一种远程更换机车无线数据传输装置软件的方法和系统与流程

本发明涉及铁路行业信息化管理领域，尤其涉及以远程方式更换机车无线数据传输装置(tsc)软件的方法和系统。

背景技术：

无线数据传输装置(tsc)是列车运行状态信息(lais)的重要组成部分，负责与其他车载设备进行通信，tsc实时采集列车运行过程中产生的各种信息(如lkj运行状态信息，包括系统自检信息、软件版本信息、速度事件、按键信息、机车条件变化、运行状态、制动试验、数据调用、gps信息、检修人员/机车乘务员输入、点式信息等内容，是行车安全分析的重要依据)，并通过无线通信技术(gsm/gsm-r/3g/4g)将这些信息发送至lmd(lkj设备运行监测管理系统)地面服务器，目前在铁路行业信息化飞速发展的大背景下，tsc设备传输多种其他车载设备数据需求也越来越大，tsc设备获取其他设备数据以及处理数据方式都不相同，随着需求的增加，tsc软件也需进行相应升级，目前升级tsc软件方法只有一种，机车入段后，相关人员上车通过tsc设备以太网接口升级软件。

现有人工上车升级软件方法存在以下缺点：

a)如果机车担当牵引任务，可能数天无法回到机务段，相关人员必须等机车入段后才能上车进行软件升级；

b)路局机车数量多，全部机车tsc完成软件升级周期长。

基于此，为了解决人工上车升级tsc软件问题，需要一种远程更换无线数据传输装置(tsc)软件的技术。

技术实现要素：

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种远程更换机车无线数据传输装置软件的方法和系统，提高了tsc软件更换的便利程度和效率。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种远程更换机车无线数据传输装置软件的方法，包括：

机车上的无线数据传输装置和地面的文件服务器建立通信连接；

在建立通信连接之后无线数据传输装置和文件服务器之间通过互相发送心跳包维持通信链路；

地面的客户端通过文件服务器，向在线的需要更换装置软件的机车进行软件更新文件的传输，在完成文件传输后对无线数据传输装置实时软件更换。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的一实施例，在软件更新文件的传输过程中，采用断点续传方式分块向文件服务器请求上传文件数据，以使在传输过程被迫中断而后恢复传输的情况下可以从文件断点处继续进行上传直至所有的分块均已上传至无线数据传输装置中。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的一实施例，在完成文件传输后进行md5校验以确保传输数据无误。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的一实施例，在无线数据传输装置和文件服务器建立通信连接的过程中，无线数据传输装置向文件服务器发送连接请求，文件服务器接受连接请求，并将无线数据传输装置对应的机车加入到在线机车列表中，在线机车列表中的信息包括机车型号、机车号、ab节、机车ip地址、通信端口的信息。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的一实施例，通过互相发送心跳包维持通信链路的过程进一步包括：

文件服务器如果在设定时间内没有收到无线数据传输装置的任何数据，则认为通信链路已经断开，将断开的无线数据传输装置对应的机车从在线机车列表中删除；

无线数据传输装置如果在设定时间内没有收到文件服务器的任何数据，则认为通信链路已经断开，无线数据传输装置重新尝试与文件服务器建立通信连接。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的一实施例，客户端向机车进行软件更新文件的传输过程进一步包括：

客户端先从文件服务器查找需要进行装置软件更换的机车是否在文件服务器的在线机车列表中，若机车不在线则先将软件更新文件传送至文件服务器，并将上传命令缓存，等待机车在线时再进行上传；

如果机车在线则客户端向无线数据传输装置发送启动传输请求命令，传输请求命令中包含文件名、文件大小、md5校验信息，传输请求命令通过文件服务器转发到无线数据传输装置；

无线数据传输装置收到来自地面的传输请求命令后回送启动传输应答包并开始文件数据的传输，无线数据传输装置通过传输请求命令中包含的文件名、文件大小信息判断文件内容之前是否已经接收完成以便断点续传，如果未接收完成则记录当前已经接收文件大小，如果从未接收过该文件则记录当前已经接收文件大小值为0；

