区间通信系统（精选8篇）
区间通信系统 篇1
当下,长途电缆+常规语音区间通话柱式一般铁路区间通信系统使用频率最高的信息传递方式,但是这种办法也有自身的弊端:
(1)系统调用每届常柱截面4-6对使用电缆的长的电缆芯的引出一系列电话传输线,每行可提供用于语音服务作为通信信道的介质;
(2)长距离电缆指示器的标准相对来说高一些,使用时间较长,并在长距离电缆的绝缘性能大不如从前,出现老化现象,由牵引电流敏感性降低干扰,使得通话质量恶化,特别是在那些隧道十分长的地区,这一问题就更显得棘手,这将导致维持运营的难度加大;
(3)长距离传输不能支持高速数据,图像通信等业务的信息传递。在高速专用客运铁路行业的铁路线的快速进步的同时,语音通信成了区间通信内容的其中一种,同时也要支持无论在多么紧急的情况下也要保证数据,以及动态图像能够正常传输,所以将EPON技术融合进来,实现了基于保护间隔柱间隔距离光缆铁路+光通信系统中的格式。
一、铁路区间通信系统的现状
近些年来,我国经济科技都取得了显著的进步,铁路的运输力度日趋升高,成为当下运输的十分重要的途径,但是随着铁路专网信息化的逐步实现,与之相反的却是铁路沿线通信设备的逐年老化。铜依旧是现有通信区域沿线的主要传输介质之一,但这种方式具有诸多的不足和缺陷,例如需要大量的维修资金,不能有效避免电磁干扰,数据传输带宽窄不合理等等,并且因为保护该快线严重老化的建设,电气化铁路受到外界因素的干扰,数据传输的质量参差不齐,忽高忽低,与当前的通信需求背道而驰,因此,只能依靠新的通信技术的研究和发明来解决这一难题。
二、EPON技术简介
EPON是最新研发出的光纤接入网技术,无源光纤传输,点到多点结构是其最重要的构成部分,支持各式各样的基于以太网的服务。物理层面上使用的是PON技术,采用接合层上的太网协议,基于PON所特有的拓扑结构促进了以太网连接。
EPON是在波分复用技术的基础上所建立的函数主干光纤和BTA传输方式,能够传递20千米的信息。到数据链路层的多点MAC控制协议(MPCP)是在系统仿真EPON点对点,多点对多点的客户层网络实体MAC,以及附加功能的MAC控制支持下实施。MPCP聚焦在几个ONU的发现和记录,分配上行链路传输资源,以及带宽的动态,通过ONU的使用统计并汇报当地的堵塞情况。
三、区间通信系统植入EPON方案
3.1系统组成
使用EPON技术光通信,STDM动态复用,实现点对多点在1-2的光纤,支持在车站之间的间隔电话的使用和建设,以太网通信速率为2 Mb/s,实现站与站之间的综合接入语音,视频和数据服务的通信范围的范围。LAN等的通信室以2 Mb/s的通信速率接入网络2,RS—232视频,以太网,等诸多信息传递服务,在使用的范围内提供了光通信系统的延长,该操作使得维护人员能够第一时间接触到在车站值班的工作人员。
我们用新建锦州至赤峰铁路通信二标(DXT-02)通信工程作为例子,来对这一技术进行具体研究。铁路所使用的设施设备,终端和监视,以及用户终端和其它部件共同构成了铁路区间光信息通,这一系统中主要的技术就是EPON技术。
(1)站内设备。在火车站,主要的功能模块EPON,以太网交换,Vo IP的开关等共同构成,访问间隔设备提供加载各种业务及相关系统的服务。将接入区间设备分别设置在朝阳北,墨台子,清水井三个中途站,每个站口都配置一台站内设备。所使用的2 Mb/s的信道是由各站接入网提供的,接入网口的地方站和网络管理之间安装一个机械装置。该站的设备得以自动提供的同时,还具有抢救和保护电话接口,E1,以太网接口等多项服务。
(2)该装置的一个部分。在两站,集成在通话装置,语音模块,光分路耦合器,以及EPON等诸多模块共同构成了区间设备,获得之间的光通信塔提供范围各种服务和下载的时间间隔。因为所有线站之间的距离都是在20公里范围以内的,两个光纤可连接到装置站和下行链路都形成两个路由的主要驱动之一。朝阳北到局界这段区间可以每隔2公路就安装一个光通信柱,以保障以太网接口,防护电话接口,抢险等诸多服务能够有效提供。
(3)监视维护终端。朝阳北设置一个通信站,例行监测光通信系统区间。用LAN接口将使用单位的设备和车站连接起来,连接方式可以利用铁路数据通信网。
(4)用户终端。和设备分开连接,语音通信服务是最主要的目的,分为两种,即通用和专用两种用户终端。
3.2系统功能
(1)语音和数据信道服务可以同时实现。
(2)许多通信柱之间可以一起实现视频图像,数据,语音等信息的传递。
(3)双向保护光纤。
(4)定期监测和网络的管理和维修。
(5)支持应急通信网络渠道服务。
3.3长途通信线路
波长1310/1409nm单模光纤的传输信道,分为干线和分支两种。传输途径支持双向传输光纤接收,在单纤的双向传输也可以被使用,或双光纤互相作为主用和备用。这个项目同时使用电缆长距离光纤蓝绿色光纤线2芯,能够有效解决设备范围内,中心信道信息的设备,以的站管理转移网络服务过程中出现的问题,双纤可以互相作为主用和备用。
3.4设备供电
3.4.1区间设备供电
(1)远程电源。直流设备输入电压范围35V~63V,输出电压(450±2)V 150毫安,该设备的输出功率比较大,输入端之间和绝缘电阻≥15000MΩ,供电工作可持续进行。由于电力系统的电缆指标要求比话音信道更低,并显著降低铁路服务到电缆,电缆需求下降,节省更多,所以使用备用线作为现有的长途电缆远程电源的标准装备。网管中心站可以监视终端装置范围的工作,减少现场维护人员的工作量。
(2)内置电池。沿着供应条件设备间隔间隔供电不足的,可以使用集成电池,但是必须每隔一段时间就要给电池充一次电,以保持稳定。
3.4.2用户终端供电
在致力于为客户提供设备工作电源范围内的用户终端更小的电池配置,维修人员带着就简单多了,使用锂电池。每隔一段时间就要给电池充一次电,并且进行更新。
3.5系统网管
通过远距离传输设备和设备进行电缆沟的范围内,车站设备和用户终端等的监控,便于维修人员提供的网管系统。对等通信网络中的站通常提供,开放通信站的位置或工作区,根据项目的线的长度将在网络管理站被提供到的南河口。
EPON技术在通信系统中的共轨范围,考虑在长距离光纤电缆中的传输介质,不仅满足了消费者的使用喜好,而且保持共轨范围通信系统的稳定,需要投入的维修资金得到大幅度降低的同时,工作效率也得到有效提高,成为未来铁路通信系统发展的主要趋势。
参考文献
[1]汝程鹏.EPON技术在铁路区间通信系统的应用[J].铁道通信信号,2012,48(10):48-50.
[2]毛鹏翀.EPON技术在铁路区间通信系统的应用[J].中国科技投资,2013(A35):250-250.
