一种基于列车位置和行驶方向的基站切换方法与流程

本发明是一种基于列车位置和行驶方向的基站切换方法，属于通信技术领域。

背景技术

近年来，以地铁、高速铁路、磁悬浮列车为代表的轨道交通快速发展，提升了社会经济发展水平。在轨道交通系统中，通过在列车和地面建立无线通信链路，实现车辆牵引、运行控制等业务数据的交互。车地无线通信系统在轨道沿线架设基站，在列车架设终端，列车在行驶过程中从一个基站的覆盖区进入相邻基站的覆盖区时，为保证车载终端和地面基站的无中断通信，基站切换的过程成为当前研究热点。

传统的GSM-R系统在切换过程中根据相邻基站列表选择最优基站作为目标基站，切换的方法通常采用比较相邻基站和当前基站的接收电平，根据设定的阈值范围，选择最合适的基站。也有距离、信噪比、误码率等指标作为标准的切换方法。

然而，上述基站切换方法都是基于理想的信道模型，无法完全模拟无线信道的复杂、多变和开放性。所以在实际应用场景，因难以实现对信号强度等判断指标的实时、准确测量，从而容易产生基站切换的错误判决。因此，需要一种更加合理、精准的切换机制完成基站切换过程，以提高车地无线通信系统的可靠性和安全性。

技术实现要素：

本发明提出的是一种基于列车位置和行驶方向的基站切换方法，采用列车位置和行驶方向作为判断依据，不同于传统的通过信号强度等指标判断的方法。基于列车移动轨迹可预知、动态位置变化可预见的特点，本发明通过列车位置和行驶方向确定目标基站，并触发切换流程，避免了无线信道复杂等因素对判断产生的不确定性影响。

本发明的技术解决方案：种基于列车位置和行驶方向的基站切换方法，包括如下步骤：

第一步，基于车载终端的位置定位模块获取实时位置；

位置定位模块主要是完成车在行驶过程中动态位置信息的获取，具体实现方式采用多种模式并存的方式。如GPS、北斗、列车定位系统等，多种模式并存的优势是可以综合发挥各模式的优势，扩大应用场景的范围。如在隧道场景下没有卫星导航信号，可采用列车定位系统提供车载终端的实时位置。

第二步，车载终端将位置信息发给地面基站；

车载终端通过无线链路将位置信息发给在通信范围内的地面基站，与车载终端建立链路的地面基站获取终端的实时位置。

第三步，地面基站将车载终端发来的位置信息通过光纤环网传给控制中心；

在车载终端通信范围内的地面基站将车载终端的位置信息通过光纤环网传给控制中心。

第四步，控制中心通过实时位置和位置变化判断列车的行驶方向；

第五步，控制中心根据列车位置和行驶方向判断如下信息：1、最先到达的邻近基站；2、准备切换和关闭的基站；

第六步，判断是否到达切换位置，如果判断的结论为是，则进入第七步；如果判断的结论为否，则进入第四步；

切换位置的条件为：车载终端的位置和对应地面基站的位置重合。

第七步，执行基站切换流程。

控制中心通过光纤环网控制关闭第四步确定的准备关闭的基站，以及开启第四步确定的准备切换的基站，至此完成基站切换流程。

本发明的有益效果：

（1）本发明基于列车移动轨迹可预知、动态位置变化可预见的特点，通过列车位置和行驶方向确定目标基站，并触发切换流程，避免了无线信道复杂等因素对判断产生的不确定性影响。（2）本发明基于1 1系统冗余网络配备，在第一环网的地面基站执行基站切换流程的同时，第二环网的地面基站仍然能够保持与车载终端建立通信链路。而且车载终端触发地面基站的切换流程是轮流进行的保证在基站切换过程车载终端与地面基站的无中断通信，提高无线通信链路的可靠性和安全性。

附图说明

图1所示为本发明实施例中的车地无线通信系统架构示意图；

图2所示为本发明实施例中的基站切换方法的流程图；

图3所示为本发明实时例中的基站切换应用场景图1；

图4所示为本发明实时例中的基站切换应用场景图2；

图5所示为本发明实时例中的基站切换应用场景图3；

图6所示为本发明实时例中的基站切换应用场景图4；

图7所示为本发明实时例中的基站切换应用场景图5；

图8所示为本发明实时例中的基站切换应用场景图6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，给出了本发明实施例中的车地无线通信系统架构示意图。车地无线通信系统按1 1系统冗余网络配备，包括控制中心、地面基站、光纤环网和车载终端。地面基站之间，以及地面基站与控制中心之间通过光纤环网连接。车地无线通信系统采用双环网无线通信架构，A环网和B环网的地面基站以梳状形式交叉部署，并受相应的控制中心A和控制中心B控制。

