CN104486135B - 轨道车辆中的通信校准系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆中的通信校准方法，包括：应用处理器向测速模块发送第一报文，记录发送第一报文的时刻D0；测速模块在接收到第一报文时记录时刻D1，将D1作为第二报文发送至应用处理器，在检测到第二报文已经发送时记录时刻D2，将D2作为第三报文发送；应用处理器接收到第二报文时记录时刻D3，接收到第三报文时记录时刻D4；计算测速模块的反应延迟ΔD＝D4‑D3，计算应用处理器与测速模块的时间差值ΔT＝D3‑D2；测速模块完成测速记录时刻D，将D作为第四报文发送，应用处理器计算D‑ΔT作为接收到第四报文的实际时间。通过本发明的技术方案，能够保证测速模块独立于应用处理器的情况下，降低测速模块与应用处理器之间的通信延迟，提高距离计算的精确度。

Description

轨道车辆中的通信校准系统和方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种轨道车辆中的通信校准系统和一种轨道车辆中的通信校准方法。

背景技术

城市轨道交通中，车载控制器需要精确的测量列车某一个时刻的速度，以用于判断列车的走行距离。车载控制器测速、位置计算相关的单元一般由应用处理器和测速模块两部分组成，列车的速度由速度传感器或者雷达进行采集，然后再转换成脉冲或者报文，由测速模块校准后，提供给应用处理器进行走行距离计算。

对于测速模块将速度提供给应用处理器的方式，现有技术中常用的方法有以下两种：

(1)、应用处理器直接集成测速模块，级测速模块包含于应用处理器之中；

(2)、测速模块单独作为一个模块，通过通信的方式将速度提供给应用处理器。

经过长时间的应用和试验，发现上述两种方法分别别存在以下缺陷：

方法一：测速依赖于应用处理器，一方面会消耗应用处理器的部分资源，另一方面如果测速传感器发生变化，应用处理器的相应的逻辑也需要进行修改。

方法二：测速模块作为单独的一个模块，通过通信方式传输，存在通信延迟问题，对于需要精确走行距离的车载控制器，会导致很大的误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何在保证测速模块独立于应用处理器的情况下，尽量降低测速模块与应用处理器之间的通信延迟，提高距离计算的精确度。

为此目的，本发明提出了一种轨道车辆中的通信校准方法，包括：S1，应用处理器向测速模块发送第一报文，记录发送所述第一报文的时刻D0；S2，测速模块在接收到所述第一报文时，记录时刻D1，并将D1作为第二报文发送至所述应用处理器；S3，所述测速模块在检测到所述第二报文已经发送时，记录时刻D2，将D2作为第三报文发送至所述应用处理器；S4，所述应用处理器在接收到所述第二报文时，记录时刻D3，在接收到所述第三报文时，记录时刻D4；S5，计算所述测速模块的反应延迟ΔD＝D4-D0-(D3-D0)＝D4-D3，根据所述反应延迟计算所述应用处理器与所述测速模块的时间差值

ΔT＝D4-D2-ΔD＝D3-D2；

S6，当所述测速模块完成测速，记录时刻D，并将D作为第四报文发送至所述应用处理器，所述应用处理器计算D-ΔT作为接收到所述第四报文的实际时间。

优选地，在所述步骤S1之前还包括：控制所述应用处理器和所述测速模块关闭各自执行的所有任务，并将两者的计时时刻间隔设置为相同。

优选地，在步骤S6之前还包括：重复执行所述步骤S1至S4，得到多个时间差值，计算多个时间差值的平均值Da，则步骤S5包括：计算测速模块的反应延迟ΔT＝D4-D2-Da。