区间通信系统 篇2
广东省公安厅交通管理局
二00七年七月十九日
广东高速公路区间测速系统技术规范
目录 2 3 4 5 6 7 8 9 适用范围.........................................................................................................................................................1 基本结构.........................................................................................................................................................1 工作原理要求................................................................................................................................................2 功能要求.........................................................................................................................................................2 硬件要求.........................................................................................................................................................2 通信传输要求................................................................................................................................................4 性能指标要求................................................................................................................................................4 测试要求.........................................................................................................................................................5 与违章信息系统的接口要求......................................................................................................................5 违法图片信息信息要求...................................................................................................................................5 交通违法数据接口说明...................................................................................................................................5 10 建设要求...................................................................................................................................................10
Pageof 12 广东高速公路区间测速系统技术规范 适用范围
本规范适用于全省高速公路所建设的区间测速系统。基本结构
目前，我省各市环境、经济、交通条件都不尽相同，因此系统的布点、通信、管理情况也需要因地制宜做出不同方案。根据各地的实际状况，充分利用现有系统和现有资源，可对各地的固定点测速系统进行升级改造或重建。通信系统可采用光纤、电信网络、各地专网或无线网络等。
各监控中心应能上传支队、总队数据中心，需要交换的数据包括：摄象机采集来的实时视频；经前端识别器的车牌识别数据；查询数据；该级监控中心可利用的通信系统包括光纤（裸纤）、100/1000M公安网络、无线网络等。
一套区间测速设备主要由前端单元、通信传输和后台处理系统三部分组成，如图1所示。
图1 区间测速系统结构图
支队的所有区间测速系统应实现联网运行，并为将来数据上传总队指挥中
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广东高速公路区间测速系统技术规范
心预留接口。工作原理要求
在相距10～15km的封闭路段的两端点上，分别安装一套前端检测抓拍设备，当机动车通过检测点时，安装在该点的检测抓拍设备自动记录其通过该点的时间、并进行图片抓拍。当车辆完全离开封闭路段时，系统通过网络将数据传到监控中心，监控中心根据捕获的信息自动计算其在封闭路段上的平均行驶速度。如果平均速度超限，系统将采用特定的加密技术在违章机动车的图片中嵌入相应的时间、地点和速度，并及时将该车辆的违章信息通过数据交换发送到支队违法系统，作为交警执法的依据。功能要求
1.系统检测数据至少包括车速、车牌、地点、时间等； 2.检测系统应包括自动号牌识别；
3.系统具有日志记录功能、断电保护、重启功能； 4.各监控点可以由监控中心远程控制、远程维护；
5.各监控点的设备应具有必要的防盗、防雷、防雨、散热措施； 6.系统设备应具有自动对时功能；
7.系统能够实现把超速信息通过网络传输至省、市级监控中心； 8.系统应能够对违章车辆进行统计、分析、管理，生成各种报表； 9.系统应能够对信息加密及实现权限管理； 扩展功能要求： 1.检测机动车流量功能
2.无车牌、车牌故意遮挡和车牌涂污识别功能； 3.单点测速功能；
4.黑名单、布控车辆比对、报警功能； 5.非法占用路肩抓拍功能。硬件要求
前端检测抓拍单元应由摄像设备、夜间补光设备、车辆检测设备、信号发送设备、通讯设备等组成，负责采集车辆的行驶时间，行驶速度，车辆车牌号，车辆图片等信息，是
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本系统的数据源采集子系统。其主要性能和配置要求如下： 车辆检测
完成过往车辆的检测并实时给图像采集及其它同步单元提供同步触发信号。主要技术规格要求如下： 检测灵敏度至少8级可调。
检测器应能检测设备传感器故障，并通过故障指示灯提示。 功耗：≤5W。
工作温度范围：-10℃～+50℃。 环境湿度范围: RH20%～RH95%。
摄像单元
可由摄像机、补光设备、同步控制设备等组成
主要技术参数要求如下： 接口符合IEEE1394a规范 信噪比>50db 可背光补偿 0－255级可调
工作温度范围：-10℃～+60℃。工作湿度范围：RH 5%～RH 95%。电子快门速度1/50秒～1/10000秒。至少提供外同步控制方式。
