調(diào)度指揮、公安消防、移 動(dòng)通信以及旅客信息發(fā)布等不同系統(tǒng)中得到應(yīng)用。時(shí)刻保持地鐵列車與地面設(shè)備之間高速 穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交換已經(jīng)成為確保地鐵客運(yùn)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)和前提。列車與地面之間的無(wú) 線數(shù)據(jù)通信技術(shù)有多種實(shí)現(xiàn)形式?，F(xiàn)有技術(shù)中，城市軌道交通領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域范圍內(nèi)(例如車站站臺(tái))的車地 通信，常用方式包括采用WLAN無(wú)線局域網(wǎng)通信和查詢應(yīng)答器系統(tǒng)。WLAN無(wú)線局域網(wǎng)通信通常在地面軌道旁設(shè)置若干AP (無(wú)線接入點(diǎn))，外設(shè)定向天 線完成。由于目前基于802. 11無(wú)線局域網(wǎng)通信協(xié)議的WLAN技術(shù)被多個(gè)不同系統(tǒng)所采用。 而802. 11協(xié)議所劃分的2. 4G頻段頻帶資源非常有限，以5MHz/通道計(jì)，總共只有11個(gè)信 道，其中彼此不干擾的信道僅有3個(gè)。因此，制約了各系統(tǒng)性能的發(fā)揮，并帶來(lái)潛在的相互 干擾問(wèn)題。由于2. 4G頻段為公眾開(kāi)放頻段，WLAN又是民用技術(shù)，大量無(wú)線終端(例如筆記 本無(wú)線上網(wǎng))的普及更是成為來(lái)自系統(tǒng)外界的干擾源。同時(shí)，由于WLAN技術(shù)使用的802. 11 協(xié)議，要求通信雙方建立通信時(shí)進(jìn)行鑒權(quán)認(rèn)證，不同AP覆蓋區(qū)域跨區(qū)切換時(shí)，更是需要重 建通信鏈路等環(huán)節(jié)，因此通信延時(shí)較大，不利于實(shí)時(shí)性要求高的關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸；查詢應(yīng)答器系統(tǒng)通過(guò)在地面軌道中央設(shè)置應(yīng)答器天線，列車車底部安裝查詢器天 線，由查詢器輻射的功率信號(hào)使應(yīng)答器建立工作電源，將其內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，實(shí)現(xiàn)車 地信息的交互。由于采用專用頻段和特殊的調(diào)制方式，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，但是查詢應(yīng)答器僅 能實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)”式區(qū)域(通常為1米左右)通信，列車離開(kāi)應(yīng)答器天線感應(yīng)區(qū)則無(wú)法保持通信， 并且僅能實(shí)現(xiàn)地對(duì)車的單向通信。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)城市軌道交通領(lǐng)域車地高速、抗擾、實(shí)時(shí)雙 向數(shù)據(jù)交換的基于漏纜環(huán)線的2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的基于漏纜環(huán)線的2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，包括沿軌道鋪設(shè)的 車地通信環(huán)線和設(shè)置在軌道旁邊的軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元，所述車地通信環(huán)線與軌旁
2. 4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接，所述軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元與地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò) 高速光電通信接口有線方式連接；還包括設(shè)于列車底部的車載2. 4G定向天線和車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元，所述車載 2. 4G定向天線與車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接，所述車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元 與車載業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高速串口有線方式連接；所述車地通信環(huán)線與車載2. 4G定向天線通過(guò)無(wú)線電磁波耦合。由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型所述的基于漏纜環(huán)線的 2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，由于包括沿軌道鋪設(shè)的車地通信環(huán)線和設(shè)置在軌道旁邊的軌 旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元，車地通信環(huán)線與軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接，軌旁 2. 4G擴(kuò)頻通信單元與地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)連接；還包括設(shè)于列車底部的車載2. 4G定向天線和車 載2. 4G擴(kuò)頻通信單元，車載2. 4G定向天線與車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接， 車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元與車載業(yè)務(wù)系統(tǒng)連接；車地通信環(huán)線與車載2. 4G定向天線通過(guò)無(wú) 線電磁波耦合。能實(shí)現(xiàn)城市軌道交通領(lǐng)域車地高速、抗擾、實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)交換。

