MVB端口数据处理方法、MVB通信网络及轨道交通车辆与流程

mvb端口数据处理方法、mvb通信网络及轨道交通车辆
技术领域
1.本发明涉及列车控制系统数据储存技术，特别是一种mvb端口数据处理方法、mvb通信网络及轨道交通车辆。


背景技术：

2.轨道交通领域，列车控制系统需存储的数据量庞大，而数据储存受到储存空间、储存时间的限制，为了防止占用太多的储存空间，现有技术中，只利用固定某些端口进行数据储存，同时储存时间也受到限制。如果采集的数据数量有限，会对列车数据的实时采集、检测、分析造成影响。
3.申请号为200910142057.4的发明专利公开了一种数据传输方法、检错方法、系统和装置，其将原始数据封装成pes数据包，并在每个数据包头写入检错参数，并传输数据包。该方案未考虑储存空间和采集时间的限制，将导致列车控制系统存储负担加重，严重的会导致mvb通信网络崩溃，影响列车正常运营。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种mvb端口数据处理方法、mvb通信网络及轨道交通车辆，大幅度压缩mvb通信中数据传输大小，防止mvb通信网络崩溃。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种mvb端口数据处理方法，在每个数据发送周期t1内均执行包括以下步骤的操作：
6.s1、t＝0时刻，发送端将所有mvb端口数据发送至接收端；
7.s2、t＝i时刻，判断发送端内mvb端口数据相对t＝0时刻的mvb端口数据是否变化，若所有mvb端口数据均无变化，则只发送mvb端口数据包头至接收端；若有若干个mvb端口数据发生变化，则发送端将发生变化的mvb端口数据发送至接收端；其中，i＞0。
8.本发明的mvb端口数据处理方法，在每个发送周期内，通过将t＝i时刻的mvb端口数据与t＝0时刻的mvb端口数据进行比较，且只发送t＝0时刻的mvb端口数据和i时刻变化的端口数据，从而实现了发送端的数据压缩，大幅度压缩了mvb通信中数据传输大小，进而可以防止mvb通信网络崩溃，防止传输的mvb端口数据丢失，且保证了数据传输的实时性。
9.本发明中，t1＝1024ms。考虑到mvb通信数据的压缩效率，t1周期越小则较多端口的变化的概率越小，压缩效率越高；同时t1越小，完整帧的数量越多。综合二者的平衡性，通过实际经验测试选择t1＝1s(即1024ms)。
10.进一步的，本发明的方法还包括：
11.s3、接收端对接收的mvb端口数据进行解码，将s2步骤中的变化数据复原成完整帧数据，存在缓存中待用。
12.s4、在每个数据存储周期t2内，将t＝0时刻的复原后的数据保存至缓存内；判断t＝k时刻复原后的数据相对t＝k-1时刻的数据是否发生变化，若是，则接收端将变化后的数
据保存至缓存内；若t＝k时刻复原后的数据相对t＝k-1时刻的数据无变化，则只存储t＝k时刻复原后的数据中mvb端口数据包头至缓存；其中，k＞1。
13.本发明为了减小数据存储空间，在接收端判断数据是否变化，只将每个周期起始时刻(t＝0时刻)的复原后的数据以及变化后的数据放入缓存内，从而进一步压缩了mvb通信过程中待存储的数据的大小，极大地节省了数据存储空间，减轻了列车控制系统的存储负担。
14.所述接收端每隔t2将缓存内的数据写入存储设备中。
15.优选地，t2＝5min。t2的设置主要考虑到mvb通信的压缩效率及数据的耦合性，因为s3、s4步骤中对于数据的处理，t＝k时变化的数据对比依据是t＝k-1时，t2设置越长，则发生数据传输错误等突发情况导致无法恢复的数据就会越多；同时t2设置越短，完整帧数量越多，压缩效率越低，通过实际经验测试选择t2＝5min，保证压缩效率的同时，降低数据耦合性，尽可能减少发生数据传输错误等突发情况导致数据无法恢复的情况。
16.进一步的，为了便于校验错误数据，所述发送端发送至接收端的每一帧数据末尾均设置有crc校验码。
17.进一步的，为了保证复原数据的准确性，步骤s3中，所述接收端对接收的mvb端口数据进行解码的具体实现过程包括：根据每一帧数据末尾的校验码对接收的mvb端口数据进行校验，丢弃错误数据；接收端判断接收到的数据是完整帧还是变化帧，若接收到完整帧，则直接存储完整帧，若接收到变化帧，则将变化帧数据复原为完整数据；所述完整帧是指所有mvb端口数据；所述变化帧是指发生变化的mvb端口数据。
18.本发明还提供了一种mvb通信网络，包括：
19.vcu，用于在每个数据发送周期t1内执行包括以下步骤的操作：
20.t＝0时刻，将所有mvb端口数据发送至erm；
21.t＝i时刻，判断mvb端口数据相对t＝0时刻的mvb端口数据是否变化，若所有mvb端口数据均无变化，则只发送mvb端口数据包头至erm；若有若干个mvb端口数据发生变化，则发送端将发生变化的mvb端口数据发送至erm；其中，i＞0；
22.erm，用于对接收的mvb端口数据进行解码，将变化帧数据解析为完整帧数据，存在缓存待用。