白平衡：至少自动白平衡跟踪控制。最低使用照度要求：2lux 至少提供480电视线的水平分辨率
图像采集及识别单元
-图像采集单元
支持PAL，NTSC或黑白视频输入； 支持任意形状的图像采集；
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亮度、对比度、色度、饱和度软件分别可调； 支持单场、单帧、连续场、连续帧的采集方式； 支持裁剪与比例压缩模式；
至少2通道的视频信号接入、采集能力。-识别单元
识别单元至少包括号牌识别软件及相应的硬件支撑平台； 如果硬件支撑平台为标准工业控制计算机，其主要的技术规格要求如下，如果硬件支撑平台为其他类型设备（如嵌入式系统），该设备在运算速度、存储能力及其他主要性能指标方面应与以下要求相当。
60万张图片的海量存储能力。 内存256MB以上。
至少同时提供RS232及USB接口各一个。 提供IDE或SATA硬盘总线接口。 工作温度范围：-5℃～+60℃。 工作相对湿度范围：RH 5%～RH92%。通信传输要求
通信设备用于连接前端设备和监控中心，使得前端系统和监控中心系统连接起来，将前端采集到的数据，车辆触发信号上传到中心系统，同时将中心的命令和控制信息能够及时下行到前端系统，让前端系统可以及时地做出相应的响应并传回相应的反馈信息。
考虑到各地的通讯条件的不同，应结合实际，采用不同的通讯方式。有条件的地方可使用光纤，也可使用电话线或无线网络的方式。识别结果及报警信息，通过公安内网进行数据通信和信息共享。性能指标要求
号牌识别率＞90％
区间超速车辆捕获率＞80％ 可靠性 错误率＜0.1%
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识别时间＜60秒 系统硬件故障率＜5宗/年
系统通信支持TCP/IP AND PPP&UDP协议 测试要求
系统检测是保障系统最终质量的重要手段，而系统的最终质量取决于系统的每一个环节的质量。系统建成后应采取严格、科学的质量检测方法，对各前端、终端、传输设备在安装前、安装过程中以及安装完毕后的各项性能指标进行检测，以保障系统的最终质量与效果。系统建成后的测试要求如下：
1.系统检测率测试
在一定时间段内，人工记录并统计通过检测面的机动车数目NT，若查询系统在该时间段内自动捕捉到的机动车图片数目为NX，则车辆捕捉触发率为NX/NT。
2.车牌识别率测试
给定一定数量MT的机动车图片，检查查询系统中这些图片的车牌识别结果是否正确，将正确的数目记为MR，则有车牌识别正确率为：MR/MT。
3.测试速度
让质量技术监督局用专门的测量仪器和手段检测系统测速的精度。与违章信息系统的接口要求
与违章信息系统的接口数据要求为：1张图片+1个文本文件。
违法图片信息要求
-图片格式：*.jpg；
-图片名称构成：入口车辆记录标识+出口车辆记录标识+ “.jpg”；
-图片内容构成：由区间测速入口和出口的图片合成，左边的为入口图片，右边的为出口图片；
-图片大小：图片的大小在80k-100k间；
-嵌入图片的违法信息：违法路段、违法速度、进入入口的时间、驶出出口的时间。
交通违法数据接口说明
外部系统注册码
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代码）
操作类型(0录入 1修改)调用服务机器IP地址 调用服务机器设备号
凭证代码
凭证号
号牌号码
号牌种类
车主地址
车主邮编
机动车所有人
车辆类型
车身颜色
车辆识别代号
发动机号
车辆品牌
车辆型号
违法时间
违法地点（字典代码，必须在违法系统存在地点代码）
违法行为代码1(符合公安部省代码标准)违法行为代码2(符合公安部省代码标准)违法行为代码3(符合公安部省代码标准)违法行为代码4(符合公安部省代码标准)违法行为代码5(符合公安部省代码标准)执勤民警not null（字典代码，必须在违法系统存在用户 发现机关not null 录入时间not null 录入人not null(代码，必须在违法系统存在用户代码)
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车速 限制速度 确认状态
图片文件原名1 图片文件大小1 图片文件内容1 图片文件原名2 图片文件大小2 图片文件内容2 图片文件原名3 图片文件大小3 图片文件内容3 图片文件原名4 图片文件大小4 图片文件内容4 图片文件原名5 图片文件大小5 图片文件内容5
输出
调用接口返回值(0正常，其它为异常代码)(XML格式字符串) 接口协议
WebService服务地址是：
http://<违法接口服务主机地址>:<9080>/
viointerface/services/EPOdata?wsdl
方法名称及参数：
String WriteEPOdata(String REGISTID，//--外部系统注册码 not null
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String ipaddress，String sbh，//--调用服务机器IP地址
//--调用服务机器设备号
String OPERATIONTYPE, //--操作类型(0录入 1修改)not null String PZDM, //--凭证代码 not null String PZH, //--凭证号 not null String HPHM, //--号牌号码 not null String HPZL, //--号牌种类 not null String CZDZ, //--车主地址 String CZYB, //--车主邮编 String JDCSYR, //--机动车所有人 String CLLX, //--车辆类型 String CSYS, //--车身颜色 String CLSBDH, //--车辆识别代号 String FDJH, //--发动机号 String CLPP1, //--车辆品牌1 String CLXH, //--车辆型号 String WFSJ, //--违法时间not null String WFDD, //--违法地点not null（代码，必须在违法系统存在地点代码）
String WFXWDM, //--违法行为代码not null(符合公安部省代码标准)String WFXWDM1, //--违法行为代码not null(符合公安部省代码标准)String WFXWDM2, //--违法行为代码not null(符合公安部省代码标准)String WFXWDM3, //--违法行为代码not null(符合公安部省代码标准)String WFXWDM4, //--违法行为代码not null(符合公安部省代码标
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准)String ZQMJ, //--执勤民警not null（代码，必须在违法系统存在用户代码）
String FXJG, //--发现机关not null String LRSJ, //--录入时间not null String LRR, //--录入人not null(代码，必须在违法系统存在用户代码)String CS, //--车速 String XZSD //--限制速度 String QRZT //--确认状态 String QRZT, //确认状态
