CN101106559B - 基于报文解析的atp/ato调试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是针对ATP/ATO系统现场调试难度大、周期长、成本高的特点，发明了一种将其报文输入到移动电脑设备中进行解析实时解码并自动显示、绘图、诊断的方法，它极大地方便了现场调试，减少了现场调试成本，可独立于其他系统单独进行调试。

Description

基于报文解析的ATP/ATO调试方法
技术领域
本发明涉及一种城市轨道交通技术领域，尤其是用于判断列车自动保护系统或列车自动驾驶系统输出的控制所发报文结果是否满足要求正确的调试方法，具体地说是一种基于报文解析的ATP/ATO调试方法。
背景技术
在现代城市轨道交通中，列车自动控制系统是地铁车辆安全、高效运行的主要保证。其中，ATP/ATO(列车自动保护/列车自动驾驶)系统是信号系统中最重要和复杂的子系统，由轨旁ATP/ATO设备和车载ATP/ATO设备组成。ATP/ATO系统由于没有人机界面，在进行ATP/ATO系统调试及测试时，往往需要借助其他系统的运行，如：在调试车载ATP速度控制功能时，在调试轨旁ATP移动授权的确定功能时，需要实际运行列车，才能测试其运算输出是否正确。因此，ATP/ATO系统的调试需要在其他系统基本功能调试完成后进行，导致调试周期长、难度大且调试成本高。目前，国外的系统供货商通常采用集成测试平台的方式进行ATP/ATO系统的调试，即在工厂搭建一个半实物测试环境模拟现场实际运行进行相应的测试和调试，但这种测试平台体积大、成本高，无法满足ATP/ATO系统现场调试的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的ATP/ATO输出的报文解析控制结果需在实际运行或测试平台上才能进行，且调试周期长难度大成本高的问题，发明一种利用移动电脑进行解码后进行直观显示并自动显示判断其工作是否正常的基于报文解析的ATP/ATO调试方法。
本发明的技术方案是：
一种基于报文解析的ATP/ATO调试方法，其特征是：
首先，利用移动电脑设备截获或提取车载或轨旁的ATP/ATO报文，该报文或为实际的由车载或轨旁ATP/ATO设备发出或记录的二进制报文，或为由仿真设备产生的二进制报文；
其次，对存储在移动电脑设备中的报文，根据报文的约定格式在操作员的控制下对满足操作员输入条件的报文进行解码并将其记录到可阅读的数据库中，同时在解码的过程中在移动电脑设备的显示屏上进行显示；
第三，根据移动电脑设备中设定的程序将解码所得的数据自动输入绘图命令中，以图形的方式显示解码所得的结果；
第四，将上述解码所得的数据输入移动电脑设备中预设的诊断程序中，提取出需诊断参数的最大值、最小值、正向变化率或反向变化率，如果所得结果与设计的标准值不符，则显示报警信息，提醒操作员查找出错原因，并重复第一到第四步，直至诊断结果无差错即可完成调试过程。
本发明既可利用在线的方式实时截获或提取车载或轨旁的ATP/ATO实际或仿真报文进行实时调试和诊断，也可利用离线的方式提取车载或轨旁的ATP/ATO实际或仿真报文进行事后分析。
本发明的有益效果：
本发明将ATP/ATO调试工具安装于便携式电脑或普通PC上，通过RS232串口与目标系统相连，传输速率64kb/s。ATP/ATO系统为一个典型的过程控制系统，即对输入进行解码，根据预定的控制策略进行逻辑运算处理，最后将结果编码输出。ATP/ATO系统的输入/输出均为二进制编码的报文，调试人员可通过调试工具设定输入，截取输出，再由调试工具自动将输出转换为实际含义，并通过人机界面直观地显示出结果，调试人员据此进行设备的调试。
ATP/ATO调试工具有两种运行模式：离线模式和在线模式。在离线模式工作状态下，系统不与目标系统连接，用于记录的数据文件的分析与诊断。在线模式工作状态下，系统通过串口与目标系统连接，实时获取目标系统运行有关的状态报文，并根据调试人员设定的报文过滤条件，提取需要分析的报文，进行相应的分析与诊断。
