一、基于通信的列车控制系统IEEE标准简介（论文文献综述）
何睿斯,艾渤,钟章队,杨汨,黄晨,马张枫,孙桂琪,米航,周承毅,陈瑞凤[1]（2021）在《5G城市轨道交通场景分类及信道建模》文中研究指明城市轨道交通是现代化交通基础设施的重要组成部分,5G作为新一代移动通信技术,可提供高速率、低时延的无线数据传输,有助于提升城市轨道交通的运行效率和服务质量。由于城市轨道交通场景的复杂性,需要针对性的通信场景分类、信道特性分析和精准的信道模型为城市轨道交通5G通信系统的设计提供理论支撑。基于此,提出了5G城市轨道交通电波传播场景的分类,以支撑典型场景下的信道测试与建模工作,同时阐述了城市轨道交通场景信道测量和建模的现状,并分析了当前面临的主要挑战。结合5G通信智能化特点,讨论了人工智能在信道特征提取和信道建模方面的应用前景与可行思路,并深入分析了基于可重构智能面和无人飞行器辅助的5G城市轨道交通信道建模研究现状和发展前景。最后,阐述了毫米波频段下5G城市轨道交通信道建模的研究。
邵颖霞[2]（2021）在《基于LTE-M和5G混合组网的城市轨道交通通信系统无线资源管理研究》文中研究指明近年来,城市轨道交通全自动无人驾驶线路呈现加速增长的态势,这对城市轨道交通车地通信系统提出了更高的要求,并且由于新时代反恐和安全的需要,车地通信系统需要承载更多的视频监控等高带宽业务。目前具备抗干扰能力强、支持快速移动、资源调度灵活等优点的地铁长期演进（Long Term Evolution for Metro,LTEM）车地通信系统已经成为城市轨道交通无线通信系统的首选。同时,第五代移动通信系统（5th Generation Wireless Systems,5G）完成了标准化,在公网已经大规模商用,如何将5G技术引入城市轨道交通系统已经成为了相关行业和企业研究的热点。本文结合城市轨道交通车地无线通信场景,分析现在以及未来列车各承载业务的特点,研究如何设计未来的城市轨道交通车地通信系统,改进LTE-M系统的软频率复用方法,并将5G核心网切片编排技术引入城轨车地通信系统,提高系统性能。论文的主要工作总结如下:（1）分别描述了基于LTE-M和5G的城市轨道交通车地通信系统的网络架构,介绍了移动蜂窝网络特别是基于软频率复用的无线资源管理研究现状,以及5G网络的无线接入网（Radio Access Network,RAN）切片和核心网切片管理的研究现状。（2）针对城市轨道交通车地通信系统和5G的发展现状,提出LTE-M承载基于通信的列车控制（Communication based Train Control,CBTC）等安全相关业务,5G通信系统承载视频监控业务的未来城市轨道交通车地通信架构。（3）对LTE-M车地通信系统,针对小区用户数较少、列车定位可获得的特点,提出基于位置和软频率复用的上行功率控制算法和无线资源调度方案。仿真结果表明该方法能有效提高小区中列车接入单元（Train Access Unit,TAU）的吞吐量。（4）针对地铁5G终端和公网终端共存于同一系统的场景,基于网络切片这一关键技术,设计了一个切片接纳控制算法来解决不同类型租户间的资源分配问题。仿真结果表明该算法在保证满足业务传输要求的同时,能够自主地学习最佳接纳策略。以最大化资源利用率为目标,结合接纳控制算法结果,提出基于深度确定性策略梯度算法（Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG）的自适应资源管理算法,并从吞吐量等四个指标仿真验证了该算法的有效性。图40幅,表11个,参考文献107篇。
韩柏涛[3]（2021）在《面向真空管高速列车的无线通信系统关键技术研究》文中提出在轮轨高铁快速发展的同时,被誉为“第五种交通工具”的下一代超高速高铁——真空管高速列车进入人们的视野。真空管高速列车,可实现磁悬浮列车在接近真空的低压管道内以低机械磨擦、低空气阻力、低噪声模式全天候超高速（超过1000 km/h）运行。如果该项技术得以商用,旅客旅行的时间将被极大缩短。相比传统的高铁,真空管高速列车运行主要有两个特点:极高的运行速度和特殊的运行环境（密闭狭长的管道）。这对列车车-地无线通信提出了更高的要求,现有的无线通信系统对于真空管高速列车车-地通信中严重多普勒效应和频繁越区切换等问题无法提供有效的技术支撑。为了保障列车安全、高效地运行,需要针对真空管高速列车车-地无线通信系统架构展开研究。论文拟基于现有列车车-地无线通信系统研究现状并结合真空管道场景的特点,分析真空管道高速列车综合承载业务性能需求,研究真空管高速列车运行场景特有的无线信道传播特性,研究了在真空管高速列车场景下5G网络系统性能,并进一步开展资源优化方法研究。具体而言论文围绕四点主要内容展开研究:1)分析并给出了真空管高速列车车-地无线通信业务需求。总结了现行各类轮轨交通应用的车地无线通信技术与无线接入方式,并分析了车地通信需求指标。基于已有的无线通信技术,结合高速列车运行特点和现行轮轨交通的通信需求,对真空管高速列车车地通信数据类型和指标进行了详细分析。最后指出了真空管高速列车车地无线通信存在的主要挑战。2)建模并分析了真空管道场景下的无线信道特性。采用一种确定性信道建模方法——传播图建模方法,并引入了Lambertian散射模型以提高信道建模精度。在建模过程中,考虑了视距（Line-of-Sight,Lo S）成分、单次反射和两次反射分量,以生成更准确的信道冲激响应。随后,通过分析多径数量、K因子、时延扩展和多普勒功率谱描述了真空管道场景车信道特性。然后通过频谱效率和奇异值扩展对比了仿真信道和与瑞利信道的容量情况。3)研究了在真空管高速列车场景下5G网络系统性能。基于系统级仿真,研究了单基站与多基站两种场景5G系统的列控业务与乘客业务通信的误块率、频谱效率与吞吐量,对5G网络在真空管高速列车车地通信场景下的系统性能进行了评估。4)提出了一种适用于真空管道场景的云无线接入新架构,能够显着降低资源迁移成本。探讨了云无线接入网（Cloud Radio Access Network,C-RAN）应用于真空管高速列车车-地通信场景的可行性,并利用图论研究了真空管高速飞行列车车地通信资源迁徙的问题。为了降低成本,还提出了一种新颖的射频拉远端（Remote Radio Head,RRH）和基带单元（Base Band Unit,BBU）池之间的连接关系。在此基础上,建立了一个灵活的网络架构以便动态地分配资源,然后将高速列车沿线资源迁移成本最小化问题转化为最短路径问题。仿真结果表明该机制能显着降低资源迁移成本。综上所述,本文相关工作是真空管高速列车车-地无线通信关键技术的前瞻性研究,有助于尽快形成真空管高速列车车-地无线通信关键问题的解决方案。这些研究对于我国抢占轨道交通技术制高点,引领未来超高速轨道交通技术发展,确保我国在轨道交通技术领域的领先地位具有重要意义。
