无线接入点的切换方法、装置以及列车与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线接入点的切换方法、装置以及列车。

背景技术：

城市轨道交通信号和通信系统中的车地无线通信，通常是利用wlan(wirelesslocalareanetwork，无线局域网)或lte(longtermevolution，长期演进)等通信制式，在轨旁建立一系列的无线ap(accesspoint，接入点)，轨旁的各个无线ap点通过通信光缆组成地面通信网络，同时在列车上设置车载无线接入点ap作为移动终端，列车在运行过程中通过车载的ap和轨旁的ap之间建立无线通信，从而实现车地无线通信的功能。

相关技术中，列车在移动过程中，车地无线通信中的无线接入点之间的切换的实现过程通常如下：车载ap通过检测轨旁距离较近的多个无线接入点ap的网络信息，并判断当前与网络站点关联的第一ap的信号强度是否低于网络信号强度阈值，若是，则在mac(mediaaccesscontrol，媒体访问控制)地址映射表中查找多个ap中每个ap的所述mac地址对应的地理位置信息，并根据每个ap对应的地理位置信息确定车载ap在移动过程中与其地理位置相互接近的多个第二ap，并将网络站点从第一ap切换到多个第二ap中网络信号强度最强的第二ap。

但是目前存在的问题是，目前轨道交通地面部分的弯道越来越多，线路运行后轨道附近增加的建筑物也越来越多，在利用传统的无线接入点切换方法切换ap过程中，由于车载运行线路周围环境的复杂性和外界干扰信号的不确定性，利用点阈值或动态点阈值来做切换的依据条件，在信号强度的出现跳跃的情况下，容易出现切换的乒乓效应，造成反复切换，降低了切换的稳定性和增加了无线通信的延时和出错的几率。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种无线接入点的切换方法。该方法可以有效的避免线ap信号覆盖增强后会所出现车地无线ap切换的乒乓效应问题，大大缩短了切换的时间，并提升了信号链路的可靠性。

本发明的第二个目的在于提出一种无线接入点的切换装置。

本发明的第三个目的在于提出一种列车。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例提出的无线接入点的切换方法，包括：检测位于车载无线接入点ap周围的多个待连接无线接入点ap；确定当前与所述车载无线接入点ap存在通信连接的当前在建链接无线ap；获取预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，并获取所述预设时间内的所述当前在建链接无线ap的第二信号强度值；根据所述预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，分别计算所述各个待连接无线ap的第一时间窗因子；根据所述第二信号强度值计算所述当前在建链接无线ap的第二时间窗因子；根据所述第二时间窗因子和所述各个待连接无线ap的第一时间窗因子，从所述多个待连接无线ap中确定出目标待连接无线ap；将所述车载无线接入点ap切换至所述目标待连接无线ap中。

根据本发明实施例的无线接入点的切换方法，利用时间窗因子滤波的方法，可以解决环线跨坐式单轨在较小的转弯半径下可靠地切换，有效的避免了无线ap信号覆盖增强后会所出现车地无线ap切换的乒乓效应问题，大大缩短了切换的时间，并提升了信号链路的可靠性。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例提出的无线接入点的切换装置，包括：检测模块，用于检测位于车载无线接入点ap周围的多个待连接无线接入点ap；第一确定模块，用于确定当前与所述车载无线接入点ap存在通信连接的当前在建链接无线ap；获取模块，用于获取预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，并获取所述预设时间内的所述当前在建链接无线ap的第二信号强度值；第一计算模块，用于根据所述预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，分别计算所述各个待连接无线ap的第一时间窗因子；第二计算模块，用于根据所述第二信号强度值计算所述当前在建链接无线ap的第二时间窗因子；第二确定模块，用于根据所述第二时间窗因子和所述各个待连接无线ap的第一时间窗因子，从所述多个待连接无线ap中确定出目标待连接无线ap；切换模块，用于将所述车载无线接入点ap切换至所述目标待连接无线ap中。

根据本发明实施例的无线接入点的切换装置，利用时间窗因子滤波的方法，可以解决环线跨坐式单轨在较小的转弯半径下可靠地切换，有效的避免了无线ap信号覆盖增强后会所出现车地无线ap切换的乒乓效应问题，大大缩短了切换的时间，并提升了信号链路的可靠性。

为了实现上述目的，本发明第三方面实施例提出的列车，所述列车上设置有至少一个车载无线接入点ap，所述车载无线接入点ap用于执行本发明第一方面实施例所述的无线接入点的切换方法。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的无线接入点的切换方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的轨旁待连接无线ap的时间窗因子模型的示例图；