圖1為本實(shí)用新型基于漏纜環(huán)線的2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中2. 4G直序擴(kuò)頻通信單元的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的基于漏纜環(huán)線的2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，其較佳的具體實(shí)施 方式如圖1所示，包括沿軌道鋪設(shè)的車地通信環(huán)線和設(shè)置在軌道旁邊的軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信 單元，所述車地通信環(huán)線與軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜3連接，所述軌旁2. 4G擴(kuò) 頻通信單元與地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高速光電通信接口有線方式連接；還包括設(shè)于列車底部的車載2. 4G定向天線和車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元，所述車載 2. 4G定向天線與車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜3連接，所述車載2. 4G擴(kuò)頻通信單 元與車載業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高速串口有線方式連接；所述車地通信環(huán)線與車載2. 4G定向天線通過(guò)無(wú)線電磁波耦合。所述車地通信環(huán)線可以為耦合型漏泄電纜1，所述耦合型漏泄電纜1的終端加裝 終端電阻2。所述車地通信環(huán)線可以沿軌道的內(nèi)腰沿鋪設(shè)，并用卡件固定在所述軌道的內(nèi)腰沿 上。所述車載2. 4G定向天線可以吊裝在列車底部中線處。所述軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元可以設(shè)有避雷器件。所述車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元與軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元的軟、硬件可以采用相同 設(shè)計(jì)，并可以分別采用TKCG-08型2. 4G擴(kuò)頻通信單元。在城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)中，車地之間交互的信息具有雙方向信息傳輸量很 小，強(qiáng)實(shí)時(shí)性和可靠性要求高等特點(diǎn)。本實(shí)用新型的基于漏纜環(huán)線的2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信方案融合了應(yīng)答器天線安 裝和2. 4G擴(kuò)頻通信的優(yōu)點(diǎn)。[0025]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述，再參見(jiàn)圖1 通過(guò)設(shè)置在軌旁特定適當(dāng)位置設(shè)置2. 4G擴(kuò)頻通信單元，采用微功率直序擴(kuò)頻通 信技術(shù)結(jié)合沿軌道鋪設(shè)特定范圍的車地通信環(huán)線，實(shí)現(xiàn)車地雙向數(shù)據(jù)交換。車地通信環(huán)線采用在一定范圍內(nèi)沿軌道內(nèi)腰沿，用卡件固定方式鋪設(shè)耦合型漏泄 電纜，漏纜終端加裝終端電阻，構(gòu)成線型分布的車地通信環(huán)線，實(shí)現(xiàn)車地間線狀微距均勻場(chǎng) 強(qiáng)覆蓋，覆蓋范圍可以通過(guò)系統(tǒng)軟件設(shè)置(提升功率和靈敏度)以及改變環(huán)線長(zhǎng)度進(jìn)行靈 活調(diào)整，環(huán)線極限長(zhǎng)度可達(dá)300米。同時(shí)，在列車底部中線適當(dāng)位置吊裝定向天線，通過(guò)定向天線與漏纜之間的耦合， 建立車地間雙向數(shù)據(jù)鏈路。車載與軌旁設(shè)置的2. 4G擴(kuò)頻通信單元軟、硬件采用相同設(shè)計(jì)。最大限度地實(shí)現(xiàn)部 件兼容，便于維修，降低日常維護(hù)成本。列車一旦進(jìn)入覆蓋區(qū)域，立刻被地面子系統(tǒng)“捕獲”， 進(jìn)而建立車地雙工高速數(shù)據(jù)通信鏈路，交換信息。如圖2所示系統(tǒng)中所采用的TKCG-08型2. 4G擴(kuò)頻通信單元采用直序擴(kuò)頻 (DSSS)調(diào)制方式，在2. 4GHz 2. 498GHZ范圍內(nèi)98個(gè)信道(軟件可配置)；帶寬1M，64位 PN碼(偽隨機(jī)擴(kuò)頻碼)基帶碼元擴(kuò)頻調(diào)制；通過(guò)內(nèi)部高集成度的寬帶射頻前端模塊，在無(wú) 其它外置功率放大器條件下，輸出功率可以達(dá)到+20dBm(100mW)，電臺(tái)接收靈敏度可以達(dá) 到-107dBm;該通信單元可以提供基于標(biāo)準(zhǔn)RS232/485高速串行通信接口的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)透明 有線連傳輸，包括發(fā)送功率、通信頻道、PN碼、數(shù)據(jù)通信速率、數(shù)據(jù)格式等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)可以 通過(guò)工具軟件進(jìn)行有線或無(wú)線方式的實(shí)時(shí)刷新修改；通過(guò)采用包括軟件可配置PN碼；軟、 硬件CRC雙重校核，軟、硬件雙重看門狗防護(hù)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)多重備份，冗余隔離電源供電，嚴(yán)密 的EMI設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，可以保證在城市軌道交通惡劣現(xiàn)場(chǎng)條件下，最高至250bits/s的基 于直序擴(kuò)頻通信技術(shù)的車地可靠數(shù)據(jù)傳輸。 本實(shí)用新型集2. 4G擴(kuò)頻通信技術(shù)和點(diǎn)式設(shè)備優(yōu)勢(shì)于一身，適用于城市軌道交通 領(lǐng)域車地通信區(qū)域性覆蓋。與WLAN技術(shù)相比，具有設(shè)備安裝簡(jiǎn)潔；可用信道多、占用頻帶 窄；軟件配置靈活，抗干擾能力強(qiáng)；透明傳輸，實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。