吴波前[4]（2021）在《基于GNSS/INS的列车自主定位性能评估方法研究》文中研究说明列车运行控制系统为铁路运输安全可靠运营提供关键技术保障,实时、准确地获取列车位置与运行状态信息是列控系统实施安全控制的关键基础。随着北斗卫星导航系统全球组网完成,基于卫星导航系统的多传感器融合列车自主定位已成为我国列控系统的重要技术发展方向。本文以全球卫星导航系统GNSS（Global Navigation Satellite System）与惯性导航系统INS（Inertial Navigation System）融合实现列车自主定位为基础,研究并形成有效的定位性能评估方法,确保列车自主定位能够为列控系统提供可靠的基础信息服务。本文面向列控系统应用,针对列车自主定位性能评估问题,开展对列车自主定位信息处理过程的分析,实现基于环境场景驱动的量测噪声加权计算及完好性评估的故障检测与状态识别;在此基础上,考虑列车自主定位单元整体架构,通过对不同因素影响下定位单元的状态变化描述,构建了基于随机Petri网SPN（Stochastic Petri Nets）的列车自主定位故障传播模型,研究了基于确定信息的变迁激发率计算和基于不确定信息的变迁激发率区间灰数表达方法,形成了灰色SPN模型下的列车自主定位可用性评估方法;最后,以列车自主定位支撑移动闭塞模式的实现为框架,开展了列车自主定位安全风险评估,形成了基于步长自适应长短时记忆LSTM（Long Short-Term Memory）神经网络的安全风险评估方法。论文主要取得了以下创新:（1）提出了一种环境场景信息驱动的完好性评估方法,基于粒子群优化K均值对铁路线路周边环境场景进行聚类划分,并结合铁路沿线卫星分布特性,提出一种基于EKF紧耦合滤波量测噪声加权的滤波估计优化算法,并结合紧耦合滤波估计建立了多层级故障检测及状态识别方法。（2）提出了一种基于灰色SPN的列车自主定位可用性评估方法,构建了基于SPN的列车自主定位故障传播模型,对基于GNSS/INS的列车自主定位从信息采集到决策输出一系列信息处理中的定位单元状态变化及故障传递过程进行描述,结合灰色系统理论,提出了不确定信息影响下的变迁激发率区间灰数表达方法,并建立了相应的灰色SPN评估模型,解决了复杂铁路运行环境下难以对列车自主定位可用性进行评估的问题。（3）提出了一种基于步长自适应LSTM神经网络的列车自主定位安全风险评估方法,针对列控系统的移动闭塞运行模式,对列车自主定位支撑移动闭塞可能影响安全追踪运行的情况进行描述,利用LSTM神经网络构建了风险评估模型,对具有时序特性的列车自主定位信息与风险之间的关系进行描述,并考虑不同环境场景下网络输入的时间关联程度差异,提出了基于环境场景的LSTM神经网络步长自适应调整方法。为了支持本文提出的方法验证工作,结合京沈高铁现场采集数据,对论文提出的场景聚类划分、完好性评估、可用性评估及面向移动闭塞的安全风险评估方法进行了验证。本文研究成果能够为推进北斗卫星导航系统在我国新型列车控制系统中的应用提供理论参考与技术支持。
龙思慧[5]（2021）在《高速铁路列车运行调整与控制一体化优化模型与算法》文中进行了进一步梳理高速铁路运输作为我国综合交通运输体系的骨干,近年来蓬勃发展。与此同时,旅客对高速铁路的出行需求及服务品质的要求也不断提高。在高速铁路日常运营中,源于系统内外部的因素频繁扰动列车运营,将列车运行调整和控制进行一体化优化,是保证高速铁路在扰动下高效高质恢复正常运营的有效途径。列车运行调整与控制一体化优化存在诸多模型构建与求解的难点,如宏观运行调整决策与微观运行控制决策融合难、多决策一体化优化建模难、扰动场景对列车运行的影响分析与建模难等;模型的非线性、强耦合、多约束、多目标等特点给求解方法及算法的求解质量和时效性带来了较大挑战。目前,对于两者一体化优化建模方法的研究尚处于起步阶段,既有方法考虑的一体化耦合要素有限,适用场景较少,在复杂扰动场景下可扩展性不强,不利于同时保证运行调整计划和速度曲线的精细度与可执行性。因此,以保证运行调整与控制的优化解的精细化、可执行性、高质量、时效性为目标,本文围绕高速铁路列车运行调整与控制一体化优化建模及求解方法、复杂场景扩展方法、大规模问题求解方法进行研究。高速铁路列车运行调整与控制一体化优化的研究对保证扰动下高速铁路高效高质运营,提高旅客服务质量,适应高铁智能化发展具有重要的理论及现实意义。本文围绕高速铁路列车运行调整与控制一体化优化模型与算法,主要进行了以下四项工作:（1）研究了高速铁路列车运行调整与控制一体化优化问题的理论模型。分析了高速铁路列车运行调整和控制问题,对传统的列车运行调整与控制优化方法进行了探讨,分析了理论研究中分步及循环迭代优化方法的步骤及其优缺点。分析了一体化优化建模的关键要素及其内在关联作用机理,定义了一体化优化方法的概念内涵。在分析一体化优化建模重点及难点的基础上,建立了一体化优化的理论模型,对模型的复杂性进行分析,为后文研究奠定理论基础。（2）研究了精细化要求下列车运行调整与控制一体化优化建模及求解方法。考虑列车特性及线路条件进行列车牵引计算以提高目标速度曲线的精细度,基于微观路网模型描述高速铁路网,以提高行车资源利用的精细化程度。以最小化总偏离时间为目标,分别基于离散空间法和离散时间法对列车运行过程进行离散,建立了两个列车到发时刻调整与速度调整一体化优化的混合整数非线性规划模型。设计非线性约束重构法,分别将两个模型重构为混合整数线性规划模型。提出的模型能够准确描述高速列车牵引计算过程,提升了一体化优化解的精细度。与此同时,基于离散空间法的一体化优化模型在求解效率和求解规模上均有其优势,相较基于离散时间法的一体化优化模型可扩展性及应用性更佳。（3）研究了考虑到发线调整的列车运行调整与控制一体化双目标优化建模及求解方法。构建了列车运行调整与控制问题的评价体系,在基于离散空间法建立的一体化优化约束的基础上,对到发顺序调整、到发线运用调整与到发时刻调整、速度调整的耦合约束进行了建模。以最小化列车总延误时间和总牵引能耗为目标,建立考虑多种调整措施的列车运行调整与控制一体化双目标优化的混合整数线性规划模型。分别基于epsilon-约束法和线性加权法设计了求解双目标优化问题的帕累托前沿的算法;设计了一个两阶段算法以提升一体化优化模型的求解效率。构建的一体化双目标优化模型可以保证优化解的总延误时间和总能耗处于较低水平。与此同时,在保证解的可执行性的前提下,考虑多种调整措施进行一体化优化,也有助于提升优化解的质量。（4）研究了复杂场景下列车运行调整与控制一体化优化建模方法及大规模问题求解方法。分析了复杂场景对列车运行调整及控制的影响,基于考虑多种调整措施的一体化优化方法的约束,建立了复杂场景（主要包括区间封锁和临时限速）下一体化优化模型的线性化约束,构建了复杂场景下的一体化优化混合整数线性规划模型。为保证大规模问题的求解效率和求解质量,设计了基于知识规则的可行域缩减方法以缩减无效状态的搜索计算和额外存储;设计了基于拉格朗日乘子的启发式算法求解问题可行解,以提升分枝定界法寻优的效率。设计了两个循环迭代优化方法,通过案例将其分别与一体化优化方法进行对比,结果表明,在保证解的可执行性前提下,一体化优化方法的解质量更高。论文包含图51幅,表12个,参考文献199篇。
钟志宏[6]（2021）在《考虑车-地储能装置的城轨列车再生制动性能优化研究》文中研究指明随着城市轨道交通的快速发展,人们对列车运行性能的要求日益增高,列车的制动性能是运行性能的重要表征。为了保证列车更加安全平稳的运行,提升列车的再生制动性能,本文以车载-地面储能系统应用于城轨列车为前提,针对再生制动能量利用率问题,再生制动过程中的系统稳定性问题,以及低速区再生制动控制性能下降问题三方面开展理论和实验研究。再生制动带来的牵引网电压抬升,会导致制动电阻启动,甚至引发再生制动失效,造成制动能量的浪费,影响制动的平稳性。本文以实现更加安全可靠、经济绿色的制动为目标,以含有车载储能系统和地面储能系统的非线性、多约束的牵引供电系统为优化模型,提出了一种能够在线运行且效果接近离线全局最优的协调控制策略。该策略以遗传算法在典型工况下的离线全局优化结果为基础,对影响因素较为单一的线性结果进行规律的提取,对非线性或多影响因素的结果进行规律的挖掘,将复杂的全局优化问题转化为规则与局部优化问题的结合。针对规律挖掘过程中提炼的局部优化问题,本文综合考虑列车功率、列车位置、车载/地面储能装置状态等影响因素,结合局部变分法、潮流解析等方法,得到最优决策变量与多影响因素间的数学关系,可用于在线求解。基于八通线实际线路数据对该策略进行仿真和实验,验证了该策略的有效性和优越性。在再生制动过程中,牵引网存在电压振荡问题,并且车载/地面储能系统的加入会影响原牵引供电系统的阻抗,从而影响电压振荡规律。为了探究储能系统的加入对牵引供电系统稳定性的影响,本文采用小信号分析法,对12种列车典型运行工况进行了建模,分析对比了不同工况对稳定性的影响,以及不同工况下的稳定性影响因素差异。