如图2所示，给出了本发明实施例中的基站切换方法的流程图，具体步骤如下：

21、基于车载终端的位置定位模块获取实时位置；

位置定位模块主要是完成车在行驶过程中动态位置信息的获取，具体实现方式采用多种模式并存的方式。如GPS、北斗、列车定位系统等，多种模式并存的优势是可以综合发挥各模式的优势，扩大应用场景的范围。如在隧道场景下没有卫星导航信号，可采用列车定位系统提供车载终端的实时位置。

具体来说，列车上有两个车载终端，车载终端A通过位置定位模块获取车载终端A的实时位置，车载终端B通过位置定位模块获取车载终端B的实时位置。

22、车载终端将位置信息发给地面基站；

车载终端通过无线链路将位置信息发给在通信范围内的地面基站，与车载终端建立链路的地面基站获取终端的实时位置。

具体来说，车载终端A和车载终端B与在通信范围内的地面A网基站和B网基站建立通信链路，已建链的地面A网和B网基站获取车载终端A和车载终端B的位置信息。

23、地面基站将车载终端发来的位置信息通过光纤环网传给控制中心；

在车载终端通信范围内的地面基站将车载终端的位置信息通过光纤环网传给控制中心。

具体来说，已和车载终端A和车载终端B建立链路的地面A网和B网基站，将车载终端A和车载终端B的位置信息通过光纤环网传给控制中心A和控制中心B。控制中心A和控制中心B获取车载终端A和车载终端B的位置信息。

24、控制中心通过实时位置和位置变化判断列车的行驶方向

具体来说，控制中心A和控制中心B通过车载终端A和车载终端B的实时位置，通过对位置变化的分析，获取列车的行驶方向。

25、控制中心根据列车位置和行驶方向判断如下信息：1、最先到达的邻近基站；2、准备切换和关闭的基站

具体来说，控制中心A和控制中心B根据车载终端A和车载终端B的位置、列车行驶方向，对切换的时机进行预测，判断列车先到达邻近地面A网基站或B网基站下方，并根据到达地面A网基站或B网基站以及列车行驶方向，确定沿列车行驶方向的下一个A网基站或B基站即为准备切换的基站，沿列车行驶方向的上一个A网基站或B基站即为准备关闭的基站。

26、判断是否到达切换位置，如果判断的结论为是，则进入27；如果判断的结论为否，则进入24；

切换位置的条件为：车载终端A到达地面A网基站下方，或者车载终端B到达地面B网基站下方。即车载终端A的位置和地面A网基站的位置重合，或者车载终端B的位置和地面B网基站的位置重合。

具体来说，控制中心A和控制中心B通过获取车载终端A和车载终端B的位置和列车行驶方向的信息，持续监控列车终端实时位置以及与地面基站的位置关系。当满足切换位置的条件时，即车载终端A的位置和地面A网基站的位置重合，或者车载终端B的位置与地面B网基站位置重合，准备执行切换流程；否则，继续监控列车和车载终端实时位置以及列车的行驶方向。

27、执行基站切换流程。

具体来说，当控制中心A和控制中心B判断车载终端A的位置和地面A网基站的位置重合，或者车载终端B的位置与地面B网基站位置重合时，由控制中心A和控制中心B通过光纤环网控制关闭24确定的准备关闭的基站，以及开启24确定的准备切换的基站，至此完成基站切换流程。

下面将结合附图3-附图8，对本发明的具体实施例进行详细描述。

如图3所示，通过车地无线通信系统控制中心A和控制中心B获取车载终端A和车载终端B的位置，并根据车载终端的位置变化获取列车行驶方向。并根据列车位置和行驶方向可以判断最先到达An基站，准备切换的基站时An 1基站，准备关闭的基站是A n-1基站。

如图4所示，当车载终端B的位置和地面基站An的位置重合时，控制中心A和控制中心B判断未到达切换位置，判断的结论为否，继续监控列车和车载终端实时位置以及列车的行驶方向。

如图5所示，当车载终端A的位置和地面基站An的位置重合时，控制中心A和控制中心B判断到达切换位置，判断的结论为是，准备执行基站切换流程。控制中心A通过光纤环网控制关闭An-1基站，以及开启An 1基站，完成基站切换流程。

如图6所示，通过车地无线通信系统控制中心A和控制中心B获取车载终端A和车载终端B的位置，并根据车载终端的位置变化获取列车行驶方向。并根据列车位置和行驶方向可以判断最先到达Bn基站，准备切换的基站时Bn 1基站，准备关闭的基站是Bn-1基站。

如图7所示，当车载终端B的位置和地面基站Bn的位置重合时，控制中心A和控制中心B判断到达切换位置，判断的结论为是，准备执行基站切换流程。控制中心B通过光纤环网控制关闭Bn-1基站，以及开启Bn 1基站，完成基站切换流程。

如图8所示，当车载终端A的位置和地面基站Bn的位置重合时，控制中心A和控制中心B判断未到达切换位置，判断的结论为否，继续监控列车和车载终端实时位置以及列车的行驶方向。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。