一种动态调整传输速率的电子地图发送方法与流程

1.本发明属于轨道交通信息传输领域，特别涉及一种动态调整传输速率的电子地图发送方法。


背景技术：

2.在基于卫星定位的移动闭塞系统中，引入了线路电子地图，线路电子地图数据主要包括轨道地理信息数据和固定应用数据2种数据文件，是车载设备用于卫星定位和运行的基础数据。由于全线包含多个车站，每站包含2个电子地图文件，电子地图的文件数据较大，车载atp(automatic train protection，列车自动保护系统)和地面设备临时限速服务器通信的数据各有优先级，现有车载atp和临时限速服务器通信时电子地图发送为固定速率，针对目前从非移动闭塞线路到移动闭塞线路等级切换或列车在临时限速服务器切换时，列车运行距离较短时，在现有的固定发送速率条件下，无法满足列车运行到移动闭塞线路时完成电子地图下载的需求，列车需停车完成电子地图下载后才可正常运行。本方法综合列车位置，列车速度，站场及区间长度，动态调整向列车发送电子地图速率，保证列车的正常运行。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种动态调整传输速率的电子地图发送方法，该方法通过综合列车位置，列车速度，站场及区间长度，动态调整向列车发送电子地图速率，保证列车的正常运行。
4.为实现上述目的，本发明提供一种动态调整传输速率的电子地图发送方法，电子地图数据通过临时限速服务器发送，所述临时限速服务器与本地内存通信连接，所述本地内存存储有电子地图索引文件和管辖范围内的站场线路数据，包括如下步骤：步骤s1、临时限速服务器上电启动后从本地内存加载电子地图索引文件和站场线路数据，获取各个车站的位置链接关系；步骤s2、列车进入临时限速服务器的管辖范围后与其通信连接，完成列车注册；步骤s3、临时限速服务器接收当前时刻的列车信息，计算该时刻的数据传输速率；步骤s4、根据该时刻的数据传输速率、数据发送周期和单个数据包容量，生成当前发送周期需要发送的数据包总数，并向列车依次发送当前周期的数据包；步骤s5、重复步骤s3～步骤s4，所述临时限速服务器实时接收列车信息，根据不同时刻的列车信息，更新对应的数据传输速率，生成对应发送周期的数据包总数，直至完整的电子地图数据发送完成。
5.优选地，步骤s3所述的计算数据传输速率具体包括如下步骤：步骤s31、临时限速服务器通过无线网络接收当前时刻的列车信息，所述列车信息包括列车运行速度v_train、运行方向q_dirtrain和lrbg；步骤s32、临时限速服务器根据当前时刻的列车信息，计算该时刻的列车位置，关联步骤s1中加载的站场线路数据，获得列车运行前方车站信息；步骤s33、临时限速服务器根据当前时刻的列车速度、运行方向和列车位置计算列车运行至前方车站所需时间；步骤s34、根据前方车站电子地图数据个数、数据大小、列车运行至前方车站
所需时间和无线传输数据时间，通过传输速率公式计算得到数据传输速率。
6.优选地，步骤s32所述的获得前方车站信息具体包括如下步骤：步骤s321、通过将步骤s31获取的lrbg与步骤s1中的站场线路数据中的应答器信息进行匹配，获得应答器在站场位置p和列车与应答器之间的偏移距离l；步骤s322、临时限速服务器中的安全主机根据应答器在站场线路中的位置p和列车汇报的应答器之间的偏移距离l，计算列车在站场线路中的列车位置train_position＝p+l；步骤s323、临时限速服务器根据列车位置train_position，关联站场线路数据，根据站场线路数据中的车站链接关系，获得列车运行前方车站信息。
7.优选地，步骤s33所述的计算列车运行至前方车站所需时间具体为：根据列车位置train_position确定站场线路数据中列车所在位置的公里标，计算得到列车距运行前方车站的运行长度q_length，根据列车运行速度v_train，计算列车运行时间
8.优选地，步骤s34所述的传输速率rate的计算公式如下：
[0009][0010]
式中，n为前方车站的电子地图数据个数，filesize(i)为每个数据大小，q_time为列车运行至前方车站时间，q_sendtime为数据无线传输时间。
[0011]