针对现有主动阻尼策略参数调节困难、补偿效果不佳的问题,本文从阻尼匹配的角度,基于串联虚拟阻尼的思想,从理论上设计了最优阻尼补偿形式,并通过简化得到了工程上可实现的简化补偿形式。考虑到储能装置不同控制结构下的最优阻尼形式存在差异,选取了6种补偿结构,并对比了不同补偿结构下的最优阻尼补偿效果,提出了考虑工况变化的变结构最优阻尼补偿策略,能够在不同工况下实现最优补偿效果。城轨列车的再生制动主要通过牵引电机的控制算法实现。在低速下,输出转矩和测量转速精度的下降导致电机控制性能的下降,再生制动力在低速区难以精确控制,从而影响精准停车。本文以提升低速区的输出转矩精度和转速观测精度为目标,基于李雅普诺夫第二稳定性定律,提出了能够保证低速制动区稳定性的转速和定子电阻并行辨识策略。与传统设计中只对单参数进行设计的特点不同,本文利用转速和定子电阻误差间的耦合关系,对二者的自适应律进行综合设计。随后,采用小信号注入的方式,对转子电阻进行准确辨识。考虑到小信号注入会增加输出转矩脉动,本文设计了转矩脉动消除环节,保证了输出转矩的平稳性。为验证本文所提策略的有效性,搭建了功率硬件在环实验平台和牵引电机对拖平台。功率硬件在环实验平台基于RTLAB半实物平台和实物储能装置,搭建了包含储能装置、牵引供电网络以及列车的复杂系统,可对列车运行过程中的多种工况进行模拟。本文提出的车载储能装置和地面储能装置协调控制策略,以及变结构阻尼补偿策略均在该平台上得到了有效验证。提升低速再生制动性能的多参数在线辨识策略则在电机对拖平台上完成了验证,并在地面联调试验中得到成功应用。图161幅,表21个,参考文献121篇。
孙建鹏[7]（2021）在《基于高精度时钟同步的无人驾驶地铁数据处理系统设计与研究》文中研究指明随着科学技术的高速发展,计算机技术和现场总线技术也迎来了蓬勃发展的时代,使得现代地铁列车所使用的通信系统以及列车中央主控系统得到了日新月异的改善,地铁列车上所使用的新型现场总线技术也随着增多。保障列车上设备的安全性和可靠性是列车可以安全稳定运行的前提,而使列车主控系统与各个辅助系统之间的实时通信数据快速准确的实现信息交互是列车运行的基础,也是当今在列车通信领域中非常值得研究的问题。本文首先介绍了目前无人驾驶列车控制系统以及高精度时钟同步的研究现状与发展趋势,然后重点介绍了IEEE1588协议的基本原理、最佳主时钟算法和主从时钟同步原理。最后对本文所设计的系统进行详细的分析介绍。本文设计并完成了基于高精度时钟同步的无人驾驶地铁数据处理系统,整个系统分为高精度时钟同步模块和数据处理模块。时钟同步模块的硬件设计采用STM32作为主控器结合物理层网络芯片DP83640辅助的方式;软件方面包括最佳主时钟算法设计、RTOS操作系统及LWIP协议栈搭建。数据处理模块的硬件设计采用FPGA作为主控芯片,软硬件结合完成与列车定位传感器以及车载ATP（列车超速防护子系统）的通信,实现无人驾驶地铁列车自动控制。在系统测试阶段,首先测试系统时钟同步精度,然后对系统进行现场跑车测试,测试结果表明,基于高精度时钟同步无人驾驶地铁数据处理系统的时钟同步精度达到亚微秒级,满足无人驾驶地铁列车的同步精度要求,并通过上位机完成了列车位置、速度以及前方有无障碍显示。
张旭[8]（2021）在《基于时间敏感网络的列车以太网通信技术研究》文中指出列车网络控制系统是列车“神经系统”和“智能”的基础,大量车载智能设备的使用及高铁列车智能化水平的逐渐提高,使得列车通信网络需要传输的数据类型和数据量不断增多,现有的WTB/MVB列车通信网络越来越难以满足日益增长的高速率以及高带宽需求。以太网由于具有带宽高、成本低、速率快、兼容性好等优点逐渐成为列车通信网络的发展趋势,但由于以太网自身存在可靠性、实时性方面的不足,因此需要对以太网协议进行改进以提升其性能。本论文通过探索时间敏感网络（Time Sensitive Networking,TSN）协议簇,来确保网络数据传输的时延,改善列车以太网的实时性和确定性。文中首先介绍了时间敏感网络的基本原理与主要协议,然后基于对列车以太网的基本架构和列车实时数据协议（TRDP）的深度理解,尝试在数据链路层引入时间敏感网络协议簇中时间同步协议和门控调度协议,与现有的列车实时数据协议进行融合处理,为已有的TRDP协议建立统一的时间敏感机制,形成了新的列车以太网通信协议栈;论文介绍了以ARM+FPGA架构的PSo C芯片为主控单元,存储器（DDR3、TF卡等）驱动、三速以太网及其驱动电路等硬件设计方案;并以时间敏感网络的可编程逻辑IP核为基础,与原有的TRDP代码相结合,实现时间敏感网络相关的功能。论文实现了能够在PSo C上运行的Linux最小系统并完成软件代码移植工作;设计了实验方案,对自主构建的软硬件实验平台的时间同步效果和TRDP协议中过程数据传输的门控效果进行了测试。测试数据结果显示,硬件板卡能够在网络中以亚微秒级别实现时间同步,并且将过程数据在大数据流量背景下的传输时延控制在数据周期的±0.8%以内,表明本软硬件方案应用于列车通信网络具有可行性与有效性。
迟蒙超[9]（2021）在《城市轨道交通列控系统信息安全态势评估方法研究》文中指出基于通信的列车运行控制（Communication-Based Train Control,CBTC）系统是集现代通信、控制、计算机与传统铁道信号技术为一体的复杂系统,是保障列车安全与高效运行的关键。CBTC系统采用了大量的商用信息化组件,使其面临的信息安全风险加剧。信息安全态势评估（Information Security Situation Assessment,ISSA）技术能够量化评估CBTC系统信息安全的宏观、整体和瞬变状态,为管理人员的信息安全防御决策提供理论和方法支撑。本文结合CBTC系统特点和信息安全态势评估需求,研究了适用于CBTC系统的信息安全态势评估方法。基于CBTC系统的信息物理特性,从主机/列车、信息域/物理域和系统三个层面开展研究,分别提出了基于邻域粗糙集（Neighborhood Rough Set,NRS）的主机态势评估方法、基于复杂网络（Complex network）的信息域态势评估方法、基于追踪间隔（Headway）的物理域态势评估方法和基于故障树分析（Fault Tree Analysis,FTA）的信息物理融合态势评估方法,并结合实验环境验证论文所提方法的合理性和有效性。本文完成的主要工作如下:（1）深入分析CBTC信息物理特性,基于隐患和威胁对系统运行产生的影响研究CBTC信息安全态势评估需求,设计态势评估总体方案;（2）提出基于邻域粗糙集的主机态势评估方法。通过选取主机态势要素和量化主机态势制作主机态势评估数据集,构建基于邻域粗糙集的主机态势评估模型并导出决策规则,通过规则匹配确定主机态势;（3）提出基于复杂网络的信息域态势评估方法。建立CBTC复杂网络,选取节点重要度指标量化主机权重。分析信息攻击在CBTC复杂网络中的传播特性,量化主机的潜在态势,融合主机态势得到CBTC系统的信息域态势;（4）提出基于列车追踪间隔的物理域态势评估方法和基于故障树分析的信息物理融合态势评估方法。基于列车运营模式分析追踪间隔,量化评估CBTC的物理域态势。分析CBTC系统的信息域与物理域的交互影响机理,建立列车运营模式降级的故障树,量化信息域状态对物理域列车运营性能的影响,融合信息域和物理域态势得到CBTC系统的整体态势;（5）利用实验室现有的CBTC系统半实物仿真平台,设计信息攻击场景,验证论文所提信息安全态势评估方法的合理性和有效性。实验结果表明,本文提出的CBTC信息安全态势评估方法具有合理性和有效性,能够直观地给出三个层次的信息安全态势,使管理人员能够及时了解信息安全动态。论文提出的态势评估方法对于提高CBTC信息安全防护水平以及保障列车安全高效运行具有重要的理论指导价值和现实应用意义。图43幅,表21个,参考文献72篇。