與查詢應(yīng)答器技術(shù)相比， 具有高速雙向、面狀區(qū)域覆蓋等優(yōu)勢(shì)；通過(guò)采用基于漏纜線狀環(huán)線鋪設(shè)方案，可以實(shí)現(xiàn)軌旁 環(huán)線的快速部署，簡(jiǎn)化軌旁設(shè)備安裝，通過(guò)基于漏纜傳輸?shù)木€性均勻功率覆蓋，結(jié)合列車車 底部自然形成的金屬包裹電磁屏蔽區(qū)域，既可以降低本業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的射頻干 擾，也可以提升本業(yè)務(wù)系統(tǒng)在局域覆蓋范圍內(nèi)的射頻信干比，優(yōu)化傳輸。與查詢應(yīng)答器技術(shù) 相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)需建立功率電源、性能價(jià)格比優(yōu)良等優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型可以通過(guò)多變量軟件配置2. 4G直序擴(kuò)頻通信單元和與之配套的漏纜 沿軌道鋪設(shè)的車地環(huán)線方案，采用微功率2. 4G直序擴(kuò)頻通信技術(shù)結(jié)合沿軌道鋪設(shè)特定范 圍的車地通信環(huán)線，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通領(lǐng)域區(qū)域覆蓋范圍內(nèi)的車地高速、抗擾、實(shí)時(shí)雙向數(shù) 據(jù)交換。本實(shí)用新型創(chuàng)造性地把2. 4G直序擴(kuò)頻通信技術(shù)與漏纜環(huán)線鋪設(shè)相結(jié)合，設(shè)計(jì)完 成了基于漏纜環(huán)線的2. 4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)。測(cè)試表明，在實(shí)現(xiàn)區(qū)域覆蓋方式下車地 高速、抗擾數(shù)據(jù)通信方面，性能良好。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求一種基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，其特征在于，包括沿軌道鋪設(shè)的車地通信環(huán)線和設(shè)置在軌道旁邊的軌旁2.4G擴(kuò)頻通信單元，所述車地通信環(huán)線與軌旁2.4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接，所述軌旁2.4G擴(kuò)頻通信單元與地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高速光電通信接口有線方式連接；還包括設(shè)于列車底部的車載2.4G定向天線和車載2.4G擴(kuò)頻通信單元，所述車載2.4G定向天線與車載2.4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接，所述車載2.4G擴(kuò)頻通信單元與車載業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高速串口有線方式連接；所述車地通信環(huán)線與車載2.4G定向天線通過(guò)無(wú)線電磁波耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，其特征在于， 所述車地通信環(huán)線為耦合型漏泄電纜，所述耦合型漏泄電纜的終端加裝終端電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，其特征在于， 所述車地通信環(huán)線沿軌道的內(nèi)腰沿鋪設(shè)，并用卡件固定在所述軌道的內(nèi)腰沿上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，其特征在于， 所述車載2. 4G定向天線吊裝在列車底部中線處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，其特征在于， 所述軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元設(shè)有避雷器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)， 其特征在于，所述車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元與軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元的軟、硬件采用相同設(shè) 計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，其特征在于， 所述車載2. 4G擴(kuò)頻通信單元與軌旁2. 4G擴(kuò)頻通信單元分別采用TKCG-08型2. 4G擴(kuò)頻通信單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于漏纜環(huán)線的2.4G直序擴(kuò)頻車地通信系統(tǒng)，包括沿軌道鋪設(shè)的車地通信環(huán)線和設(shè)置在軌道旁邊的軌旁2.4G擴(kuò)頻通信單元，車地通信環(huán)線與軌旁2.4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接，軌旁2.4G擴(kuò)頻通信單元與地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高速光電通信接口有線方式連接；還包括設(shè)于列車底部的車載2.4G定向天線和車載2.4G擴(kuò)頻通信單元，車載2.4G定向天線與車載2.4G擴(kuò)頻通信單元通過(guò)射頻電纜連接，車載2.4G擴(kuò)頻通信單元與車載業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高速串口有線方式連接；車地通信環(huán)線與車載2.4G定向天線通過(guò)無(wú)線電磁波耦合。能實(shí)現(xiàn)城市軌道交通領(lǐng)域車地高速、抗擾、實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)交換。
文檔編號(hào)H04B5/00GK201601669SQ201020046969
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者尹遜政, 李亮, 李博, 王芃, 肖寶弟, 賈學(xué)祥, 郜洪民 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所;北京銳馳國(guó)鐵智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)有限公司;北京市華鐵信息技術(shù)開(kāi)發(fā)總公司