String YFILENAME1, //图片文件原名 String FILESIZE1, //图片文件大小 String SFILEDATE1 //图片文件内容 String YFILENAME2, //图片文件原名 String FILESIZE2, //图片文件大小 String SFILEDATE2, //图片文件内容 String YFILENAME3, //图片文件原名 String FILESIZE3, //图片文件大小 String SFILEDATE3, //图片文件内容 String YFILENAME4, //图片文件原名 String FILESIZE4, //图片文件大小 String SFILEDATE4, //图片文件内容 String YFILENAME5, //图片文件原名 String FILESIZE5 //图片文件大小 String SFILEDATE5, //图片文件内容)
返回值格式说明：
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图片内容说明：
-图片内容字符串由图片文件进行base64编码获取。建设要求
原则上，在同一大队的管辖路段内，在事故多发，超速现象多，需要限速行驶的路段安装区间测速系统，系统的合理区间大小在10－15KM内。当出现跨大队辖区的路段需要限速行驶时，应将整条高速公路统一规划布点的办法，在需要限速行驶的路段的两个断面布设测速点，整条高速公路的任意两个测速点都可监测车辆的平均速度。
区间通信系统 篇3
铁路运输已成为当代非常重要的交通工具,铁路运输的安全性亦越来越重要,因此对铁路信号系统的安全性可靠性要求亦越来越严格。目前列车在区间内的安全运行是由闭塞系统和列车运行控制系统保障,其中列控系统通过车—地—车通信实现追踪列车间的通信。如CTCS-2(China Train Control System-2,中国列车运行控制系统)列控系统,地面列控中心将行车控制信息通过轨道电路以发码的形式传送给追踪运行的列车,追踪运行的列车根据发码信息(绿L、LU绿黄、U黄、H红等)间隔行车,若列控中心与轨道电路间发生故障,导致轨道电路发码异常,影响行车效率甚至引发追尾事故;CTCS-3列控系统中运用GSM-R(Global Communication System for Railway)无线通信技术,通过区间内设置的地面设备基站实现列车间的间接通信。对于间接通信,通信环节较多更容易影响整个系统的可靠性。
因此很有必要研究一种仅通过车载设备实现前后行列车间的直接通信;且该技术在现有间接通信系统故障情况下作为一种冗余通信仍能实现前后行列车间的直接通信,避免追尾事故的发生。
2 系统框架
2007年德国宇航中心提出铁路避撞系统RCAS(Rail way Collision Avoidance System),每列车的RCAS获取自身的速度、位置信息等广播给邻近区域内的其他列车[1];为了使RCAS的信息可靠地广播给相关列车,德国宇航中心提出了工作频段为400MHz的列车间直接通信技术[2];我国学者提出的车碰撞防护系统CAS-T(Collision Aviodance System-Train)也是在列车间直接通信的基础上实现。
本论文提出的区间内列车间直接通信技术的系统框架如图1所示,区间内的每列车必须安装收发信机、遮挡天线、车载传感器,由车载传感器实时获取自身位置(Position)、速度(Velocity)、时间(Time)等信息,简称PVT。PVT及其他行车控制信息由车载收发信机通过列车间直接通信链路传送给其前后行列车,车载计算机通过信息比对即可预测列车运行状况,从而避免危险发生。
2.1 信息格式
在列车间直接通信系统中,列车的测速及定位等相关设备实时获取列车的实时信息,车载计算机将这些数据整合,产生一定固定长度的信息,简称为SPI(Speed Position Information,速度位置信息),即形成列车间直接通信所传送信息其格式如图2所示。
通常SPI信息所包含的信息量为图2实线框内的内容,长度约为162bits,若在今后给列车安装了GNSS(Global Navigation Satellite System,全球卫星导航系统),则可将列车所处位置的经纬度及航向等信息加入其中[3]。
3 前后行列车间直接通信信道
列车间直接通信技术主要实现同一线路上前后行列车之间的直接通信,前后行列车间实时交换彼此的速度位置等信息,提高列车运行的安全性。可见此通信系统信道两端的收发信机都处于高速移动状态,造成在对该系统进行系统设计及网络构建时不能完全参照现有的GSM-R系统。
列车间直接通信信道两端收发信机的高速移动使其信道为移动终端到移动终端的信道(Mobile to Mobile,M2M),导致其信道统计特性与GSM-R信道(基站到移动终端base to Mobile B-M)的不同。
收发信机随列车高速移动,这种高速移动会引发各种因素导致信道恶化。在M2M无线信道中主要有以下三种因素:随通信距离信号衰减、多径传播及信道的时变特性。
3.1 路径损耗模型
路径损耗表示信号随距离的衰减,可通过接收信号的平均功率跟收发信机之间距离的函数关系得到。根据列车区间运行环境的特点,首先考虑经典的路径损耗模型—Okumura-Hata模型,该模型有效的频率范围为150MHz~1500MHz,通信距离可达20Km,显然列车间直接通信技术所选取的工作频段400MHz在此范围内。
Okumura-Hata模型以市区路径损耗为基准,在此基础上对其他地区进行修正[4]。
1)市区传播路径损耗基准公式:
a(hr)为移动台天线高度校正因子。
根据我们所讨论的情形,
2)开阔地区模型:
3)郊区模型:
其中,d为收发信机间的通信距离,ht、hr为发信机及接收机天线高度(列车收发信机天线距地面为5.3m),fc为无线通信的工作频段,Lurb1、Lopen、Lsub分别为市区、开阔地区、郊区传播模型的路径损耗。
图3是上述3种地区路径损耗跟距离变化的关系图。列车在区间内运行的理想环境是平坦地区,而实际的铁路线路常常会穿越森林和山区。文献[5]对郊区模型的测量发现此模型较适合于铁路环境,再结合图3初步选用郊区模型进行路径损耗的粗略估算。
3.2 多径传播
高速运行环境下的列车与列车间的直接通信中,往往存在较强的视距信号并伴随有地面的反射信号以及散射信号(多径传播),这些信号在接收端矢量合成,产生一个随着其分量不断变化的波动合成信号,接收端信号的短暂波动就称为多径衰落。把存在较强视距信号的多径衰落称为莱斯衰落,因此列车间直接通信信道是具有一定视距信号的的移动到移动的莱斯衰落信道,莱斯衰落的概率密度函数如式(4)所示[6]。
其中,z是信号的包络;是包络检波之前所接收的电压信号的时间平均功率;K是莱斯因子,,A为直射信号的平均功率;Io是第一类零阶修正贝塞尔函数。列车在车站内追踪运行时视距传输存在,且在通信范围为6Km时,莱斯因子K约为5,区间内运行时K约为1.2[2],概率密度函数分布图如图4所示。
在无线通信系统中,莱斯因子信道体现了信道质量,因此莱斯因子的测量估算非常重要。莱斯因子的值与信道特性、通信链路预算、调制技术、定位技术等紧密联系,通过莱斯因子的测量也利于信道的优化。
3.3 多普勒频移
信道的时变特性是由于两通信列车间的相对运动而引起的,即多普勒频移特性。列车间直接通信技术是前后行列车间直接进行通信,前后行列车间的相对运动导致信道中存在多普勒频移现象,因多径传播不同路径产生不同的多普勒频移如式(5)定义。对于以相对速度v运动的移动台,所接收载波发生的多普勒频移为[7]:
其中,fd,n:第n条路径上的平面波的多普勒频移;fm:最大多普勒频移(入射角αn=0);fc:载波频率。
多普勒频移是信道参数变化快慢的标志,体现了信道的时变速度[8],前后行列车间的相对速率越大,多普勒频移越大,信道参数变化越快。这将对系统的误码率、突发帧错误产生影响,同时在接收端信号解调中对系统所采用解调技术的要求会提高。
