专利名称：面向轨道交通的车地无线数据的可信传输系统及方法
技术领域：
本发明属于无线数据传输技术领域，特别涉及一种面向轨道交通的车地无线数据的可信 传输系统及方法。
技术背景随着国内外轨道交通的快速发展，车地间无线通信逐渐成为各国列车控制系统发展的目 标和标准。欧洲列车控制系统(ETCS)是欧洲多个国家制定的共同规范；ETCS2是一种基于无 线数据通信的列车控制系统，目前己经投入使用。2002年12月，在我国召开的国际铁路联盟 (UIC)大会上，铁道部宣布发展中国列车运行控制系统(CTCS)的规划；其中，CTCS3-4是 基于无线通信的列车方式，标志了我国列车控制系统的发展方向。轨道交通中的无线数据通信为列车控制提供了基本通信保障，因此，可信的车地无线数 据传输技术是轨道交通领域研究的重点之一。轨道交通无线数据传输的可信性主要包含三个 方面的内容低误码率、低误传率和低误读率；其中低误读率是可信传输的核心内容。当前 各国的无线数据传输研究主要集中在基于特定无线数据传输技术的低误码率方面，缺少面向 低误传率及低误读率的车地无线数据可信传输技术方案。 发明内容本发明的目的是提供一种面向轨道交通的车地无线数据的可信传输系统及方法。主要为 了提高轨道交通车地无线数据传输的可信性，确保轨道交通的无线通信安全，为轨道交通各 类基于通信的控制系统的发展提供保障。本发明的工作原理是针对无线数据传输在可信性不同方面的要求，采用分层次数据传 输结构，使传输控制模块独立于具体的物理层传输技术。在保证无线数据传输的可信性方面， 采用发送数据自检机制确保低误传率；采用建立区域-时间段与信号指令映射关系表的方法保 证低误读率。根据轨道交通在不同区域不同时间段内表现的特征差异，采用模糊聚类方法对 数据信号指令进行分类，并在传输数据的同时附带增加此类分类识别字段，降低数据传输的 误读率。根据上述的工作原理，本发明所采用的技术方案如下(1) 采用层次结构清楚的体系结构，便于模块及功能划分；整体分为地面部分和车载移 动部分，每一个部分包含数据传输模块和传输控制模块；(2) 采用独立的移动数据传输模块，通过标准接口实现传输设备与系统传输控制模块之
间连接，使数据传输模块独立于传输控制模块，即在所描述的可信传输模块中不涉及具体的 物理层传输技术；(3) 在保证低误传率方面，车载和地面部分设立了 "数据自检模块"，对任何即将发送 的数据，必须经过系统的自检操作完成对待发送数据的确认，以确保数据传输的低误传率；(4) 通过对历史数据的分析，针对轨道交通在不同区域和不同时间段内运营特点，增加 对车地无线数据通信的特征描述，采用基于模糊聚类的方法对信号指令进行分类，获得不同 区域不同时间段特征下的指令集合。所述获得不同区域不同时间段特征下的指令集合是将轨道交通车地无线数据传输按区域 和时间段特征划分为不同的子集，并据此建立区域-时间段与信号指令的映射关系表，使得在 特定类型的区域和时间段内，复杂的高维无线数据传输特征被映射到简单的线性空间内，将 车地间无线数据通信限定在各个子集的范围内，提高无线数据通信的可信性。在发送数据时增加"附加指令信息"字段，用于辅助对方读取指令，保证数据传输的低 误读率。区域一时间段与信号指令映射关系表在数据传输开始之前建立，车载与地面部分共 同维护。本发明的优点是采用独立的物理层数据传输模块，使传输控制模块无需关心具体的物 理传输技术，便于实施可信无线数据传输控制方法；数据发送前进行自检操作，确保数据传 输的低误传率接收到数据后根据区域一时间段与信号指令映射关系表读取其中的附加字段 和指令，降低数据传输的误读率。以上三个方面有力的保证了轨道交通车地无线数据传输的 可信性。
图1是车地无线数据可信传输基本体系架构。 图2是发送与接收数据的流程图具体实施方式
图1中描述了面向轨道交通的车地无线数据可信传输技术的基本体系结构，采用独立的 物理层数据传输模块，使所述的可信传输方法独立于具体的物理网络具有更好的普适性；系 统由车载移动部分和地面部分构成，每部分都包括各自的传输控制模块和数据传输模块。其中车载移动部分的组成如下传输控制模块包括区域一时间段与信号指令映射关系表101，实时数据处理模块102， 移动数据中心103，数据传输程序104，发送数据自检模块105，数据采集业务逻辑106; 数据传输模块包括独立移动数据传输设备/程序107; 地面部分的组成如下 传输控制模块包括数据传输程序109，发送数据自检模块IIO，区域一时间段与信号指 令映射关系表lll，集中数据处理模块112，后台/地面数据中心113; 数据传输模块包括独立地面数据传输设备/程序108;在数据发送部分，增加"发送数据自检模块"，用于对待发送的进行自检，确保发送数据 的低误传率；在数据接收与处理部分，采用"区域-时间段与信号指令映射关系表"对附加信 息字段与信号指令进行校验确保不会发生信号指令的误读。图2中简要说明了数据传输的过程，整体上分为发送数据201和接收数据206两部分。发送数据部分包括如下步骤1. 生成发送数据2022. 发送数据自检2033. 对照"映射关系表"添加附加信息字段2044. 提交至数据传输模块205 接收数据部分包括如下步骤1. 接收来自数据传输模块的数据2072. 对照"映射关系表"读取附加信息字段2083. 读取相应指令字段209 4对两者进行匹配2105. 转入数据处理模块211发送数据部分进行待发送数据的自检，并根据"映射关系表"添加附加信息字段；在数 据接收与处理部分，需要读取附加信息字段和信号指令，并根据"映射关系表"对两者进行 校验处理；当校验失败时，会调用系统内的数据发送模块，发送指令要求重发或确认。
