一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法及系统

1.本发明涉及微波通信测试技术领域，具体涉及一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法及系统。


背景技术：

2.行车轨道初建后，为了测试列车运行时的电磁环境，辅助完成天线调整和网络优化等，需要对轨道沿线场强进行测试，从而确保整个磁浮列车通信系统正常运行。场强是电场强度的简称，它是天线在空间中某点处感应电信号的大小，以表征该点的电场强度。场强测量在无线通信领域中对评估系统工作状态、验证系统工作性能方面具有重要意义。
3.目前铁路及地铁通信的无线电系统大多工作在2.4ghz或5.8ghz频段，工作频率较低，其基站场强测量大多采用频谱分析仪完成，如德国r&s公司的fsp
‑
13数字频谱分析仪，其测量频率范围为9khz～13ghz。在进行场强测量时，无线电系统基站需全部打开，专业测试员再采用频谱分析仪对其基站一个一个进行测试，由于没有场强测量系统进行控制，整个测试过程比较漫长。
4.高速磁悬浮列车通信系统采用了38ghz的毫米波通信，传统低频的频谱分析仪已经不适用于高频信号的场强测试，目前工地上高速磁浮通信采取专用场强测试车的方法进行场强测量，但因专用场强测试车测试过程中需要燃油和供电，测试人员还要乘特殊牵引车实时观测频谱仪信号，因此，这种方法不仅费时费力，还费成本。而且，目前基站场强测量方法普遍都没有配套的自动测量系统，场强测量设备与待测基站的数据没有互通，测试过程中所有基站都需要打开，一一进行场强测试，测得的数据再由专业人员记录，工作量大。再加上，这种基站场强测量方法都完成于列车上轨之前，与列车实际运行过程中的场强值有一定偏差。
5.因此，现有的场强测试方法普遍存在工作量大、操作困难、缺乏自动性等问题，不适用于高速磁浮列车通信系统的地面场强测试。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是现有的场强测试方法普遍存在工作量大、操作困难、缺乏自动性等问题，不适用于高速磁浮列车通信系统的地面场强测试。因此，本发明提供一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法及系统，通过将两条水平交错分布的地面基站环网设置为两种不同的工作模式(正常通信模式或场强测试模式)，使基站与测试装备互相配合，在列车正常运行时自动测量场强、测量完后自动关闭基站，测量数据准确反映出高速磁浮列车正常运行过程中轨道沿线的场强变化，确保整个磁浮列车通信系统的正常运行。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法，包括地面基站环网a和地面基站环网b；两条所述地面基站环网中的所有地面基站水平交错分布，通过高速磁浮列车运行轨道沿线的光纤网络连接到地面分区控制单元，使得所述地面分区控制单元能与两条地面基站
环网通信；每条地面基站环网包括m个地面基站，且每条地面基站环网包括两种工作模式，正常通信模式或场强测试模式，若其中一条地面基站环网的工作模式为正常通信模式，则另一条地面基站环网的工作模式为场强测试模式；将正常通信模式的地面基站环网作为通信环网，被动场强测试模式的地面基站环网作为测试环网；
9.具体测试步骤为：
10.s1：地面分区控制单元设置其中一条地面基站环网为正常通信模式，另一条地面基站环网为场强测试模式；高速磁浮列车开始正常行驶，车载基站1向通信环网发射高速磁浮列车实时位置信息；
11.s2：当通信环网的第m个地面基站接收到所述高速磁浮列车实时位置信息后，所述通信环网的第m个地面基站立即将所述高速磁浮列车实时位置信息发送给地面分区控制单元，1≤m≤μ；
12.s3：所述地面分区控制单元基于获取的所述高速磁浮列车实时位置信息，打开测试环网的第n个地面基站，以使所述测试环网的第n个地面基站发射场强测量信号给车载基站2，1≤n≤μ；其中，m＝n；
13.s4：通过车载基站1、通信环网和地面分区控制单元连接的通信网络，地面分区控制单元能够与车载基站1通信；当地面分区控制单元打开测试环网的第n个地面基站后，将生成的场强测试确认信息通过通信环网的第m个地面基站发送给车载基站1；车载基站1收到地面分区控制单元发送的测试环网的第n个地面基站对应的场强测试确认信息后，发送基站开启场强测试指令给车载基站2，车载基站2基于所述场强测试指令对测试环网的第n个地面基站发射的场强测量信号进行测量；