在B-M信道中由于基站与移动台间的相对速度不为零则其最大多普勒频移存在且随着移动台速度的增大,多普勒频移越大,信道参数变化越快,将对系统误码率产生影响,接收端解调技术的要求也提高。而在列车间直接通信中前后行车的速度可能相差不大(或相同),则其相对速度很小(或为零),也就是说其最大多普勒频移很小(或为零)。
假设载波,前后行列车运行速度分别为160Km/h、250Km/h,通过MATLAB仿真,多普勒频移对B-M信道和列车间直接通信道的影响如图5所示。图5(a)是多普勒频移对基站到移动台信道的影响,此时接收信号的包络起伏大且较深,即包络的变化速率快,衰落的速度快;图5(b)是多普勒频移对列车间直接通信信道的影响,接收信号的包络并无图5(a)那样严重的起伏变化,信道衰落的速度也较慢。
因此相比于B-M信道,列车间直接通信信道的多普勒频移主要是各多径成分多普勒频移fd,n的叠加,对列车间直接通信系统性能的影响较小。当前后行列车相对运动引入的多普勒频移很小时,若信息传输速率较高,则相对于由多径时延引起的码间串扰对误码率的影响,就可忽略多普勒频移对其的影响[9]。如此便于列车间直接通信信道的优化,有利于提高系统的通信性能,也降低了解调技术等的研究难度。
4 参数分析
1.频率选择:
区间内追踪运行列车间直接通信技术通信距离为6km。为了避免远距离通信中剧烈的信号衰减,本文选用Okumura-Hata的郊区模型建立路径损耗模型,与其适合的频段在UHF波段内,本文选定为400MHz,在该波段下信号的损耗随通信距离的变化如图3中的LSub所示。由图3中的LSub曲线可知,当通信距离为6Km时,信号的路径损耗为-142.59d B。
2.信道模型:
本论文将区间内追踪运行列车间直接通信技术的信道采用Okumura-Hata模型中的郊区模型。
3.发送功率:
UIC规定高速运行列车接收机的最小接收电平为-92d Bm,文献[10]中提出了发射功率P的计算公式:P=10log10(KTB)+SNR-LPath Loss+σ,信号可靠接收的最佳信噪比SNR为10d B,不同的是本文中的LPath Loss(d B)是根据公式3计算,则有:
因此通过计算得发送功率P为13.7W。
4.时延分析:
列车间直接通信技术不仅用于前后行列车间实时交换彼此的PVT信息,防止追尾事故的发生,而且还在现有列车的列车运行控制系统故障的情况下,用于及时准确地传输预警信息,对于GSM-R通信系统的最小传输延时约为1s,而列车间直接通信系统最小传输延时约为10s。在区间内追踪运行的列车(假设运行速度为250Km/h),前行列车由于列控系统故障停车,而前后行列车间直接通信技术正常工作,在直接通信系统信息传输时延的10s内,后行车距此前行车的距离为:
根据《2004年第5版铁路主要技术政策》规定,250km/h高速旅客列车制动距离的不超过2700m。由式(6)可以看出前行列车故障停车时,前后行列车间的距离为5.31Km,在该距离内后行列车的驾驶员有足够的时间决定如何应对该突发事件。这也就意味着,列车间直接通信技术10s的传输时延,并不会影响追踪运行的后续列车处理预警信息。
5 结束语
本文提出一种工作频段为400MHz的区间内追踪运行列车间直接通信技术,通过建立列车间直接通信系统的系统框架,确定所传输信息的格式;同时对列车间直接通信信道进行分析,确定列车间直接通信信道为M2M信道、路径损耗模型为郊区模型、多径衰落模型为莱斯衰落、讨论了多普勒频移对信道的影响;最后验证了区间内追踪运行列车间直接通信技术的工作频段、通信距离、发射功率、传输时延等参数的可行性。
参考文献
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区间通信系统 篇4
广州地铁二八号线在站与站之间的隧道区间, 基本上设置一套独立排水系统, 为方便对水泵的监控与维护, 采用浮球触发式一控二水泵控制系统:当集水井水位到达后水泵自动启停。并利用BAS监控系统, 能把控制电源、水泵开停、故障等信息实时反馈到控制中心和车站控制室的电脑上, 使调度人员能第一时间发现问题, 更及时地安排专业人员处理。
整套排水系统由电源切换箱、水泵控制箱、BAS模块箱、潜污泵、管道及阀门等组成。其中一控二的区间潜污泵控制系统, 可以实现以下功能:
1) 双电源供电, 互为备用, 故障时能自动切换至另一回路。
2) 当水位达到超低水位时报警, 控制回路能保证两台泵都处于停泵状态。
3) 水位达到停泵水位时, 水泵停止工作。
4) 水位到达第一启泵水位时自动起一台泵, 正常时两台泵交替启动, 一台泵故障时起另一台。
5) 第二启泵水位时, 两台泵都处于运行状态, 同时发出高水位报警信号。
6) 当水位达到危险水位时, 发出紧急水位报警信号。
7) 水泵具有漏水保护, 过载保护、过热保护, 并有报警功能。
2 区间一控二水泵控制系统存在的不足
二八号线区间一控二水泵都是以五个浮球实现液位控制, 由低到高分别是:
超低水位浮球、停泵浮球、第一启泵浮球、第二启泵浮球 (兼超高水位浮球) 、紧急危险水位浮球。
根据开通至今区间水泵控制箱发生的故障现象, 经统计和仔细研究、分析发现该区间水泵控制系统存在以下几个不足。
1) 水泵控制电路中的主回路断电, 而二次回路不断电的情况下, 整个系统依然显示设备正常, 而无断电故障报警显示功能。水位到达紧急水位的时候水泵依然无法运行进行排水工作。
2) 区间控制电路中的超低报警水位浮球、停泵水位浮球中任意一个元件发生故障, 即使水泵集水井水位上升到第二启泵水位甚至紧急水位, 整个排水系统都将无法自动启动水泵进行抽水。
3) 区间控制电路中设计了远程启动功能, 但只有在超低报警水位浮球、停泵水位浮球正常触发下, 才能正常远程启动水泵, 只要两者其中任意一个故障或两个都故障情况远程无法启动水泵进行抽水。
以上故障只有检修人员到达现场更换故障的元件后, 水泵才可恢复正常, 能够正常的启停。
3 优化措施
区间水泵都是处在隧道内, 一旦发生故障, 需要马上组织人员进入区间进行抢修。
如果故障发生在运营期间, 这必将会给行车带来影响。为了确保区间水泵安全、可靠、稳定的运行, 需对水泵的控制回路及控制程序进行优化, 完善控制系统的软硬件功能。
即使出现断电故障、超低报警水位浮球、停泵水位浮球中任意一个元件出现故障, 系统也不会出现无断电报警显示及水泵不能启动的现象。
1) 控制系统无断电报警显示的不足。
优化方案:可在系统中一次回加装2个中间继电器 (KA) , 从而将控制回路中失电状态及时反馈到BAS中去实现了断电报警显示功能。 (优化改造前水泵控制箱线路图详见图1, 优化改造后水泵控制箱线路图详见图2)
优化前水泵控制箱线路图原理说明:当1#水泵主回路主开关QF1或2#水泵主回路主开关QF2元器件故障, 一次回路将失电。而二次回路正常, BAS显示界面依然正常, 无法将一次回路故障反馈到BAS监控系统中。
优化后水泵控制箱线路图原理说明:KA10是监控1#水泵主回路主开关QF1的运行状态。
当主开关QF1分闸后, KA10失电, 常闭触电闭合, 此时BAS收到1#水泵故障;KA11是监控2#水泵主回路主开关QF2的运行状态。当主开关QF2分闸后, KA11失电, 常闭触电闭合, 此时BAS收到2#水泵故障。
因为KA10的线圈是接到进线电源L1上, KA11的线圈是接到进线电源L2上, KA0的线圈是接到L3上, 从而对三相进行监控, 当发生进线电源缺相, BAS将会收到1#水泵故障、2#水泵故障或水泵控制箱故障, 当进线失电, BAS会同时收到1#水泵故障、2#水泵故障和水泵控制箱故障信号, 从而实现断电报警显示功能。
