云平台下的车载接口平台系统及通信系统的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种云平台下的车载接口平台系统及通信系统。


背景技术：

2.目前城轨信息系统建设各子系统采用物理隔离的方式造成了信息孤岛严重，基础设施分散，网络资源浪费，安全管控偏弱，运维体系失衡，标准规范缺失，各子系统之间数据独立存储，部署独立，设备多而杂等。因此建设融合云平台数据中心，监控数据统一存储、集中分析，为线网中心、线路中心提供统一的服务是必然的发展趋势。由此，基于云平台的信号系统应用而生。
3.为配合测试部署在云平台上的车载设备，如atp(automatic train protection，列车自动保护系统)或ato(automatic train operation，列车自动运行系统))，急需解决仿真列车与车载设备之间的接口问题。
4.传统的车载接口平台与车载设备之间信息的交互主要有数字量输入输出(io，input and output)、can(controller area network，控制器局域网络)通信和串口通信等方式。由于仿真系统和车载设备部署在云平台上，这种基于硬线连接的通信方式无法满足云平台上信息的交互。


技术实现要素：

5.本发明提供一种云平台下的车载接口平台系统及通信系统，用以解决现有技术中基于硬线连接的通信方式无法满足云平台上仿真系统和车载设备之间通信的缺陷，实现通过网络通信方式满足云平台上仿真系统和车载设备之间的通信。
6.本发明提供一种云平台下的车载接口平台系统，包括仿真列车信息处理单元、车载设备信息处理单元、io处理单元、速度和位置处理单元，以及应答器处理单元；
7.其中，所述仿真列车信息处理单元用于对列车仿真系统发送的io信息、列车速度、列车位置和应答器信息进行解析，对车载设备发送的io信息和应答器查询信息进行解析；
8.所述io处理单元用于对解析后的所述列车仿真系统发送的io信息处理后发送给所述车载设备；对解析后的所述车载设备发送的io信息处理后发送给所述列车仿真系统；
9.所述速度和位置处理单元用于对解析后的所述列车速度和列车位置处理后发送给所述车载设备；
10.所述应答器处理单元用于对解析后的所述应答器查询信息进行处理后回复给所述车载设备；对解析后的所述应答器信息进行处理后发送给所述车载设备；
11.所述车载接口平台系统、列车仿真系统和车载设备部署在云平台上；
12.所述车载接口平台系统和所述列车仿真系统通过以太网接口进行通信，所述车载接口平台系统和所述车载设备通过以太网接口进行通信。
13.根据本发明提供的一种云平台下的车载接口平台系统，还包括第一配置文件和第
二配置文件；
14.所述第一配置文件中配置有所述列车仿真系统对应的io信息的标识、电平有效性和通信顺序，所述第二配置文件中配置有所述车载设备对应的io信息的标识、电平有效性和通信顺序；
15.所述io处理单元用于在所述第一配置文件中存在所述列车仿真系统发送的io信息的标识，且所述列车仿真系统发送的io信息的电平有效性为有效的情况下，对解析后的所述车载设备发送的io信息处理后，根据所述第一配置文件中列车仿真系统发送的io信息的通信顺序发送给所述车载设备；
16.在所述第二配置文件中存在所述车载设备发送的io信息的标识，且所述车载设备发送的io信息的电平有效性为有效的情况下，对解析后的所述车载设备发送的io信息处理后，根据所述第二配置文件中车载设备发送的io信息的通信顺序发送给所述列车仿真系统。
17.根据本发明提供的一种云平台下的车载接口平台系统，所述仿真列车信息处理单元还用于对所述列车仿真系统发送的列车加速度进行解析；
18.所述速度和位置处理单元用于根据最近一次解析的所述列车仿真系统发送的列车速度和列车加速度，计算当前列车速度；
19.根据最近一次解析的所述列车仿真系统发送的列车位置、列车加速度和所述当前列车速度，计算当前列车位置；
20.将所述当前列车速度和所述当前列车位置发送给所述车载设备。
21.根据本发明提供的一种云平台下的车载接口平台系统，所述仿真列车信息处理单元用于接收位于所述列车仿真系统中仿真列车前方预设范围内的所有仿真应答器发送的应答器消息，并对所述应答器消息进行解析；
22.所述应答器处理单元用于根据所述仿真应答器的位置，对解析后的所述仿真应答器发送的应答器消息进行排序，根据排序结果生成应答器消息待发列表；