调试工具主要由数据提取与解析模块、绘图模块和诊断模块组成。数据提取与解析模块的功能主要对目标系统的数据进行整理、筛选、显示以及数据分析等的处理。绘图模块是将用户需要分析的一类或几类数据以直观的形式进行显示，反映其变化趋势，在同一个坐标系下显示相关变量的数值关系，用于故障定位和数据分析。诊断模块根据用户诊断设置，对提取的报文参数的诊断分为最大值、最小值、正向变化率和反向变化率。若数据超出相应的规定值和变化率，则给出设定的对应错误信息和报警信息。
本发明还具有设计灵活，可安装在通用便携式电脑或普通PC上；体积小，易于携带，满足现场调试的需求；将二进制编码的报文转换为可以识别的十进制数据，并可用数值、曲线等多种方式直观显示；具有数据记录功能实现离线分析和回溯。
本发明可大大缩短调试周期，降低调试成本，无需等到与其连接的其它所有设备均调试结构完成后再进行ATP/ATO设备的报文调试，可根据需要随时通过进行报文解析直观进行ATP/ATO和设备调试，同时也无需搭庞大的测试平台。既可用于调试时进行，也可在正常运行过程中随时进行相关的诊断调试。
附图说明
图1是本发明的数据截获或提取方式示意图。
图2是本发明的离线模式下的数据流图。
图3是本发明的在线模式下的数据流图。
图4是本发明的数据提取与解析模块程序流程图。
图5是本发明的诊断模块程序流程图。
图6是本发明的绘图模块程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-6所示。
一种基于报文解析的ATP/ATO调试方法，它包括以下步骤：
首先，利用移动电脑设备截获或提取车载或轨旁的ATP/ATO报文，如图1所示，该报文或为实际的由车载或轨旁ATP/ATO设备发出或记录的二进制报文，或为由仿真设备产生的二进制报文；
其次，对存储在移动电脑设备中的报文，根据报文的约定格式在操作员的控制下对满足操作员输入条件的报文进行解码并将其记录到可阅读的数据库中，同时在解码的过程中在移动电脑设备的显示屏上进行显示；
第三，根据移动电脑设备中设定的程序将解码所得的数据自动输入绘图命令中，以图形的方式显示解码所得的结果；
第四，将上述解码所得的数据输入移动电脑设备中预设的诊断程序中，提取出需诊断参数的最大值、最小值、正向变化率或反向变化率，如果所得结果与设计的标准值不符则显示报警信息并将其结果记入LOG文件中备查，提醒操作员查找出错原因，并重复第一到第四步，直至诊断结果无差错即可完成调试过程。
详述如下：
本发明的移动电脑设备与被测设备(又称目标设备即ATP/ATO系统)的连接如图1所示。调试程序安装于便携式电脑或普通PC上，通过RS232串口与目标设备相连，传输速率64kb/s。
本发明可以工作于两种运行模式：离线模式和在线模式。在离线模式工作状态下，本发明的移动电脑设备不与目标系统连接，分析与诊断针对记录的数据文件进行。离线模式数据流图如图2所示。工具启动后，操作员通过人机界面输入操作控制命令(如：输入需要解析的报文类型、分析报文的起止时间)，人机界面触发数据提取和解析模块从数据文件中读取相应的原始报文解析后显示。操作员选择绘图并输入需要绘制的变量名后，曲线绘制模块进行绘图。操作员启动数据诊断时，调试工具对提取解析的报文进行数据比对，并将异常值计入LOG文件。
在线模式工作状态下，本发明的移动电脑设备通过串口与目标系统连接，获取目标系统运行有关的状态报文，完成系统的分析与诊断等功能。在线模式数据流图如图3所示。操作员启动连接后，截取外部通道的输入数据，操作员通过人机界面输入提取范围，触发数据提取和解析模块根据提取范围过滤原始报文，对过滤后的原始报文解析并显示。操作员选择绘图并输入需要绘制的变量名后，曲线绘制模块进行绘图。操作员启动数据诊断时，调试工具对提取解析的报文进行数据比对，并将异常值计入LOG文件。
