车载天线切换控制终端以及轨道交通车地通信系统的制作方法

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种车载天线切换控制终端以及包含该车载天线切换控制终端的轨道交通车地通信系统。

背景技术：

轨道交通以其快速、安全、准时、运量大的鲜明特点，已经成为城市公共交通系统的骨干网络。轨道交通的列车控制系统(cbtc)、乘客信息系统(pis)以及综合监控系统等均需要实现列车和地面控制中心的实时通信，因此该系统中的车地通信通信系统对轨道交通来说至关重要。

轨道交通线路一般安装在地面、高架、隧道，无线信号工作环境复杂，需要根据不同的环境选择不同无线传输介质，目前主要采用的无线传输介质有自由无线、裂缝波导和泄漏电缆三种。在这几种通信方式中，自由无线容易受到外部信号的干扰，稳定性差，但是具有易安装、成本低等优势，一般应用于干扰较少的隧道。泄漏电缆和裂缝波导工作原理相似，具有抗干扰性、高稳定性和低损耗等特点，缺点是成本相对自由无线较高，施工量大，因此更多地被应用于无线环境复杂的场景，多应用于地面、高架。

一条轨道交通线路常常含有地面、高架和隧道等多种情况，如图7所示，目前应用于轨道交通通信的地面无线信号设备7通常采用自由无线和裂缝波导组合方式或者自由无线和泄漏电缆组合方式来向外发射电磁波信号，即在隧道采用自由无线天线5、地面或高架段采用裂缝波导或泄漏电缆6。

为了兼顾上述组合情况，列车8上一般采用的方法是车载无线终端设备4通过功分器或者分路器3同时连接两种车载天线1和2。其中，车载天线1一般安装在列车的底部，用于接收自由无线天线5发射的电磁波信号；车载天线2一般安装在列车的底部或侧部，用于接收裂缝波导或泄漏电缆6发射的电磁波信号。由于裂缝波导和泄漏电缆的工作原理，均存在耦合损耗，而由于自由无线天线的工作原理，两种车载天线1和2之间会存在干扰的情况，特别是在列车运行到裂缝波导或泄漏电缆区段时，车载天线1会接收到外界干扰信号，对车载天线2造成较强的同频干扰，影响通信质量，甚至造成通信中断等情况。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种车载天线切换控制终端以及包含该车载天线切换控制终端的轨道交通车地通信系统。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种车载天线切换控制终端，安装在列车上且与列车终端通信连接，用于提供列车终端的车载天线的切换指令，其特征在于，包括：存储部、通信部、列车运行信息获取部、传输模式获取部、模式判断部以及切换指令生成部，其中，存储部至少存储有列车位置、运行方向以及与列车位置和运行方向相对应的位置理论传输模式，列车运行信息获取部通过通信部从列车终端实时获取至少包含有当前位置的列车运行信息，传输模式获取部根据当前位置从存储部获取当前位置所对应的位置理论传输模式，并通过通信部从列车终端获取当前传输模式，模式判断部判断当前传输模式与位置理论传输模式是否一致，当判断结果为不一致时，切换指令生成部生成切换指令，通信部将切换指令发送给列车终端。

本发明提供的车载天线切换控制终端，还可以具有这样的特征：其中，存储部还存储有与列车位置、运行方向相对应的区段信息以及与该区段信息相对应的区段理论传输模式，传输模式获取部还根据当前位置从存储部获取相对应的区段理论传输模式，当模式判断部判断当前传输模式与位置理论传输模式一致时，模式判断部进一步判断当前传输模式与区段理论传输模式是否一致，当判断结果为不一致时，切换指令生成部生成切换指令，通信部将切换指令发送给列车终端。

本发明提供的车载天线切换控制终端，还可以具有这样的特征：还包括：信息处理部、时间存储部以及时间判断部，其中，存储部还存储有列车位置与相邻的切换位置之间的距离，切换位置与列车位置、运行方向相对应，列车运行信息还包括运行速度，所述时间存储部存储有预定时间，当模式判断部判断当前传输模式与位置理论传输模式一致时，信息处理部根据运行速度和距离处理得到列车从当前位置运行至切换位置所需的运行时间，时间判断部判断运行时间是否在预定时间范围内，当判断结果为是时，切换指令生成部生成切换指令，通信部将切换指令发送给列车终端。