23.从所述应答器消息待发列表中依次取出一个应答器消息，根据取出的应答器消息所属的仿真应答器的位置和所述当前列车位置，计算所述仿真应答器和仿真列车之间的距离；
24.在所述距离小于预设阈值的情况下，将取出的应答器消息发送给所述车载设备，并从所述应答器消息待发列表中删除所述应答器消息。
25.本发明还提供一种通信系统，包括：列车仿真系统、车载设备和上述任一种所述的云平台下的车载接口平台系统。
26.根据本发明提供的一种通信系统，所述列车仿真系统用于读取仿真列车配置信息和车载设备配置信息，创建仿真列车主进程，以创建仿真列车，并根据所述仿真列车配置信息为所述仿真列车创建车载接口平台副进程，以创建所述车载接口平台系统；
27.所述车载接口平台系统用于根据所述仿真列车主进程发送的车载设备配置信息，向所述车载设备发起tcp连接；等待所述仿真列车发起tcp连接。
28.根据本发明提供的一种通信系统，所述车载接口平台系统用于创建tcp客户端，通过所述tcp客户端根据所述仿真列车主进程发送的车载设备配置信息，向所述车载设备发起tcp连接；创建tcp服务端，通过所述tcp服务端监听所述仿真列车发起的tcp连接。
29.根据本发明提供的一种通信系统，所述列车仿真系统用于为不同的所述仿真列车创建不同的所述车载接口平台副进程。
30.根据本发明提供的一种通信系统，所述列车仿真系统用于在删除所述仿真列车的情况下，向所述车载接口平台系统发送关闭程序的命令；
31.所述车载接口平台系统用于根据所述命令中断与所述车载设备的连接，并关闭程序。
32.本发明提供的云平台下的车载接口平台系统及通信系统，通过对部署在云平台上的列车仿真系统和车载设备，采用以太网接口的网络通信方式对两者之间的交互信息进行传输，同时对每种交互信息采用单独的处理单元，即单独线程进行处理，降低各信息之间的耦合度，提高了交互信息的处理速度。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
34.图1是本发明提供的云平台下的车载接口平台系统的结构示意图；
35.图2是本发明提供的云平台下的车载接口平台系统中io处理单元的处理流程示意图；
36.图3是本发明提供的云平台下的车载接口平台系统中速度和位置处理单元的处理流程示意图；
37.图4是本发明提供的云平台下的车载接口平台系统中应答器处理单元的处理流程示意图；
38.图5是本发明提供的通信系统中车载接口平台系统与仿真系统和车载设备之间的动态连接方式流程示意图。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.下面结合图1描述本发明的云平台下的车载接口平台系统，该系统包括仿真列车信息处理单元、车载设备信息处理单元、io处理单元、速度和位置处理单元，以及应答器处理单元；
41.其中，所述仿真列车信息处理单元用于对列车仿真系统发送的io信息、列车速度、列车位置和应答器信息进行解析，对车载设备发送的io信息和应答器查询信息进行解析；
42.可选地，列车仿真系统包括仿真列车模型、仿真动力学模型和仿真轨旁模型。列车仿真系统发送的io信息为列车仿真系统的输入和输出量，列车速度和列车位置为仿真列车的速度和位置，应答器信息为仿真轨旁模型中应答器发送的消息。
43.车载设备包括atp和ato。车载设备发送的io信息为车载设备的输入和输出量，应答器查询信息为车载设备发送的获取应答器消息的请求。
44.所述io处理单元用于对解析后的所述列车仿真系统发送的io信息处理后发送给所述车载设备；对解析后的所述车载设备发送的io信息处理后发送给所述列车仿真系统；
45.io处理单元用来对列车仿真系统和车载设备交互的io信息进行处理。本实施例不限于io处理单元处理的具体步骤。
46.所述速度和位置处理单元用于对解析后的所述列车速度和列车位置处理后发送给所述车载设备；
47.速度和位置处理单元用来对列车仿真系统发送的列车速度和列车位置进行处理，本实施例不限于速度和位置处理单元处理的具体步骤。
48.所述应答器处理单元用于对解析后的所述应答器查询信息进行处理后回复给所述车载设备；对解析后的所述应答器信息进行处理后发送给所述车载设备；