王烁[10]（2020）在《基于车车通信的列控数据通信系统设计及其可靠性分析》文中进行了进一步梳理基于通信的列车控制（Communication Based Train Control,CBTC）系统是用以保证轨道交通安全运行的信号系统。然而,随着人们对轨道交通运营效率需求的日益增长,基于车地通信的列控系统暴露出了系统结构复杂、建设成本高等问题。与基于车地通信的列控系统相比,基于车车通信的列控系统具有响应速度快、结构简单、运营成本低等优点。数据通信作为基于车车通信的列控系统的核心部分,实现了设备间连续、大容量的双向通信,其可靠性对于保证列车安全、高效运行具有重要意义。根据基于车车通信的列控系统需求,本文采用长期演进（Long Term Evolution,LTE）技术设计了基于车车通信的数据通信系统结构,搭建了系统性能测试平台,测试了系统性能参数。为了评估所设计的数据通信系统可靠性,本文建立基于确定与随机Petri网（Deterministic and Stochastic Petri Nets,DSPN）的通信系统可靠性模型,通过π-Tool工具仿真与马尔科夫再生过程理论求解了DSPN模型,得出了系统的可靠性指标,并给出提升系统可靠性的具体方案。论文的具体工作如下:（1）基于车车通信的列控数据通信系统设计与性能测试。根据基于车车通信的列控系统需求,利用LTE技术,设计了基于车车通信的列控数据通信系统。为了测试系统的通信性能参数,搭建系统性能测试平台,该平台能模拟城市轨道交通无线传输环境。（2）基于车车通信的列控数据通信系统可靠性定义与传输场景分析。根据LTE的技术特点与列控的特殊需求,对基于车车通信的列控数据通信系统可靠性进行了完整定义。为了评估系统可靠性,本文研究了数据通信系统中的重传、切换、重连和漫游信息交互过程,详细分析了车车通信场景及多车通信场景中列车的通信流程。（3）建立了单链路传输场景及多车通信场景的DSPN模型。采用DSPN对列车通信过程中的单链路传输场景及多车通信场景进行建模。利用π-Tool工具仿真获得车车通信场景及多车通信场景可靠性,并研究了通信限制时间对通信系统可靠性的影响。（4）采用马尔科夫再生过程理论验证模型准确性。利用马尔科夫再生过程稳态分析方法求解车车通信DSPN模型,对比模型可靠性的理论值及π-Tool工具仿真值,验证仿真所得车车通信场景的可靠性。研究结果表明,本文设计的基于LTE的车车通信系统满足列控系统对通信传输的需求。本文采用的可靠性评估与验证方法,能完成基于车车通信的列控数据通信系统的可靠性建模与验证。本文的研究将为基于车车通信的列控数据通信系统的设计优化提供强有力的实践和理论依据。图59幅,表5个,参考文献86篇。
二、基于通信的列车控制系统IEEE标准简介（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于通信的列车控制系统IEEE标准简介（论文提纲范文）
（1）5G城市轨道交通场景分类及信道建模（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 5G城市轨道交通传播场景 |
| 3 信道测量与建模现状 |
| 4 基于人工智能的动态信道特征提取与建模 |
| (1）信道特征提取 |
| (2）信道场景识别 |
| (3）信道建模 |
| 5 融合RIS的5G城市轨道交通信道建模 |
| (1）无线信道特性 |
| (2）信道建模研究 |
| (3）当前挑战 |
| 6 UAV辅助的5G城市轨道交通信道建模 |
| (1）无线信道特性 |
| (2）信道建模研究 |
| (3）当前挑战 |
| 7 5G城市轨道交通毫米波信道建模 |
| (1）无线信道特性 |
| (2）信道建模研究 |
| (3）当前挑战 |
| 8 结束语 |
（2）基于LTE-M和5G混合组网的城市轨道交通通信系统无线资源管理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 LTE-M车地通信系统 |
| 1.1.2 基于5G的车地通信系统 |
| 1.1.3 未来城市轨道交通车地通信系统的发展趋势 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 软频率复用及功率控制无线资源管理研究现状 |
| 1.2.2 RAN切片无线资源管理研究现状 |
| 1.2.3 核心网切片资源管理研究现状 |
| 1.3 论文结构及安排 |
| 2 基于5G-M的车地无线通信系统 |
| 2.1 城市轨道交通业务QOS需求分析 |
| 2.2 LTE 和 5G 混合组网车地通信系统设计 |
| 2.2.1 网络架构分析 |
| 2.2.2 5G与LTE-M系统异同分析 |
| 2.3 城市轨道交通车地通信系统的无线通信环境 |
| 2.3.1 大尺度衰落 |
| 2.3.2 小尺度衰落 |
| 2.4 LTE-M无线资源 |
| 2.5 网络切片资源管理相关概念 |
| 2.5.1 无线网子切片资源管理 |
| 2.5.2 核心网子切片资源管理 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于位置的LTE-M上行功率控制和无线资源调度 |
| 3.1 LTE系统的功率控制和干扰协调 |
| 3.1.1 上行共享信道的功率控制 |
| 3.1.2 LTE的小区间干扰协调 |
| 3.1.3 城市轨道交通车地通信系统的功率控制和干扰协调 |
| 3.2 基于位置的LTE-M上行功率控制算法 |
| 3.3 基于位置和SFR的 LTE-M上行无线资源调度 |
| 3.3.1 比例公平调度算法 |
| 3.3.2 算法设计 |
| 3.3.3 仿真结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于深度强化学习的核心网切片接纳控制与管理 |
| 4.1 系统模型问题描述 |
| 4.1.1 系统模型和业务模型 |
| 4.1.2 问题描述 |
| 4.2 基于在线学习的切片接纳控制算法 |
| 4.2.1 网络切片模型 |
| 4.2.2 可接受区域分析与确定 |
| 4.2.3 决策过程模型 |
| 4.2.4 N3AC算法 |
| 4.3 基于自适应深度强化学习的资源管理 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 问题描述 |
| 4.3.3 基于DDPG算法的自适应资源管理 |
| 4.4 仿真验证与结果分析 |
| 4.4.1 接纳控制算法仿真参数 |
| 4.4.2 结果分析 |
| 4.4.3 自适应资源管理仿真环境与数据生成 |
| 4.4.4 结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 图索引 |
| 表索引 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）面向真空管高速列车的无线通信系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 常用缩略语 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 真空管道高速列车无线通信系统研究现状 |
| 1.2.1 真空管道高速列车通信需求 |
| 1.2.2 现有轨道交通车地无线接入 |
| 1.2.3 无线通信对高速列车移动性的支持 |
| 1.2.4 真空管道列车无线信道传播 |
| 1.3 主要工作与创新点 |
| 1.3.1 当前研究存在的难点与不足 |
| 1.3.2 创新点和章节安排 |
