基于TD-LTE的城軌全自動駕駛系統(tǒng)越區(qū)切換研究
發(fā)布時間：2021-11-12 09:39
隨著城市化進程不斷加快,城市人口也在迅猛增長。為了緩解人口壓力,國內外各大城市也加緊了城市軌道交通建設與運營的步伐,城市軌道交通也因為方便快捷、舒適性佳的優(yōu)勢成為人們主要的出行方式之一。隨著城市軌道交通無人駕駛技術的發(fā)展,FAO（Fully Automatic Operation,全自動駕駛）系統(tǒng)成為了未來城市軌道交通發(fā)展的方向。由于TD-LTE技術具有高速率傳輸和低延遲等優(yōu)勢,全自動駕駛系統(tǒng)也將采用TD-LTE（Time Division Long Term Evolution,分時長期演進）技術承載無線車地通信業(yè)務,保證列車在切換過程中能夠實現不間斷通信,從而保障乘客的生命安全。因此,對基于TD-LTE的城市軌道交通FAO系統(tǒng)的越區(qū)切換問題進行深入研究具有十分重要的意義。本文首先介紹了我國城市軌道交通的發(fā)展現狀和越區(qū)切換問題的國內外研究現狀,分析了城市軌道交通環(huán)境對越區(qū)切換的影響。介紹了全自動駕駛系統(tǒng)總體架構和TD-LTE技術的基本概念,闡述了越區(qū)切換的信令流程、TD-LTE車地無線通信系統(tǒng)的架構以及城市軌道交通環(huán)境常見的無線信道模型和A3事件。其次,針對城市軌道交通列車在越區(qū)切換...
【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省
【文章頁數】：62 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
全自動駕駛
基于TD-LTE的城軌全自動駕駛系統(tǒng)越區(qū)切換研究-10-EPC由S-GW(ServingGateway，服務網關)與MME(MobileManagementEntity，移動管理實體)構成。其中，S-GW是3GPP移動網絡內的錨點，可以轉發(fā)用戶IP數據包，在E-UTRAN與EPC之間充當路由。MME主要負責承載管理移動性等控制信令、處理用戶終端與EPC信令交互的控制節(jié)點、對NAS(Non-accessStratum，非接入層)信令進行加密與完整性保護等功能。E-UTRAN由若干個eNodeB(EvolvedNodeB，演進的NodeB)組成。eNodeB與EPC之間通過S1接口連接，多個eNodeB之間采用X2接口連接。作為TD-LTE網絡結構中的接入網部分，其網絡更加扁平，傳輸速率得到提高，能夠滿足城市軌道交通對信息傳輸速度的更高要求。圖2.2TD-LTE網絡結構TD-LTE技術不僅改變了以往的網絡結構，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，更是采用了OFDM、MIMO(Multi-InputMulti-Output，多輸入多輸出)以及HARQ(HybridAutomaticRepeatrequest，混合自動重傳請求)等先進的技術[24]，極大地提高無線通信業(yè)務的安全可靠性。(1)OFDMOFDM是一種非常靈活和高效的調制技術，是所有主要無線和有線標準的核心[25]。它是一種多載波調制方式，主要思想是將信道分成若干子信道，然后將子信道調制成相互正交的子信道，再將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸。由于正交信號的頻譜相互重疊，因此可以減少子信道之間的相互干擾。OFDM
蘭州交通大學碩士學位論文-31-22222XX(t4t),X(t3t),X(t2t),X(tt)(3.8)Step3：根據短序列X1建立GM(1,1)模型，進行運算后得出一組新的預測序列11,11,21,31,41,5YY,Y,Y,Y,Y；同理，根據短序列X2建立GM(1,1)模型，進行運算后得出一組新的預測序列22,12,22,32,42,5YY,Y,Y,Y,Y；Step4：將預測后得出的服務小區(qū)及目標小區(qū)的預測序列Y1和Y2取均值，得均值序列1122Y"avg(Y)，Y"avg(Y)；Step5：以Y1為輸入層神經元參數，Y1’為期望值，利用BP神經網絡算法對灰色預測得到的序列進行修正，得到該時刻預測值Mn’；同理，以Y2為輸入層神經元參數，Y2’為期望值，得到該時刻預測值Mp’；Step6：將得出的Mn’和Mp’取負值，再分別替換判決條件公式(2.5)中的Mn和Mp，則判決公式變?yōu)槭?3.9)：""nyspMHM(3.9)eNodeB向UE發(fā)送測量控制消息從源基站與目標基站獲取RSRP值，并取絕對值序列建立改進的GM(1,1)灰色預測模型處理測量報告(RSRP)RSRP滿足A3判決條件觸發(fā)切換并執(zhí)行切換流程完成切換YN開始將得到的5組預測值取平均值將改進的灰色預測模型下得到的預測值及平均值放入BP神經網絡中進行訓練修正，得到預測值圖3.3IGM-BP算法流程圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]LTE-M系統(tǒng)在同站臺平行換乘車站覆蓋方案的應用研究[J]. 張世銘. 鐵路通信信號工程技術. 2019(12)
