一种轨道交通车地通信监管系统及方法与流程

1.本发明涉及无线通信领域，具体是一种轨道交通车地通信监管系统及方法。


背景技术：

2.轨道交通车地可靠良好通信是保障列车安全稳定运行的关键，因此对车地通信的监管十分重要。车地通信监管的一个实现方式是对实现轨道交通车地通信的车载无线设备和站点无线设备进行监管，目前对车载无线设备和站点无线设备的监管通常是实时性地故障监管，缺少对车载无线设备和站点无线设备的潜在异常和可疑通信状态的监管分析。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种轨道交通车地通信监管系统及方法，本发明能够对车载通信模块和站点通信模块的通信性能数据进行多方位多角度的监控分析，有助于全面准确地发现车地通信中的异常和可疑情况。
4.第一方面，本发明提供了一种轨道交通车地通信监管方法，所述方法包括以下步骤：s1，车载采集模块采集车载通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据，并通过车载通信模块发送给站点通信模块；s2，站点通信模块将接收的车载通信模块的通信性能数据发送给站点监管模块，站点采集模块采集站点通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据并发送给站点监管模块；s3，站点监管模块基于其站点通信模块的通信性能数据对其站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析；s4，站点监管模块将分析后的通信性能数据通过站点通信模块发送给中心通信模块；s5，中心通信模块将接收到的通信性能数据发送给中心监管模块，中心监管模块基于所有站点通信模块的通信性能数据对各站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于所有站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对列车行驶过程中各车载通信模块的全链路通信情况进行监控分析。
5.优选地，所述步骤s3中站点监管模块基于其站点通信模块的通信性能数据对其站点通信模块的通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：将其站点通信模块两种通信状态的通信性能数据分别与对应两种通信状态设定的站端阈值数据对比，劣于站端阈值数据的通信性能数据判定为异常通信性能数据并进行标注，不劣于站端阈值数据的通信性能数据判定为正常通信性能数据并进行标注。
6.优选地，所述步骤s3中站点监管模块基于其站点通信模块的通信性能数据对站点通信模块的通信情况进行监控分析还包括以下步骤：对其站点通信模块两种通信状态的所
有正常通信性能数据分别计算平均数据，将其站点通信模块的各个正常通信性能数据与对应的平均数据对比，劣于平均数据的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
7.优选地，所述步骤s3中站点监管模块基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：将其站点通信模块接收到的各车载通信模块的两种通信状态的通信性能数据分别与对应两种通信状态设定的车端阈值数据对比，劣于车端阈值数据的通信性能数据判定为异常通信性能数据并进行标注，不劣于车端阈值数据的通信性能数据判定为正常通信性能数据并进行标注。
8.优选地，所述步骤s3中站点监管模块基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析还包括以下步骤：对其站点通信模块接收的所有车载通信模块的两种通信状态的正常通信性能数据分别计算平均数据，将其站点通信模块接收的各车载通信模块的正常通信性能数据与对应的平均数据进行对比，劣于平均数据的车载通信模块的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
9.优选地，所述步骤s5中中心监管模块基于所有站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对列车行驶过程中各车载通信模块的全链路通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：提取出同一个车载通信模块的同一种通信状态的所有正常通信性能数据计算平均数据，将同一个车载通信模块的同一种通信状态的各个正常通信性能数据与对应的平均数据对比，劣于平均数据的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
10.优选地，所述步骤s5中中心监管模块基于所有站点通信模块的通信性能数据对各站点通信模块的通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：提取出所有站点通信模块的同一种通信状态的正常通信性能数据计算平均数据，将各个站点通信模块同一种通信状态的正常通信性能数据与对应的平均数据对比，劣于平均数据的站点通信模块的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