49.应答器处理单元用来对列车仿真系统和车载设备交互的应答器信息和应答器查询信息进行处理，其中，对应答器查询信息进行处理是指查询是否存在应答器，并将查询结果回复给车载设备。对应答器信息进行处理是指判断应答器的位置是否在仿真列车的预设范围内，根据判断结果确定是否将应答器消息发送给车载设备。本实施例不限于应答器处理单元处理的具体步骤。
50.所述车载接口平台系统、列车仿真系统和车载设备部署在云平台上；所述车载接口平台系统和所述列车仿真系统通过以太网接口进行通信，所述车载接口平台系统和所述车载设备通过以太网接口进行通信。
51.可选地，以太网接口为rj45接口。统一列车仿真系统和车载设备之间各信息的交互接口，统一采用以太网接口，摒弃了传统交互信息对硬件的依赖，可部署在云平台上，应用于云上列车系统演示及云上车载设备测试场景。
52.本实施例中的车载接口平台系统针对部署在云平台上的列车仿真系统和车载设备，采用以太网接口的网络通信方式对两者之间的交互信息进行传输，同时对每种交互信息采用单独的处理单元，即单独线程进行处理，降低各信息之间的耦合度，提高了交互信息的处理速度。
53.在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例中还包括第一配置文件和第二配置文件；所述第一配置文件中配置有所述列车仿真系统对应的io信息的标识、电平有效性和通信顺序，所述第二配置文件中配置有所述车载设备对应的io信息的标识、电平有效性和通信顺序；
54.参考当前所有制式下仿真列车与车载设备交互的io量，为每个io量制定唯一标识，形成io通用协议。列车仿真系统和车载接口平台系统之家的io通信依据io通用协议解析传输与发送。
55.制定第一配置文件，即do(data output，数据输出)配置文件和第二配置文件，即di(data input，数据输入)。根据io通用协议，为每路do和di均配置唯一标识、电平有效性和通信顺序等。通信顺序包括发送顺序和接收顺序。
56.当需要修改、增加或删除仿真列车与车载设备之间通信的io信息时，只需要修改第一配置文件和第二配置文件。
57.所述io处理单元用于在所述第一配置文件中存在所述列车仿真系统发送的io信息的标识，且所述列车仿真系统发送的io信息的电平有效性为有效的情况下，对解析后的所述车载设备发送的io信息处理后，根据所述第一配置文件中列车仿真系统发送的io信息的通信顺序发送给所述车载设备；
58.io处理单元根据第一配置文件确定是否对列车仿真系统发送的io信息进行处理，以及在处理后io信息的发送顺序。
59.在所述第二配置文件中存在所述车载设备发送的io信息的标识，且所述车载设备发送的io信息的电平有效性为有效的情况下，对解析后的所述车载设备发送的io信息处理后，根据所述第二配置文件中车载设备发送的io信息的通信顺序发送给所述列车仿真系统。
60.io处理单元根据第二配置文件确定是否对车载设备发送的io信息进行处理，以及在处理后io信息的发送顺序。
61.本实施例中列车仿真系统和车载设备之间交互的所有io信息的数量、标识、电平有效性和通信顺序均可在第一配置文件和第二配置文件中动态配置，兼容了各种制式列车与车载设备之间的io通信，满足对于车载接口平台系统的多制式要求，提高了车载接口平台系统的适用范围。
62.在上述各实施例的基础上，如图3所示，本实施例中所述仿真列车信息处理单元还用于对所述列车仿真系统发送的列车加速度进行解析；所述速度和位置处理单元用于根据最近一次解析的所述列车仿真系统发送的列车速度和列车加速度，计算当前列车速度；根据最近一次解析的所述列车仿真系统发送的列车位置、列车加速度和所述当前列车速度，计算当前列车位置；将所述当前列车速度和所述当前列车位置发送给所述车载设备。
63.具体地，由于列车仿真系统需要处理的消息种类多而复杂，对仿真列车的位置和速度信息的计算周期较长，一般为100ms，无法满足车载设备对于位置和速度信息的精确度要求。
64.车载接口平台系统处理仿真列车的速度和位置消息由独立线程实现，可将仿真列车的位置和速度的计算周期缩小，并发送至车载设备。
65.车载接口平台系统收到仿真列车发送的位置和速度消息后，依据收到的位置、速度和加速度信息每隔10ms重新计算列车位置与速度。并在下次收到仿真列车发送的位置和速度信息时，对当前的计算值进行校正。
