城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统的制作方法

本发明属于城市轨道交通信号技术领域，具体涉及一种城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统。

背景技术：

现城市轨道交通信号系统均采用CBTC(车地连续式通信)信号系统，在CBTC信号系统中，车地无线连续通信是列车正常运行的必要条件，且车地通信连续性要求极高，一旦车地通信中断时间超过5秒将会导致的列车产生紧急制动，需要后续重新复位系统才能在恢复运行。因此，该问题一方面严重影响乘客安全，另一方面也严重影响列车准点率。

由于在无线监控设备市场上，没有针对城市轨道交通信号系统开发专用的无线监控与诊断设备，无法准确的结合地铁线路特点进行场强覆盖测试，对信号系统的维护产生较大的影响。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于：提供一种城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统，能够准确判断提供轨道交通信号无线系统的场强覆盖和干扰源等相关参数信息，实现对城市轨道交通线路无线系统的监控与诊断。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述的城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统，包括：

数据采集装置，用于实时采集城市轨道交通信号系统中的所有无线信号数据信息；

解析主机，与所述数据采集装置连接，按照802.11a/b/g/n协议格式，用于根据帧结构对所述无线信号数据信息进行解析，并呈现和分析，以及时诊断故障。

进一步地，所述解析主机包括：

接收接口，用于将接收所述数据采集装置采集的所有无线信号数据信息；

解析模块，按照802.11a/b/g/n协议格式，用于根据帧结构对接收的所有无线信号数据信息进行解析；

显示模块，用于对解析后的各种数据信息进行显示。

进一步地，所述解析主机还包括：分类统计模块，用于对各种数据信息进行归属分类统计。

进一步地，所述解析主机还包括：构建模块，用于将进行分类统计后的数据信息构建曲线图，以显示各种状态趋势。

进一步地，所述解析主机还包括：线路信息模块，用于对线路进行修改，以告知所述解析模块当前外部的测试环境。

进一步地，所述解析主机还包括：数据管理模块，用于对线路数据信息进行文件管理，以配合存储的无线信号数据信息中线路信息相关的数据信息，并且对历史的无线信号数据信息中的线路信息进行导出

进一步地，所述解析主机还包括：设备状态模块，用于查看数据采集装置与解析主机联通的状态和配置，以判断二者联通的性能。

进一步地，所述解析主机还包括：离线数据分析模块，用于对存储的无线数据信息进行还原测试。

进一步地，所述数据采集装置与解析主机通过USB接口连接。

进一步地，对所述无线信号数据信息解析的内容，具体包括：设备的SSID、信号强度、信号的来源和走向、分属数据类型、协议类型和接收的数据数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统，通过建立线路数据库的模式，即将所有无线信号数据进行采集，然后将信号系统AP公里标(地铁线路位置标注方式)、AP网卡MAC(物理地址)进行数据库管理，能够准确判断提供轨道交通信号无线系统的场强覆盖和干扰源等相关参数信息。

同时，将解析结果通过可视化界面直观显示，方便维护工作人员快速查看线路情况。

另外，不需要与其他系统发生任何形式的硬件与软件接口，不会对信号系统的正常工作产生影响，实现对城市轨道交通线路无线系统的监控与诊断。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述的城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统的结构示意框图；

图2是本发明所述的城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统的结构原理框图；。

图中：

1：数据采集装置

2：解析主机

21：接收接口 22：解析模块 23：显示模块 24：分类统计模块 25：构建模块

26：线路信息模块 27：数据管理模块 28：设备状态模块 29：离线数据分析模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～图2所示，本发明所述的城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统，通过数据采集装置1首先将所有的无线信号数据信息进行实时采集，然后传输至所述解析主机2，通过解析主机2按照802.11a/b/g/n协议格式进行帧结构的解析，并且呈现，然后分析和诊断，简单、无干扰、实时的做到对城市轨道交通信号系统进行性能监控与诊断，具体地，对所述无线信号数据信息解析的内容，具体包括：设备的SSID、信号强度、信号的来源和走向、分属数据类型、协议类型和接收的数据数。

在以上原理中，借助了现有城市轨道交通信号系统中AP(Access Point的缩写,无线访问节点)布置点、SSID(Service Set Identifier的缩写，服务集标识)和AP网卡MAC(物理地址)，从而保证了作为信号捕获设备的数据采集装置1能够顺利采集所有的无线数据信息。

具体地，首先数据采集装置1对划分了13个子信道的WIFI所在2.4GHz频段，根据需要选择性过滤部分信道的信息。然后，解析主机2按照802.11a/b/g/n协议格式进将所有帧数据的SSID，信号强度，噪声，帧信息源地址，帧信息目的地址，数据类型，协议类型进行解析，并将其记录。