| 2 真空管道高速列车车-地无线通信业务需求分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 现有轨道交通车-地通信技术 |
| 2.3 真空管道高速列车综合承载业务需求分析 |
| 2.3.1 列车运行相关数据(安全类数据) |
| 2.3.2 乘客多媒体服务(非安全类数据) |
| 2.3.3 车-地无线通信需求 |
| 2.4 真空管道高速列车车-地无线通信面临的问题 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 真空管道高速列车车-地无线信道研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相关工作综述 |
| 3.3 传播图理论与Lambertian散射模型 |
| 3.3.1 传播图理论 |
| 3.3.2 Lambertian散射模型 |
| 3.4 基于传播图的真空管高速飞行列车信道仿真 |
| 3.4.1 系统模型 |
| 3.4.2 系统模型信道冲激响应生成 |
| 3.5 基于传播图的真空管高速列车信道传播特性 |
| 3.5.1 时延扩展 |
| 3.5.2 K因子 |
| 3.5.3 多普勒特性 |
| 3.5.4 信道容量 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 真空管道高速列车车-地通信传输性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相关研究综述 |
| 4.3 真空管高速列车车-地通信系统级仿真 |
| 4.3.1 系统级仿真流程 |
| 4.3.2 真空管道车-地通信系统模型 |
| 4.4 仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 真空管高速列车车-地无线通信资源迁移研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相关工作综述 |
| 5.3 高速铁路中的云无线接入 |
| 5.4 系统模型 |
| 5.5 问题分析和仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于GNSS/INS的列车自主定位性能评估方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 问题的提出 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 基于GNSS/IN的列车自主定位性能需求研究现状 |
| 1.3.2 基于GNSS/INS的列车自主定位完好性评估研究现状 |
| 1.3.3 基于GNSS/INS的列车自主定位可用性评估研究现状 |
| 1.3.4 面向移动闭塞应用的列车自主定位安全风险评估方法研究现状 |
| 1.4 论文研究内容及组织结构 |
| 2 基于GNSS/INS的列车自主定位应用性能需求研究 |
| 2.1 基于GNSS/INS的列车自主定位结构 |
| 2.2 列车自主定位性能需求分析 |
| 2.2.1 列车自主定位单元的PLM描述 |
| 2.2.2 性能评估需求指标关系 |
| 2.2.3 性能评估参数体系 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 环境场景信息驱动的列车自主定位完好性评估 |
| 3.1 问题描述 |
| 3.2 环境场景聚类及量测噪声加权计算方法 |
| 3.2.1 典型环境场景分析 |
| 3.2.2 基于粒子群的K均值聚类算法 |
| 3.2.3 列车运行沿线环境场景聚类参数 |
| 3.2.4 基于环境场景划分的量测噪声加权计算方法 |
| 3.2.5 实验分析 |
| 3.3 列车自主定位完好性评估方法 |
| 3.3.1 故障检测 |
| 3.3.2 状态识别 |
| 3.3.3 实验分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于灰色SPN的列车自主定位可用性评估 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 基于SPN的列车自主定位故障传播模型 |
| 4.2.1 随机Petri网及可用性计算 |
| 4.2.2 列车自主定位单元故障分析 |
| 4.2.3 列车自主定位故障传播模型 |
| 4.2.4 多因素影响下的变迁激发率 |
| 4.3 基于区间灰数的可用性评估方法 |
| 4.3.1 基于灰色系统理论的不确定性知识表达方法 |
| 4.3.2 不确定信息下变迁激发率灰色置信区间估计 |
| 4.3.3 灰色SPN下的稳态可用度 |
| 4.4 实验分析 |
| 4.4.1 实验条件 |
| 4.4.2 多环境场景下的可用性评估 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于步长自适应LSTM的列车自主定位安全风险评估 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.1.1 基于列车自主定位的移动闭塞 |
| 5.1.2 面向移动闭塞的列车自主定位安全风险分析 |
| 5.2 神经网络理论概述 |
| 5.2.1 人工神经网络 |
| 5.2.2 BP神经网络 |
| 5.2.3 LSTM神经网络 |
| 5.3 基于步长自适应LSTM的列车自主定位安全风险识别 |
| 5.3.1 样本数据分析 |
| 5.3.2 基于环境场景的步长自适应调整方法 |
| 5.3.3 基于步长自适应的LSTM安全风险评估过程及模型验证 |
| 5.4 仿真实验分析 |
| 5.4.1 仿真实验条件 |
| 5.4.2 步长自适应调整方法验证 |
| 5.4.3 基于步长自适应的LSTM安全风险评估结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 列车自主定位性能评估集成验证 |
| 6.1 实验测试环境 |
| 6.2 列车自主定位性能评估验证 |
| 6.2.1 环境场景聚类 |
| 6.2.2 量测噪声加权及完好性评估 |
| 6.2.3 可用性评估 |
| 6.2.4 面向移动闭塞的安全风险评估 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 论文研究工作总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 索引 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）高速铁路列车运行调整与控制一体化优化模型与算法（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 列车运行调整问题 |
| 1.2.2 列车运行控制问题 |
| 1.2.3 列车运行调整与控制相结合的问题 |
| 1.2.4 研究现状小结 |
| 1.3 论文结构及主要研究内容 |
| 2 高速铁路列车运行调整与控制一体化优化理论模型 |
| 2.1 高速铁路列车运行调整与控制问题分析 |
| 2.1.1 高速铁路列车运营扰动分析 |
| 2.1.2 高速铁路列车运行调整问题 |
| 2.1.3 高速铁路列车运行控制问题 |
| 2.2 传统的列车运行调整与控制优化方法 |
| 2.2.1 调度指挥与运行控制“两层式”控制体系 |
| 2.2.2 理论研究中的列车运行调整和控制分步优化方法 |
| 2.3 列车运行调整与控制一体化优化问题分析 |
| 2.3.1 高速铁路列车运行调整与控制“一体化”控制体系 |
