[发明专利]一种轨道交通中无线介质切换系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线介质切换系统及其方法，特别是一种轨道交通中无线介质切换系统及其方法。

背景技术

早期的铁路信号系统主要利用联锁设备来确保列车在固定的轨道上按指定方向安全、有效地运行。当前，随着计算机、通信以及自动控制的技术的迅速发展，城市轨道交通信号系统已发展成为一个先进的自动控制系统——即列车自动控制系统（简称ATC系统），它是列车安全、高效运行的主要保证。ATC系统由早期的固定闭塞体制发展到目前的移动闭塞体制——即基于通信的列车控制（CBTC），数据通信系统（DCS）旨在解决CBTC系统中车-地传输中的关键问题，即在列车高速移动过程中保证列车与轨旁网络连接的稳定可靠。针对当前2.4GHz频段干扰严重，开放空间传输性能不稳定，易受到外部干扰的现实，提出在开放空间采用裂缝波导或泄漏电缆传输介质，在隧道等相对封闭的区域，采用定向天线的传输方式。采用这种组合式的轨旁射频系统，结合了定向天线传输方式安装方便、维护简单、工程造价低的优点和裂缝波导/泄漏电缆抗干扰能力强的优点。采用组合方式的轨旁射频系统需要解决的一个问题就是在轨旁传输介质发生变化的情况下，车载无线电台（STAtion  STA）的射频回路也要做相应的切换，通过完全断开原射频回路、接通新的射频回路的方式，使得车载STA在不同的轨旁射频系统下切换、工作。采用此种不同射频回路完全断开隔离的方案，可充分发挥开发空间采用裂缝波导或/泄漏电缆的抗干扰能力强的特点，可以完全避免开放空间引入的干扰。

目前使用的组合方式轨旁射频系统方案中，没有采用射频开关进行不同传输介质的切换，而是通过功率分配器/耦合器的方式，使得车载STA可同时接收自由无线射频回路和裂缝波导/泄漏电缆射频回路的无线信号，因此在开放空间，通过自由无线回路接收的无线信号仍然能被车载STA接收，对STA产生干扰。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可完全避免开放空间的无线干扰、具有稳定可靠的数据传输链路、可以完全脱离应用系统提供的列车位置信息、实现零切换时间、零丢包的传输介质切换功能的轨道交通中无线介质切换系统及其方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：一种轨道交通中无线介质切换系统，包括介质切换触发单元、轨旁无线接入点数据库单元、当前关联无线接入点及关联状态单元、列车当前位置获取单元、射频开关当前位置获取单元、切换实施及双回路协同单元，所述的介质切换触发单元包括车载无线电台，所述的列车当前位置获取单元用于提供列车当前位置信息至介质切换触发单元，所述的射频开关当前位置获取单元用于提供射频开关当前位置信息至介质切换触发单元，所述的轨旁无线接入点数据库单元是在介质切换触发单元中车载无线电台开机加载，所述的当前关联无线接入点及关联状态单元用于车载无线电台失位时触发无线介质切换、同时结合射频开关当前位置及轨旁无线接入点数据库校验射频开关位置的正确性，所述的质切换触发单元控制切换实施及双回路协同单元完成无线介质的切换，所述的车载无线电台上设置有第一无线网卡、第二无线网卡和输入输出端口模块，所述的射频开关当前位置获取单元包括第一射频控制开关和第二射频控制开关，所述的两个射频控制开关分别连接在输入输出端口模块上，所述的射频控制开关为单刀双掷开关，所述的射频控制开关的两个触点分别连接在裂缝波导传输介质定向天线和自由无线传输介质定向天线上，所述的两块无线网卡设置不同的工作信道，所述的第一射频控制开关发出的信号由第一无线网卡接收，所述的第二射频控制开关发出的信号由第二无线网卡接收；所述的射频控制开关采用晶体管-晶体管逻辑电平控制方式或串口通信控制方式。

一种轨道交通中无线介质切换方法，其特征在于步骤包括：

1）    通过列车当前位置获取单元和射频开关当前位置获取单元获取列车当前位置和射频开关位置，当获取的列车位置有效时，则执行步骤2），否则执行步骤4）；

2）    当列车位置与射频开关位置一致时，则执行步骤3），否则切换射频开关到当前列车位置射频介质，则本方法结束；

3）    当列车进入无线介质切换区域时，则实施基于位置的无线介质切换后本方法结束，否则直接执行步骤7）；

4）    通过当前关联无线接入点及关联状态单元获取当前关联无线接入点的基本服务集标识符，当基本服务集标识符为非空时，则介质断连计数器清零后执行步骤5），否则介质断连计数器加一后执行步骤6）；