本发明提供的车载天线切换控制终端，还可以具有这样的特征：还包括：信息处理部、时间存储部以及时间判断部，其中，存储部还存储有与列车位置和运行方向相对应的区段信息、与该区段信息相对应的区段理论传输模式以及列车位置与相邻的切换位置之间的距离，切换位置与列车位置、运行方向相对应，列车运行信息还包括运行速度，所述时间存储部存储有预定时间，传输模式获取部还根据当前位置从存储部获取相对应的区段理论传输模式，当模式判断部判断当前传输模式与位置理论传输模式一致时，模式判断部进一步判断当前传输模式与区段理论传输模式是否一致，当模式判断部判断当前传输模式与区段理论传输模式一致时，信息处理部根据运行速度和距离处理得到列车从当前位置运行至切换位置所需的运行时间，时间判断部判断运行时间在预定时间范围内时，切换指令生成部生成切换指令，通信部将切换指令发送给列车终端，当模式判断部进判断当前传输模式与区段理论传输模式为不一致时，切换指令生成部生成切换指令，通信部将切换指令发送给列车终端。

本发明提供的车载天线切换控制终端，还可以具有这样的特征：其中，理论传输模式为无线网络或者有线网络。

本发明提供的车载天线切换控制终端，还可以具有这样的特征：其中，无线网络为自由无线网络，或者裂缝波导无线网络，或者泄漏电缆无线网络。

本发明还提供一种轨道交通车地通信系统，其特征在于，包括：列车终端，设置在列车上，具有两种不同的车载天线；以及车载天线切换控制终端，设置在列车上且与列车终端通信连接，用于提供车载天线的切换指令，其中，车载天线切换控制终端为上述任一项的车载天线切换控制终端。

本发明提供的轨道交通车地通信系统，还可以具有这样的特征：其中，列车终端包括列车侧通信部、列车侧列车运行信息获取部、列车侧传输模式获取部以及车载天线切换部，列车侧列车运行信息获取部实时获取列车运行信息，列车侧通信部将列车运行信息发送给车载天线切换控制终端，列车侧传输模式获取部获取当前传输模式，列车侧通信部将当前传输模式发送给车载天线切换控制终端，列车侧通信部接收车载天线切换控制终端发送来的切换指令，车载天线切换部根据切换指令将车载天线进行切换。

本发明提供的轨道交通车地通信系统，还可以具有这样的特征：其中，车载天线为有线天线以及无线天线中的至少一种，无线天线为自由无线接收天线、裂缝波导接收天线以及泄漏电缆接收天线中的任意一种。

本发明提供的轨道交通车地通信系统，还可以具有这样的特征：其中，自由无线接收天线设置在列车的顶部，裂缝波导接收天线以及泄漏电缆接收天线均设置在列车的底部。

发明作用与效果

本发明涉及的车载天线切换控制终端以及包含该车载天线切换控制终端的轨道交通车地通信系统，由于列车运行信息获取部实时从列车终端获取至少包含有当前位置的列车运行信息，传输模式获取部从存储部获取当前位置相对应的位置理论传输模式并从列车终端获取当前传输模式，模式判断部判断出当前传输模式与位置理论传输模式不一致时，切换指令生成部生成切换指令并发送给列车终端，所以本发明能够通过获取列车的当前位置以及当前传输模式，并通过查询存储部里预先确定的位置理论传输模式获取到当前位置所对应的位置理论传输模式，在判断出当前传输模式与位置理论传输模式不一致时，实时向列车终端发送将车载切换至当前位置相对应的位置理论传输模式的切换指令，从而使得车载终端能够在不同的列车运行场景下自动切换车载天线为当前位置所对应的位置理论传输模式相对应的车载天线，不仅提高了传输效率，而且也避免了现有技术中两种车载天线同时工作时所产生的相互干扰，提高了车地通信质量以及安全系数，降低了事故发生的概率。

附图说明

图1是本发明的实施例中轨道交通车地通信系统的结构框图；

图2是本发明的实施例中列车终端的结构框图；

图3是本发明的实施例中车载天线切换控制终端的结构框图；

图4是本发明的实施例中列车位置、运行方向、理论传输模式以及切换距离对应表的示意图；

图5是本发明的实施例中列车终端的结构示意图；

图6是本发明的实施例中轨道交通车地系统的动作流程图；以及

图7是现有技术中轨道交通车地通信系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1是本发明的实施例中轨道交通车地通信系统的结构框图。

如图1所示，本实施例中的轨道交通车地系统100包括列车终端101以及车载天线切换控制终端102。

列车终端101设置在列车上，具有两种不同的车载天线。车载天线为有线天线以及无线天线中的至少一种，无线天线为自由无线接收天线、裂缝波导接收天线以及泄漏电缆接收天线中的任意一种。在本实施例中，两种车载天线分别为自由无线接收天线和裂缝波导接收天线，或者分别为自由无线接收天线和泄漏电缆接收天线。