如果文件服务器未接收到应答包则返回由客户端向在线机车的无线数据传输装置重新发送启动传输请求命令的步骤，如果文件服务器接收到应答包则开始文件数据的传输；

文件服务器根据无线数据传输装置请求的文件块信息回应文件内容，并将上传进度告知客户端，客户端由此可知文件当前上传进度；

无线数据传输装置接收到文件内容后更新已接收文件大小和剩余文件大小，如果整个文件未完全接收完成则继续断点续传，如果接收全部完成则进行后续的md5校验。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的一实施例，md5校验过程包括：

无线数据传输装置在md5校验成功后回应地面接收完成应答包以表示文件传输成功，如果md5校验失败则回应地面校验错误应答包并返回无线数据传输装置重新尝试与文件服务器建立通信连接的步骤。

本发明还揭示了一种远程更换机车无线数据传输装置软件的系统，包括机车上的无线数据传输装置、地面上的文件服务器和客户端、以及计算机程序，计算机程序被执行后控制无线数据传输装置、客户端和文件服务器实施以下的步骤：

无线数据传输装置和文件服务器建立通信连接；

在建立通信连接之后无线数据传输装置和文件服务器之间通过互相发送心跳包维持通信链路；

客户端通过文件服务器，向在线的需要更换装置软件的机车进行软件更新文件的传输，在完成文件传输后对无线数据传输装置实时软件更换。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的一实施例，在软件更新文件的传输过程中，采用断点续传方式分块向文件服务器请求上传文件数据，以使在传输过程被迫中断而后恢复传输的情况下可以从文件断点处继续进行上传直至所有的分块均已上传至无线数据传输装置中。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的一实施例，在完成文件传输后进行md5校验以确保传输数据无误。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的一实施例，在无线数据传输装置和文件服务器建立通信连接的过程中，无线数据传输装置向文件服务器发送连接请求，文件服务器接受连接请求，并将无线数据传输装置对应的机车加入到在线机车列表中，在线机车列表中的信息包括机车型号、机车号、ab节、机车ip地址、通信端口的信息。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的一实施例，通过互相发送心跳包维持通信链路的过程进一步包括：

文件服务器如果在设定时间内没有收到无线数据传输装置的任何数据，则认为通信链路已经断开，将断开的无线数据传输装置对应的机车从在线机车列表中删除；

无线数据传输装置如果在设定时间内没有收到文件服务器的任何数据，则认为通信链路已经断开，无线数据传输装置重新尝试与文件服务器建立通信连接。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的一实施例，客户端向机车进行软件更新文件的传输过程进一步包括：

客户端先从文件服务器查找需要进行装置软件更换的机车是否在文件服务器的在线机车列表中，若机车不在线则先将软件更新文件传送至文件服务器，并将上传命令缓存，等待机车在线时再进行上传；

如果机车在线则客户端向无线数据传输装置发送启动传输请求命令，传输请求命令中包含文件名、文件大小、md5校验信息，传输请求命令通过文件服务器转发到无线数据传输装置；

无线数据传输装置收到来自地面的传输请求命令后回送启动传输应答包并开始文件数据的传输，无线数据传输装置通过传输请求命令中包含的文件名、文件大小信息判断文件内容之前是否已经接收完成以便断点续传，如果未接收完成则记录当前已经接收文件大小，如果从未接收过该文件则记录当前已经接收文件大小值为0；

如果文件服务器未接收到应答包则返回由客户端向在线机车的无线数据传输装置重新发送启动传输请求命令的步骤，如果文件服务器接收到应答包则开始文件数据的传输；

文件服务器根据无线数据传输装置请求的文件块信息回应文件内容，并将上传进度告知客户端，客户端由此可知文件当前上传进度；

无线数据传输装置接收到文件内容后更新已接收文件大小和剩余文件大小，如果整个文件未完全接收完成则继续断点续传，如果接收全部完成则进行后续的md5校验。

根据本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的一实施例，md5校验过程包括：

无线数据传输装置在md5校验成功后回应地面接收完成应答包以表示文件传输成功，如果md5校验失败则回应地面校验错误应答包并返回无线数据传输装置重新尝试与文件服务器建立通信连接的步骤。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：