66.本实施例中车载接口平台内部在列仿真系统发送的速度和位置消息基础上，对列车的位置和速度消息进行维护，其运行周期更快，显著提高仿真系统与车载设备之间的速度和位置的交互效率。
67.在上述实施例的基础上，如图4所示，本实施例中所述仿真列车信息处理单元用于接收位于所述列车仿真系统中仿真列车前方预设范围内的所有仿真应答器发送的应答器消息，并对所述应答器消息进行解析；
68.列车仿真系统发送仿真列车前方预设范围内所有仿真应答器的应答器消息至车载接口平台系统。
69.所述应答器处理单元用于根据所述仿真应答器的位置，对解析后的所述仿真应答器发送的应答器消息进行排序，根据排序结果生成应答器消息待发列表；
70.应答器处理单元根据仿真应答器的位置确定仿真应答器距离仿真列车的远近，按照距离仿真列车的距离从近到远的顺序对仿真应答器发送的应答器消息进行排序。使用排序后的应答器消息生成应答器消息待发列表，即应答器消息待发列表中应答器消息的排序按照距离仿真列车的距离从近到远的顺序进行排序。
71.从所述应答器消息待发列表中依次取出一个应答器消息，根据取出的应答器消息所属的仿真应答器的位置和所述当前列车位置，计算所述仿真应答器和仿真列车之间的距离；
72.车载接口平台系统依次从应答器待发列表中取出一个应答器信息，根据内部维护的列车位置信息实时计算与仿真应答器和仿真列车之间的距离。
73.在所述距离小于预设阈值的情况下，将取出的应答器消息发送给所述车载设备，并从所述应答器消息待发列表中删除所述应答器消息。
74.在当前列车位置小于预设阈值，即处于应答器激活范围内的情况下，将应答器信息发送至车载设备，然后删除此应答器消息，继续计算应答器消息待发列表中下一个应答器消息所属的仿真应答器与仿真列车之间的距离，在处于应答器激活范围内时进行发送，依次后推。本实施例提高了应答器消息发送时机的准确性。
75.本实施例提供一种通信系统，包括列车仿真系统、车载设备和上述任一实施例中的云平台下的车载接口平台系统。
76.在上述实施例的基础上，如图5所示，本实施例中所述列车仿真系统用于读取仿真列车配置信息和车载设备配置信息，创建仿真列车主进程，以创建仿真列车，并根据所述仿真列车配置信息为所述仿真列车创建车载接口平台副进程，以创建所述车载接口平台系统；
77.可选地，仿真列车配置信息包括仿真列车的ip(internet protocol，网际协议)和端口，车载设备配置信息包括车载设备的ip和端口。
78.在列车仿真系统中创建仿真列车模型后，自动创建与仿真列车对应类型的车载接口平台系统。车载接口平台系统以副进程的方式随着仿真列车主进程的创建而创建，并带有仿真列车的ip和端口信息，以及所要连接的车载设备的ip和端口信息。
79.所述车载接口平台系统用于根据所述仿真列车主进程发送的车载设备配置信息，向所述车载设备发起tcp连接；等待所述仿真列车发起tcp连接。
80.车载接口平台副进程启动后，根据车载设备配置信息自动发起与车载设备tcp连接。并等待仿真列车发起网络连接，连接成功后开始处理仿真列车与车载设备之间的交互信息。
81.本实施例中的车载接口平台系统与列车仿真系统和车载设备之间采用动态连接方式，实现仿真列车与车载设备的快速连接和响应。
82.在上述实施例的基础上，如图5所示，本实施例中车载接口平台系统用于创建tcp客户端，通过tcp客户端根据所述仿真列车主进程发送的车载设备配置信息，向车载设备发起tcp连接；创建tcp服务端，通过tcp服务端监听所述仿真列车发起的tcp连接。
83.在上述实施例的基础上，本实施例中所述列车仿真系统用于为不同的所述仿真列车创建不同的所述车载接口平台副进程。
84.如图5所示，当有两个仿真列车时，为每个仿真列车分别创建一个车载接口平台副
进程。
85.本实施例中的车载接口平台系统响应列车仿真系统依据不同的仿真列车配置创建车载接口平台副进程，实现多个车载接口平台系统同时运行，支持多个仿真列车与车载设备的连接。
86.在上述实施例的基础上，本实施例中所述列车仿真系统用于在删除所述仿真列车的情况下，向所述车载接口平台系统发送关闭程序的命令；所述车载接口平台系统用于根据所述命令中断与所述车载设备的连接，并关闭程序。
87.本实施例中的车载接口平台系统随着仿真列车的创建和销毁而启动运行和关闭，提高了多列车仿真演示和测试的效率。
88.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。