优选地，步骤s4所述的发送当前周期的数据包具体包括如下步骤：步骤s41、根据临时限速服务器的发送周期t，单个数据包容量b，向上取整得到当前周期需要发送的电子地图数据包总数n，其计算表达式为步骤s42、根据当前周期需要发送的电子地图数据包总数n，设置当前周期内需要发送的数据包的时间戳为ttrain，依次向列车发送当前周期的n个数据包。
[0012]
优选地，所述时间戳用于标识每包数据包，每累加一个发送周期t，该周期的数据包时间戳ttrain_current为上一周期数据包时间戳ttrain_last上加1。
[0013]
优选地，步骤s5的具体步骤包括：重复步骤s3～步骤s4，临时限速服务器通过无线网络实时接收列车信息，同步更新列车速度v_train和列车位置train_position，以及电子地图数据剩余个数n’，调整对应的数据传输速率rate，生成对应发送周期的数据包总数n，保证列车运行至前方站前完成电子地图更新。
[0014]
优选地，动态调整传输速率的电子地图发送方法适用于列车从非移动闭塞线路到移动闭塞线路等级切换时或列车切换临时限速服务器时。
[0015]
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种动态调整传输速率的电子地图发送方法，具有如下有益效果：(1)解决了列车在非移动闭塞线路到移动闭塞线路等级切换时，由于列车运行距离较短，而导致电子地图更新不完整的问题，保证了列车运行至前方站之前完成电子地图更新，提高系统的可用性；(2)合理利用车地无线通信的带宽，实时调整速率，按需保证网络的负载均衡，增强系统实时性和科学性；(3)根据列车运行的应答器和站场之间的拓扑关系，合理判断发送车站数据的必要性和优先级，避免了通道资源的浪费。
附图说明
[0016]
图1为本发明的非移动闭塞线路向移动闭塞线路列车运行示意图；
[0017]
图2为本发明的电子地图发送方法的流程图。
具体实施方式
[0018]
以下将结合本发明实施例中的附图1～附图2，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
[0019]
需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
[0020]
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0021]
列车正常运行时，列车与地面设置的临时限速服务器通信连接，所述临时限速服务器与本地内存通信连接，所述本地内存存储有电子地图索引文件和管辖范围内的站场线路数据；所述临时限速服务器可以发送电子地图数据给列车，为了使电子地图数据能够完整发送，本发明提供了一种动态调整传输速率的电子地图发送方法，如图2所示，该电子地图发送方法包括：步骤s1、临时限速服务器上电启动后从本地内存加载电子地图索引文件和站场线路数据，获取各个车站的位置链接关系；步骤s2、列车进入临时限速服务器的管辖范围后与其通信连接，完成列车注册；步骤s3、临时限速服务器接收当前时刻的列车信息，通过临时限速服务器中的安全主机计算该时刻的数据传输速率；步骤s4、根据该时刻的数据传输速率、数据发送周期和单个数据包容量，生成当前发送周期需要发送的数据包总数，并向列车依次发送当前周期的数据包；步骤s5、重复步骤s3～步骤s4，所述临时限速服务器实时接收列车信息，根据不同时刻的列车信息，更新对应的数据传输速率，生成对应发送周期的数据包总数，直至完整的电子地图数据发送完成。
[0022]
其中，步骤s3所述的临时限速服务器接收当前时刻的列车信息，通过安全主机计算数据传输速率具体包括如下步骤：步骤s31、临时限速服务器通过无线网络接收当前时刻的列车信息，所述列车信息包括列车运行速度v_train、运行方向q_dirtrain和lrbg(最近相关应答器组)；步骤s32、临时限速服务器根据当前时刻的列车信息，计算该时刻的列车位置，关联步骤s1中加载的站场线路数据，获得列车运行前方车站信息；步骤s33、临时限速服务器根据当前时刻的列车速度、运行方向和列车位置计算列车运行至前方车站所需时间；步骤s34、根据前方车站电子地图数据个数、数据大小、列车运行至前方车站所需时间和无线传输数据时间，通过传输速率公式计算得到数据传输速率。