图3是根据本发明实施例的轨旁当前在建链接无线ap的时间窗因子模型的示例图；

图4是根据本发明另一个实施例的无线接入点的切换方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的车地无线ap链路的示例图；

图6是根据本发明一个实施例的无线接入点的切换装置的结构示意图；

图7是根据本发明另一个实施例的无线接入点的切换装置的结构示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的无线接入点的切换方法、装置以及列车。

图1是根据本发明一个实施例的无线接入点的切换方法的流程图。需要说明的是，本发明实施例的无线接入点的切换方法可应用于本发明实施例的无线接入点的切换装置。其中，该切换装置可被配置于列车中。例如，该切换装置可为设置于列车中的车载线接入点ap。换言之，本发明的实施例无线接入点的切换方法可从车载线接入点ap侧进行描述。

如图1所示，该无线接入点的切换方法可以包括：

s110，检测位于车载无线接入点ap周围的多个待连接无线接入点ap。

具体地，在列车移动过程中，可通过广播的方式向车载无线接入点ap周围发送广播信息，位于车载无线接入点ap周围的无线ap在接收到该广播信息时可反馈相应信息，通过该反馈的信息即可获知当前位于车载无线接入点ap周围有哪些无线接入点ap可进行连接。

s120，确定当前与车载无线接入点ap存在通信连接的当前在建链接无线ap。

具体地，可确定当前是否有与车载无线接入点ap存在通信连接无线ap，若有，则将该无线ap作为当前在建链接无线ap。

s130，获取预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，并获取预设时间内的当前在建链接无线ap的第二信号强度值。

具体地，可分别获取预设时间内的各个待连接无线ap的rssi(receivedsignalstrengthindication，接收的信号强度指示)值，并获取预设时间内的当前在建链接无线ap的rssi值。其中，在本发明的实施例中，该预设时间可以是根据实际应用需要所决定的，例如，该预设时间可为50毫秒。

s140，根据预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，分别计算各个待连接无线ap的第一时间窗因子。

具体而言，在本发明的一个实施例中，针对每个待连接无线ap，可利用预设的时间窗函数将预设时间内的第一信号强度值拟合成第一直线方程，并计算第一直线方程的第一斜率kf，以及将第一斜率kf作为第一时间窗因子。其中，在本发明的实施例中，上述预设的时间窗函数可表示如下：

其中，y为预设时间内的信号强度值，δt为预设时间，x为当前时刻，k为斜率，b为时间窗函数在y轴上的截距。

更具体地，针对每个待连接无线ap，可将该预设时间段选取多个时刻，其中，每个时刻之间的时长相同，然后，确定每个时刻所对应的信号强度值，并利用预设的时间窗函数，将该多个时刻作为横坐标、该多个时刻所对应的信号强度值作为纵坐标，进行线性拟合，得到相应的直线方程，之后，可求出该直线方程的斜率，并将该斜率即可为该待连接无线ap的第一时间窗因子。

可以理解，列车在驶入某个区域中，位于该区域中的无线ap应为待连接无线ap，而由于这些待连接无线ap是即将与列车中的车载ap建立连接的，即预设时间段内的这些待连接无线ap的信号强度值应是逐渐增大的，所以，计算出该待连接无线ap的时间窗因子应为正数。例如，如图2所示，为轨旁待连接无线ap的时间窗因子模型，可以看出，该预设时间段内的待连接无线ap的信号强度值是逐渐增大的，所以计算出的待连接无线ap的时间窗因子(即如图2中所示的斜率kf)为正数。

s150，根据第二信号强度值计算当前在建链接无线ap的第二时间窗因子。

具体而言，在本发明的一个实施例中，可利用预设的时间窗函数将预设时间内的第二信号强度值拟合成第二直线方程，并计算第二直线方程的第二斜率，以及将第二斜率作为第二时间窗因子。其中，在本发明的实施例中，上述预设的时间窗函数可表示如下：

其中，y为预设时间内的信号强度值，δt为预设时间，x为当前时刻，k为斜率，b为时间窗函数在y轴上的截距。

更具体地，可将该预设时间段选取多个时刻，其中，每个时刻之间的时长相同，然后，确定每个时刻所对应的信号强度值，并利用预设的时间窗函数，将该多个时刻作为横坐标、该多个时刻所对应的信号强度值作为纵坐标，进行线性拟合，得到相应的直线方程，之后，可求出该直线方程的斜率kb，并将该斜率kb即可为该当前在建链接无线ap的第二时间窗因子。