| 2.3.2 列车运行调整与控制一体化优化方法 |
| 2.3.3 列车运行调整与控制关联性分析 |
| 2.4 列车运行调整与控制一体化优化理论模型 |
| 2.4.1 列车运行调整与控制一体化优化建模的重难点分析 |
| 2.4.2 列车运行调整与控制一体化优化问题理论模型 |
| 2.4.3 一体化优化模型复杂性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 列车运行调整与控制一体化优化基本模型 |
| 3.1 一体化优化基本模型建模思路 |
| 3.1.1 一体化优化路网模型 |
| 3.1.2 一体化优化的列车动力学模型 |
| 3.1.3 基于离散空间法的一体化优化建模思路 |
| 3.1.4 基于离散时间法的一体化优化建模思路 |
| 3.2 基于离散空间法的一体化优化基本模型构建 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 符号定义 |
| 3.2.3 基于离散空间法的一体化优化基本模型 |
| 3.2.4 模型分析 |
| 3.2.5 基于离散空间法的一体化优化非线性规划模型重构法 |
| 3.3 基于离散时间法的一体化优化基本模型构建 |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 符号定义 |
| 3.3.3 基于离散时间法的一体化优化基本模型 |
| 3.3.4 模型分析 |
| 3.3.5 基于离散时间法的一体化优化非线性规划模型重构法 |
| 3.4 算例分析 |
| 3.4.1 两种建模方法下一体化优化模型实验结果分析 |
| 3.4.2 参数灵敏度实验结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 考虑到发线调整的列车运行调整与控制一体化优化模型 |
| 4.1 高速铁路列车运行调整与控制优化指标分析与建模 |
| 4.1.1 列车运行控制性能指标分析与建模 |
| 4.1.2 列车运行调整评价指标分析与建模 |
| 4.2 车站到发线调整与列车运行顺序调整的必要性分析 |
| 4.2.1 高速铁路列车运行顺序调整问题 |
| 4.2.2 考虑列车运行顺序调整的一体化优化方法 |
| 4.2.3 高速铁路车站到发线运用调整问题 |
| 4.2.4 到发线运用调整与到发时刻调整、运行顺序调整、运行速度调整 |
| 4.2.5 考虑多种调整措施的一体化优化方法 |
| 4.3 考虑多种调整措施的列车运行调整与控制一体化优化模型 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 目标函数 |
| 4.3.3 一体化优化基本约束条件 |
| 4.3.4 考虑运行顺序调整和到发线调整的一体化优化问题建模 |
| 4.4 模型求解 |
| 4.4.1 双目标优化问题的帕累托前沿求解思路 |
| 4.4.2 基于epsilon-约束法求解帕累托前沿 |
| 4.4.3 基于线性加权法求解帕累托前沿 |
| 4.4.4 基于两阶段法的模型求解方法 |
| 4.5 算例验证 |
| 4.5.1 双目标一体化优化实验结果分析 |
| 4.5.2 考虑与不考虑多种调整措施的一体化优化实验结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 复杂场景下列车运行调整与控制一体化优化模型与大规模问题求解方法 |
| 5.1 高速铁路复杂场景下运行调整与控制一体化优化问题分析 |
| 5.1.1 复杂场景下高速铁路列车运行调整流程 |
| 5.1.2 复杂场景下列车运行调整的问题分析 |
| 5.1.3 复杂场景下列车运行调整与控制一体化优化问题描述 |
| 5.2 复杂场景下列车运行调整与控制一体化优化模型构建 |
| 5.2.1 复杂场景下一体化优化模型目标函数 |
| 5.2.2 一体化优化核心约束条件 |
| 5.2.3 复杂场景下列车运行调整与控制一体化优化约束建模 |
| 5.3 复杂场景下列车运行调整与控制循环迭代优化方法 |
| 5.3.1 两个循环迭代优化方法的区别 |
| 5.3.2 列车运行调整-运行控制循环迭代优化方法M_IARC |
| 5.3.3 列车运行控制-运行调整循环迭代优化方法M_IACR |
| 5.4 一体化优化大规模问题求解方法 |
| 5.4.1 一体化优化问题可行域缩减方法 |
| 5.4.2 基于拉格朗日乘子启发式的一体化优化问题求解方法 |
| 5.5 基于中国哈大高速铁路线路的实验分析 |
| 5.5.1 实验数据集 |
| 5.5.2 大规模问题求解方法的性能分析 |
| 5.5.3 区间封锁与临时限速场景下一体化优化实验结果分析 |
| 5.5.4 临时限速对列车运行影响的实验结果分析 |
| 5.5.5 考虑与不考虑到发线运用调整的实验结果分析 |
| 5.5.6 一体化优化方法与循环迭代优化方法的实验结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 论文主要工作及成果 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 存在不足及研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 模型M_TRT的公式化描述 |
| 附录B 模型M_STC的公式化描述 |
| 附录C 模型M_MC的公式化及拉格朗日松弛法描述 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）考虑车-地储能装置的城轨列车再生制动性能优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 再生制动能量的回收和利用 |
| 1.2.2 再生制动稳定性 |
| 1.2.3 低速再生制动性能优化 |
| 1.3 本文研究内容和结构安排 |
| 2 基于离线非线性多耦合建模的在线车地协调控制策略 |
| 2.1 含车载和地面储能系统的城轨牵引供电系统 |
| 2.1.1 车-地互联协调系统的等效电路模型 |
| 2.1.2 制动能量损失率的影响因素分析 |
| 2.2 考虑安全可靠与经济的多工况离线优化 |
| 2.2.1 车载和地面储能系统离线优化问题 |
| 2.2.2 考虑多工况的离线优化结果分析 |
| 2.3 基于规律挖掘的在线协调控制策略 |
| 2.3.1 充放电阈值影响因素归纳 |
| 2.3.2 充放电阈值的非线性规律挖掘 |
| 2.3.3 在线协调控制策略设计 |
| 2.4 仿真与实验 |
| 2.4.1 仿真分析 |
| 2.4.2 实验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 考虑储能系统多工况优化补偿的再生制动稳定性研究 |
| 3.1 城轨列车稳定性问题机理分析 |
| 3.2 加入储能装置前后的牵引系统稳定性分析 |
| 3.2.1 数学模型描述 |
| 3.2.2 无储能装置系统的稳定性影响因素分析 |
| 3.2.3 带储能装置系统的稳定性影响因素分析 |
| 3.3 基于车-地储能系统的变结构阻尼补偿策略 |
| 3.3.1 多种阻尼补偿工况下的虚拟阻抗补偿 |
| 3.3.2 串联虚拟阻尼的优化设计 |
| 3.3.3 变结构阻尼补偿策略 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 提升低速再生制动性能的感应电机参数辨识策略 |
| 4.1 再生制动低速域参数辨识机理性问题分析 |
| 4.1.1 感应电机参数能观性 |
| 4.1.2 低速辨识稳定性问题 |