a)本发明利用无线通信技术(gsm/gsm-r/3g/4g)，通过tsc设备与地面文件服务器数据交互，实现远程上传更换软件，不仅大大的节省了人力资源，而且有效的提高了工作效率；

b)本发明在远程更换软件过程中采用断点续传方式，分块向文件服务器请求文件数据内容方法，即使在网络中断后重新恢复网络情况下，也无需从头开始重新上传文件，只需从文件断点处开始上传文件；

c)本发明在文件块全部接收完成后采用md5校验方式，确保在无线网络不稳定情况下，文件仍然可以稳定可靠的上传至tsc设备。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的原理示意图。

图2示出了本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图1示出了本发明的远程更换机车无线数据传输装置软件的系统的原理架构。请参见图1，本实施例的系统包括：机车上的无线数据传输装置(tsc)、地面上的文件服务器和客户端、以及计算机程序。通过执行计算机程序，控制无线数据传输装置、客户端和文件服务器实施如图2所示的步骤。执行程序实施的三个步骤具体为：第一步，无线数据传输装置和文件服务器建立通信连接；第二步，在建立通信连接之后无线数据传输装置和文件服务器之间通过互相发送心跳包维持通信链路；第三步，客户端通过文件服务器，向在线的需要更换装置软件的机车进行软件更新文件的传输，在完成文件传输后对无线数据传输装置实时软件更换。

结合图2，对于第一步，文件服务器作为服务端等待机车上的无线数据传输装置(以下称为tsc)连接。tsc通过gsm/3g/4g拨号进入互联网，或者通过铁路专用移动通信网络gsm-r拨号进入铁路内网，拨号成功后向地面的文件服务器发送连接请求。文件服务器接受tsc连接请求，并将该tsc对应的机车加入到在线机车列表中，在线机车列表信息包括机车型号、机车号、ab节、机车ip地址、通信端口等信息。

对于第二步，连接请求接受后tsc与文件服务器通过互相发送心跳包维持通信链路。文件服务器如果在指定的时间内(例如30秒)没有收到tsc的任何数据，则认为通信链路已经断开，将该tsc对应的机车从在线机车列表中删除。tsc如果在指定的时间内没有收到文件服务器的任何数据，则认为通信链路已经断开，则返回重新进行拨号。

对于第三步，当需要给某辆机车tsc进行软件升级时，客户端从文件服务器查找该机车是否在线(即该机车是否在文件服务器的在线机车列表中)，如果机车不在线则先将tsc软件升级包传送至文件服务器，并将上传命令缓存，等机车在线时再进行上传。

如果机车在线，则客户端向tsc发送启动传输请求命令，传输请求命令中包含文件名、文件大小、md5校验等信息，传输请求命令通过文件服务器转发到tsc。

tsc收到地面启动传输请求命令，则回送启动传输应答包，进入到文件数据传输阶段，tsc通过启动传输请求中的文件名、文件大小等信息判断文件内容之前是否接收完成，以便断点续传，如果未接收完成，记录下当前已经接收文件大小，如果从未接收过该文件则记录当前已经接收文件大小值为0。

如果文件服务器未接收到应答包，则返回到客户端向在线机车的tsc发送启动传输请求命令的步骤，如果接收到应答包，则进入文件数据传输阶段。

在传输阶段，为了解决网络不稳定而导致文件传输中断需要重头开始传输的问题，本发明采用断点续传的方式。即，根据已接收文件大小和剩余文件大小，将文件长度按照固定长度划分成n块，从文件断点处开始分n次向文件服务器请求文件数据内容。如果当前机车tsc和地面文件服务器通信链路断开(比如进入隧道无信号的时候)，tsc和文件服务器等待接收数据超时退出当前文件数据传输阶段，重新返回之前的tsc拨号与文件服务器建立通信连接的步骤。

