[發明專利]一種基于背向散射技術的鐵路監測信息收集系統及方法

有效

• 申請號: 202010850218.1
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112203246B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 劉立海;石先明;王巍;王耀國;王超東;沈志凌
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W4/42;H04W74/08
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 代嬋

1.一種基于背向散射技術的鐵路監測信息收集方法，其特征在于,包括如下步驟：

預先按照頻率劃分多個不同頻分信道；

搭載了中心節點的移動巡檢載體沿鐵路線巡檢，中心節點持續發射激勵信號，激勵信號中包含有激活指令、傳輸終止指令以及中心節點為背向散射節點分配的頻分信道，背向散射節點接收激勵信號并收集能量給自身供電，當背向散射節點從接收到的激勵信號中讀取到與之對應的激活指令后實現激活，激活后的背向散射節點讀取傳感器數據，整理成數據包，并接入中心節點為其分配的頻分信道進行信號傳輸，將數據包傳輸給中心節點；

所述中心節點檢測信道沖突，判斷是否觸發沖突檢測機制，若否，則該背向散射節點在未收到傳輸終止指令時繼續利用該信道持續循環傳輸數據包給中心節點；若是，則中心節點查詢信道接入情況，判斷是否存在不同背向散射節點先后接入同一信道，若存在不同背向散射節點先后接入同一信道，則中心節點發出退避指令控制后接入的背向散射節點進行退避，并接入新分配信道；

若不存在不同背向散射節點先后接入同一信道，則判斷該信道對應的頻點是否存在多個信號到達角，若該信道對應的頻點存在多個信號到達角，則中心節點發出退避指令控制使用該信道產生沖突的兩個或多個背向散射節點同時退避，并分別接入新分配信道；

當背向散射節點從接收到的激勵信號中讀取到與之對應的退避指令時，該背向散射節點用于退避并重新接入中心節點為其重新分配的頻分信道進行信號傳輸，將數據包傳輸給中心節點；

中心節點接收背向散射節點發送的數據包，判斷是否接收到目的數據，若中心節點接受到目的數據，則中心節點發送傳輸終止指令給對應的背向散射節點，當該背向散射節點從接收到的激勵信號中讀取到與之對應的傳輸終止指令后終止信號傳輸，否則，該背向散射節點繼續利用該信道持續循環傳輸數據包給中心節點；

中心節點從接收到的數據包中分離出監測信息并保存。

2.如權利要求1所述的基于背向散射技術的鐵路監測信息收集方法，其特征在于：當中心節點解析數據發現高誤碼時觸發沖突檢測機制；

中心節點分配頻分信道時，首先查詢可用信道，并判斷各可用信道的能量譜，優先分配能量譜較低的信道給背向散射節點。

3.如權利要求1所述的基于背向散射技術的鐵路監測信息收集方法，其特征在于：激勵信號的信號幀包括循環前綴、待激活背向散射節點地址、移頻配置位、結束標志、循環冗余校驗，其中待激活背向散射節點地址對應于每個背向散射節點的編號，中心節點通過該地址區分不同背向散射節點，移頻配置位為該背向散射節點隨機分配的頻分信道，被激活背向散射節點根據該信息選用對應的移頻配置進行通信；

背向散射節點向中心節點發射的信號幀包括數據報頭、偏移校正段、數據載荷、循環冗余校驗，所述數據報頭包括循環前綴、地址段、移頻配置位，所述偏移校正段包括頻偏校正段、幅度校驗段；

移頻配置計算公式如下：

其中f_shift是最終移頻頻率，f_set是移頻配置位信息，每個相鄰頻點均間隔帶寬為BW。

4.如權利要求1所述的基于背向散射技術的鐵路監測信息收集方法，其特征在于：中心節點收到背向散射節點發送的信號后，進行信號解調以及信號校驗，進行信號校驗時得到頻率校驗值和幅度校驗值，進行信號解調時使用頻率校驗值和幅度校驗值來輔助解調；

進行信號校驗的方法為：中心節點通過離散傅里葉變換獲得信號的頻率信息與對應的能量，并將計算得到的頻率與配置的頻率做對比，得到頻率校驗值；同時，將計算得到的頻率對應的能量與約定值進行對比，得到幅度校驗值；

進行信號解調時使用頻率校驗值來輔助解調，具體包括：處理器根據頻率校驗值調整內部頻率合成器參數，使得頻率向偏移方向調整，補償中心頻點移頻的偏差；

進行信號解調時使用了幅度校驗值來輔助解調，具體包括：根據幅度校驗值調整解調過程中判別器的參考電壓閾值。