| 4.2 基于耦合的关键参数并行辨识策略 |
| 4.2.1 转速和定子电阻的耦合性分析 |
| 4.2.2 基于李雅普诺夫的转速、定子电阻辨识稳定性设计 |
| 4.2.3 基于小信号注入的转子电阻辨识策略及其稳定性 |
| 4.3 实验验证 |
| 4.3.1 5.5 kW感应电机对拖实验平台 |
| 4.3.2 关键参数在线辨识实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 主要研究成果 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）基于高精度时钟同步的无人驾驶地铁数据处理系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 2.时钟同步协议的基本原理 |
| 2.1 IEEE1588 主从时钟同步基本原理 |
| 2.1.1 IEEE1588 PTP时钟同步协议介绍 |
| 2.1.2 IEEE1588 主从时钟同步原理 |
| 2.2 最佳主时钟算法 |
| 2.2.1 数据集比较算法 |
| 2.2.2 状态决定算法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3.高精度时钟同步的无人驾驶地铁数据处理系统硬件设计 |
| 3.1 系统整体框架设计 |
| 3.2 无人驾驶地铁数据处理模块硬件设计 |
| 3.2.1 MCU选型及介绍 |
| 3.2.2 数据处理模块硬件设计 |
| 3.3 高精度时钟同步模块硬件单元设计 |
| 3.3.1 MCU及 PHY选型介绍 |
| 3.3.2 高精度时钟同步硬件接口电路设计 |
| 3.4 电源芯片选型及设计 |
| 3.4.1 电源芯片选型介绍 |
| 3.4.2 电源电路设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.高精度时钟同步的无人驾驶地铁数据处理系统软件设计 |
| 4.1 软件系统整体框架 |
| 4.2 数据处理模块软件设计 |
| 4.2.1 数据处理系统与传感器通信 |
| 4.2.2 数据处理系统与ATP通信 |
| 4.3 RAFT主从选举算法软件设计 |
| 4.3.1 RAFT主从选举算法设计 |
| 4.3.2 基于FPGA的真随机数发生器设计 |
| 4.4 IEEE1588 时钟同步软件实现设计 |
| 4.4.1 DP83640 软件设计 |
| 4.4.2 最佳主时钟算法实现设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.高精度时钟同步的无人驾驶地铁数据处理系统测试及分析 |
| 5.1 系统时钟同步精度测试 |
| 5.1.1 时钟同步精度测试结果 |
| 5.1.2 同步精度分析 |
| 5.2 数据处理系统现场跑车测试 |
| 5.2.1 系统测试上位机 |
| 5.2.2 现场测试结果分析 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的学位成果 |
| 致谢 |
（8）基于时间敏感网络的列车以太网通信技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 列车通信网络的需求分析 |
| 1.2.1 基于以太网的列车通信网络的特点 |
| 1.2.2 业务分类与实时性需求 |
| 1.3 国内外相关领域研究现状 |
| 1.3.1 以太网在列车网络通信中的应用现状 |
| 1.3.2 关于以太网实时性的研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与组织结构 |
| 2 TSN协议与TRDP协议的融合 |
| 2.1 TSN协议概述 |
| 2.2 时间敏感网络相关协议标准 |
| 2.2.1 时间敏感网络的帧 |
| 2.2.2 IEEE802.1AS精准时间同步协议 |
| 2.2.3 IEEE802.1Qav协议 |
| 2.2.4 IEEE802.1Qbv协议 |
| 2.2.5 TSN与数据的实时性 |
| 2.3 TRDP与 TSN融合协议栈的架构 |
| 2.3.1 传统的TRDP协议 |
| 2.3.2 TRDP协议与TSN协议的融合 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 开发平台的硬件设计与实现 |
| 3.1 系统框架与主控芯片的选型 |
| 3.2 电路设计 |
| 3.2.1 供电电路 |
| 3.2.2 时钟电路 |
| 3.2.3 DDR3 内存接口电路 |
| 3.2.4 以太网接口电路 |
| 3.2.5 TF卡接口电路 |
| 3.3 PCB的信号保真与制版 |
| 3.3.1 信号完整性理论 |
| 3.3.2 PCB层叠选取 |
| 3.3.3 PCB制版 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 数字逻辑的原理与软件程序设计 |
| 4.1 开发环境简介 |
| 4.2 构建数字逻辑用到的主要IP核 |
| 4.2.1 AXI总线 |
| 4.2.2 TADMA IP核 |
| 4.2.3 TSN的 MAC |
| 4.3 Linux系统镜像的生成与移植 |
| 4.4 TSN协议与TRDP的融合 |
| 4.4.1 软件总体架构分析 |
| 4.4.2 UDP socket编程 |
| 4.4.3 TRDP程序移植 |
| 4.4.4 时间同步的软件实现 |
| 4.4.5 门控队列的软件实现 |
| 4.4.6 多线程调度 |
| 4.5 软件程序总流程 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 试验验证 |
| 5.1 时间同步的测试 |
| 5.2 过程数据传输性能测试 |
| 5.2.1 网络空载时的周期抖动试验 |
| 5.2.2 网络满载时的周期抖动试验 |
| 5.4 以太网一致性测试 |
| 5.5 试验结论 |
| 6 总结与展望 |
| 缩略语对照表 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）城市轨道交通列控系统信息安全态势评估方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 CBTC面临的信息安全问题 |
| 1.1.2 CBTC信息安全态势评估方法研究的意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 传统IT信息安全态势评估方法研究现状 |
| 1.2.2 CPS信息安全态势评估方法研究现状 |
| 1.2.3 列控系统信息安全态势评估方法研究现状 |
| 1.3 论文组织架构 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 CBTC信息安全态势评估方法研究 |
| 2.1 CBTC系统分析 |
| 2.1.1 CBTC系统结构 |
| 2.1.2 CBTC系统原理 |
| 2.1.3 CBTC信息物理特性分析 |
| 2.2 CBTC信息安全态势评估需求 |
| 2.2.1 CBTC信息安全隐患和威胁分析 |
| 2.2.2 CBTC信息安全态势评估需求分析 |
| 2.3 CBTC信息安全态势评估总体方案 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 CBTC信息域态势评估方法研究 |
| 3.1 CBTC信息域态势评估方案 |
| 3.1.1 CBTC信息域特点分析 |