优选地，所述测速模块为独立于所述应用处理器的元件。

本发明还提出了一种轨道车辆中的通信校准系统，包括：应用处理器和测速模块，其中，所述应用处理器包括：第一发送单元，向所述测速模块发送第一报文；第一接收单元，接收第二报文，第三报文；第一记录单元，记录发送所述第一报文的时刻D0，记录接收到所述第二报文的时刻D3，记录接收到所述第三报文的时刻D4；计算单元，用于计算所述测速模块的反应延迟ΔD＝D4-D3，根据所述反应延迟计算所述应用处理器与所述测速模块的时间差值

ΔT＝D4-D2-ΔD＝D3-D2，

计算D-ΔT作为接收到所述第四报文的实际时间；所述测速模块包括：第二接收单元，接收所述第一报文；第二发送单元，将D1作为所述第二报文发送至所述应用处理器，将D2作为第三报文发送至所述应用处理器，将D作为第四报文发送至所述应用处理器；第二记录单元，记录接收到所述第一报文的时刻D1，记录所述第二报文的发送时刻D2，记录完成测速的时刻D。

优选地，还包括，设置模块，用于控制所述应用处理器和所述测速模块关闭各自执行的所有任务，并将两者的计时时刻间隔设置为相同。

优选地，所述计算单元还用于计算多个时间差值的平均值Da，将ΔT＝D4-D2-Da作为所述应用处理器与所述测速模块的时间差值。

优选地，所述测速模块为独立于所述应用处理器的元件。

通过上述技术方案，可以现在校准阶段计算出应用处理器与测速模块中的定时器的相对时间差ΔT，然后在实际测速过程中，当应用处理器接收到测速模块发送的报文，将报文中的时刻D与ΔT之差作为实际接收报文的时间，从而消除后续计算过程中应用处理器与测速模块的通信延迟。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的轨道车辆中的通信校准方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的轨道车辆中的通信校准系统的示意框图；

图3示出了根据本发明一个实施例的应用处理器和测速模块校准过程中分别记录的时刻示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，根据本发明一个实施例的轨道车辆中的通信校准方法，包括：S1，应用处理器向测速模块发送第一报文，记录发送第一报文的时刻D0；S2，测速模块在接收到第一报文时，记录时刻D1，并将D1作为第二报文发送至应用处理器；S3，测速模块在检测到第二报文已经发送时，记录时刻D2，将D2作为第三报文发送至应用处理器；S4，应用处理器在接收到第二报文时，记录时刻D3，在接收到第三报文时，记录时刻D4；S5，计算测速模块的反应延迟

ΔD＝D4-D0-(D3-D0)＝D4-D3，

根据反应延迟计算应用处理器与测速模块的时间差值

ΔT＝D4-D2-ΔD＝D3-D2；

S6，当测速模块完成测速，记录时刻D，并将D作为第四报文发送至应用处理器，应用处理器计算D-ΔT作为接收到第四报文的实际时间。

步骤S1至S5为校准过程，即在测速模块进行具体测速之前，先与应用处理器进行报文通信，确定ΔD和ΔT，具体的校准过程可以如图3所示，校准过程开始时，应用处理器向测速模块发送一帧时间校对报文，同时记录发送该报文的定时器记录的时刻D0；测速模块接收到该报文后，记录此时的定时器记录的时刻D1，同时将D1作为报文中的内容返回给应用处理器；测速模块检测到报文已经发送，记录此时的定时器记录的时刻D2，立即再将D2作为报文中的内容返回给应用处理器；应用处理器会连续接收到测速模块的两帧报文，分别记录接收到两帧报文的定时器值D3、D4。

由于应用处理器和测速模块的处理器的处理周期大多是us以下级别，所以可以不考虑处理器相应中断以及程序处理的时间。则计算ΔD的过程可以是，先计算D3-D0，相当于应用处理器发送给测速模块的报文延迟的时间+测速模块发送给应用处理器的时间，然后计算D4-D0：相当于应用处理器发送给测速模块的报文延迟的时间+2倍的测速模块发送给应用处理器的时间；通过以上可以计算出测速模块发送给应用处理器延迟时间为ΔD＝D4-D3，当然，除了上述计算方式，也可以先计算D2-D1，即测速模块发送报文的反应延迟，而D2-D1与D4-D3是相等的，所以ΔD＝D2-D1＝D4-D3，由于测速模块主要用于进行速度测量，所以计算操作主要由应用处理器执行，因此应用处理器根据自身记录的时刻D4和D3计算ΔD，可以保证计算的准确性。

