基于卡尔曼滤波的高速铁路时间同步网时间补偿

摘要：

LTE-R作为下一代高速铁路无线通信系统,保持时间同步对于高速铁路行车安全至关重要.针对现有时间同步方法仅考虑随机噪声,而忽略LTE-R无线信道多径衰落、多普勒频移等对时钟同步过程的影响,导致主从时钟偏移估计不准确的问题,提出一种基于卡尔曼滤波的高速铁路时间同步网时间补偿方法:建立LTE-R下主从时钟之间相位、频率偏移的状态转移方程;构建引入伯努利随机变量的时钟相位、频率偏移观测方程;利用改进的卡尔曼滤波算法得到最优时钟偏移估计值;使用本方法实现对LTE-R时间同步误差的补偿;通过实验仿真,得到LTE-R下信道多径衰落、多普勒频移、信噪比、列车车速等对高速铁路时间同步的影响,并实现对不同高铁运行场景下时间同步偏差的定量分析.结果表明:本方法能够有效消除LTE-R无线信道时钟偏差,与其他补偿方法相比,具有更好的稳定性和鲁棒性.

关键词：时间同步、下一代高速铁路无线通信系统、精确时钟协议、卡尔曼滤波、时间补偿

所属期刊栏目：45

分类号：U285.5;TP393(铁路通信、信号)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;兰州交通大学天佑创新团队支持计划;兰州交通大学基础研究拔尖人才项目

在线出版日期：2023-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：81-91