其中，所述解析主机2包括接收接口21、解析模块22和显示模块23，其中，所述接收接口21用于将接收所述数据采集装置1采集的所有无线信号数据信息；所述解析模块22用于根据帧结构对接收的所有无线信号数据信息进行解析；所述显示模块23，用于对解析后的各种数据信息进行显示。

为了对数据信息进行有效的统计，则所述解析主机2还包括分类统计模块24，用于对各种数据信息进行归属分类统计，是的每一种类型的数据信息可以非常直观的显示，并且有效的进行下一步的分析和诊断。

具体地，分类统计模块24将捕获到的数据信息分别进行归属设备统计，并且将归属设备按照己方设备/干扰设备进行数值统计，将历史最大最小信号噪声强度，平均信号噪声强度数据进行统计。同时，根据数据所属设备所在的信道和SSID，进行信道和SSID的信息统计，便于分析信道传输质量和服务质量。

该分类统计模块24将所有捕获到的数据包含的设备进行按照信道、SSID、己方设备、非法设备进行分类，并形成树状图并使用MAC地址或者设备编号描述设备。所有设备同时形成信息列表，将该设备所属设备类型、MAC地址等信息列举出来。用于分析己方设备和干扰设备。

1)对于信道，通过所有信道接收的帧信息与预存的信道的帧信息进行比对，对于在预设信道中的则属于己方设备，否则为干扰设备。因此，将信道中的干扰设备的帧信相息数量和己方设备的帧信息数量进行相除，得到干扰设备的对该信道的占用率，评价干扰的程度。对拥有己方设备的信道，统计从己方设备收到的帧信息数和干扰设备收到的帧信息数，通过两者的比值，得到信道占用率参数。

2)针对己方设备，根据天线和漏缆的理论覆盖范围，进行理论覆盖曲线和实际覆盖曲线的差值提取。假设理论信号强度曲线为s＝{s₁，s_i...s_n}，实际信号曲线的采样值为s'＝{s₁，s_i...s_n}，其中n为采样点数，定义d＝{d₁，d_i...d_n}，d₁＝|s_i-s′_i|和阈值ξ，那么差值小于阈值的个数count(d_i|d_i＜ξ)和n的比值则为该设备的良好性参数。针对干扰设备，设定信号强度阈值ε，统计从该设备收到的所有帧信息信号强度大于该阈值的帧个数，得到对帧信息总数的百分数，得到该设备的干扰性参数。

3)同理，针对设备的SSID时也将计算该SSID的良好性参数。对SSID，将统计所有从属与该SSID的设备的地址，设备数量和各个设备的信号强度，噪声。同时，将所有设备的信号强度和噪声信号进行取大操作，得到该SSID的包络信号，如果是己方SSID，则进行与理论值的比较，评价己方设备的工作状态，否则将评价该SSID对正常通信的干扰情况。

为了对以上分类后的数据进行更加直观的显示，则所述解析主机2还包括构建模块25，用于将进行分类统计后的数据信息构建曲线图，以显示各种状态趋势，从而使得用户可以无需做进一步分析，即可一目了然。

为了进一步清楚外部测试环境，则所述解析主机2还包括有线路信息模块26，用于对线路进行修改，以告知所述解析模块当前外部的测试环境。该修改内容包括对线路的增删、线路中车站和设备的编辑等，由于此修改信息会直接传输至所述解析主机2，故而可以了解到当前外部的测试环境。

同时，为了保证数据信息进一步管理，所述解析主机2还包括数据管理模块27，用于对线路数据信息进行文件管理，以配合存储的无线信号数据信息中线路信息相关的数据信息，并且对历史的无线信号数据信息中的线路信息进行导出。

为了了解数据采集装置1与解析主机2联通性能，所述解析主机2还包括设备状态模块28，用于查看数据采集装置1与解析主机2联通的状态和配置，以判断二者联通的性能。

为了避免当次测试当次数据必须处理完的弊端，所述解析主机2还包括离线数据分析模块29，用于对存储的无线数据信息进行还原测试。

本发明所述的城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统，具有以下产品优势：

(1)本系统完全贴合城市轨道交通线路特点，能够实现地铁线路无线系统场强覆盖等功能，具有较强的专业特性；

(2)本系统包括AP状态监测、故障点定位、潜在隐患排查、无线覆盖测试、无线干扰源定位、无线信道分析、无线设备SSID分析功能，能够对采集数据进行全方位分析；

(3)本发明采用可视化界面，易于操作；

(4)本发明与信号设备无接口，不影响既有信号设备运行。

该城市轨道交通信号系统无线性能监控与诊断系统在广州地铁四号线、五号线及广佛线进行现场测试实验的过程中，确认该产品适用于不同城市轨道交通线路及信号系统，具有很好的应用前景。

本发明所述的城市轨道交通信号系统的无线性能监控与诊断系统其它结构参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。