根据上述计算出来的ΔD，可以计算出应用处理器与测速模块中的定时器的相对时间差为ΔT＝D4-D2-ΔD＝D3-D2。当车载控制器进入正常应用逻辑，测速模块每次测量速度完毕后，记录定时器记录的时刻D，发送给应用处理器。应用处理器接收到测速模块发送的报文，不用处理实际接收到到该报文的时间，只需要把测速模块发送的报文中的D-ΔT作为实际接收报文的时间进行后续处理即可，从而消除应用处理器和测速模块之间的计时延迟，保证两者之间通信的时效性，提高后续进行距离计算的准确性。

优选地，在步骤S1之前还包括：控制应用处理器和测速模块关闭各自执行的所有任务，并将两者的计时时刻间隔设置为相同。

在车载控制器上电启动后，应用处理器即可与测速模块进行时间校准。在校准过程中，需要应用处理器和测速模块关闭所有的任务以保证自身计时无其他因素干扰，然后启动两者各自的定时器，双方定时器计时周期需要设置为一致，例如10us，从而保证两者记录的时刻可以有效相减。

优选地，在步骤S6之前还包括：重复执行步骤S1至S4，得到多个时间差值，计算多个时间差值的平均值Da，则步骤S5包括：计算测速模块的反应延迟ΔT＝D4-D2-Da。

由于存在偶然因素，会导致某次计时或计算存在误差ΔD的计算不准确，所以可以重复若干次上述步骤S1至S5，对多次测量的ΔD取平均值Da，然后根据平均值Da计算ΔT，以防止由于偶然原因导致的计算误差，提高校准结果的准确度。

优选地，测速模块为独立于应用处理器的元件。

如图2所示，根据本发明一个实施例的轨道车辆中的通信校准系统10，包括：应用处理器11和测速模块12，其中，应用处理器包括：第一发送单元110，向测速模块发送第一报文；第一接收单元111，接收第二报文，第三报文；第一记录单元112，记录发送第一报文的时刻D0，记录接收到第二报文的时刻D3，记录接收到第三报文的时刻D4；计算单元113，用于计算测速模块12的反应延迟ΔD＝D4-D3，根据反应延迟计算应用处理器11与测速模块12的时间差值

ΔT＝D4-D2-ΔD＝D3-D2，

计算D-ΔT作为接收到第四报文的实际时间；

测速模块12包括：第二接收单元120，接收第一报文；第二发送单元121，将D1作为第二报文发送至应用处理器11，将D2作为第三报文发送至应用处理器11，将D作为第四报文发送至应用处理器11；第二记录单元123，记录接收到第一报文的时刻D1，记录第二报文的发送时刻D2，记录完成测速的时刻D。