14.s5：地面分区控制单元根据所述高速磁浮列车实时位置信息判断测试环网的第n个地面基站是否完成场强测量，如果完成，则打开测试环网的下一个地面基站发射场强测量信号，即n＝n+1，同时关闭测试环网的第n个地面基站；
15.s6：地面分区控制单元根据所述高速磁浮列车实时位置信息判断高速磁浮列车是否处于通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围内，如果所述高速磁浮列车已移出通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围，则打开通信环网的下一个地面基站，即m＝m+1,同时关闭通信环网的第m个地面基站；
16.s7：重复执行步骤s2
‑
s6直至测试环网中的所有地面基站的场强都已测量完成；
17.s8：将通信环网的工作模式修改为场强测试模式，测试环网的工作模式修改为正常通信模式，再次执行步骤s2
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步骤s7。
18.进一步地，所述地面基站环网的工作模式通过地面分区控制单元设置；具体的，两条地面基站环网指的是地面基站通过列车运行轨道两旁沿线的光纤网络串行连接形成的环网，所述两条地面基站环网连接到地面分区控制单元，使得地面分区控制单元能与两条地面基站环网通信；
19.在高速磁浮列车正常行驶前，所述地面分区控制单元对两条地面基站环网的初始工作模式进行设置，当所述地面分区控制单元判断出测试环网中的所有地面基站已完成场强测试后，对两条地面基站环网的工作模式进行调换。
20.进一步地，所述高速磁浮列车上设置有定位传感器，用于实时捕获所述高速磁浮列车实时位置信息。
21.进一步地，两条所述地面基站环网的所有地面基站沿高速磁浮列车的轨道水平交错分布。
22.一种双环交错的高速磁浮通信场强测试系统，包括两条地面基站环网、地面分区控制单元、车载基站1和车载基站2；
23.其中，两条所述地面基站环网的所有基站水平交错分布，
24.通过列车运行轨道沿线的光纤网络连接到地面分区控制单元，使得所述地面分区控制单元能与两条地面基站环网通信；每条地面基站环网包括m个地面基站；且每条地面基站环网包括两种工作模式，正常通信模式或场强测试模式，若其中一条地面基站环网的工作模式为正常通信模式，则另一条地面基站环网的工作模式为场强测试模式；将正常通信模式的地面基站环网作为通信环网，被动场强测试模式的地面基站环网作为测试环网；
25.所述通信环网，用于当通信环网的第m个地面基站接收到所述高速磁浮列车实时位置信息后，所述通信环网的第m个地面基站立即将所述高速磁浮列车实时位置信息发送给地面分区控制单元，1≤m≤μ；
26.所述地面分区控制单元，用于基于获取的所述高速磁浮列车实时位置信息，打开测试环网的第n个地面基站，以使所述测试环网的第n个地面基站发射场强测量信号给车载基站2，当地面分区控制单元打开测试环网的第n个地面基站后，生成场强测试确认信息并发给通信环网的第m个基站；其中，m＝n；
27.所述地面分区控制单元，还用于根据高速磁浮列车实时位置信息判断高速磁浮列车是否处于通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围内，如果所述高速磁浮列车已移出通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围，则打开通信环网的下一个地面基站，即m＝m+1,同时关闭通信环网的第m个地面基站；
28.所述地面分区控制单元，还用于根据所述高速磁浮列车实时位置信息判断测试环网的第n个地面基站是否完成场强测量，如果完成，则打开测试环网的下一个地面基站发射场强测量信号，即n＝n+1，同时关闭测试环网的第n个地面基站；
29.所述车载基站1，用于在高速磁浮列车开始正常行驶时，向通信环网发射高速磁浮列车实时位置信息；以及，当地面分区控制单元将测试环网的第n个地面基站对应的场强测试确认信息通过通信环网的第m个地面基站发送给车载基站1后，发送基站开启场强测试指令给车载基站2；
30.所述车载基站2，用于基于所述场强测试指令对测试环网的第n个地面基站发射的场强测量信号进行测量；
31.所述地面分区控制单元，还用于设置设置其中一条地面基站环网为正常通信模式，另一条地面基站环网为场强测试模式；当测试完一条测试环网中所有地面基站的场强后，将通信环网的工作模式修改为场强测试模式，测试环网的工作模式修改为正常通信模式，继续执行所述地面基站环网、所述车载基站1、所述车载基站2测试场强对应的步骤。