[2]城市軌道交通自主化全自動運行系統(tǒng)技術研究[J]. 郜春海. 鐵道通信信號. 2019(S1)
[3]我國城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展歷程的回顧與展望[J]. 郜洪民,陳寧寧. 鐵道通信信號. 2019(S1)
[4]基于位置信息與波束賦形輔助的LTE-R切換算法研究[J]. 王瑞峰,席皓哲,姚軍娟,吝天鎖,郭博迪,臧浩月. 云南大學學報(自然科學版). 2019(06)
[5]改進遺傳模擬退火算法優(yōu)化BP算法研究[J]. 郭彩杏,郭曉金,柏林江. 小型微型計算機系統(tǒng). 2019(10)
[6]基于無線通訊列車控制系統(tǒng)的全自動無人駕駛地鐵系統(tǒng)研究[J]. 康海濤. 計算機測量與控制. 2019(05)
[7]基于IGWO-RBF的LTE-R切換算法研究[J]. 蘇佳麗,伍忠東,丁龍斌,劉菲菲. 計算機工程與應用. 2020(08)
[8]城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)的現狀及展望[J]. 汪小勇. 城市軌道交通. 2019(02)
[9]基于改進GA-BP算法的節(jié)假日交通流量預測[J]. 陳曉利,王珂,彭金栓,李遠哲. 公路交通技術. 2018(06)
[10]基于實數編碼遺傳算法的多波束天線優(yōu)化設計[J]. 張新剛,薛兆璇. 微波學報. 2018(06)
博士論文
[1]大規(guī)模MIMO中繼傳輸技術的性能研究[D]. 陳園園.南京郵電大學 2018
[2]CBTC系統(tǒng)車地通信切換策略研究[D]. 張雁鵬.蘭州交通大學 2018
[3]城市軌道交通CBTC系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 劉曉娟.蘭州交通大學 2009
碩士論文
[1]全雙工通信下多普勒效應技術研究[D]. 張敏.南京郵電大學 2019
[2]基于遺傳模擬退火算法的高速列車運行調整問題研究[D]. 汪臻.北京交通大學 2019
[3]基于TD-LTE的車地無線通信系統(tǒng)設計與實現[D]. 王鵬.西安電子科技大學 2019
[4]基于TD-LTE的CBTC系統(tǒng)車地通信越區(qū)切換性能分析與研究[D]. 劉雪玉.蘭州交通大學 2018
[5]城市軌道交通全自動駕駛運營安全分析與列車運行模擬仿真[D]. 劉鵬翱.北京交通大學 2017
[6]LTE在城市軌道交通中應用的可靠切換技術研究[D]. 曹冰清.北京交通大學 2016
[7]LTE-M無線電波覆蓋及切換性能研究[D]. 顏如月.北京交通大學 2016
[8]基于MIMO-OFDM的稀疏信道估計關鍵技術的研究[D]. 梅力丹.北京理工大學 2016
本文編號：3490651
【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省
【文章頁數】：62 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
全自動駕駛
基于TD-LTE的城軌全自動駕駛系統(tǒng)越區(qū)切換研究-10-EPC由S-GW(ServingGateway，服務網關)與MME(MobileManagementEntity，移動管理實體)構成。其中，S-GW是3GPP移動網絡內的錨點，可以轉發(fā)用戶IP數據包，在E-UTRAN與EPC之間充當路由。MME主要負責承載管理移動性等控制信令、處理用戶終端與EPC信令交互的控制節(jié)點、對NAS(Non-accessStratum，非接入層)信令進行加密與完整性保護等功能。E-UTRAN由若干個eNodeB(EvolvedNodeB，演進的NodeB)組成。eNodeB與EPC之間通過S1接口連接，多個eNodeB之間采用X2接口連接。作為TD-LTE網絡結構中的接入網部分，其網絡更加扁平，傳輸速率得到提高，能夠滿足城市軌道交通對信息傳輸速度的更高要求。圖2.2TD-LTE網絡結構TD-LTE技術不僅改變了以往的網絡結構，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，更是采用了OFDM、MIMO(Multi-InputMulti-Output，多輸入多輸出)以及HARQ(HybridAutomaticRepeatrequest，混合自動重傳請求)等先進的技術[24]，極大地提高無線通信業(yè)務的安全可靠性。(1)OFDMOFDM是一種非常靈活和高效的調制技術，是所有主要無線和有線標準的核心[25]。它是一種多載波調制方式，主要思想是將信道分成若干子信道，然后將子信道調制成相互正交的子信道，再將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸。由于正交信號的頻譜相互重疊，因此可以減少子信道之間的相互干擾。OFDM
