淺談無線通信技術(shù)的應(yīng)用劉東

1、淺談無線通信技術(shù)的應(yīng)用 劉東劉東廣州市地下鐵道總公司廣東廣州514000摘要：隨著客流量的增加，地鐵的安全保障難度也隨之加大，所以在地鐵列 車監(jiān)控中引入先進(jìn)可靠的無線通信技術(shù)成為提高監(jiān)控效率的重要選擇。對此，木 文對常見的無線通信技術(shù)作了分析，并就其在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了 探討。關(guān)鍵詞：無線通信技術(shù)；地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用引言地鐵己經(jīng)成為人們出行的重要交通工具。隨著地鐵事業(yè)的不斷發(fā)展，客運(yùn)量 不斷增加，地鐵安全問題受到了社會(huì)各界越來越廣泛的關(guān)注，保障地鐵安全運(yùn)行, 需要一套穩(wěn)定、可靠、高效的監(jiān)控系統(tǒng)支持。地下空間相對較窄，列車運(yùn)行線路 卻很長，沿途站點(diǎn)又多，需要地鐵列車與地面指揮中心

2、進(jìn)行很好的配合。因此, 相互通信顯得尤為重要。無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，為地鐵列車高質(zhì)量、高速率 的安全運(yùn)行提供了良好的契機(jī)。1、無線通信技術(shù)定義無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距 離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千 米要建一個(gè)微波中繼站。衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個(gè)或多 個(gè)地球站之間或移動(dòng)體之間建立微波通信聯(lián)系。2、無線通信技術(shù)原理任何導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的變化都會(huì)產(chǎn)牛電磁波。利用這一物理現(xiàn)象，通過調(diào)制 可將信息加載于電磁波之上。當(dāng)電磁波通過空間傳播到達(dá)收信端，電磁波引起的 電磁場變化乂會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)牛變化的電流，通過

3、解調(diào)將信息從電流變化中提取出 來，就達(dá)到了信息傳遞的目的。3、常見的無線通信技術(shù)隨著對地鐵列車監(jiān)控效率、質(zhì)量、水平等要求的不斷提高，促使無線通信技 術(shù)被提上議程，但在探討如何將其應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中之前，需要先了解其特點(diǎn)和 優(yōu)勢。即無線通信技術(shù)是種借助電磁波信號在自由空間內(nèi)完成信息傳播和交換 的通信方式，并以100m為界定分為近程和遠(yuǎn)程無線通信。當(dāng)下地鐵行業(yè)中常 見的無線通信技術(shù)有：3.1dvb-t 技術(shù)該技術(shù)不僅容量較大，而且便于接入，目前已在地面數(shù)字開路電視中得到了 廣泛應(yīng)用。具體而言，在列車行駛吋，該系統(tǒng)會(huì)及時(shí)接收來自地面的信號，經(jīng)數(shù) 字機(jī)頂盒加以解碼后成為視頻信號或模擬復(fù)合音頻信號，最后在

4、視音分配器的作 用下呈現(xiàn)在終端顯示器中。3.23g技術(shù)3g這一支持?jǐn)?shù)據(jù)高速傳輸?shù)牡谌苿?dòng)通信技術(shù)，不僅有著良好的傳輸速 率，而且可同時(shí)傳送實(shí)時(shí)通信、電子郵件等信息和通話等聲音。如當(dāng)頻譜寬帶為 20mhz吋，其傳輸速率可達(dá)到50-100mbit/s,而口在保持350km/s的狀態(tài)下以 100kbit/s的速率為移動(dòng)用戶提供接入服務(wù)，同時(shí)對成對和非成對頻譜具有支持作 用，可在806-960mhz> 1900-1920mhz> 2110-2170mhz等不同寬帶范圍內(nèi)進(jìn)行 靈活配置。3.3wlan 技術(shù)wlan技術(shù)就是我們常說的無線局域網(wǎng)，其無需連接傳輸電纜或任何導(dǎo)線, 只需借助無線電

5、波這一媒介便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，主要采用的是ieee802.ha.ieee802.11g> ieee802.11b 等 ieee802.il 標(biāo)準(zhǔn)，其中 11a 和 lib 分別有著 5.8ghz 和2.4ghz的工作頻段與54mbit/s和llmbit/s的最大接入速率。但在數(shù)據(jù)速率、 通信保密、可靠性、兼容性、移動(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性、電磁環(huán)境等方面有著一定的技術(shù) 要求。3.4tetre 技術(shù)tetre技術(shù)無需通過用戶接口便可獲得寬帶支持，能夠滿足電子郵件、圖形 傳輸、圖像傳輸?shù)榷喾N數(shù)據(jù)通信需求，從而可以接受并發(fā)送數(shù)據(jù)和話音，而且 350mhz和806866mhz的工作頻率、寬帶分配的動(dòng)態(tài)性、7.