2) 控制系统中的超低报警水位浮球、停泵水位浮球中任意一个元件发生故障, 即使水泵集水井水位上升到第二启泵水位甚至紧急水位, 整个排水系统都将无法自动启动水泵进行抽水的不足。
优化方案:
可在水泵控制程序增加1条控制网络, 只要紧急危险水位浮球信号接通后, 不受超低报警水位浮球、停泵水位浮球条件连锁, 延时5s后自动启动两台水泵进行排水, 从而解决超低报警水位浮球与停泵浮球任一元件故障, 水位到达紧急水位无法启动水泵抽水的不足。 (程序优化前控制网络图详见图3, 程序优化前控制网络图详见图4)
优化前水泵控制程序原理说明:网络7高水位和紧急水位启泵程序需满足M2.3超低水位报警浮球与M3.2停泵浮球判断正常条件水泵才能启动, 若M2.3与M3.2任一浮球状态判断故障, 水泵将无法启动。
优化后水泵控制程序原理说明:在程序中增加网络8:紧急危险水位浮球信号接通延时5s闭合网络7中程序T43常开触点, 危险水位浮球信号接通后不受超低报警水位浮球、停泵水位浮球条件连锁, 延时5s后自动启动两台水泵进行排水。从而优化高水位和紧急水位浮球启泵功能。
3) 区间控制电路中设计了远程启动功能, 但只有在超低报警水位浮球、停泵水位浮球正常触发下, 才能正常远程启动水泵, 只要两者其中任意一个故障或两个都故障情况远程无法启动水泵进行抽水的不足。
优化方案:可在水泵控制程序删除超低报警水位浮球、停泵水位浮球故障判断状态条件, 增加延时闭合常开触点条件, 增加远程启泵信号延时5s启动水泵的控制网络。 (程序优化前控制网络图详见图5, 程序优化前控制网络图详见图6)
优化前远程启泵控制程序原理说明:网络M12∶1#泵远程强启控制需要满足M2.2水泵自动状态、M2.3超低水位浮球正常接通状态, M3.2超低水位浮球正常接通状态, I1.51#水泵强启信号输入;这四个条件满足的情况下1#水泵实现远程启泵。
网络13与网络12原理一致。
优化后远程启泵控制程序原理说明:
网络14、网络15删除M2.3与M3.2超低水位报警浮球与停泵浮球状态判断条件;增加T40、T41接通延时闭合常开触点条件。
增加网络12和网络13远程启泵信号延时5s动作, 防止误操作。从而优化远程启泵功能。
通过以上优化措施解决了水泵控制系统中存在的不足, 有效地确保了区间排水系统的安全、可靠、稳定运行。
4 总结
区间水泵功能的正常与否直接影响到行车安全, 而且对正常生产带来较大的影响。
因此通过以上3个切实可行的措施对控制系统存在不足进行优化, 提高系统可靠性降低设备故障率, 从而保障地铁区间排水系统安全、可靠、稳定的运行。
摘要：保持排水系统的正常稳定运行是地铁系统实现稳定安全运输的重要保障, 水泵是排水系统的核心部件。以广州地铁二、八号线区间排水系统为例, 对其现有运行情况及水泵控制系统进行深入分析研究, 指出水泵控制系统中存在的不足之处, 并针对性地提出了优化改进措施。运行结果表明, 水泵控制系统经优化改进后, 有效地确保了排水系统的安全、可靠、稳定运行。
关键词：地铁,排水系统,水泵控制,优化
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一种区间温度的智能监控系统设计 篇5
1 系统硬件结构
图 1 系统结构图
监控区间温度的智能系统结构如图1所示,系统主要由温度信号调节电路、A/D转换电路、单片机最小系统、控制电路、声光报警电路、串口通信电路和PC机组成。
对于0-100℃的测温范围,温度传感器可以采用NTC热敏电阻,把热敏电阻阻值随温度的变化转换成电压信号的变化,经过调节电路处理,可以将0-100℃的温度变化转换成0-5V的电压模拟信号变化。A/D转换芯片选择ADC0809,将电压信号转换为单片机可以处理的8位数字量。单片机最小系统主要包括AT89S51单片机、时钟电路、复位电路,为下位机系统的控制核心。声光报警电路由单片机的P1.0-P1.3控制,当实时温度 <30℃,P1.0启动报警指示灯,P1.1启动报警蜂鸣器,当实时温度 >60℃,P1.2启动报警指示灯,P1.3启动报警蜂鸣器。控制执行电路由P1.4、P1.5控制,实时温度 <30℃,P1.4控制加热器动作,实时温度 >60℃,P1.5控制冷却装置工作。
单片机通过RS232串口和上位PC机通信,由于上下位机串行口工作电平不一致,它们之间通过MAX232芯片进行电平转换,串口转换电路如图2所示,TXD为发送端,RXD为接收端,TIN、RIN分别为MAX232的接收、发送输入端,TOUT、ROUT分别为MAX232的接收、发送输出端。
2 系统软件设计
监控区间温度的智能系统软件设计主要包括单片机程序设计和计算机VB程序设计。
■2.1单片机程序设计
单片机程序主要完成温度信号的采集、数据处理、报警处理、控制输出、设置通信参数、数据通信等功能。单片机采用AT89S51,晶振11.0592MHz,波特率为9600bit/s,启动定时器T1工作于方式2,数据采集通过中断来实现,边沿触发方式,外部中断1,每转换结束一次中断一次,进行数据的读取,使得单片机的工作更效率。系统还采用四次均值滤波的算法进行采集数据和数据处理来提高测量数据的准确性。下位单片机程序是在汇编语言环境下开发实现的。单片机主程序流程框图如图3所示。程序如下:
SETB IT1 ; 设置外中断的边沿触发方式
图 2 串口转换电路图
SETB EA ; 允许总中断
SETB EX1 ; 允许外部中断1
MOV TMOD,#20H ; 设置T1工作方式
MOV TL1,#0FDH ; 设置通信波特率为9600
MOV TH1,#0FDH
SETB TR1 ; 启动定时器T1工作
CLR TI ; 发送中断标志清零
MOV SCON,#40H ; 设置串口工作方式
■2.2计算机VB程序设计
上位机程序主要实现与下位机的通信以及监 控界面的 设计。本系 统采用VB 6.0进行人机交互界面设计,并利用其MSComm控件实现与下位机之间的串行通信。VB开发串口通信程序常用的方法是利用VB本身提供的控件MScomm来实现,该控件把大部分串口通信的内部运行过程和繁杂的处理过程隐藏起来,把串口进行封装,对用户来说操作方便且易于实现。MSComm控件通过串行端口传输和接收数据,它提供了事件驱动和查询两种通信处理方式,本设计系统采用事件驱动方式,利用On Comm事件处理上下位机之间的通信事件。
图 3 单片机主程序流程图
图 4 系统人机界面
监控界面主要实现当前温度、时间的显示,利用指示灯指示当前温度所处区间,通过提示信息来了解当前的温度状态及控制动作。串口初始化设置程序如下:
所设计的监控区间温度智能系统人机界面运行如图4所示。当前系统实时温度为21℃,小于30℃,则30℃左边的温度指示灯变色,且提示“请加热”。
3 结束语
本设计实现了区间温度的智能监控系统,单片机负责温度采集、数据处理,采用串口通信把实时温度数据传送给上位机,监控界面实时显示,并可以发布控制命令传送给单片机,由单片机启动执行机构的动作,系统运行良好,具有实用价值。
摘要：本文介绍了一种用于监控区间温度的智能系统,讨论了系统的工作原理、系统硬件结构、软件开发。系统下位机以单片机为核心实现温度测量和动作控制,上位PC机采用VB6.0设计监控界面,单片机和PC机通过串口通信。该设计用户界面友好,具有较好的准确性和实用性。
区间通信系统 篇6
许多运动控制系统需进行沿某轨迹的重复运动,例如数控机床沿一定的轨迹重复加工零件,机械手重复执行某一运动过程。通常的控制算法并未考虑此类运动的重复特性,每一次运行跟随误差都重复产生,跟踪精度不高。而且由于控制对象存在非线性因素且模型具有不确定性,因而使得设计高性能的常规控制器较为困难。迭代学习控制是一种较新的智能控制方法,它首先由Arimoto[1]提出并应用于机械手的控制中。近年来迭代学习控制理论体系越来越成熟[2],应用日益广泛。