11.第二方面，本发明提供了一种轨道交通车地通信监管系统，所述系统包括：车载单元，包括车载采集模块，用于采集车载通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据；车载通信模块，用于与站点单元建立无线通信以向站点发送和接收数据；站点单元，包括站点采集模块，用于采集站点通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据；站点通信模块，用于与车载单元建立无线通信以向列车发送和接收数据，以及与中心单元建立通信以向管控中心发送和接收数据；站点监管模块，用于基于其站点通信模块的通信性能数据对其站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析；中心单元，包括中心通信模块，用于与站点单元建立通信以向站点发送和接收数据，以及向上位单元发送和接收数据；中心监管模块，用于基于所有站点通信模块的通信性能数据对各站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于所有站点通信模块接收的所
有车载通信模块的通信性能数据对列车行驶过程中各车载通信模块的全链路通信情况进行监控分析。
12.综上所述，本发明具有以下有益效果：在站点单元层面，通过设定阈值对比、同源数据纵向平均对比对站点通信模块通信性能数据进行异常和可疑分析；通过设定阈值对比、同类数据横向平均对比对站点单元接收的所有车载通信模块的通信性能数据进行异常和可疑分析，能够更加全面地发现自身站点通信模块、与其站点通信模块存在通信的各车载通信模块的通信异常和可疑情况。在中心单元层面，通过对同一个车载通信模块的同种通信状态的所有正常通信性能数据进行同源数据纵向平均对比，通过对同种通信状态的所有站点通信模块的正常通信性能数据进行同类数据横向平均对比，能够进一步发现车载通信模块通信全链路中的可疑情况、所有站点通信模块的通信可疑情况。本发明能够对车载通信模块和站点通信模块的通信性能数据进行多方位多角度的监控分析，有助于全面准确地发现车地通信中的异常和可疑情况。
13.本发明的附加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
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
15.图1为本发明一个具体实施例系统的单元模块框图。
16.图2为本发明一个具体实施例的方法流程图。
具体实施方式
17.为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。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。
18.需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
19.第一方面，本发明提供了一种轨道交通车地通信监管方法，如图2所示，所述方法包括：步骤s1，车载采集模块采集车载通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据，并通过车载通信模块发送给站点通信模块；通信性能数据为带有时间戳和唯一模块标识的性能数据，可包括通信电平、通信速率、通信功率、信号强度等能表征通信质量的
一种或多种性能参数。
20.步骤s2，站点通信模块将接收的车载通信模块的通信性能数据发送给站点监管模块，站点采集模块采集站点通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据并发送给站点监管模块。
21.步骤s3，站点监管模块基于其站点通信模块的通信性能数据对其站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析。
22.在本说明书的一些实施例中，所述站点监管模块基于其站点通信模块的通信性能数据对其站点通信模块的通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：将其站点通信模块两种通信状态的通信性能数据分别与对应两种通信状态设定的站端阈值数据对比，劣于站端阈值数据的通信性能数据判定为异常通信性能数据并进行标注，不劣于站端阈值数据的通信性能数据判定为正常通信性能数据并进行标注。
23.进一步地，在本说明书的一些实施例中，所述站点监管模块基于其站点通信模块的通信性能数据对站点通信模块的通信情况进行监控分析还包括以下步骤：对其站点通信模块两种通信状态的所有正常通信性能数据分别计算平均数据，将其站点通信模块的各个正常通信性能数据与对应的平均数据对比，劣于平均数据的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
24.站点监管模块通过设定阈值对比、同源数据纵向平均对比两个方面对自身站点单元两种通信状态的通信性能数据进行异常和可疑分析，能够在站点单元层面更加全面地发现自身站点通信模块两种通信状态的通信异常和可疑情况。
25.在本说明书的一些实施例中，所述站点监管模块基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：将其站点通信模块接收到的各车载通信模块的两种通信状态的通信性能数据分别与对应两种通信状态设定的车端阈值数据对比，劣于车端阈值数据的通信性能数据判定为异常通信性能数据并进行标注，不劣于车端阈值数据的通信性能数据判定为正常通信性能数据并进行标注。