权利要求
1. 一种面向轨道交通的车地无线数据的可信传输系统，由车载/移动部分和地面部分构 成，每部分都包括各自的传输控制模块和数据传输模块，其特征在于所述车载/移动部分的组成如下传输控制模块包括区域一时间段与信号指令映射关系表(101),实时数据处理模块(102)，移动数据中心(103)，数据传输程序(104)，发送数据自检模块(105)，数据采集业务逻辑(106);数据传输模块包括独立移动数据传输设备/程序(107); 所述地面部分的组成如下传输控制模块包括数据传输程序(109)，发送数据自检模块(110),区域一时间段与 信号指令映射关系表(111)，集中数据处理模块(112)，后台/地面数据中心(113); 数据传输模块包括独立地面数据传输设备/程序(108);上述数据发送部分增加的发送数据自检模块(105)、 (110)对待发送数据进行校验；在无 线数据传输方面，采用独立的移动数据传输模块，通过标准接口实现传输设备与系统传输控 制模块之间连接，使数据传输模块独立于传输控制模块，即在所描述的可信传输模块中不涉 及具体的物理层传输技术。
2. 根据权利要求l所述的一种面向轨道交通的车地无线数据的可信传输系统，其特征在于根据轨道交通在不同区域和不同时间段内的运行特征，采用一种基于模糊聚类(Fuzzy Clustering)的方法将车地间无线数据传输指令进行分类，即针对轨道交通在不同区域和不 同时间段内运营特点增加对车地无线数据通信的特征描述，将轨道交通车地无线数据传输按 区域和时间段特征划分为不同的子集，建立所述的区域一时间段与信号指令映射关系表 (101)、 (111)。
3. 根据权利要求2所述的一种面向轨道交通的车地间无线数据的可信传输系统，其特征 在于，所述车地无线数据传输是将无线数据传输分为数据传输部分和传输控制部分；数据传 输部分主要是指物理层的无线数据传输功能，提供低误码率的保证；传输控制结构包括针对 低误传率和低误读率采取分层架构的各种措施。
4. 一种面向轨道交通的车地无线数据的可信传输方法，其特征在于该方法是发送数据 部分在发送数据前进行待发送数据的自检，并根据"映射关系表"添加附加信息字段；在数 据接收与处理部分，需要读取附加信息字段和信号指令，并根据"映射关系表"对两者进行 校验处理；当校验失败时，会调用系统内的数据发送模块，发送指令要求重发或确认；所述数据传输的过程分为发送数据(201)和接收数据(206)两部分； 所述发送数据部分包括如下步骤1) 生成发送数据(步骤202)，2) 发送数据自检(步骤203)，3) 对照"映射关系表"添加附加信息字段(步骤204)，4) 提交至数据传输模块(步骤205); 接收数据部分包括如下步骤1) 接收来自数据传输模块的数据(歩骤207)，2) 对照"映射关系表"读取附加信息字段(步骤208)，3) 读取相应指令字段(步骤209)，4) 对两者进行匹配(步骤210),5) 转入数据处理模块(步骤211)。
5.根据权利要求4所述的一种面向轨道交通的车地无线数据的可信传输方法，其特征在 于,所述对两者进行匹配步骤210用于控制是否进行下一步的转入数据处理模块步骤211，如 果匹配则转入数据处理模块步骤211，否则会调用系统内的发送数据部分，发送指令要求重发 或确认。
全文摘要
本发明公开了属于无线数据传输技术领域的一种面向轨道交通的车地无线数据的可信传输系统及方法。目的在于提高轨道交通车地无线数据传输的可信性。整体分为地面部分和车载/移动部分，每部分包含数据传输模块和传输控制模块；采用独立的移动数据传输模块，通过标准接口实现传输设备与传输控制模块的连接，数据传输模块独立于传输控制模块；车载和地面部分设立数据自检模块，对要发送的数据进行确认，以确保低误传率；通过分析历史数据，采用模糊聚类的方法将信号指令分类，根据不同区域不同时间段特征下的指令集合建立区域一时间段与信号指令的映射关系表，在发送数据时增加“附加指令信息”字段，用于辅助对方读取指令，保证数据传输的低误读率。
文档编号H04L1/00GK101145888SQ20071012081
公开日2008年3月19日 申请日期2007年8月27日 优先权日2007年8月27日
发明者杰 徐, 柴园园, 王艳辉, 勇 秦, 蔡国强, 贾利民 申请人:北京交通大学