6、2kbit/s的時(shí)隙通信 能力以及較好的加密技術(shù)，促使通信質(zhì)量和水平得到了明顯改善，因而可在同一 平臺中提供數(shù)字傳輸、電話服務(wù)、指揮調(diào)度等服務(wù)，故公開、開放特點(diǎn)突出。此外，wimax技術(shù)不但支持點(diǎn)對點(diǎn)和多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，也可以向固定站 點(diǎn)和移動(dòng)站點(diǎn)提供無線寬帶接入服務(wù)，故在地鐵行業(yè)中也有所應(yīng)用3。 而無線mesh技術(shù)因會(huì)在擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的同吋增加數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)，故不符合地鐵 監(jiān)控對實(shí)吋性的要求。4、無線通信技術(shù)在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用在地鐵監(jiān)控系統(tǒng)中，最明顯的客觀條件就是系統(tǒng)本身常常會(huì)受到很大的限制, 因此，無線通信技術(shù)的應(yīng)用非常重要。要想使列車監(jiān)控系統(tǒng)的核心保持正常運(yùn)行， 就要運(yùn)用高速穩(wěn)定的無

7、線通信技術(shù)。地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)的要求有以下幾個(gè)方面： 高數(shù)據(jù)傳輸速率、支持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋領(lǐng)域廣泛、需要利用漫游來進(jìn)行 切換、安全穩(wěn)定性高等。4.1無線通信技術(shù)在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)sta安裝在車上，列車速度可以達(dá)到120公里/小時(shí)，并且能夠沿 著多個(gè)鋪設(shè)的ap向sta提供視頻和音頻數(shù)據(jù)服務(wù)，用于監(jiān)控列車的運(yùn)行狀態(tài)、 控制速度等。在列車提速的過程中，需要多個(gè)ap進(jìn)行快速的切換，由于切換過 程中很容易產(chǎn)生丟包、延遲現(xiàn)象，都會(huì)對無線網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量產(chǎn)生很嚴(yán)重的影響，甚 至導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)溝通障礙，引起交通事故。因此，ap和sta之間信息的成功交 換是無線通信技術(shù)在地鐵中應(yīng)用的重要目標(biāo)。4.2攝

8、像頭模塊本系統(tǒng)用于現(xiàn)場圖像采集的ptc08攝像頭是一款集視頻捕捉、圖像采集、拍攝控制、 jpeg圖像壓縮、串口傳輸于一-體的圖像采集處理模塊，其內(nèi)置的高性能數(shù)字信 號處理芯片實(shí)現(xiàn)了對原始圖像的高比例壓縮。攝像頭拍攝的圖片采用標(biāo)準(zhǔn)jpeg 格式輸出，數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)rs232串口與單片機(jī)相連，此外自帶的簡單圖像傳輸協(xié) 議使得攝像頭可以方便地實(shí)現(xiàn)與電腦以及各種嵌入式系統(tǒng)的連接，并可以直接匹 配標(biāo)準(zhǔn)pc機(jī)的串口電平。該串口攝像頭具有上電休眠功能，即上電吋只有通信 接口和圖片存儲(chǔ)器部分工作，耗電較多的圖像處理部分處于休眠狀態(tài)。向攝像頭 發(fā)岀拍照命令前應(yīng)喚醒然后再發(fā)送拍照命令，圖像處理部分開始正常工作。正常

9、 工作后，除非接收到休眠命令，否則攝像頭不會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。在異步串行 接口中，一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)由個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位組成。起始位始 終為0,數(shù)據(jù)位低位先發(fā)，停止位始終為1,最后發(fā)送。4.3gprs通信模塊gprs是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，具有通信速度快、永遠(yuǎn)在線、收費(fèi)合理 等優(yōu)點(diǎn)，使得gprs通信模塊在遠(yuǎn)程無線通信控制中得到廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)通過 單片機(jī)控制gprs通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一方面要求所用的gprs通信模塊能 夠連接到gprs網(wǎng)絡(luò)，另一方面要求在gprs通信模塊支持實(shí)現(xiàn)tcp/ip傳輸協(xié)議， 以實(shí)現(xiàn)在internet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)的gprs通信模塊選用simcom

10、公司 的sim300s,尺寸小、功耗低、性能突出。該模塊內(nèi)置tcp/ip傳輸協(xié)議，省去了 外部繁瑣的編程，同時(shí)它集成了標(biāo)準(zhǔn)的rs232接口以及sim卡，采用at指令集 通過串口對它進(jìn)行初始化設(shè)置。4.4監(jiān)控中心監(jiān)控中心主要由行車調(diào)度中心、車廠調(diào)度中心、視頻監(jiān)控中心以及車站控制 室共同組成。監(jiān)控中心通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)接收列車傳輸過來的實(shí)時(shí)位置信息、車 廂內(nèi)的視頻圖像等，了解列車的運(yùn)行情況。列車也可以按照監(jiān)控中心發(fā)送過來的 信號在監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程控制下運(yùn)行。4.5紅外探測模塊為了滿足在出現(xiàn)非法入侵時(shí)自動(dòng)對監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行拍照的需求，本系統(tǒng)采用了 紅外人體感應(yīng)探測器。感模塊工作電壓范圍可在4.520v,靜態(tài)

11、工作電流小于 50μa,可通過跳線方式設(shè)置探測模塊工作在可重復(fù)觸發(fā)方式或不可重復(fù)觸發(fā) 方式。當(dāng)有人非法進(jìn)入紅外模塊感應(yīng)范圍吋，紅外感應(yīng)模塊輸出高電平，用以啟 動(dòng)圖像采集模塊進(jìn)行拍照，并將所扌白圖片通過gprs通信模塊發(fā)往指定號碼的手 機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控。5、結(jié)束語總之，狹窄的地下空間、增長的客流量、較多的沿途站點(diǎn)和較長的運(yùn)行線路 要求地鐵列車和地面指揮中心之間保持良好的通信與配合，這就要求我們認(rèn)真分 析無線通信技術(shù)的優(yōu)勢特點(diǎn)，努力研究其在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的最佳應(yīng)用途徑 和方式，以此優(yōu)化通信條件、提升通信速率、改善通信效益，進(jìn)而促進(jìn)地鐵列車 安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：謝虎，李根勝無線通信技術(shù)在鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用j