蘭州交通大學碩士學位論文-31-22222XX(t4t),X(t3t),X(t2t),X(tt)(3.8)Step3：根據短序列X1建立GM(1,1)模型，進行運算后得出一組新的預測序列11,11,21,31,41,5YY,Y,Y,Y,Y；同理，根據短序列X2建立GM(1,1)模型，進行運算后得出一組新的預測序列22,12,22,32,42,5YY,Y,Y,Y,Y；Step4：將預測后得出的服務小區(qū)及目標小區(qū)的預測序列Y1和Y2取均值，得均值序列1122Y"avg(Y)，Y"avg(Y)；Step5：以Y1為輸入層神經元參數，Y1’為期望值，利用BP神經網絡算法對灰色預測得到的序列進行修正，得到該時刻預測值Mn’；同理，以Y2為輸入層神經元參數，Y2’為期望值，得到該時刻預測值Mp’；Step6：將得出的Mn’和Mp’取負值，再分別替換判決條件公式(2.5)中的Mn和Mp，則判決公式變?yōu)槭?3.9)：""nyspMHM(3.9)eNodeB向UE發(fā)送測量控制消息從源基站與目標基站獲取RSRP值，并取絕對值序列建立改進的GM(1,1)灰色預測模型處理測量報告(RSRP)RSRP滿足A3判決條件觸發(fā)切換并執(zhí)行切換流程完成切換YN開始將得到的5組預測值取平均值將改進的灰色預測模型下得到的預測值及平均值放入BP神經網絡中進行訓練修正，得到預測值圖3.3IGM-BP算法流程圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]LTE-M系統(tǒng)在同站臺平行換乘車站覆蓋方案的應用研究[J]. 張世銘. 鐵路通信信號工程技術. 2019(12)
[2]城市軌道交通自主化全自動運行系統(tǒng)技術研究[J]. 郜春海. 鐵道通信信號. 2019(S1)
[3]我國城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展歷程的回顧與展望[J]. 郜洪民,陳寧寧. 鐵道通信信號. 2019(S1)
[4]基于位置信息與波束賦形輔助的LTE-R切換算法研究[J]. 王瑞峰,席皓哲,姚軍娟,吝天鎖,郭博迪,臧浩月. 云南大學學報(自然科學版). 2019(06)
[5]改進遺傳模擬退火算法優(yōu)化BP算法研究[J]. 郭彩杏,郭曉金,柏林江. 小型微型計算機系統(tǒng). 2019(10)
[6]基于無線通訊列車控制系統(tǒng)的全自動無人駕駛地鐵系統(tǒng)研究[J]. 康海濤. 計算機測量與控制. 2019(05)
[7]基于IGWO-RBF的LTE-R切換算法研究[J]. 蘇佳麗,伍忠東,丁龍斌,劉菲菲. 計算機工程與應用. 2020(08)
[8]城市軌道交通全自動運行系統(tǒng)的現狀及展望[J]. 汪小勇. 城市軌道交通. 2019(02)
[9]基于改進GA-BP算法的節(jié)假日交通流量預測[J]. 陳曉利,王珂,彭金栓,李遠哲. 公路交通技術. 2018(06)
[10]基于實數編碼遺傳算法的多波束天線優(yōu)化設計[J]. 張新剛,薛兆璇. 微波學報. 2018(06)
博士論文
[1]大規(guī)模MIMO中繼傳輸技術的性能研究[D]. 陳園園.南京郵電大學 2018
[2]CBTC系統(tǒng)車地通信切換策略研究[D]. 張雁鵬.蘭州交通大學 2018
[3]城市軌道交通CBTC系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 劉曉娟.蘭州交通大學 2009
碩士論文
[1]全雙工通信下多普勒效應技術研究[D]. 張敏.南京郵電大學 2019
[2]基于遺傳模擬退火算法的高速列車運行調整問題研究[D]. 汪臻.北京交通大學 2019
[3]基于TD-LTE的車地無線通信系統(tǒng)設計與實現[D]. 王鵬.西安電子科技大學 2019
[4]基于TD-LTE的CBTC系統(tǒng)車地通信越區(qū)切換性能分析與研究[D]. 劉雪玉.蘭州交通大學 2018
[5]城市軌道交通全自動駕駛運營安全分析與列車運行模擬仿真[D]. 劉鵬翱.北京交通大學 2017
[6]LTE在城市軌道交通中應用的可靠切換技術研究[D]. 曹冰清.北京交通大學 2016
[7]LTE-M無線電波覆蓋及切換性能研究[D]. 顏如月.北京交通大學 2016
[8]基于MIMO-OFDM的稀疏信道估計關鍵技術的研究[D]. 梅力丹.北京理工大學 2016
本文編號：3490651
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