数据提取与解析模块的功能主要对目标系统的数据进行整理、筛选、显示以及数据分析等的处理。由于数据报文传递的数据量很大，在特定的时间用户需要分析和调试的报文元素只是其中一部分，用户可以通过人机界面进行选择，将关注的内容从数据报文中提取出来，用于分析和显示。由于ATP/ATO系统与其他系统之间的交互主要采用二进制数据报文，因此需要将获取的二进制数据报文转换为易于用户辨识的形式，并且以文件的形式保存下来。流程图如图4所示。首先判断当前是离线状态还是在线状态，若是离线状态则对选择的文件中的报文判断是否满足提取条件才进行解析，不满足则指向文件中的下一条记录，直到指向文件结束。若是在线状态，则首先将该报文记录在指定文件中，再对新收到的报文判断是否满足提取条件才进行解析不满足则指向输入缓冲中的下一帧报文，直到调试结束。对于满足解析条件的报文则根据报文首字节的报文类型，利用CASE语句实现各类报文的解析并显示在人机界面上。
绘图模块是将用户需要分析的一类或几类数据以直观的形式进行显示，反映其变化趋势，在同一个坐标系下显示相关变量的数值关系，用于故障定位和数据分析。流程图如图6所示。根据进度条位置和显示比例计算界面显示范围，从而计算初始显示桢号；如果是数值型绘图元素从显示范围中寻找绘图元素的最大值，若标尺高度与此最大值不等，则更新标尺高度。获取本绘图元素的屏幕显示范围，从初始显示帧号开始，根据绘图元素的参数值和接收数据时间，计算屏幕显示点的坐标；以设定的绘图颜色绘制坐标点，计算后续帧是否处于绘制范围，若否则结束绘图；若是判断与前一帧的连续，以设定的绘图颜色连接两点。若此参数为最大值(数值型绘图元素的情况下)，标注此点和对应值。循环绘制点和线直到总帧数或超出绘图范围。
诊断模块根据用户诊断设置，对提取的报文参数的诊断分为最大值、最小值、正向变化率和反向变化率。若数据超出相应的规定值和变化率(与前一个数据的差值除以时间差)，则给出设定的对应错误信息和报警信息。流程图如图5所示。首先判断当前是离线状态还是在线状态，若是离线状态则对选择的文件中的报文判断是否满足诊断条件才进行诊断，若是在线状态，则对新收到的报文判断是否满足诊断条件才进行诊断。对于需要进行的诊断报文与设定的诊断参数比较，先进行最大值诊断，再进行最小值诊断。然后进行变化率诊断，与前一帧相比数值增加，则进行正向变化率诊断，若与前一帧相比数值减少，则进行反向变化率诊断。诊断出异常则记录入LOG文件，循环诊断直到诊断结束。

Claims (3)

1.一种基于报文解析的列车自动保护ATP/列车自动驾驶ATO调试方法，其特征是：
首先，利用移动电脑设备截获或提取车载或轨旁的ATP/ATO报文，该报文或为实际的由车载或轨旁ATP/ATO设备发出或记录的二进制报文，或为由仿真设备产生的二进制报文；
其次，对存储在移动电脑设备中的报文，根据报文的约定格式在操作员的控制下对满足操作员输入条件的报文进行解码并将其记录到可阅读的数据库中，同时在解码的过程中在移动电脑设备的显示屏上进行显示；
第三，根据移动电脑设备中设定的程序将解码所得的数据自动输入绘图命令中，以图形的方式显示解码所得的结果；
第四，将上述解码所得的数据输入移动电脑设备中预设的诊断程序中，提取出需诊断参数的最大值、最小值、正向变化率或反向变化率，如果所得结果与设计的标准值不符，则显示报警信息并将其结果记入LOG文件中备查，提醒操作员查找出错原因，并重复第一到第四步，直至诊断结果无差错即可完成调试过程。
2.根据权利要求1所述的基于报文解析的ATP/ATO调试方法，其特征是利用在线的方式实时截获或提取车载或轨旁的ATP/ATO实际或仿真报文。
3.根据权利要求1所述的基于报文解析的ATP/ATO调试方法，其特征是利用离线的方式提取车载或轨旁的ATP/ATO实际或仿真报文。
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