26.进一步地，在本说明书的一些实施例中，所述站点监管模块基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析还包括以下步骤：对其站点通信模块接收的所有车载通信模块的两种通信状态的正常通信性能数据分别计算平均数据，将其站点通信模块接收的各车载通信模块的正常通信性能数据与对应的平均数据进行对比，劣于平均数据的车载通信模块的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
27.站点监管模块通过设定阈值对比、同类数据横向平均对比两个方面对站点通信模块接收的所有车载通信模块的两种通信状态的通信性能数据进行异常和可疑分析，能够在站点单元层面更加全面地发现与该站点单元站点通信模块存在通信的各车载通信模块两种通信状态的通信异常和可疑情况。
28.步骤s4，站点监管模块将分析后的通信性能数据通过站点通信模块发送给中心通信模块。
29.步骤s5，中心通信模块将接收到的通信性能数据发送给中心监管模块，中心监管
模块基于所有站点通信模块的通信性能数据对各站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于所有站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对列车行驶过程中各车载通信模块的全链路通信情况进行监控分析。
30.在本说明书的一些实施例中，所述中心监管模块基于所有站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对列车行驶过程中各车载通信模块的全链路通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：提取出同一个车载通信模块的同一种通信状态的所有正常通信性能数据计算平均数据，将同一个车载通信模块的同一种通信状态的各个正常通信性能数据与对应的平均数据对比，劣于平均数据的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
31.列车行驶过程中，车载通信模块在若干个站点单元的站点通信模块之间切换进行通信，中心监管模块通过对不同站点单元的站点通信模块接收到的同一个车载通信模块的同种通信状态的所有正常通信性能数据进行同源数据纵向平均对比，来对单个车载通信模块同种通信状态全链路的正常通信性能数据作进一步可疑分析，以发现车载通信模块两种通信状态的通信全链路中的可疑情况。
32.在本说明书的一些实施例中，所述中心监管模块基于所有站点通信模块的通信性能数据对各站点通信模块的通信情况进行监控分析具体包括以下步骤：提取出所有站点通信模块的同一种通信状态的正常通信性能数据计算平均数据，将各个站点通信模块同一种通信状态的正常通信性能数据与对应的平均数据对比，劣于平均数据的站点通信模块的正常通信性能数据判定为可疑通信性能数据并进行标注。
33.中心监管模块通过对同种通信状态的所有站点通信模块的正常通信性能数据进行同类数据横向平均对比，来对站点通信模块的正常通信性能数据作进一步可疑分析，以进一步发现所有站点通信模块两种通信状态中的通信可疑情况。
34.需要说明的是，当通信性能数据包括多个性能参数时，阈值数据也包括对应的多个阈值，只要通信性能数据中存在一个性能参数差于对应阈值数据中对应的阈值时，就认为该通信性能数据劣于对应的阈值数据；只有通信性能数据中的多个性能参数均好于或等于对应阈值数据中对应的阈值时，才能认为该通信性能数据不劣于对应的阈值数据。
35.平均数据是对正常通信性能数据中的性能参数分别计算平均值而得到，只要正常通信性能数据中存在一个性能参数与其对应平均数据中对应的平均值之间存在差值或差值大于设定阈值时，就认为该正常通信性能数据劣于对应的平均数据。
36.本发明能够对车载通信模块和站点通信模块的通信性能数据进行多方位多角度的监控分析，有助于全面准确地发现车地通信中的异常和可疑情况。
37.为便于理解，下面对站点监管模块和中心监管模块的监控分析进行示例性说明。在本说明书的一些实施例中，通信性能数据包括通信功率和通信速率两个性能参数，站点通信模块为m个，车载通信模块为n个。
38.站点通信模块发送和接收状态的单条通信性能数据可分别表示为、，车载通信模块发送和接收状态的单条通信性能数据可分别表示为、，a∈(1,m)，b∈(1,n)。
39.为时间戳，和分别为站点通信模块和车载通信模块的唯一模块标识，
表示标识为的站点通信模块在时间的通信性能数据，表示标识为的车载通信模块在时间的通信性能数据。k1和k2分别表示发送和接收状态，表示时刻、标识的站点通信模块的通信功率，表示时刻、标识的站点通信模块的通信速率；表示时刻、标识的车载通信模块的通信功率，表示时刻、标识的车载通信模块的通信速率。
40.站端阈值数据包括发送和接收两种，分别表示为x1={p1,v1}和x1={p2,v2}，p1和p2分别表示通信状态为发送和接收时站点通信模块的通信功率阈值，v1和v2分别表示通信状态为发送和接收时站点通信模块的通信速率阈值。同样地，车端阈值数据包括发送和接收两种，分别表示为y1={p3,v3}和y2={p4,v4}，p3和p4分别表示通信状态为发送和接收时车载通信模块的通信功率阈值，v3和v4分别表示通信状态为发送时车载通信模块的通信速率阈值。