32.进一步地，所述一种双环交错的高速磁浮通信场强测试系统还包括布设在高速磁浮列车轨道上的定位装置，用于高速磁浮列车上的定位传感器实时捕获所述高速磁浮列车位置信息。
33.本发明提供一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法及系统，通过对两条水平交错分布的地面基站环网进行开关控制，使基站通信与场强测试互相配合，在高速磁浮列
车正常运行时自动测量场强、测量完后自动关闭基站，测量数据准确反映出高速磁浮列车正常运行过程中轨道沿线的场强变化，确保整个磁浮列车通信系统的正常运行。
附图说明
34.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
35.图1为本发明一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法中的地面基站分布示意图。
36.图2为本发明一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法的原理图。
37.图3为本发明一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法的流程图。
38.图4为本发明一种双环交错的高速磁浮通信场强测试系统的示意图。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
40.实施例1
41.如图1
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图3所示，本发明提供一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法，包括两条沿高速磁浮列车的轨道设置的地面基站环网，该两条地面基站环网的所有地面基站水平交错分布，通过高速磁浮列车运行轨道沿线的光纤网络连接到地面分区控制单元，使得地面分区控制单元能与两条地面基站环网通信。每一条地面基站环网包括m个地面基站，各地面基站之间的间隔按照实际情况设定(如间隔1公里)。每条地面基站环网包括两种工作模式，正常通信模式或场强测试模式，将工作在正常通信模式的环网作为通信环网，工作在场强测试模式的环网作为测试环网。
42.具体地，本实施例中的一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法具体包括如下步骤：
43.s1：地面分区控制单元设置其中一条地面基站环网为通信环网a，另一条地面基站环网为测试环网b；高速磁浮列车开始正常行驶，车载基站1向通信环网a发射高速磁浮列车实时位置信息。
44.为实现高速磁浮列车正常行驶过程中也可以进行场强测试，本实施例中在高速磁浮列车上布置两类车载基站，车载基站1和车载基站2。其中，车载基站1指布设在高速磁浮列车上用于与地面基站进行信息交互的基站；车载基站2指布设在高速磁浮列车上用于进行场强测试时使用的基站。
45.具体地，a
m
表示通信环网第m个地面基站，b
n
表示测试环网第n个地面基站。其中，由于测试环网b中的各地面基站与通信环网a中的各地面基站在布置时，是基于高速磁浮列车的运行方向进行水平交错布置的，例如a
m
在高速磁浮列车轨道一边的水平x位置，则b
n
在高速磁浮列车轨道另一边的水平x+a位置，a
m+1
在与a
m
同一边的水平x+2a位置，b
m+1
在与b
m
同一边的水平x+2a位置，以此类推。
46.s2：当通信环网的第m个地面基站接收到列车实时位置信息后，通信环网的第m个
地面基站立即将列车实时位置信息发送给地面分区控制单元，1≤m≤μ。
47.s3：地面分区控制单元基于获取的高速磁浮列车实时位置信息，打开测试环网的第n个地面基站，以使测试环网的第n个地面基站发射场强测量信号给车载基站2，1≤n≤μ；其中，m＝n。即当通信环网的第一个地面基站接收到列车实时位置信息后，地面分区控制单元打开测试环网的第一个地面基站；当通信环网的第二个地面基站接收到列车实时位置信息后，地面分区控制单元打开测试环网的第二个地面基站。
48.s4：通过车载基站1、通信环网和地面分区控制单元连接的通信网络，地面分区控制单元能够与车载基站1通信。当地面分区控制单元打开测试环网的第n个地面基站后，地面分区控制单元将测试环网的第n个地面基站对应的场强测试确认信息通过通信环网的第m个地面基站发送给车载基站1。车载基站1收到地面分区控制单元发送的测试环网的第n个基站对应的场强测试确认的信息后，发送基站开启场强测试指令给车载基站2，车载基站2基于场强测试指令对测试环网的第n个地面基站发射的场强测量信号进行测量。