车载天线切换控制终端102设置在列车上，通过通信网络103与列车终端101连接，用于为列车终端101提供车载天线的切换指令并发送给列车终端101，列车终端101根据切换指令对车载天线进行切换，以使与传输模式相对应的车载天线进入工作。通信网络103为有线网络。

图2是本发明的实施例中列车终端的结构框图。

如图2所示，列车终端101包括列车侧通信部112、列车侧列车运行信息获取部113、列车侧传输模式获取部114、车载天线切换部115、列车侧暂存部116以及控制上述各部的列车侧控制部111。

图3是本发明的实施例中车载天线切换控制终端的结构框图。

如图3所示，车载天线切换控制终端102包括存储部122、指令侧通信部123、指令侧列车运行信息获取部124、指令侧传输模式获取部125、模式判断部126、切换指令生成部127、信息处理部128、时间存储部129、时间判断部130、指令侧暂存部131以及控制上述各部的指令侧控制部121。

列车侧列车运行信息获取部113用于实时获取包含有当前位置、运行方向以及运行速度的列车运行信息。

列车侧传输模式获取部114用于获取列车的当前传输模式。

列车侧通信部112用于通过通信网络105将列车侧列车运行信息获取部113获取的列车运行信息以及列车侧传输模式获取部114获取的当前传输模式发送给车载天线切换控制终端102；还用于接收车载天线切换控制终端102发送来的切换指令。

车载天线切换部115用于根据切换指令将车载天线进行切换。

列车侧暂存部116用于暂时存储列车侧列车运行信息获取部113获得的列车运行信息以及列车侧传输模式获取部114获取的当前传输模式；还用于暂时存储列车侧通信部112从车载天线切换控制终端102接收到的切换指令。

列车侧控制部111包含有用于控制列车侧通信部112、列车侧列车运行信息获取部113、列车侧传输模式获取部114、车载天线切换部115以及列车侧暂存部116运行的计算机程序。

图4是本发明的实施例中列车位置、运行方向、理论传输模式以及切换距离对应表的示意图。

如图4所示，存储部122对列车位置、运行方向、与列车位置和运行方向相对应的位置理论传输模式、与列车位置和运行方向相对应的区段信息、与区段信息相对应的区段理论传输模式、列车位置与相邻的切换位置之间的距离等数据进行对应存储。其中，切换位置与列车位置、运行方向相对应。

指令侧通信部123用于接收列车终端101发送来的列车运行信息以及当前传输模式；还用于将切换指令生成部127生成的切换指令发送给列车终端101。

指令侧列车运行信息获取部124用于通过指令侧通信部123从列车终端101实时获取包含有当前位置、运行方向以及运行速度列车运行信息。

指令侧传输模式获取部125用于根据当前位置从存储部122获取当前位置所对应的位置理论传输模式和区段理论传输模式以及列车位置与相邻的切换位置之间的距离；还用于通过指令侧通信部123从列车终端101获取当前传输模式。

模式判断部126用于判断当前传输模式与位置理论传输模式是否一致；还用于判断当前传输模式与区段理论传输模式是否一致。

切换指令生成部127用于切换指令的生成。

信息处理部128用于根据运行速度以及列车位置与相邻的切换位置之间的距离处理得到列车从当前位置运行至切换位置所需的运行时间。

时间存储部129存储有列车从当前位置运行至相邻的切换位置的预定时间。

时间判断部130用于判断运行时间是否在预定时间范围内。这里，预定时间为0.1～1.0秒。

指令侧暂存部131用于暂时存储指令侧通信部123从列车终端101接送到的列车运行信息以及当前传输模式；还用于暂时存储切换指令生成部127生成的切换指令。

指令侧控制部121包含有控制存储部122、指令侧通信部123、指令侧列车运行信息获取部124、指令侧传输模式获取部125、模式判断部126、切换指令生成部127、信息处理部128、时间存储部129、时间判断部130以及指令侧暂存部131运行的计算机程序。

图5是本发明的实施例中车载终端的结构示意图。

在本实施例中，如图5所示，列车终端101包括车载天线101a、车载天线101b、射频切换开关101c以及与射频切换开关101c连接的车载无线设备101d。车载天线101a为自由无线接收天线，设置在列车的顶部，用于接收自由无线天线发射的电磁波信号；车载天线101b为裂缝波导接收天线或者泄漏电缆接收天线，设置在列车的底部，用于接收裂缝波导或者泄露电缆发射的电磁波信号。射频切换开关101c作为车载天线切换部115使用，射频切换开关101c为单刀双掷开关，该单刀双掷开关的两个触点分别与车载天线101a和车载天线101b连接。