[0023]
其中，步骤s32所述的获得前方车站信息具体包括如下步骤：步骤s321、通过将步骤s31获取的lrbg与步骤s1中的站场线路数据中的应答器信息进行匹配，获得应答器在站场位置p和列车与应答器之间的偏移距离l；步骤s322、临时限速服务器中的安全主机根据应答器在站场线路中的位置p和列车汇报的应答器之间的偏移距离l，计算列车在站场线路中的列车位置train_position＝p+l；步骤s323、临时限速服务器根据列车位置train_
position，关联站场线路数据，根据站场线路数据中的车站链接关系，获得列车运行前方车站信息。
[0024]
其中，步骤s33所述的计算列车运行至前方车站所需时间具体为：根据列车位置train_position确定站场线路数据中列车所在位置的公里标，计算得到列车距运行前方车站的运行长度q_length，根据列车运行速度v_train，计算列车运行时间q_time，即
[0025]
具体地，步骤s34所述的传输速率rate的计算公式如下：
[0026][0027]
式中，n为前方车站的电子地图数据个数，filesize(i)为每个数据大小，q_time为列车运行至前方车站时间，q_sendtime为无线数据传输时间；所述无线数据传输时间q_sendtime为传输数据的已知固有时间。
[0028]
其中，步骤s4所述的发送当前周期的数据包具体包括如下步骤：步骤s41、根据临时限速服务器的发送周期t(单位：ms，毫秒)，单个数据包容量b(单位：byte，字节)，向上取整得到当前周期需要发送的电子地图数据包总数n，其计算表达式为其中ceiling为向上取整函数；步骤s42、根据当前周期需要发送的电子地图数据包总数n，设置当前周期内需要发送的数据包的时间戳为ttrain，依次向列车发送当前周期的n个数据包。
[0029]
其中，所述时间戳用于标识每包数据包，每累加一个发送周期t，该周期的数据包时间戳ttrain_current为上周期数据包时间戳ttrain_last上加1，即ttrain_current＝ttrain_last+1，以防在发送电子地图数据时漏发。
[0030]
进一步地，所述步骤s5具体包括：重复步骤s3～步骤s4，临时限速服务器通过无线网络实时接收列车信息，同步更新列车速度v_train和列车位置train_position，以及电子地图数据剩余个数n’，调整对应的数据传输速率rate，生成对应发送周期的数据包总数n，保证列车运行至前方站前完成电子地图更新。
[0031]
在一实施例中，如图1所示，列车从非移动闭塞区域a站运行到移动闭塞区域b站，此时需要执行等级切换任务；而执行等级切换任务前需要完成b站电子地图数据的更新，因此采用本发明提供的动态调整传输速率的电子地图发送方法进行电子地图数据的传输，包括如下步骤：
[0032]
步骤s1、移动闭塞区域管辖范围内的临时限速服务器上电启动，从本地内存加载电子地图索引文件和站场线路数据，获取a站与b站的位置链接关系；
[0033]
步骤s2、列车呼叫移动闭塞区域管辖范围内的临时限速服务器，呼叫成功后通信连接，完成列车注册；
[0034]
步骤s3、临时限速服务器接收当前时刻的列车信息，通过临时限速服务器中的安全主机计算该时刻的数据传输速率；具体包括：
[0035]
步骤s31、临时限速服务器通过无线网络接收当前时刻的列车信息，所述列车信息
包括列车运行速度v_train、运行方向q_dirtrain和lrbg；
[0036]
步骤s32、临时限速服务器根据当前时刻的列车信息，计算该时刻的列车位置，关联步骤s1中加载的站场线路数据，获得列车运行前方车站信息；
[0037]
其中，上述步骤s32具体为：步骤s321、通过将lrbg与站场线路数据中的应答器信息匹配，获得应答器在站场线路位置p和列车与应答器之间的偏移距离l1；步骤s322、临时限速服务器中的安全主机根据应答器在站场线路位置p和列车汇报的与应答器之间的偏移距离l1，计算列车在站场中的列车位置train_position＝p+l1；步骤s323、临时限速服务器根据列车位置train_position，关联站场线路中具体车站信息位于a站，根据站场线路数据中的车站之间的链接关系，得到a站下一站的车站的b站信息(即列车运行前方车站为b站)；