49.具体的，车载基站1发射高速磁浮列车实时位置信息时，信号频率为f1，通信环网与车载基站无线通信的工作频率也为f1，而车载基站2与测试环网进行场强测量时的工作频率都为f2，这样配置的目的是为了保证通信环网与车载基站无线通信时，车载基站2与测试环网进行场强测量不受冲突而互相产生干扰。
50.s5：地面分区控制单元根据高速磁浮列车实时位置信息判断测试环网的第n个地面基站是否完成场强测量，如果完成，则打开测试环网的下一个地面基站，即n＝n+1，同时关闭测试环网的第n个地面基站。
51.s6：地面分区控制单元根据高速磁浮列车实时位置信息判断高速磁浮列车是否处于通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围内，如果高速磁浮列车已移出通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围，则打开通信环网的下一个地面基站，即m＝m+1,同时关闭通信环网的第m个地面基站。
52.s7：重复执行步骤s2
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s6直至测试环网中的所有地面基站的场强都已测量完成。
53.s8：地面分区控制单元将通信环网a修改为测试环网a，测试环网b修改为通信环网b，再次执行步骤s2
‑
步骤s7。
54.实施例2
55.如图4图所示，本实施例提供一种与实施例1一种双环交错的高速磁浮通信场强测试方法一一对应的双环交错的高速磁浮通信场强测试系统，包括两条地面基站环网、地面分区控制单元、车载基站1和车载基站2。
56.其中，两条地面基站环网的所有基站水平交错分布，通过列车运行轨道沿线的光纤网络连接到地面分区控制单元，使得地面分区控制单元能与两条地面基站环网通信；每一条地面基站环网包括m个地面基站；且每一条地面基站环网包括两种工作模式，正常通信模式或场强测试模式，若其中一条地面基站环网的工作模式为正常通信模式，则另一条地面基站环网的工作模式为场强测试模式；将将正常通信模式的地面基站环网作为通信环网a，被动场强测试模式的地面基站环网作为测试环网b。
57.具体的，当通信环网a的第m个地面基站a
m
接收车载基站1发送的高速磁浮列车实时位置信息后，该通信环网a第m个地面基站a
m
将高速磁浮列车实时位置信息传送给地面分区控制单元，1≤m≤μ。
58.地面分区控制单元，用于基于获取的高速磁浮列车实时位置信息，打开测试环网的第n个地面基站，以使测试环网的第n个地面基站发射场强测量信号给车载基站2，当地面分区控制单元打开测试环网的第n个地面基站后，生成场强测试确认信息并发给通信环网的第m个基站；其中，m＝n。
59.地面分区控制单元，还用于根据高速磁浮列车实时位置信息判断高速磁浮列车是否处于通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围内，如果高速磁浮列车已移出通信环网的第m个地面基站的通信覆盖范围，则打开通信环网的下一个地面基站，即m＝m+1,同时关闭通信环网的第m个地面基站。
60.地面分区控制单元，还用于根据高速磁浮列车实时位置信息判断测试环网的第n个地面基站是否完成场强测量，如果完成，则打开测试环网的下一个地面基站发射场强测量信号，即n＝n+1，同时关闭测试环网的第n个地面基站。
61.车载基站1，用于在高速磁浮列车开始正常行驶时，向通信环网发射高速磁浮列车实时位置信息；以及，当地面分区控制单元将测试环网的第n个地面基站对应的场强测试确认信息通过通信环网的第m个地面基站发送给车载基站1后，发送基站开启场强测试指令给车载基站2。
62.车载基站2，用于基于场强测试指令对测试环网的第n个地面基站发射的场强测量信号进行测量。
63.地面分区控制单元，还用于设置设置其中一条地面基站环网为正常通信模式，另一条地面基站环网为场强测试模式；当测试完一条测试环网中所有地面基站的场强后，将通信环网的工作模式修改为场强测试模式，测试环网的工作模式修改为正常通信模式，继续执行地面基站环网、车载基站1、车载基站2测试场强对应的步骤。
64.进一步地，该一种双环交错的高速磁浮通信场强测试系统还包括布设在高速磁浮列车上的定位传感器，用于实时捕获高速磁浮列车实时位置信息。基于高速磁浮列车实时位置信息，整个双环交错的高速磁浮通信场强测试系统才能自动完成场强测试。
65.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
66.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。