CN109639474B - 一种用于轨道交通的多冗余通信方法 - Google Patents

一种用于轨道交通的多冗余通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于轨道交通的多冗余通信方法，包括以下步骤：S1、车辆控制器按照周期T获取实时位置坐标，并将所述实时位置坐标和车辆ID号通过互联网传送至服务器；S2、智能终端获取操作指令后获取当前位置坐标并通过互联网向所述服务器发送查询请求、所述当前位置坐标和终端ID号；S3、所述服务器根据车辆ID号、终端ID号、所述当前位置坐标和所述实时位置坐标查询对应的通信策略，所述智能终端依照所述通信策略向车辆控制器发送控制指令，这种用于轨道交通的多冗余通信方法针对发送控制指令的智能终端和接收指令的车辆控制器所处的网络环境制定通信策略，能够以最可靠最高效的方式发送控制指令，保证车辆能够及时的获得控制。

Description

一种用于轨道交通的多冗余通信方法
技术领域
本发明涉及通信方法的技术领域，尤其涉及一种用于轨道交通的多冗余通信方法。
背景技术
随着通信技术的不断发展，在不同场景下完成同一操作命令传输的途径越来越多，如可通过LTE/GSM移动数据、短信、WiFi、蓝牙等各种通信方式进行指令传输，而各种传输途径之间存在不同的优缺点。在某些情况下，为了保证数据传输的可靠性，可同时采用上述通信方式中的一种或多种，而轨道交通领域对于数据传输的可靠性要求极高，且由于车辆行驶范围较大，所处网络环境较为复杂多变，可能在不同位置时各传输方式的信号状况不尽相同，所以需要根据车辆所处的不同环境优化通信方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决轨道交通车辆所处网络环境复杂多变，目前向其传输控制指令的方式并不可靠的问题，本发明提供了一种用于轨道交通的多冗余通信方法来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于轨道交通的多冗余通信方法，包括以下步骤：
S1、车辆控制器按照周期T获取实时位置坐标，并将所述实时位置坐标和车辆ID号通过互联网传送至服务器；
S2、智能终端获取操作指令后获取当前位置坐标并通过互联网向所述服务器发送查询请求、所述当前位置坐标和终端ID号；
S3、所述服务器根据车辆ID号、终端ID号、所述当前位置坐标和所述实时位置坐标查询对应的通信策略，如果查到则将所述通信策略发送至所述智能终端，所述智能终端依照所述通信策略向车辆控制器发送控制指令；否则进入下面的步骤：
S4、服务器将查询失败信息发送至所述智能终端，所述智能终端通过所有的通信方式分别向所述车辆控制器发送一个相同的控制指令；所述智能终端记录每种通信方式发送所述控制指令的第一时间点，智能终端持续检测每种通信方式的信号强度值并对第一时间点前N秒和后N秒内的信号强度值进行计算得到第一平均值，所述智能终端将每种通信方式的第一时间点和第一平均值发送至所述服务器；
S5、所述车辆控制器记录每种通信方式接收所述控制指令的第二时间点，车辆控制器持续检测每种通信方式的信号强度值并对第二时间点前M秒和后M秒内的信号强度值进行计算得到第二平均值，所述车辆控制器将每种通信方式的第二时间点和第二平均值发送至所述服务器；
S6、所述服务器根据所述第一时间点、第二时间点、第一平均值和第二平均值分析得到新的通信策略，所述服务器将新的通信策略更新到策略表单中；其中，所述策略表单存储于服务器中，所述策略表单的查询条件包括车辆ID号、终端ID号、智能终端的当前位置坐标和车辆控制器的实时位置坐标，查询结果为通信策略。
作为优选，所述服务器针对每种通信方式分别存储有一个强度阈值，在所述步骤S6中，通过以下步骤分析得到所述通信策略：
S6-1、对每种通信方式单独判断：如果第一平均值小于强度阈值和/或第二平均值小于强度阈值，则舍弃此种通信方式，否则采用这种通信方式并计算第一时间点和第二时间点的时间差；