优选地，还包括，设置模块13，用于控制应用处理器11和测速模块12关闭各自执行的所有任务，并将两者的计时时刻间隔设置为相同。

优选地，计算单元113还用于计算多个时间差值的平均值Da，将

ΔT＝D4-D2-Da作为应用处理器11与测速模块12的时间差值。

优选地，测速模块12为独立于应用处理器11的元件。

根据本发明的实施方式，还提供了一种非易失机器可读介质，存储有用于轨道车辆中的通信校准方法的程序产品。

根据本发明的实施方式，还提供了一种机器可读程序，程序使机器执行如上技术方案中任一的轨道车辆中的通信校准方法。

根据本发明的实施方式，还提供了一种存储有机器可读程序的存储介质，其中，机器可读程序使得机器执行如上技术方案中任一的轨道车辆中的通信校准方法。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，测速模块作为独立元件与应用处理器进行通信，存在通信延迟问题，对于需要精确走行距离的车载控制器，会导致很大的误差。通过本发明的技术方案，能够在校准阶段计算出应用处理器与测速模块中的定时器的相对时间差ΔT，然后在实际测速过程中，当应用处理器接收到测速模块发送的报文，将报文中的时刻D与ΔT之差作为实际接收报文的时间，从而消除后续计算过程中应用处理器与测速模块的通信延迟。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轨道车辆中的通信校准方法，其特征在于，包括：

S1，应用处理器向测速模块发送第一报文，记录发送所述第一报文的时刻D0；

S2，测速模块在接收到所述第一报文时，记录时刻D1，并将D1作为第二报文发送至所述应用处理器；

S3，所述测速模块在检测到所述第二报文已经发送时，记录时刻D2，将D2作为第三报文发送至所述应用处理器；

S4，所述应用处理器在接收到所述第二报文时，记录时刻D3，在接收到所述第三报文时，记录时刻D4；

S5，计算所述测速模块的反应延迟ΔD＝D4-D0-(D3-D0)，根据所述反应延迟计算所述应用处理器与所述测速模块的时间差值

ΔT＝D4-D2-ΔD＝D3-D2；

S6，当所述测速模块完成测速，记录时刻D，并将D作为第四报文发送至所述应用处理器，所述应用处理器计算D-ΔT作为接收到所述第四报文的实际时间。

2.根据权利要求1所述轨道车辆中的通信校准方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括：控制所述应用处理器和所述测速模块关闭各自执行的所有任务，并将两者的计时时刻间隔设置为相同。

3.根据权利要求1所述轨道车辆中的通信校准方法，其特征在于，在步骤S6之前还包括：重复执行所述步骤S1至S4，得到多个时间差值，计算多个时间差值的平均值Da，则步骤S5包括：计算测速模块的反应延迟ΔT＝D4-D2-Da。

4.根据权利要求1至3中任一项所述轨道车辆中的通信校准方法，其特征在于，所述测速模块为独立于所述应用处理器的元件。

5.一种轨道车辆中的通信校准系统，其特征在于，包括：应用处理器和测速模块，

其中，所述应用处理器包括：

第一发送单元，向所述测速模块发送第一报文；

第一接收单元，接收第二报文，第三报文；

第一记录单元，记录发送所述第一报文的时刻D0，记录接收到所述第二报文的时刻D3，记录接收到所述第三报文的时刻D4；

计算单元，用于计算所述测速模块的反应延迟ΔD＝D4-D3，根据所述反应延迟计算所述应用处理器与所述测速模块的时间差值

ΔT＝D4-D2-ΔD＝D3-D2，

计算D-ΔT作为接收到第四报文的实际时间；

所述测速模块包括：

第二接收单元，接收所述第一报文；

第二发送单元，将D1作为所述第二报文发送至所述应用处理器，将D2作为第三报文发送至所述应用处理器，将D作为第四报文发送至所述应用处理器；

第二记录单元，记录接收到所述第一报文的时刻D1，记录所述第二报文的发送时刻D2，记录完成测速的时刻D。

6.根据权利要求5所述轨道车辆中的通信校准系统，其特征在于，还包括：

设置模块，用于控制所述应用处理器和所述测速模块关闭各自执行的所有任务，并将两者的计时时刻间隔设置为相同。

7.根据权利要求5所述轨道车辆中的通信校准系统，其特征在于，所述计算单元还用于计算多个时间差值的平均值Da，将

ΔT＝D4-D2-Da作为所述应用处理器与所述测速模块的时间差值。

8.根据权利要求5至7中任一项所述轨道车辆中的通信校准系统，其特征在于，所述测速模块为独立于所述应用处理器的元件。