[0038]
步骤s33、临时限速服务器根据当前时刻的列车速度v1、运行方向q1和列车位置train_position计算列车运行至前方车站所需时间t1；
[0039]
其中，上述步骤s33具体为：列车具体位置train_position距离列车运行前方车站b站的站界处最短长度为l2，故列车运行至前方车站所需时间
[0040]
步骤s34、根据前方车站电子地图数据个数n、数据大小filesize(i)、列车运行至前方车站所需时间t1和无线传输数据时间t_send，通过传输速率公式计算得到数据传输速率rate；
[0041]
步骤s4、计算发送当前周期的数据包总数，并向列车依次传输数据包，具体包括如下步骤：
[0042]
步骤s41、根据临时限速服务器的发送周期t＝500ms，单个数据包容量b＝500byte，向上取整得到当前周期需要发送的b站电子地图数据包总数n，其计算表达式为
[0043]
步骤s42、根据当前周期需要发送的电子地图数据包总数n，设置当前周期内需要发送的n个数据包的时间戳为ttrain，向列车发送当前周期的所有数据包；其中，每发送完一个周期的数据包，则在该周期的数据包时间戳ttrain加1，并作为下一个周期的数据包时间戳；
[0044]
步骤s5、重复步骤s3～步骤s4，临时限速服务器通过无线网络实时接收列车信息，同步更新列车速度v_train和列车位置train_position，以及电子地图数据剩余个数n’，调整对应的数据传输速率rate，生成对应发送周期的数据包总数n，保证列车运行至前方站前完成电子地图更新。
[0045]
除了以上实施例外，本方法还适用于列车在切换不同临时限速服务器连接时进行电子地图的发送。
[0046]
综上所述，与现有技术相比，本发明所提供的动态调整传输速率的电子地图发送方法具有可用性强、数据传送完整性高、传输效率高等优势。
[0047]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的
多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：
1.一种动态调整传输速率的电子地图发送方法，电子地图数据通过临时限速服务器发送，所述临时限速服务器与本地内存通信连接，所述本地内存存储有电子地图索引文件和管辖范围内的站场线路数据，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1、临时限速服务器上电启动后从本地内存加载电子地图索引文件和站场线路数据，获取各个车站的位置链接关系；步骤s2、列车进入临时限速服务器的管辖范围后与其通信连接，完成列车注册；步骤s3、临时限速服务器接收当前时刻的列车信息，计算该时刻的数据传输速率；步骤s4、根据该时刻的数据传输速率、数据发送周期和单个数据包容量，生成当前发送周期需要发送的数据包总数，并向列车依次发送当前周期的数据包；步骤s5、重复步骤s3～步骤s4，所述临时限速服务器实时接收列车信息，根据不同时刻的列车信息，更新对应的数据传输速率，生成对应发送周期的数据包总数，直至完整的电子地图数据发送完成。2.如权利要求1所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，步骤s3所述的计算数据传输速率具体包括如下步骤：步骤s31、临时限速服务器通过无线网络接收当前时刻的列车信息，所述列车信息包括列车运行速度v_train、运行方向q_dirtrain和lrbg；步骤s32、临时限速服务器根据当前时刻的列车信息，计算该时刻的列车位置，关联步骤s1中加载的站场线路数据，获得列车运行前方车站信息；步骤s33、临时限速服务器根据当前时刻的列车速度、运行方向和列车位置计算列车运行至前方车站所需时间；步骤s34、根据前方车站电子地图数据个数、数据大小、列车运行至前方车站所需时间和无线传输数据时间，通过传输速率公式计算得到数据传输速率。