可以理解，列车在移动的过程中，列车中的车载ap当前连接的无线ap可能会是上一个区域的无线ap，则此时列车驶入下一个区域中时，与车载ap存在链接的当前在建链接无线ap的信号强度值会逐渐变小，所以，计算出该当前在建链接无线ap的时间窗因子一般为负数。例如，如图3所示，为轨旁当前在建链接无线ap的时间窗因子模型，可以看出，该预设时间段内的当前在建链接无线ap的信号强度值是逐渐变小的，所以计算出的当前在建链接无线ap的时间窗因子(即如图3中所示的斜率kb)为负数。

s160，根据第二时间窗因子和各个待连接无线ap的第一时间窗因子，从多个待连接无线ap中确定出目标待连接无线ap。

具体地，可根据各个待连接无线ap的第一时间窗因子判断该第二时间窗因子是否满足无线接入点的切换条件，若满足，则从多个待连接无线ap中确定出目标待连接无线ap。其中，在本发明的实施例中，该满足无线接入点的切换条件可包括：第二时间窗因子为负值；以及第二时间窗因子的绝对值小于各个待连接无线ap的第一时间窗因子的平均值。

具体而言，在本发明的一个实施例中，可判断第二时间窗因子是否为负值，如果第二时间窗因子为负值，则进一步判断第二时间窗因子的绝对值是否小于各个待连接无线ap的第一时间窗因子的平均值，若是，则从多个待连接无线ap中选取具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap，并将具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap作为目标待连接无线ap。

s170，将车载无线接入点ap切换至目标待连接无线ap中。

具体地，在从多个待连接无线ap中确定出目标待连接无线ap之后，可将车载无线ap的网络站点从所述当前在建链接的无线ap切换到该目标待连接无线ap中，实现了车地无线通信中的无线接入点切换的过程。

可以理解，当网络很差，或者车载无线ap周围没有无线接入点时，可能会导致车载无线ap当前没有与轨旁的任何无线接入点进行连接，因此，还需考虑这种特殊情况下，如何实现无线接入点的切换。可选地，在本发明的一个实施例中，在确定当前与车载无线接入点ap存在通信连接的当前在建链接无线ap之前，如图4所示，在如图1所示的基础上，该无线接入点的切换方法还可包括：

s410，判断当前是否有与车载无线接入点ap存在通信连接的第一无线ap。

s420，若是，则将第一无线ap确定为当前在建链接无线ap，并继续执行步骤s130。

s430，若否，则分别获取预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值。

s440，根据预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，分别计算各个待连接无线ap的第一时间窗因子。

s450，根据第一时间窗因子从多个待连接无线ap中选取具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap。

s460，将具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap作为目标待连接无线ap。

也就是说，在判断当前没有与车载无线接入点ap存在通信连接的无线ap时，无需考虑当前在建连接的无线ap的信号强度的问题，而是可以直接计算所述多个待连接无线ap的第一时间窗因子，并根据第一时间窗因子从多个待连接无线ap中选取具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap，并将该具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap作为目标待连接无线ap，即直接从该多个待连接无线ap确定出目标待连接无线ap，进而将车载无线接入点ap切换至目标待连接无线ap中，以实现车地无线通信中的无线接入点切换的过程。

举例而言，假设本发明实施例的无线接入点的切换方法应用于轨道交通的信号系统中，其中，列车的车头和车尾设置车载无线ap，在轨道线路的单侧或两侧设置轨旁无线ap网络。在列车的移动过程中，车载无线ap一般探测到3或4个轨旁无线ap，如图5中车地无线ap链路所示，列车在行驶过程中，车载无线ap和轨旁无线ap1已经建立链接，车载无线p利用时间窗函数、和预设时间内的当前在建链接无线ap的第二信号强度值，实时计算当前在建链接无线ap的第二时间窗因子kb，同时，利用时间窗函数、和预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，实时计算无线ap2、无线ap3、无线ap4的第一时间窗因子，即kf2、kf3、kf4。