图6是本发明的实施例中轨道交通车地通信系统的动作流程图。

如图6所示，本实施例中的轨道交通车地通信系统的动作流程包括以下步骤：

步骤s1，列车侧列车运行信息获取部113实时获取包含有当前位置、运行方向以及运行速度的列车运行信息，然后进入步骤s2。

步骤s2，列车侧通信部112将列车运行信息发送给车载天线切换控制终端102，然后进入步骤s3。

步骤s3，指令侧列车运行信息获取部124通过指令侧通信部123接收列车终端101发送来的列车运行信息，然后进入步骤s4。

步骤s4，列车侧传输模式获取部获取114实时获取当前传输模式，然后进入步骤s5。

步骤s5，列车侧通信部112将当前传输模式发送给车载天线切换控制终端102，然后进入步骤s6。

步骤s6，指令侧传输模式获取部125通过指令侧通信部123接收车载终端101发送来的当前传输模式，并根据当前位置从存储部122获取当前位置所对应的位置理论传输模式，然后进入步骤s7。

步骤s7，模式判断部126判断当前传输模式与位置理论传输模式是否一致，当判断结果为一致时，进入步骤s8，当判断结果为不一致时，进入步骤s12。

步骤s8，指令侧传输模式获取部125根据当前位置从存储部122获取相对应的区段理论传输模式，然后进入步骤s9。

步骤s9，模式判断部126判断当前传输模式与区段理论传输模式是否一致，当判断结果为一致时，进入步骤s10，当判断结果为不一致时，进入步骤s12。

步骤s10，信息处理部128根据运行速度以及列车位置与相邻的切换位置之间的距离得到列车从当前位置运行至切换位置所需的运行时间，然后进入步骤s11。

步骤s11，时间判断部130判断运行时间是否在预定时间范围内，当判断结果为是时，进入步骤s12，当判断结果为否时，进入步骤s1。

步骤s12，切换指令生成部127生成切换指令，然后进入步骤s13。

步骤s13，指令侧通信部123将切换指令发送给列车终端101，然后进入步骤s14。

步骤s14，列车侧通信部112接收车载天线切换控制终端102发送来的切换指令，然后进入步骤s15。

步骤s15，车载天线切换部115根据切换指令将车载天线进行切换，然后进入结束状态。

实施例作用与效果

本实施例涉及的车载天线切换控制终端以及包含该车载天线切换控制终端的轨道交通车地通信系统，由于列车运行信息获取部实时从列车终端获取至少包含有当前位置的列车运行信息，传输模式获取部从存储部获取当前位置相对应的位置理论传输模式并从列车终端获取当前传输模式，模式判断部判断出当前传输模式与位置理论传输模式不一致时，切换指令生成部生成切换指令并发送给列车终端，所以本实施例能够通过获取列车的当前位置以及当前传输模式，并通过查询存储部里预先确定的位置理论传输模式获取到当前位置所对应的位置理论传输模式，在判断出当前传输模式与位置理论传输模式不一致时，实时向列车终端发送将车载切换至当前位置相对应的位置理论传输模式的切换指令，从而使得车载终端能够在不同的列车运行场景下自动切换车载天线为当前位置所对应的位置理论传输模式相对应的车载天线，不仅提高了传输效率，而且也避免了现有技术中两种车载天线同时工作时所产生的相互干扰，提高了车地通信质量以及安全系数，降低了事故发生的概率。

此外，由于传输模式获取部还根据当前位置从存储部获取相对应的区段理论传输模式，模式判断部在当前传输模式被判断为与位置理论传输模式一致的情况下进一步判断出当前传输模式与区段理论传输模式不一致时，切换指令生成部生成切换指令并发送给列车终端，能够确保在列车的当前位置处于两种区段理论传输模式重叠布置区且列车从当前位置将要运行至下一区段时，向列车终端发送将车载天线切换至列车将要驶入的下一区段相对应的区段理论传输模式的切换指令，进一步提高了车载天线切换的可靠性和安全性。

另外，由于在当前传输模式被判断为与位置理论传输模式和/或区段理论传输模式一致的情况下，信息处理部根据运行速度以及当前位置与切换位置之间的距离处理得到列车从当前位置运行至切换位置所需的运行时间在预定时间范围内时，切换指令生成部生成切换指令并发送给列车终端，使得列车在运行至切换位置时列车终端能够将车载天线进行快速切换，提高了车载天线切换的可靠性。