3.如权利要求2所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，步骤s32所述的获得前方车站信息具体包括如下步骤：步骤s321、通过将步骤s31获取的lrbg与步骤s1中的站场线路数据中的应答器信息进行匹配，获得应答器在站场位置p和列车与应答器之间的偏移距离l；步骤s322、临时限速服务器中的安全主机根据应答器在站场线路中的位置p和列车汇报的应答器之间的偏移距离l，计算列车在站场线路中的列车位置train_position＝p+l；步骤s323、临时限速服务器根据列车位置train_position，关联站场线路数据，根据站场线路数据中的车站链接关系，获得列车运行前方车站信息。4.如权利要求3所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，步骤s33所述的计算列车运行至前方车站所需时间具体为：根据列车位置train_position确定站场线路数据中列车所在位置的公里标，计算得到列车距运行前方车站的运行长度q_length，根据列车运行速度v_train，计算列车运行时间5.如权利要求4所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，步骤s34所述的传输速率rate的计算公式如下：
式中，n为前方车站的电子地图数据个数，filesize(i)为每个数据大小，q_time为列车运行至前方车站时间，q_sendtime为无线数据传输时间。6.如权利要求5所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，步骤s4所述的发送当前周期的数据包具体包括如下步骤：步骤s41、根据临时限速服务器的发送周期t，单个数据包容量b，向上取整得到当前周期需要发送的电子地图数据包总数n，其计算表达式为步骤s42、根据当前周期需要发送的电子地图数据包总数n，设置当前周期内需要发送的数据包的时间戳为ttrain，依次向列车发送当前周期的n个数据包。7.如权利要求6所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，所述时间戳用于标识每包数据包，每累加一个发送周期t，该周期的数据包时间戳ttrain_current为上一周期数据包时间戳ttrain_last上加1。8.如权利要求7所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，步骤s5的具体步骤包括：重复步骤s3～步骤s4，临时限速服务器通过无线网络实时接收列车信息，同步更新列车速度v_train和列车位置train_position，以及电子地图数据剩余个数n’，调整对应的数据传输速率rate，生成对应发送周期的数据包总数n，保证列车运行至前方站前完成电子地图更新。9.如权利要求1～8任一项所述的动态调整传输速率的电子地图发送方法，其特征在于，该方法适用于列车从非移动闭塞线路到移动闭塞线路等级切换时或列车切换临时限速服务器时。

技术总结
本发明提供一种动态调整传输速率的电子地图发送方法，包括如下步骤：步骤S1、临时限速服务器加载电子地图索引文件和站场线路数据，获取各个车站的位置关系；步骤S2、列车与临时限速服务器通信连接，完成列车注册；步骤S3、临时限速服务器接收当前时刻的列车信息，计算该时刻的数据传输速率；步骤S4、根据该时刻的数据传输速率、数据发送周期和单个数据包容量，生成当前发送周期需要发送的数据包总数，并向列车依次发送当前周期的数据包；步骤S5、重复步骤S3～S4，所述临时限速服务器实时接收列车信息，根据不同时刻的列车信息，更新数据传输速率，生成对应发送周期的数据包总数，直至电子地图数据发送完成。本发明具有可用性强、传输数据完整的优势。输数据完整的优势。输数据完整的优势。


技术研发人员：周策策 张波 张镇 冯雷 刘彬 徐先良 朱逸飞 李小平
受保护的技术使用者：卡斯柯信号有限公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2022/3/8