文件服务器根据tsc请求的文件块信息回应文件内容，并将上传进度告知客户端，客户端由此可知文件当前上传进度。tsc接收到文件内容，更新已接收文件大小和剩余文件大小，如果整个文件未完全接收完成则继续用断点续传的方式进行传输，如果接收完成则进行传输校验(md5校验，md5是信息摘要算法5，具有较好的安全性，广泛运用于数字签名、文件完整性验证以及口令加密等领域)以确保传输数据无误。若校验成功则回应地面接收完成应答包，文件传输结束；若校验失败则回应地面校验错误应答包，重新返回之前的tsc拨号与文件服务器建立通信连接的步骤。

在图2中，左边是机车tsc中的软件运行流程，右边是地面文件服务器中的软件运行流程，其中的虚线表示tsc和文件服务器之间的交互。

除了上述的系统说明之外，本发明还公开了基于该系统实现的远程更换机车无线数据传输装置软件的方法的实施例。本实施例的方法主要包括三个步骤，依次是：

第一步，机车上的无线数据传输装置和地面的文件服务器建立通信连接。

第二步，在建立通信连接之后无线数据传输装置和文件服务器之间通过互相发送心跳包维持通信链路。

第三步，地面的客户端通过文件服务器，向在线的需要更换装置软件的机车进行软件更新文件的传输，在完成文件传输后对无线数据传输装置实时软件更换。

结合图2对上述三个步骤进行细化的说明。

对于第一步，文件服务器作为服务端等待机车上的无线数据传输装置(以下称为tsc)连接。tsc通过gsm/3g/4g拨号进入互联网，或者通过铁路专用移动通信网络gsm-r拨号进入铁路内网，拨号成功后向地面的文件服务器发送连接请求。文件服务器接受tsc连接请求，并将该tsc对应的机车加入到在线机车列表中，在线机车列表信息包括机车型号、机车号、ab节、机车ip地址、通信端口等信息。

对于第二步，连接请求接受后tsc与文件服务器通过互相发送心跳包维持通信链路。文件服务器如果在指定的时间内(例如30秒)没有收到tsc的任何数据，则认为通信链路已经断开，将该tsc对应的机车从在线机车列表中删除。tsc如果在指定的时间内没有收到文件服务器的任何数据，则认为通信链路已经断开，则返回重新进行拨号。

对于第三步，当需要给某辆机车tsc进行软件升级时，客户端从文件服务器查找该机车是否在线(即该机车是否在文件服务器的在线机车列表中)，如果机车不在线则先将tsc软件升级包传送至文件服务器，并将上传命令缓存，等机车在线时再进行上传。

如果机车在线，则客户端向tsc发送启动传输请求命令，传输请求命令中包含文件名、文件大小、md5校验等信息，传输请求命令通过文件服务器转发到tsc。

tsc收到地面启动传输请求命令，则回送启动传输应答包，进入到文件数据传输阶段，tsc通过启动传输请求中的文件名、文件大小等信息判断文件内容之前是否接收完成，以便断点续传，如果未接收完成，记录下当前已经接收文件大小，如果从未接收过该文件则记录当前已经接收文件大小值为0。

如果文件服务器未接收到应答包，则返回到客户端向在线机车的tsc发送启动传输请求命令的步骤，如果接收到应答包，则进入文件数据传输阶段。

在传输阶段，为了解决网络不稳定而导致文件传输中断需要重头开始传输的问题，本发明采用断点续传的方式。即，根据已接收文件大小和剩余文件大小，将文件长度按照固定长度划分成n块，从文件断点处开始分n次向文件服务器请求文件数据内容。如果当前机车tsc和地面文件服务器通信链路断开(比如进入隧道无信号的时候)，tsc和文件服务器等待接收数据超时退出当前文件数据传输阶段，重新返回之前的tsc拨号与文件服务器建立通信连接的步骤。

文件服务器根据tsc请求的文件块信息回应文件内容，并将上传进度告知客户端，客户端由此可知文件当前上传进度。tsc接收到文件内容，更新已接收文件大小和剩余文件大小，如果整个文件未完全接收完成则继续用断点续传的方式进行传输，如果接收完成则进行传输校验(md5校验)以确保传输数据无误。若校验成功则回应地面接收完成应答包，文件传输结束；若校验失败则回应地面校验错误应答包，重新返回之前的tsc拨号与文件服务器建立通信连接的步骤。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。