S6-2、比较各种通信方式的时间差，设定时间差较小的通信方式具有较高的优先级。
作为优选，服务器中存储有时间阈值；
在步骤S3中，当所述智能终端接收到所述通信策略后，先以优先级第一的通信方式发送所述控制指令，服务器接收到所述第一时间点时开始计时，当时间超过所述时间阈值仍然未收到所述第二时间点，则判断发送失败并通知所述智能终端；所述智能终端则以优先级第二的通信方式发送所述控制指令，依次类推。
作为优选，如果所有的通信方式均发送失败，所述智能终端则以相同的通信策略再次发送所述控制指令。
作为优选，在所述步骤S2中，当智能终端获取操作指令时为控制指令分配一个编码，所述智能终端向车辆控制器发送控制指令的同时发送所述编码；所述编码按照分配的前后次序依次递增，当所述编码达到限值后清零；所述多冗余通信方法还包括步骤：所述车辆控制器接收到编码时与上一个编码进行比较，如果当前编码小于或等于上一个编码则放弃执行当前收到的控制指令，如果当前编码大于上一个编码则执行当前收到的控制指令。
本发明的有益效果是，这种用于轨道交通的多冗余通信方法针对发送控制指令的智能终端和接收指令的车辆控制器所处的网络环境制定通信策略，能够以最可靠最高效的方式发送控制指令，保证车辆能够及时的获得控制。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种轨道车辆控制系统的拓扑图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
图1示出的是一种轨道车辆控制系统的拓扑图，包括智能终端、服务器和车辆控制器。智能终端包括但不限于苹果公司生产的iPhone系列手机、ipad系列平板电脑、三星公司生产的Galaxy系列手机等等。智能终端包括无线通信芯片和GPS/北斗定位模块，无线通信芯片包括但不限于3G/4G通信芯片、蓝牙通信芯片、WiFi通信芯片，智能终端还包括GPS/北斗定位模块。服务器是一台具备数据存储和数据处理能力的处理设备，例如一台具有处理器、存储器、显示设备、外部输入设备、无线网卡和网络适配器的PC（计算机），计算机通过无线网卡或者网络适配器接入到互联网中。车辆控制器包括MCU以及与MCU电性连接的无线芯片和GPS/北斗定位模块，无线芯片包括但不限于WiFi通信芯片、蓝牙通信芯片、3G/4G通信芯片，以上四种无线芯片是目前市场主流的通过无线通讯方式传输数据的芯片，具有广泛的应用。
基于以上系统，本发明提供了一种用于轨道交通的多冗余通信方法的实施例，包括以下步骤：
S101、车辆控制器通过GPS/北斗定位模块按照5秒为一个周期获取车辆的实时位置坐标，并将实时位置坐标和车辆ID号通过互联网传送至服务器；
S102、当工作人员决定控制车辆执行某一指令时，他通过智能终端显示的用户界面上向智能终端输入操作指令，之后智能终端通过GPS/北斗定位模块获取当前位置坐标并且通过互联网向服务器发送查询请求、当前位置坐标和终端ID号；服务器中存储有策略表单，策略表单的查询条件为车辆ID号、终端ID号、智能终端的当前位置坐标和车辆控制器的实时位置坐标，查询结果为通信策略。所谓查询请求便是智能终端要求服务器从策略表单中找到相应的通信策略。
S103、服务器根据车辆ID号、终端ID号、当前位置坐标和实时位置坐标查询对应的通信策略，如果没有查到结果则进入下面的步骤：
S104、服务器将查询失败信息发送至智能终端，智能终端通过所有的通信方式分别向车辆控制器发送一个相同的控制指令；智能终端记录每种通信方式发送控制指令的第一时间点，智能终端持续检测每种通信方式的信号强度值并对第一时间点前3秒和后3秒内的信号强度值进行计算得到第一平均值，智能终端将每种通信方式的第一时间点和第一平均值发送至服务器；举例来说，智能终端分别通过4G通信方式、蓝牙通信方式和WiFi通信方式把车辆减速指令向车辆控制器发送，以三种通信方式发送车辆减速指令的第一时间点分别为9点18分20秒、9点18分21秒和9点18分22秒，第一平均值分别为a1、a2和a3。
