《基于北斗/LTE-R的列车辅助安全预警系统设计》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于北斗/LTE-R的列车辅助安全预警系统设计

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何林庆石景慧安然万玥辰张许诺龙章勇

摘要：该文介绍了北斗导航系统在铁路列车运行定位及监控系统中的应用。该系统由预警中心、LTE-R通信网络、车载定位与预警终端等构成。系统利用北斗卫星信号对列车进行准确定位，并把数据通过LTE-R通信网络传到预警中心，当各列车间的距离在设定预警条件范围之内时，预警中心发出警告，提醒驾驶员和列车调度员注意列车行驶安全，防止列车追尾事故地发生。该系统可以为未来的铁路发展提供一个高精度、高可靠性的列车监控系统。

关键词：北斗车载定位;预警中心;LTE-R通信网络

中图分类号：TP311 ? ? ?文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）28-0060-02

1概述

一个国家的战略水平主要靠科技的发展，科技能推动国家前进，国家的高度也取决于科技的高度。中国以来始终是科技大国，注重高新技术的发展，近年来中国科技水平的发展，使中国达到了一个新高度。我国正在自主研发可以独立运行的全球卫星导航系统，并把它取名为北斗卫星导航系统。它的建设使中国成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。本文设计了一种基于北斗/LTE-R的列车辅助安全预警系统，系统能精准地对每一趟列车的位置定位，并计算出行进中列车与附近相邻列车之间的距离，为列车的定位和监控提供了一套有效的解决方案，采用中国独立发展运行的北斗导航系统，提高了通信的可靠性，有利于国家铁路行业的安全发展。

2 系统的组成

该系统大致分为三部分，第一部分是车载定位与预警终端。接收与转发北斗卫星导航系统定位传送来的数据是车载定位的主要功能，预警终端主要负责列车之间距离的计算，并将距离数据传输到预警中心;另一部分是LTE-R通信网络，主要负责车载定位终端和预警中心的通信，目前铁路使用最广泛的是窄带的GSM-R网络，但是该网络已经不能满足高铁新业务的需求，而宽带的LTE-R系统已经成为下一代铁路无线通信系统的发展方向，LTE-R相较于GSN-R技术有着无可比拟的巨大优势，该系统时延更低，传输速率以及安全性更高;最后是预警中心，它由已有带电子地图的软件平台对列车辅助安全预警系统进行仿真开发，主要负责计算前后相邻列车间距，当间距达到了预定的设置数值时，使预警终端发出警报提示，使司机能迅速地做出反应，防止列车追尾事故地发生，以至于危害人们的生命和财产安全事件不再产生。终端共有两个模块，其一接收北斗卫星信息，然后转发该信息;其二接收到转发信息以后，再转发到LTE-R通信模块，通过串口模块连接到计算机，再结合电子地图准确地找到列车所在位置。

3系统主要功能

3.1北斗定位模块功能

列车在运行的状态下，需要考虑的因素很多，列车的速度，列车会进入隧道，山洞等北斗信号较弱的地区，这就需要一个信号加强的芯片来提高信号的强度，北斗EC20Mini PCle芯片为保证在缺乏3G和4G网络的偏远地区也能正常使用，有能向后兼顾现有的EDGE和GSM/GPRS网络的功能。运用北斗EC20Mini PCle芯片进行电路设计，做成一个简单的高精准、高可靠性、方便快捷的定位模块连接到运行的列车上，同时注意芯片对环境的要求，为了确保芯片的高效率运行，应该放置在适合芯片工作的环境之下。

3.2 LTE-R无线模块实现的功能

根据EC20Mini PCle芯片所做的电路构成了LTE-R无线串口模块。上行速率为50Mbps，下行速率为100Mbps。EC20Mini PCle芯片是一个收发数据透传的无线串口模块，用于2.4G无线接收和发送。该芯片内置北斗导航定位模块，用北斗卫星的定位模块进行定位，然后通过LTE-R网络通信。

3.3 预警终端实现的功能

预警终端主要是测量两辆列车之间的距离，它与LTE-R无线传输模块连接，并把数据信息通过LTE-R网络传输给预警中心，当距离达到预警中心设置的条件时发出红灯警报。

4 測试结果

4.1 调试LTE-R无线串口模块

调试无线模块，需要通过串口模块连接计算机终端，在计算机上涌调试软件来完成。

4.2 电子地图定位

首先将该电路板与PC电脑端连接在一起，保证各个管脚与终端连接无误并且接触良好。上电进测试各个模块的功能，确保功能完好。通过电子地图精准无误的定位到模块所在位置，并在地图上显现出来。

5 结论

综上所述，该系统实现了对列车行进位置进行实时监控，并根据LTE-R无线传输，把信息发送到预警中心，计算两车的距离。当两辆列车距离较近时，还会发出警报。北斗不仅有无线定位的功能，而且还能够进行实时通信。目前北斗系统已经商用，但应用中还需要进一步完善，所以它主要用于军事用途。由于LTE-R通信系统未在铁路中全面推广，这都影响着本系统在铁路上的应用。

参考文献：

[1] 张晓钧，崔洪州，袁圣勇.基于北斗的动车组实时高精度定位系统研究与应用[J].通号通信信息集团有限公司，2017.

[2]王毅然，吕荣斌，罗孟斐，黄政林.基于北斗卫星定位系统的铁路预警系统的分析[J].石家庄铁道大学，2017.

[3] 段瑞星，史扬，陈悦，唐晓仪，龙章勇.基于北斗的列车定位及监控系统的开发设计[J].电脑知识与技术，2019，15（17）：241-242.

【通联编辑：光文玲】

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