迭代学习控制的基本思想是,通过学习每次运动的误差,对控制量进行前馈修正,从而在下次运动时提高运动的精度。它不需要精确的系统模型,对系统的未建模特性具有一定的鲁棒性,实时计算量小,在一定的条件下可保证迭代收敛。迭代学习控制通常要求运动轨迹、初始条件和系统特性具有重复性,并要有足够的存储器来存储上次运动控制的信息[3,4]。
概率方法、模糊方法和区间方法是目前不确定性建模的三种主要方法。概率方法和模糊方法均需要有足够的数据来分别确定不确定结构参数的概率密度或隶属度函数,区间方法是把这些不确定性结构参数视为未知变量,并在具有已知边界的区间内取值。参数区间不确定性迭代学习控制系统收敛性的研究主要集中在稳定性(asymptotic stability)和单调收敛性(monotonic convergence)上。本文讨论了参数区间不确定性迭代学习控制系统(IILC)的单调收敛性问题。
1 迭代学习控制的单调收敛性
z传递函数描述的离散线性时不变系统为
Y(z)=H(z)U(z)=(h1z-1+h2z-2+h3z-3+…)U(z) (1)
其中,hi为H(z)的Markov参数,理想输出信号为yd(t),第k次迭代学习控制的输入、输出分别为uk(t)、yk(t),ek(t)=yd(t)-yk(t),t为离散时间变量,t∈[0,N]。
定义超向量(Supervectors)[5,6,7,8,9]:
Uk=(uk(0),uk(1),…,uk(N-1))T
Yk=(yk(1),yk(2),…,yk(N))T
Yd=(yd(1),yd(2),…,yd(N))T
Ek=(ek(1),ek(2),…,ek(N))T
则Yk=HpUk,其中Hp为由系统Markov参数组成的N×N矩阵:
迭代ILC算法的目标是根据第k次及以前的信息计算出第k+1次的控制输入uk+1,使其收敛至u*(t),并使得ek(t)=yd(t)-yk(t)收敛到零。超向量法(supervector)将二维(时间轴、迭代轴)问题转换为一维多输入多输出问题。超向量表达的一般迭代学习控制为
Uk+1=Uk+LEk (2)
L=[γij]n×n
上述学习矩阵L的不同选择方法对应不同的ILC学习算法,显然,当γij=0(i≠j)、γij=γ(i=j)时为Arimoto算法。
定义T为列向量h=(h1,h2,…,hN)T到下三角阵Hp的Toeplitz变换,即Hp=T(h)。
设l=[k1,k2,…,km,0,0,…,0]T∈RN×1,m为ILC算法的阶次,取L=T(l)为ILC算法学习矩阵。
考虑离散高阶ILC算法(式(2)),则
Ek+1=Yd-HpUk+1=(I-HpL)Ek=HeEk=T(he)Ek
He=I-HpLhe=vN-Hpl
vN≜(1,0,…,0)T∈RN×1
因此,ILC单调收敛的充分必要条件为相应的范数小于1,即
‖I-HpL‖i<1 (3)
2 区间鲁棒迭代学习控制的单调收敛性
对于区间矩阵集合:
AI={A:
其顶点矩阵集合:
Av={A:
其中,
对区间鲁棒迭代学习控制系统稳定性和单调收敛性的讨论即为对给定的HIp进行讨论。显然,对Arimoto型迭代学习控制,稳定性的充要条件为
对一般区间鲁棒迭代学习控制,设P=I-Hp⨂L,则其稳定性的充要条件为PI=I-HIp⨂L的谱半径小于1。而区间矩阵PI=I-HIp⨂L的谱半径为P∈Pv的某个谱半径。
根据定理(证明略):xi为具有区间不确定性的参数,
当xi为某顶点向量时,即
max (‖I-HpΓ‖∞,∀Hp∈HI)=
max (‖I-HpΓ‖∞,∀Hp∈Hv)<1 (4)
时区间鲁棒迭代学习控制系统l∞范数意义单调收敛,其中,Hv为Markov顶点矩阵。对离散高阶ILC算法(式(2)),PD型ILC算法(m=2)为[6]
uk+1(t)=uk(t)+k2ek(t)+k1ek(t+1)=
uk(t)+kpek(t)+kd(ek(t+1)-ek(t)) (5)
其中,k1=kd,k2=kp-kd。则I-HpL各行为
(I-HpL)1=(1-h1k1,0,0,…,0)
(I-HpL)2=(-(h2k1+h1k2),1-h1k1,0,0,…,0)
(I-HpL)3=(-(h3k1+h2k2),-(h2k1+h1k2),
1-h1k1,0,0,…,0)
︙
(I-HpL)n=(-(hnk1+hn-1k2),-(hn-1k1+hn-2k2),1-h1k1,0,0,…,0)
因此,有
‖I-HpL‖∞=max(‖(I-HpL)1‖1,
‖(I-HpL)2‖1,…,‖(I-HpL)n‖1)
对于
3 数字仿真研究
对离散线性系统z传递函数
对上述区间不确定系统a∈[0.55,0.80],采用式(5)离散二阶ILC算法:
uk+1(t)=uk(t)+k1ek(t+1)+k2ek(t)
(1)选取控制参数k1=0.90、k2=-0.59[6],当a=0.80(上界)时,‖I-HpL‖∞=0.28<1,其输出轨迹及轨迹误差范数如图4、图5所示。可见,迭代学习控制取得了良好的单调收敛性能。当a=0.72时,‖I-HpL‖∞=0.46<1,其轨迹误差范数如图6所示。当a=0.55(下界)时,‖I-HpL‖∞=1.07>1,其轨迹误差范数如图7所示。可见,当参数区间变化至下界时,不满足式(4)条件,迭代学习控制不满足单调收敛的要求。
(a=0.80,k1=0.90,k2=-0.59)
(a=0.72,k1=0.90,k2=-0.59)
(a=0.55,k1=0.90,k2=-0.59)
(2)选取k1=0.80、k2=-0.59, 当a=0.80(上界)时,‖I-HpL‖∞=0.41<1,其输出轨迹及轨迹误差范数如图8、图9所示。当a=0.72,‖I-HpL‖∞=0.34<1,其输出轨迹及轨迹误差范数如图10所示。当a=0.55(下界)时,‖I-HpL‖∞=0.746<1,其轨迹误差范数如图11所示。可见,当参数取上下界时,均满足式(4)条件,迭代学习控制满足区间单调收敛的要求。
(a=0.80,k1=0.80,k2=-0.59)
(a=0.80,k1=0.80,k2=-0.59)
(a=0.72,k1=0.80,k2=-0.59)
(a=0.55,k1=0.80,k2=-0.59)
4 结语
本文研究了区间不确定离散线性时不变系统的鲁棒迭代学习控制(IILC)算法的单调收敛性,并针对常见的离散PD型ILC算法,给出了在l∞范数意义下区间不确定性迭代学习控制系统单调收敛性的判断方法。仿真实例说明,当Markov参数组成的顶点矩阵满足单调收敛性条件时,区间不确定系统的迭代学习控制具有鲁棒单调收敛性。
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区间通信系统 篇7
关键词：模糊决策序信息系统,属性约简,区分函数,优化区间决策规则
1 引言
粗糙集理论正式诞生于1982年波兰科学家Pawlak发表的论文《Rough Sets》[1,2], 经过三十多年的发展, 这一理论已经成功应用于模式识别、机器学习、数据挖掘、数据的决策与分析等众多领域, 特别是信息系统的属性约简与优化决策规则获取。