然后，判断第二时间窗因子kb为负值，且第二时间窗因子kb的绝对值小于无线ap2、无线ap3、无线ap4的各个时间窗因子(即kf2、kf3、kf4)的平均值，此时，可从无线ap2、无线ap3、无线ap4中找出时间窗因子值最大的那个无线ap，并将该无线ap作为目标待连接无线ap，并将车载无线ap切换至该目标待连接无线ap中。由此，在车辆行驶的环境有较强的同频干扰或车辆正在通过较小的弯道时，轨旁的无线ap会出现跳跃式的变化，本发明实施例可通过时间窗因子对即将建立连接的轨旁无线ap进行一次滤波处理，避免了连接时的乒乓效应，增强了切换ap的有效性。

综上，本发明的目的是综合当前城市轨道交通中车地无线通信的实际需求，特别是针对环线跨座式单轨的实际需求，提出了一种基于时间窗因子的无线接入点的切换方法。本发明实施例的无线接入点的切换方法，利用时间窗因子滤波的方法，可以解决环线跨坐式单轨在较小的转弯半径下可靠地切换，有效的避免了无线ap信号覆盖增强后会所出现车地无线ap切换的乒乓效应问题，大大缩短了切换的时间，并提升了信号链路的可靠性。

与上述几种实施例提供的无线接入点的切换方法相对应，本发明的一种实施例还提供一种无线接入点的切换装置，由于本发明实施例提供的无线接入点的切换装置与上述几种实施例提供的无线接入点的切换方法相对应，因此在前述无线接入点的切换方法的实施方式也适用于本实施例提供的无线接入点的切换装置，在本实施例中不再详细描述。图6是根据本发明一个实施例的无线接入点的切换装置的结构示意图。如图6所示，该无线接入点的切换装置可以包括：检测模块610、第一确定模块620、获取模块630、第一计算模块640、第二计算模块650、第二确定模块660和切换模块670。

具体地，检测模块610用于检测位于车载无线接入点ap周围的多个待连接无线接入点ap。

第一确定模块620用于确定当前与车载无线接入点ap存在通信连接的当前在建链接无线ap。

获取模块630用于获取预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，并获取预设时间内的当前在建链接无线ap的第二信号强度值。

第一计算模块640用于根据预设时间内的各个待连接无线ap的第一信号强度值，分别计算各个待连接无线ap的第一时间窗因子。具体而言，在本发明的一个实施例中，第一计算模块640针对每个待连接无线ap，利用预设的时间窗函数将预设时间内的第一信号强度值拟合成第一直线方程，并计算第一直线方程的第一斜率，以及将第一斜率作为第一时间窗因子。其中，在本发明的实施例中，上述预设的时间窗函数表示如下：

其中，y为预设时间内的信号强度值，δt为预设时间，x为当前时刻，k为斜率，b为时间窗函数在y轴上的截距。

第二计算模块650用于根据第二信号强度值计算当前在建链接无线ap的第二时间窗因子。具体而言，在本发明的一个实施例中，第二计算模块650可利用预设的时间窗函数将预设时间内的第二信号强度值拟合成第二直线方程，并计算第二直线方程的第二斜率，以及将第二斜率作为第二时间窗因子。其中，在本发明的实施例中，上述预设的时间窗函数表示如下：

其中，y为预设时间内的信号强度值，δt为预设时间，x为当前时刻，k为斜率，b为时间窗函数在y轴上的截距。

第二确定模块660用于根据第二时间窗因子和各个待连接无线ap的第一时间窗因子，从多个待连接无线ap中确定出目标待连接无线ap。作为一种示例，如图7所示，该第二确定模块660可以包括：第一判断单元661、第二判断单元662、选取单元663和确定单元664。

其中，第一判断单元661用于判断第二时间窗因子是否为负值。第二判断单元662用于在第二时间窗因子为负值时，进一步判断第二时间窗因子的绝对值是否小于各个待连接无线ap的第一时间窗因子的平均值。选取单元663用于在第二时间窗因子的绝对值小于各个待连接无线ap的第一时间窗因子的平均值时，从多个待连接无线ap中选取具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap。确定单元664用于将具有最大第一时间窗因子的待连接无线ap作为目标待连接无线ap。

切换模块670用于将车载无线接入点ap切换至目标待连接无线ap中。

根据本发明实施例的无线接入点的切换装置，可以解决环线跨坐式单轨在较小的转弯半径下可靠地切换，有效的避免了无线ap信号覆盖增强后会所出现车地无线ap切换的乒乓效应问题，大大缩短了切换的时间，并提升了信号链路的可靠性。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种列车，该列车上可设置有至少一个车载无线接入点ap，其中，该车载无线接入点ap用于执行本发明上述任一个实施例所述的无线接入点的切换方法。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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，对上述术语的示意性表述不必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。