| 3.1.2 CBTC信息域态势评估方案设计 |
| 3.2 基于邻域粗糙集的主机态势评估方法 |
| 3.2.1 主机态势评估数据集制作 |
| 3.2.2 邻域粗糙集理论概述 |
| 3.2.3 基于邻域粗糙集的主机态势评估 |
| 3.3 基于复杂网络的CBTC信息域态势评估方法 |
| 3.3.1 CBTC复杂网络建模 |
| 3.3.2 CBTC信息域威胁传播模型构建 |
| 3.3.3 基于复杂网络的CBTC信息域态势评估 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 CBTC信息物理融合态势评估方法研究 |
| 4.1 CBTC信息物理融合态势评估方案 |
| 4.2 基于追踪间隔的CBTC物理域态势评估方法 |
| 4.2.1 CBTC运营模式分析 |
| 4.2.2 基于追踪间隔的CBTC物理域态势评估 |
| 4.3 基于FTA的CBTC信息物理融合态势评估方法 |
| 4.3.1 CBTC运营模式降级故障树建模 |
| 4.3.2 基于故障树定性分析的CBTC信息物理融合态势评估 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 CBTC信息安全态势评估方法验证 |
| 5.1 实验环境及攻击场景简介 |
| 5.1.1 仿真环境及参数简介 |
| 5.1.2 攻击场景设计 |
| 5.2 CBTC信息安全态势评估方法验证及结果分析 |
| 5.2.1 CBTC信息域态势评估方法验证及结果分析 |
| 5.2.2 CBTC信息物理融合态势评估方法验证及结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 图索引 |
| 表索引 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）基于车车通信的列控数据通信系统设计及其可靠性分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 基于车车通信的列控系统研究现状 |
| 1.2.2 轨道交通数据通信技术研究现状 |
| 1.2.3 数据通信系统可靠性研究现状 |
| 1.2.4 研究现状总结 |
| 1.3 论文组织结构 |
| 2 相关理论研究基础 |
| 2.1 基于车车通信的列控系统 |
| 2.1.1 基于车车通信的列控系统结构 |
| 2.1.2 基于车车通信的列控系统原理 |
| 2.2 确定与随机Petri网 |
| 2.2.1 DSPN的基本定义 |
| 2.2.2 仿真工具π-Tool简介 |
| 2.3 DSPN的马尔科夫再生过程 |
| 2.3.1 DSPN的马尔科夫再生过程简介 |
| 2.3.2 DSPN的马尔科夫再生过程稳态分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于车车通信的列控数据通信系统设计与通信性能测试 |
| 3.1 利用LTE技术实现基于车车通信的列控数据通信系统 |
| 3.1.1 LTE通信技术理论研究 |
| 3.1.2 基于车车通信列控数据通信系统组网架构 |
| 3.1.3 基于车车通信的列控数据通信系统数据传输流程 |
| 3.2 列控数据通信系统链路传输性能测试平台设计与实现 |
| 3.3 列控数据链路传输性能测试 |
| 3.3.1 数据传输时延测试 |
| 3.3.2 数据传输丢包测试 |
| 3.3.3 数据传输切换时延测试 |
| 3.3.4 实际环境中通信性能参数测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于车车通信的列控数据通信系统可靠性定义与场景分析 |
| 4.1 基于车车通信的列控数据通信系统可靠性定义 |
| 4.2 单链路传输场景 |
| 4.2.1 HARQ重传合并机制 |
| 4.2.2 基站间切换信令及数据交互流程 |
| 4.2.3 中断重连信令交互流程 |
| 4.2.4 车载终端漫游信令交互流程 |
| 4.3 车车通信场景 |
| 4.3.1 冗余列车接入单元通信场景 |
| 4.3.2 车载终端漫游切换通信场景 |
| 4.4 多车通信场景 |
| 4.4.1 单车向多车发送信息通信场景 |
| 4.4.2 单车接收多车信息通信场景 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 列控数据通信系统DSPN建模与可靠性分析 |
| 5.1 单链路传输场景建模 |
| 5.1.1 HARQ重传合并机制模型 |
| 5.1.2 基站间切换信令及数据交互流程模型 |
| 5.1.3 中断重连信令交互流程模型 |
| 5.1.4 车载终端漫游信令交互流程模型 |
| 5.2 车车通信场景建模及其可靠性 |
| 5.2.1 冗余列车接入单元通信场景建模与可靠性分析 |
| 5.2.2 车载终端漫游切换通信场景建模与可靠性分析 |
| 5.3 多车通信场景可靠性分析 |
| 5.3.1 单车向多车发送信息通信场景建模与可靠性分析 |
| 5.3.2 单车接收多车信息通信场景建模与可靠性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于马尔科夫再生过程的数据通信系统可靠性验证 |
| 6.1 通信场景模型化简 |
| 6.1.1 冗余列车接入单元通信场景模型化简 |
| 6.1.2 车载终端漫游切换通信场景模型化简 |
| 6.2 DSPN模型的马尔科夫再生过程转换 |
| 6.2.1 冗余列车接入单元通信场景马尔科夫再生过程转换 |
| 6.2.2 车载终端漫游切换通信场景马尔科夫再生过程转换 |
| 6.3 基于马尔科夫再生过程的场景可靠性计算及分析 |
| 6.3.1 冗余列车接入单元通信场景可靠性计算 |
| 6.3.2 车载终端漫游切换通信场景可靠性计算 |
| 6.3.3 通信场景可靠性模型验证分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 图索引 |
| 表索引 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、基于通信的列车控制系统IEEE标准简介（论文参考文献）
- [1]5G城市轨道交通场景分类及信道建模[J]. 何睿斯,艾渤,钟章队,杨汨,黄晨,马张枫,孙桂琪,米航,周承毅,陈瑞凤. 电信科学, 2021
- [2]基于LTE-M和5G混合组网的城市轨道交通通信系统无线资源管理研究[D]. 邵颖霞. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]面向真空管高速列车的无线通信系统关键技术研究[D]. 韩柏涛. 北京交通大学, 2021(02)
- [4]基于GNSS/INS的列车自主定位性能评估方法研究[D]. 吴波前. 北京交通大学, 2021(02)
- [5]高速铁路列车运行调整与控制一体化优化模型与算法[D]. 龙思慧. 北京交通大学, 2021
- [6]考虑车-地储能装置的城轨列车再生制动性能优化研究[D]. 钟志宏. 北京交通大学, 2021(02)
- [7]基于高精度时钟同步的无人驾驶地铁数据处理系统设计与研究[D]. 孙建鹏. 中北大学, 2021(09)
- [8]基于时间敏感网络的列车以太网通信技术研究[D]. 张旭. 中国铁道科学研究院, 2021(01)
- [9]城市轨道交通列控系统信息安全态势评估方法研究[D]. 迟蒙超. 北京交通大学, 2021(02)
- [10]基于车车通信的列控数据通信系统设计及其可靠性分析[D]. 王烁. 北京交通大学, 2020(03)