S105、车辆控制器记录每种通信方式接收控制指令的第二时间点，车辆控制器持续检测每种通信方式的信号强度值并对第二时间点前3秒和后3秒内的信号强度值进行计算得到第二平均值，车辆控制器将每种通信方式的第二时间点和第二平均值发送至服务器。承接上面的例子，车辆控制器以三种通信方式收到车辆减速指令的第二时间点分别为9点18分23秒、9点18分25秒和9点18分28秒，第二平均值分别为b1、b2和b3。
S106、服务器根据第一时间点、第二时间点、第一平均值和第二平均值分析得到新的通信策略，服务器将新的通信策略更新到策略表单中；服务器针对每种通信方式分别存储有一个强度阈值，服务器通过以下步骤分析得到新的通信策略：
S6-1、对每种通信方式单独判断：如果第一平均值小于强度阈值和/或第二平均值小于强度阈值，则舍弃此种通信方式，否则采用这种通信方式并计算第一时间点和第二时间点的时间差；
S6-2、比较各种通信方式的时间差，设定时间差较小的通信方式具有较高的优先级。
承接上面的例子，4G通信方式、蓝牙通信方式和WiFi通信方式三种通信方式的强度阈值分别为c1、c2和c3；经过比较得到：a1＞c1，b1＞c1，说明智能终端此时所处环境的4G信号强度满足发送控制指令的标准，车辆控制器此时所处环境的4G信号强度满足接收控制指令的标准，因此将4G通信方式作为通信策略中的一个项目；a2＜c2，b2＞c2，说明智能终端此时所处环境的蓝牙信号强度不满足发送控制指令的标准，即使车辆控制器此时所处环境的蓝牙信号强度满足接收控制指令的标准，也要放弃蓝牙通信方式；a3＞c3，b3＞c3，说明智能终端此时所处环境的WiFi信号强度满足发送控制指令的标准，车辆控制器此时所处环境的WiFi信号强度满足接收控制指令的标准，因此将WiFi通信方式作为通信策略中的一个项目。接下来，计算4G通信方式和WiFi通信方式的时间差，分别为3秒和6秒，因此在通信策略中4G通信方式的优先级高于WiFi通信方式的优先级。
策略表单刚建立时缺乏通信策略，所以服务器大概率的找不到相应的通信策略，但是随着处于不同位置的智能终端和车辆控制器执行以上的步骤制定出越来越多的通信策略来丰富策略表单，当策略表单中存在充足的通信策略时，服务器能够在策略表单中找到对应的通信策略，则将通信策略发送至智能终端，智能终端依照通信策略向车辆控制器发送控制指令；服务器中存储有时间阈值；当智能终端接收到通信策略后，先以优先级第一的通信方式发送控制指令，服务器接收到第一时间点时开始计时，当时间超过时间阈值仍然未收到第二时间点，则判断发送失败并通知智能终端；智能终端则以优先级第二的通信方式发送控制指令，依次类推。如果所有的通信方式均发送失败，智能终端则以相同的通信策略再次发送控制指令。
根据其它的一些实施例，在步骤S2中，当智能终端获取操作指令时为控制指令分配一个编码，智能终端向车辆控制器发送控制指令的同时发送编码；编码按照分配的前后次序依次递增，当编码达到限值后清零；多冗余通信方法还包括步骤：车辆控制器接收到编码时与上一个编码进行比较，如果当前编码小于或等于上一个编码则放弃执行当前收到的控制指令，如果当前编码大于上一个编码则执行当前收到的控制指令。
举例来说，智能终端为车辆提速10km/h指令分配编码0085，通信策略为蓝牙通信方式为第一优先级，WiFi通信方式为第二优先级，4G通信方式为第三优先级，智能终端首先以蓝牙通信方式发送车辆提速10km/h指令和编码0085，车辆控制器未能在时间阈值2秒内以蓝牙通信方式接收到车辆提速10km/h指令和编码0085，随后智能终端再以WiFi通信方式发送车辆提速10km/h指令和编码0085，车辆控制器未能在时间阈值2秒内以WiFi通信方式接收到车辆提速10km/h指令和编码0085，最后智能终端以4G通信方式发送车辆提速10km/h指令和编码0085，车辆控制器在时间阈值2秒内以4G通信方式接收到车辆提速10km/h指令和编码0085，车辆控制器执行车辆提速10km/h指令；如果随后车辆控制器又以蓝牙通信方式或者WiFi通信方式接收到车辆提速10km/h指令和编码0085，由于以蓝牙通信方式或者WiFi通信方式接收到的编码0085与上一个通过4G通信方式接收到的编码0085相等，所以放弃执行。