经典粗糙集理论是基于不可区分关系所形成的等价类, 但是在实际背景下, 经常会要求对对象的属性值进行排序或比较, 这时经典粗糙集中的不可辨识关系不再适用。为处理序信息系统中的知识发现问题, Greco等将经典粗糙集理论加以推广, 提出了基于优势关系的粗糙集方法 (DRSA) [3,4]。在优势关系粗糙集模型中, 用于分类的知识是由优势关系确定的论域中对象关于条件属性的支配集 (dominating set) 和被支配集 (dominated set) 。优化决策规则获取这一研究方向, 可以帮助我们从大量杂乱无章的、强干扰的数据中发现潜在的、有价值的、简洁的信息。Dubois等在文献[5]中利用模糊集和粗糙集的的结合, 定义了粗糙模糊集与模糊粗糙集的概念, 进而定义了相应的下、上近似;袁修久等在文献[6]中定义了模糊决策序信息系统的五种约简, 讨论了模糊决策序信息系统中利用辨识矩阵获取约简的方法;魏利华等在文献[7]中给出了一种新的粗糙模糊集方法, 定义了下、上近似及基于下、上近似的相对约简, 并讨论了利用区分矩阵来获取优化决策规则的方法;杜蕾等在文献[8]中定义了模糊下、上近似及相应的三种决策规则, 讨论了利用区分函数计算约简进而获取优化决策规则的方法;骆公志等在文献[9]中定义了基于限制优势关系的粗糙模糊集, 并给出相应的区分矩阵来计算约简;姜洪冰等在文献[10]中基于广义决策, 提出了上近似协调元的概念, 进而给出了模糊决策序信息系统中获取优化近似决策规则的方法。
目前对于优势关系粗糙集的研究, 都是以对象的支配集或者对象的被支配集作为基本知识颗粒, 来定义关系决策类的上并 (下并) 的下、上近似, 进而导出“at most”决策规则或者“at most”决策规则。但是在实际问题当中, 以支配集或者被支配集作为基本颗粒显得过于粗糙, 而且往往导不出类似“at most and at most”的区间决策规则。为解决此类问题, 管延勇, 王洪凯等[11]将一个特定对象的支配集和另一个特定对象的被支配集的交作为基本知识颗粒, 提出了区间知识颗粒的概念, 研究了序信息系统中获取决策极小决策规则获取问题。本文针对模糊决策序信息系统, 结合区间知识颗粒, 提出了区间约简的概念, 利用布尔推理理论, 给出了计算区间约简的区分函数, 提供了获取模糊决策序信息系统的区间决策规则的方法。
下文中, 第二节介绍文章所要用到的有关基本概念。第三节给出模糊决策序信息系统的区间决策规则获取及优化问题。第四节总结本文内容。
2 基本概念
3 优化区间决策规则获取及其区分函数求法
为了要优化[xi, xj]C诱导的决策规则, 需要在保证得到相同的决策结论的前提下, 亦即在保证决策规则的决策部分不变的前提下, 尽可能地去删除此规则的条件部分的合取项, 使其条件属性描述更加简洁, 找出对决策结论是必要的条件属性。由此可见, 要优化模糊决策序信息系统的区间决策规则, 只需要满足d ([xi, xj]B) =d ([xi, xj]C) 的极小属性子集B即可。为此, 下面我们给出优化区间决策规则的概念。
基于定义3.2和定理3.1, 结合布尔推理技术[12], 可以得到下面的命题3.1。
例3.1:求表3.1所示的模糊决策序信息系统的优化的区间决策规则。
解:以区间[x6, x5]C为例来说明获取模糊决策序信息系统中优化的区间决策规则的步骤。
类似上面的方法, 可以获取表3.1所示的模糊决策序信息系统的所有优化的区间决策规则。
4 结论
结合区间知识颗粒的概念, 讨论了模糊决策序信息系统的优化区间决策规则获取问题。通过区间知识颗粒的引入, 获取了模糊决策序信息系统的区间决策规则。然后给出相应的判定定理及区分函数的定义, 进而获取优化的区间决策规则, 使我们能从决策规则简化的直观角度, 对模糊决策序信息系统的知识有一个清楚的认识。
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区间通信系统 篇8
1 车站区间一体化信号安全控制系统结构
车站区间一体化信号安全控制系统主要包括控制台、电源柜、接口柜、区间柜、联锁柜等, 其内部的光纤通信模块、发送接收模块、安全I/O模块、地面控制中心等主要应用机柜安装形式, 冗余结构配置为三取二上位机设置, 并且按照二乘二取二的形式设置接收模块。车站区间一体化信号安全控制系统采用区间和车站的一体化结构, 为有线设备和客运专线的调整和改造提供便利, 这种系统具有区间闭塞、车站联锁的功能, 通过以太网、光缆、继电器并行节点等网络通信方式实现车站之间的数据通信, 便于和微机监测系统和集中调度系统接口。这种一体化结构彻底屏蔽了传统闭塞设备和联锁设备相互分离的安装形式, 整个系统结构更加优化, 硬件资源整合起来, 极大地提高了系统的稳定性和可靠性。同时, 车站区间一体化信号安全控制系统在实际应用中, 主要包括双重冗余CAN总线、冗余区间发送和接收单元、光纤通信模块、安全I/O模块等。
1.1 双重冗余CAN总线
车站区间一体化信号安全控制系统中的双重冗余CAN总线主要用于交换安全数据, 其基于并行工作形式, 即使其中某条总线发生故障, 也可以保障系统的稳定运行, 双重冗余CAN总线实现了光纤通信模块、接收单元、轨道电路和计算机联锁主机之间安全、高速、双向的数据交换, 通过光纤通信模块实现不同车站之间的通信任务。
1.2 冗余区间发送和接收单元
按照列控中心发出的控制命令, 列车轨道电路发送单元发出的相关信息经过功率放大单元以后传送到轨道电路中, 列控中心控制命令和检测单元发出的信息译码进行分析和比较, 实现发送信息闭环检查, 从而监测功放单元和发码单元的运行状态。同时, 系统中的发码设备在实际应用为双机热备冗余形式, 一旦主发送模块发生运行故障, 可以通过副发送模块进行信息发送, 确保列控中心可以实时掌握副发送单元和主发送单元的运行状态。
1.3 光纤通信模块
车站区间一体化信号安全控制系统的光纤通信模块主要用于实现车站和邻站控制中心之间的数据通信。
1.4 安全I/O模块
安全I/O模块可以控制车站区间继电控制设备接口和站内道岔的动作情况, 控制区间和车站内信号机的显示。
2 车站区间一体化信号安全控制系统应用方案
2.1 数字化的信息处理
车站区间一体化信号安全控制系统的发送检测设备和接收设备应用DSP数字信号处理技术, 全面分析接收信号的频域和时域, 有效提高了系统的可靠性和抗干扰能力。发送单元利用DDS数字频率合成技术, 使轨道电路设备之间的信息处理实现数字化和通用化。同时, 该系统中不同单元之间通过通信网络按照数据帧编码形式实现数据交换, 而且采用多重冗余、同时校核和传输正反码、CRC校验等方式, 有效提高了数据传输的可靠性和安全性。
2.2 网络化的系统结构
车站区间一体化信号安全控制系统基于CAN双重冗余现场总线, 实现网络数据的交换和传输, 这种数据交换速度非常快, 并且安全性较高。通过现场总线列控中心向不同列车区段轨道电路发送数据信息, 结合接收单元的译码信息, 组成自动逻辑闭塞关系, 替代了传统的继电器, 组合架内外配线比较少, 可以使车站区间设备运行更加安全、可靠, 便于管理和维修。这种网络化的系统可以实现闭环检查, 接收单元应用闭环译码方式, 发送检测单元应用闭环检测方式, 一方面采集列车轨道电路信息, 另一方面利用频域和时域进行译码, 本区段发码命令和译码结构进行对比分析, 通过采用闭环检查方式, 有效提高车站区间一体化信号安全控制系统的抗干扰能力和安全性。
2.3 设备冗余化
车站区间一体化信号安全控制系统的光线通信模块和发送模块为双机热备形式, 上位机三取二, 接收模块和I/O模块为二乘二取二形式, 该系统的数据通信利用大数表决、同时校核和传输正反码、CRC校验等措施, 在编制软件系统时, 对动态数据进行检查, 备份重要数据和处理多重数据, 列控中心可以实时监控车站区间设备的基础参数和工作状况, 通过远端综合监测网络和本地维护终端进行数据的实时交换, 实时、分层的记录通信数据, 确保系统的可靠、安全运行。
3 结束语
近年来, 车站区间一体化信号安全控制系统快速发展, 其利用多种先进的科学技术, 在很多方面都具有突出的应用优势。在未来发展过程中应加大对车站区间一体化信号安全控制系统的分析和研究, 进一步优化和完善系统功能。
参考文献
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