41.假设第a个站点监管模块接收到的其站点通信模块的发送和接收状态的通信性能数据分别为和条，接收到的单个车载通信模块的发送和接收状态的通信性能数据分别为和条。第a个站点监管模块将其站点通信模块的两种通信状态的通信性能数据分别与对应两种通信状态设定的站端阈值数据对比，即是将条数据分别与x1对比，将条数据分别与x2对比；第a个站点监管模块将接收到的各车载通信模块的两种通信状态的通信性能数据分别与对应两种通信状态设定的车端阈值数据对比，即是将条数据分别与y1对比，将条数据分别与y2对比。
42.当通信性能数据劣于对应的阈值数据时，通过在通信性能数据前添加异常标识来进行异常标注，站点通信模块和车载通信模块发送和接收状态的异常通信性能数据可分别表示为、、、，b为异常标识。相似地，站点通信模块和车载通信模块发送和接收状态的正常通信性能数据可分别表示为、、、，w为正常标识。
43.假设第a个站点监管模块进行异常分析后，得到的其站点通信模块的发送和接收状态的正常通信性能数据分别为和条，得到的其站点通信模块接收的单个车载通信模块的发送和接收状态的正常通信性能数据分别为和条。
44.第a个站点监管模块对其站点通信模块两种通信状态的所有正常通信性能数据分别计算平均数据，即是对条正常通信性能数据计算正常发送平均数据，对条正常通信性能数据计算正常接收平均数据。这里的正常发送平均数据和正常接收平均数据分别可表示为和，和分别表示发送状态的条正常通信性能数据的通信功率平均值和通信速率平均值，和分别表示接收状态的条正常通信性能数据的通信功率平均值和通信速率平均值。
45.第a个站点监管模块对其站点通信模块接收的所有车载通信模块的两种通信状态的正常通信性能数据分别计算平均数据，即是对条正常通信性能数据计算正常发送平均数据，对条正常通信性能数据计算正常接收平均数据。这里的正常发送平均数据和正常接收平均数据分别可表示为和，和分别表示条正常通信性能数据的通信功率平均值和通信速率平均值，和分别表示条正常通信性能数据的通信功率平均值和通信速率平均值。
46.当正常通信性能数据劣于对应的平均数据时，在正常性能数据前添加可疑标识来替换正常标识以进行可疑标注，站点通信模块和车载通信模块发送和接收状态的可疑通信性能数据可分别表示为、、、，s为可疑标识。
47.假设第a个站点监管模块进行可疑分析后，最终得到的其站点通信模块的发送和接收状态的正常通信性能数据分别为和条，得到的其站点通信模块接收的单个车载通信模块的发送和接收状态的正常通信性能数据分别为和条。
48.中心监管模块提取出同一个车载通信模块的同一种通信状态的所有正常通信性能数据计算平均数据，即是对条数据中相同的所有正常通信性能数据计算正常发送平均数据，对条数据中相同的所有正常通信性能数据计算正常接收平均数据。这里的正常发送平均数据和正常接收平均数据可采用与上述站点监管模块的正常通信性能数据的平均数据相似的表示方式，在此不再详细描述。
49.中心监管模块提取出所有站点通信模块的同一种通信状态的正常通信性能数据计算平均数据，即是对条正常通信性能数据计算正常发送平均数据，对条正常通信性能数据计算正常接收平均数据。这里的正常发送平均数据和正常接收平均数据可采用与上述站点监管模块的正常通信性能数据的平均数据相似的表示方式，在此不再详细描述。
50.第二方面，本发明提供了一种轨道交通车地通信监管系统，如图1所示，所述系统包括：车载单元，包括车载采集模块，用于采集车载通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据；车载通信模块，用于与站点单元建立无线通信以向站点发送和接收数据，车载通信模块可采用列车上现有的通信设备。
51.站点单元，包括站点采集模块，用于采集站点通信模块处于发送和接收两种通信状态的通信性能数据；站点通信模块，用于与车载单元建立无线通信以向列车发送和接收数据，以及与中心单元建立通信以向管控中心发送和接收数据，站点通信模块可采用轨旁
基站或车站的通信设备；站点监管模块，用于基于其站点通信模块的通信性能数据对其站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于其站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对各车载通信模块的通信情况进行监控分析。所述监控分析的具体方法在上述轨道交通车地通信监管系统的实施例中进行了具体描述，在此不再赘述。
52.中心单元，包括中心通信模块，用于与站点单元建立通信以向站点发送和接收数据，以及向上位单元发送和接收数据，中心通信模块可采用现有地面指挥中心的通信设备；中心监管模块，用于基于所有站点通信模块的通信性能数据对各站点通信模块的通信情况进行监控分析，以及基于所有站点通信模块接收的所有车载通信模块的通信性能数据对列车行驶过程中各车载通信模块的全链路通信情况进行监控分析。所述监控分析的具体方法在上述轨道交通车地通信监管系统的实施例中进行了具体描述，在此不再赘述。
53.需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述，其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
54.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
55.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。