假如车辆控制器以三种通信方式均未接收到车辆提速10km/h和编码0085时，车辆控制器收到智能终端发送的车辆提速20km/h指令和编码0086，随后车辆控制器无论以哪一种通信方式收到车辆提速10km/h指令和编码0085，由于编码0085小于0086，车辆控制器不会执行车辆提速10km/h指令。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种用于轨道交通的多冗余通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、车辆控制器按照周期T获取实时位置坐标，并将所述实时位置坐标和车辆ID号通过互联网传送至服务器；
S2、智能终端获取操作指令后获取当前位置坐标并通过互联网向所述服务器发送查询请求、所述当前位置坐标和终端ID号；
S3、所述服务器根据车辆ID号、终端ID号、所述当前位置坐标和所述实时位置坐标查询对应的通信策略，如果查到则将所述通信策略发送至所述智能终端，所述智能终端依照所述通信策略向车辆控制器发送控制指令；否则进入下面的步骤：
S4、服务器将查询失败信息发送至所述智能终端，所述智能终端通过所有的通信方式分别向所述车辆控制器发送一个相同的控制指令；所述智能终端记录每种通信方式发送所述控制指令的第一时间点，智能终端持续检测每种通信方式的信号强度值并对第一时间点前N秒和后N秒内的信号强度值进行计算得到第一平均值，所述智能终端将每种通信方式的第一时间点和第一平均值发送至所述服务器；
S5、所述车辆控制器记录每种通信方式接收所述控制指令的第二时间点，车辆控制器持续检测每种通信方式的信号强度值并对第二时间点前M秒和后M秒内的信号强度值进行计算得到第二平均值，所述车辆控制器将每种通信方式的第二时间点和第二平均值发送至所述服务器；
S6、所述服务器根据所述第一时间点、第二时间点、第一平均值和第二平均值分析得到新的通信策略，所述服务器将新的通信策略更新到策略表单中；其中，所述策略表单存储于服务器中，所述策略表单的查询条件包括车辆ID号、终端ID号、智能终端的当前位置坐标和车辆控制器的实时位置坐标，查询结果为通信策略；
所述服务器针对每种通信方式分别存储有一个强度阈值，在所述步骤S6中，通过以下步骤分析得到所述通信策略：
S6-1、对每种通信方式单独判断：如果第一平均值小于强度阈值和/或第二平均值小于强度阈值，则舍弃此种通信方式，否则采用这种通信方式并计算第一时间点和第二时间点的时间差；
S6-2、比较各种通信方式的时间差，设定时间差较小的通信方式具有较高的优先级。
2.如权利要求1所述的一种用于轨道交通的多冗余通信方法，其特征在于：服务器中存储有时间阈值；
在步骤S3中，当所述智能终端接收到所述通信策略后，先以优先级第一的通信方式发送所述控制指令，服务器接收到所述第一时间点时开始计时，当时间超过所述时间阈值仍然未收到所述第二时间点，则判断发送失败并通知所述智能终端；所述智能终端则以优先级第二的通信方式发送所述控制指令，依次类推。
3.如权利要求2所述的一种用于轨道交通的多冗余通信方法，其特征在于：如果所有的通信方式均发送失败，所述智能终端则以相同的通信策略再次发送所述控制指令。
4.如权利要求3所述的一种用于轨道交通的多冗余通信方法，其特征在于：在所述步骤S2中，当智能终端获取操作指令时为控制指令分配一个编码，所述智能终端向车辆控制器发送控制指令的同时发送所述编码；所述编码按照分配的前后次序依次递增，当所述编码达到限值后清零；所述多冗余通信方法还包括步骤：所述车辆控制器接收到编码时与上一个编码进行比较，如果当前编码小于或等于上一个编码则放弃执行当前收到的控制指令，如果当前编码大于上一个编码则执行当前收到的控制指令。
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