全面提高既有铁路运行效率和安全性，彻底改变过度依赖美国GPS的问题，彻底消除安全隐患，确保人民财产安全。
2.3 GSM-R 技术
GSM-R是从GSM 网络上发展起来的，作为中国铁路新型的通信产品已经被广泛的应用于中国铁路通信系统中，比较典型的就是中国自主开发的青藏线铁路通信的应用，为中国铁路通信信号技术的发展提供了一个成功的范例。 2.3.1 GSM-R的系统结构
GSM-R系统一般由7个子系统组成：交换子系统(SSS)、基站子系统(BSS)、通用分组无线业务子系统(GPRS)、移动智能网子系统(IN)、固定用户接入交换机子系统(FAS)、运行与维护子系统(OMC)及终端子系统，其示意图如下：
图2-1 GSM-R系统结构示意图
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2.3.2 GSM-R主要功能
GSM-R系统不仅可以提供语音业务，而且可以提供数据业务，智能业务。针对铁路应用，GSM-R系统还提供了功能寻址、基于位置寻址、组呼叫、广播呼叫、紧急呼叫等特殊功能，具体可归纳为以下9个方面：
1.列车调度通信列车调度通信是重要的铁路行车通信系统，负责列车的位置和运行方向，主要任务是实现“大三角”(列车调度员、车站值班员、机车司机)通信和“小三角”(车站值班员、机车司机、运转车长)通信。列车调度通信系统主要由NSS、BSS、OSS、FAS、调度台、车站台、机车综合通信设备、手持台等构成，系统构成如图2 所示。
2. 列车自动控制( CTCS3/CTCS4)：利用GSM-R提供车地之间双向安全数据传输通道，代替目前的轨道电路传输色灯信号，并通过GSM-R传输系统获得由GPS 或其他的定位服务提供的准确定位信息。
3.机车同步控制：重载列车需要多个机车牵引，在牵引过程中，本务机车和补机机车之间需要同步操作，也就是说要尽可能同时加速、减速和制动。如果操作不同步，会造成车厢间的挤压或拉钩现象，影响运输安全，因此本务机与补机之间需要实时传递控制命令。该业务可实现本务机与补机之间信息的交换和传递。
4 .调度指令传输：调度命令是调度所里的调度员或车站值班员向辖区内的司机下达的书面命令。基于GSM-R通信系统的调度命令，采用GPRS 数据传输方式，实现在机车号和IP间建立对应关系，调度所里的调度员或车站值班员在工作台编辑调度命令并发送，TDCS根据调度命令中的机车号查找到对应的目的IP地址，将调度命令从无线列调车站台发送出去，通过GSM-R网络传到机车综合通信设备，机车就能收到调度命令。
5. 车次号传输与列车停稳信息传送：车次号传送是铁路实现运输生产调度指挥现代化的重要一环，即要实现调度中心对移动体位置管理，首先要实现调度中心对列车的车次号自动跟踪。基于GSM-R电路交换技术(或GPRS技术)的数据采集传输应用系统，可实现GSM-R车次号传输与列车停稳信息的数据传输，保证铁路运输管理和行车安全性。
6 .列尾监控数据传输：在列车行进当中，司机应当及时了解列车尾部的性能变化。列尾监控系统可以提供列尾风压数值，电池电压情况，主风管风压情况等等。通过GSM- R网络，可以将这些列车尾部的数据传送到机车综合通信设备，供司机查看。基于GSM- R的列尾监控系统采用GPRS数据传输方式，实现车头和列尾之间的数据传输。
7 .调车机车信号和监控信息系统传输：GSM-R调车机车信号和监控系统的主要功能是提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传
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输，存储进入和退出调车模式的有关信息，构成铁路站场通信系统重要组成部分。
8 .区间移动公(工)务通信及紧急救援移动服务：使用GSM-R作业手持台代替区间通话柱，可满足紧急救援、应急抢险通信指挥的需要，方便灵活；同时还可实现区间作业人员的移动通信。
9 .旅客业务：利用GSM-R数据通信业务，每列旅客列车都能与地面中心维持一条实时双向数据传输通道，所有与旅客相关的移动信息服务数据(车- 地和地- 车)都可以通过这条通道进行传输，为旅客提供优质服务，增加旅客的舒适性。如购票服务、预定服务、时刻表信息以及与公网通信等。
GSM- R 作为我国专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，更具有适应铁路运输特点的优势，必将在铁路运输生产中发挥越来越重要的作用。可以预见在不久的将来，必将建成覆盖全路各线的GSM-R网络。
第三章 系统的定位方案和数据通信设计
3.1 系统的总体结构 系统的总体结构如图：
图3-1 系统的总体结构示意图
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系统分为四个组成部分：分别是调度指挥中心，数据通信设备，车站分机系统及车载移动部分。车载移动设备上接收到的列车定位信息，以及车站分机子系统获取的车站列车上运行状态通过数据通信设备传送到调度中心，由调度中心主控计算机处理后，将实时信息以可视化方式反馈给调度员、车站分机及车载微机及其他相关人员，为其提供决策依据。
3.2 本系统的定位方案
列车在运行过程中，由于线路、地形及其它情况的变化较大，不同的地方需要采用不
同的定位方式。因此在设计系统方案时，针对铁路线路的具体情况，既要考虑定位的精度，又要考虑实现定位的经济成本，以达到经济有效的定位目的。因此，在铁路区间GPS信号接收状况良好的情况下，采用GPS定位;在车站战线内，使用GPS+轨道电路实现列车的定位。
下面分别对采用的定位方式进行描述。 3.2.1 GPS在区间的定位
在本系统方案中，铁路线路区间列车采用GPS进行定位，可在列车上面安装两套GPS接收机来实现系统定位，将GPS接收机安装在列车头部和尾部，这样有助于对多套GPS定位结果及性能进行数据融合，实现定位数据互检校，而且可同时对列车首尾跟踪定位，定位及检校的同时实现列车完整性检测。
当车载设备接收到GPS定位信息后，通过接口传送到车载嵌入式微机系统中，再通过无线通信系统传入地面，随后利用通信交换网传到调度中心的主控中心计算机。 本课题在设计系统区间定位时，选用了GPS25-LVS系列OEM板，它采用单一5V供电，内置保护电池，RS232、TTL两种电平自动输出NMEA 0183 2.0格式(ASCII字符型)语句，是目前应用最广泛的GPS接收处理板，能满足各种导航和授时领域的需求。具有很高的性价比和强有力的市场竞争力，其主要性能特点如下：
并行12通道，可同时接收12颗卫星;定位时间：重捕＜2sec，热 启 动为15sec，冷 启 动45sec，自动搜索90sec；定位精度：15mRMS/差分时＜5m；可接收实时差分信号用于精确定位，信号格式为RTCM SC-104，波特率自适应；1PPS秒脉冲信号输出，精度指标高达10-6秒；双串口（TTL）输出，波特率可由软件设置(1200～9600)；环境工作温度:-35C至+85C；尺寸：46.5×69.8×11.4mm；重量：31g；输入电压：5.0VDC+/-5%；
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