23.erm对接收的mvb端口数据进行解码的具体实现过程包括：根据每一帧数据末尾的校验码对接收的mvb端口数据进行校验，丢弃错误数据；判断接收到的数据是完整帧还是变化帧，若接收到完整帧，则直接存储完整帧，若接收到变化帧，则将变化帧数据复原为完整数据；所述完整帧是指所有mvb端口数据；所述变化帧是指发生变化的mvb端口数据。
24.所述erm还执行如下操作：在每个数据存储周期t2内，将t＝0时刻的复原后的数据保存至缓存内；判断t＝k时刻复原后的数据相对t＝k-1时刻的数据是否发生变化，若是，则接收端将变化后的数据保存至缓存内；若t＝k时刻复原后的数据相对t＝k-1时刻的数据无变化，则只存储t＝k时刻复原后的数据中mvb端口数据包头至缓存；其中，k＞1。
25.所述vcu与所述erm通过udp协议通信。udp通信的特点就是其没有拥赛控制，发送端会以预先设置的速率发送数据，具有较高的实时性，但是一旦网络出现问题则会出现丢失数据情况。由于vcu和erm之间网络拓扑结构简单，电气连接稳定可靠，可以认为通信网络可靠，并且本发明涉及的通信需要实时性，为了进一步保证通信实时性，本发明选择udp通
信。
26.作为一个发明构思，本发明还提供了一种轨道交通车辆，其采用上述mvb通信网络。
27.本发明中，t＝0时刻，在数据发送过程中是指发送周期的起始时刻，在数据存储过程中是指存储周期的起始时刻。
28.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明可以大幅度压缩mvb通信中数据传输、储存大小，从而将mvb通信端口的全端口数据储存，极大地节省了存储空间，且减轻了列车控制系统存储负担，降低了mvb通信网络崩溃的风险，保障了列车正常运营。
附图说明
29.图1为本发明实施例1数据发送流程图；
30.图2为本发明实施例1数据接收流程图；
31.图3为本发明实施例1数据存储流程图；
32.图4为本发明实施例2网络结构图。
具体实施方式
33.本发明实施例1数据处理方法包括以下步骤：
34.步骤1原始数据编码及发送
35.原始数据是指列车控制模块发出或者接收到的mvb端口数据,mvb端口数据经过原始数编码压缩变为事件记录数据。
36.原始数据编码压缩方法是将原始数据通过差异化编码的方式实现的。原始数据包括每个mvb端口信息(包括端口大小、周期、长度、数据内容)，每个发送周期中，t＝0时刻(即发送周期的起始时刻)的原始数据组合成完整帧数据，将t＝i时刻的mvb端口数据与t＝0时刻的完整帧数据进行对比，当mvb端口数据内容变化时，将变化的mvb端口信息组合成变化帧数据。
37.如图1所示，发送过程是指原始数据编码后发送给数据储存设备，发送周期为1024ms，每个发送周期t1发送的数据由1个完整帧和若干个变化帧组成，每个发送周期内变化帧的参考标准为该周期中的完整帧。该发送过程用来保证数据的可靠性，一旦数据出现差错，可丢弃部分数据，从下一周期的完整帧重新获取到正确数据。其中1024ms作为参数，可根据实际情况进行调整。
38.每一帧数据末尾添加了crc校验，用于接受后续的数据校验，便于识别并丢弃错误的变化帧。
39.下表为发送出的数据协议，其中控制字用于区分完整帧和变化帧。
[0040][0041]
[0042]
步骤2接收端解码
[0043]
如图2所示，接收到步骤1中传输的数据后，通过crc校验数据是否正确，丢弃错误的数据。接收端可以根据控制字区分出接收到的数据是完整帧还是变化帧，如果接收到完整帧，则直接存储完整帧，如果接收到变化帧，则将变化帧与完整帧对比，将变化帧数据复原为完整帧数据(即将每个变化帧和完整帧中未发生变化的端口数据组合为完整帧数据，例如变化帧含有50个mvb端口数据，则将该50个mvb端口数据和完整帧中另外的50个未发生变化的mvb端口数据组合为一个完整帧数据)，将解码出的数据储存在缓存中等待使用。
[0044]
步骤3数据储存为文件
[0045]
如图3，步骤2中解码出的数据保存在缓存中。储存文件的方法为，设定每5分钟为一个周期，每个存储周期的数据由一个完整帧和若干个变化帧组成，变化帧的判断标准是将当前帧数据与上一帧数据进行对比，当前帧发生了变化的数据即组成变化帧。在缓存中开辟一个空间用来储存每个周期的文件，该文件储存5分钟后则复制到硬盘等数据存储设备中，永久保存。其中5分钟作为参数，可根据实际情况进行调整。
[0046]
本发明的方法可以大幅度压缩mvb通信中数据传输、储存大小，从而将mvb通信端口的全端口数据储存。
[0047]
本发明的方法可以大幅度压缩文件大小，是因为采用了差异化储存的方式，在步骤1、步骤3中两次压缩了文件大小。同时本发明考虑到了错误校验问题，如果出现偶发传输故障问题最多丢失1024ms的数据。
[0048]
如图4，本发明的通信网络结构包括vcu、vcu通过udp总线与erm通信。一般情况下轨道交通领域都是vcu(列车控制模块)作为原始数据的提供设备，实现步骤1，通过udp发送原始数据编码后的数据帧，包括完整帧和变化帧两种类型。erm(事件记录模块)用于接收数据、储存数据，实现步骤2、步骤3。