一种磁浮车地无线通信方法、系统及相关组件与流程

1.本技术涉及磁浮列车领域，特别涉及一种磁浮车地无线通信方法、系统及相关组件。


背景技术：

2.磁浮车地无线通信系统是列车与地面间进行信息交换的桥梁，是车载终端与地面基站设备之间传递信息的唯一通道，磁浮列车运行速度较高，时速达到600公里，在高速运行状态下，车辆与地面间通过车地无线通信系统进行双向实时数据传输，列车和地面间传递的信息包括运行控制系统数据、牵引系统数据、诊断数据、语音信息和旅客信息等。
3.高速磁浮牵引系统对列车定位信息的实时性、可靠性要求较高，要求列车定位数据传输延迟不大于5ms。而现有的标准lte系统，在发送列车实时定位数据时，要由车载终端设备的rlc层先发送资源调度请求，接收到基站mac层发送的授权后，在授权资源位置上，发送相应的列车实时定位数据，这种传统的通信方式，整个过程耗时超过10ms，无法满足高速磁浮牵引系统的5ms时延要求。
4.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种磁浮车地无线通信方法、系统、装置、磁浮列车及计算机可读存储介质，能够满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。
6.为解决上述技术问题，本技术提供了一种磁浮车地无线通信方法，应用于终端，该磁浮车地无线通信方法包括：
7.按采集周期采集列车实时定位数据；
8.在当前时刻为预设发送时刻，执行以下步骤：
9.mac层在组成的mac pdu中预留资源，并将所述mac pdu发送给phy层；
10.所述phy层将距离当前时刻最近的所述采集周期采集到的列车实时定位数据添加到所述mac pdu的所述资源中，得到上行数据，将所述上行数据发送给基站，以便所述基站从所述上行数据中解析出所述列车实时定位数据并传输给地面设备。
11.可选的，所述phy层将距离当前时刻最近的所述采集周期采集到的列车实时定位数据添加到所述mac pdu的所述资源中，得到上行数据的过程包括：
12.所述phy层将距离当前时刻最近的所述采集周期采集到的列车实时定位数据添加到所述mac pdu的所述资源中，对所述mac pdu进行编码调制操作，得到上行数据。
13.可选的，所述将所述上行数据发送给基站的过程包括：
14.通过空口将所述上行数据发送给基站。
15.可选的，所述基站从所述上行数据中解析出所述列车实时定位数据并传输给地面设备的过程包括：
16.所述基站的mac层在判定所述上行数据正确后，从所述上行数据中解析出所述列车实时定位数据并传输给地面设备。
17.可选的，该磁浮车地无线通信方法还包括：
18.当接收到所述基站发送的上行重传授权信息，执行数据重传操作，其中，所述基站在判定所述上行数据错误时发送所述上行重传授权信息。
19.可选的，每一所述采集周期的采集时刻在所述预设发送时刻之前。
20.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种磁浮车地无线通信系统，应用于终端侧，该磁浮车地无线通信系统包括：
21.采集模块，用于按采集周期采集列车实时定位数据；
22.数据传输模块，用于在当前时刻为预设发送时刻，执行以下步骤：
23.mac层在组成的mac pdu中预留资源，并将所述mac pdu发送给phy层；
24.所述phy层将距离当前时刻最近的所述采集周期采集到的列车实时定位数据添加到所述mac pdu的所述资源中，得到上行数据，将所述上行数据发送给基站，以便所述基站从所述上行数据中解析出所述列车实时定位数据并传输给地面设备。
25.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种磁浮车地无线通信装置，应用于终端侧，包括：
26.存储器，用于存储计算机程序；
27.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述的磁浮车地无线通信方法的步骤。
28.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种磁浮列车，包括如上文所述的磁浮车地无线通信装置。
29.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述的磁浮车地无线通信方法的步骤。
30.本技术提供了一种磁浮车地无线通信方法，终端侧和基站协商在固定的时频资源上发送列车实时定位数据，终端侧采集完列车实时定位数据后，该列车实时定位数据不经过终端侧rlc层和mac层，在协商好的预设发送时刻直接在phy层完成数据组包，这样避免了现有技术中资源调度请求授权引入的时延，从而满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。本技术还提供了一种磁浮车地无线通信系统、装置、磁浮列车及计算机可读存储介质，具有和上述磁浮车地无线通信方法相同的有益效果。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
32.图1为本技术所提供的一种磁浮车地无线通信方法的步骤流程图；
33.图2为本技术所提供的一种上行数据时延示意图；
34.图3为本技术所提供的一种上行数据传输流程图；
35.图4为本技术所提供的一种磁浮车地无线通信系统的结构示意图。
具体实施方式
36.本技术的核心是提供一种磁浮车地无线通信方法、系统、装置、磁浮列车及计算机可读存储介质，能够满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
38.请参照图1，图1为本技术所提供的一种磁浮车地无线通信方法的步骤流程图，该磁浮车地无线通信方法包括：
39.s101：按采集周期采集列车实时定位数据；
40.具体的，终端侧按预先设定好的采集周期采集列车实时定位数据，采集周期可以设置为20ms。本技术中，为列车实时定位数据构建了特殊的传输通道，终端侧采集完列车实时定位数据，并按接口协议打包后，直接递交phy层(物理层)进行发送，不经过rlc层(无线链路控制层)和mac层(媒体接入控制层)，节省了处理时延。
41.当然，采集周期也可以设置为其他值，根据实际工程需要选择即可，本技术在此不作具体的限定。
42.s102：判断当前时刻是否为预设发送时刻，若是，依次执行s103和s104；
43.s103：mac层在组成的mac pdu中预留资源，并将mac pdu发送给phy层；
44.具体的，终端侧和基站预先约定好固定的预设发送时刻，mac层按照现有的方式进行调度，从rlc层获取待发送数据，组成mac pdu(protocol data unit，协议数据单元)，在当前时刻未达到约定好的预设发送时刻时，直接将mac pdu发送给phy层，在当前时刻达到约定好的预设发送时刻时，在组成的mac pdu中预留资源，然后再将留有资源的mac pdu发送给phy层。预留方式如下：在要发送的数据中预留一段固定长度供phy层填充发送列车实时定位数据相关的信息，即实际发送的mac pdu数据长度为整个tb块的长度减去预留给phy层的固定长度。
45.s104：phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，得到上行数据，将上行数据发送给基站，以便基站从上行数据中解析出列车实时定位数据并传输给地面设备。
46.具体的，phy层在收到mac层调度的上行数据发送请求时，将最近一次采集到的列车实时定位数据填入mac pdu发给phy层时预留的资源中，进行统一的编码调制等一系列phy层处理，得到处理后的上行数据，然后通过空口将上行数据传输给基站。
47.进一步的，基站的mac层接收到译码正确的上行数据，若判断当前时刻为约定好的预设发送时刻，则直接从上行数据中解析出列车实时定位数据发送给地面设备，进一步提高通信效率，降低时延。如果当前时刻不是约定好的预设发送时刻，基站的mac层将上行数据直接发送给基站rlc层。
48.参照图2所示，图2为本技术所提供的一种上行数据时延示意图，终端侧在t0时刻采集到列车实时定位数据，之后经过数据打包和空口协议栈处理在t1时刻在空口发送列车实时定位数据，基站phy层在t2时刻接收到上行数据，并在phy层处理后于t3时刻将上行数据发送给层二，层二处理上行数据后于t4时刻解析出列车实时定位数据，递交给地面设备，
总时延为t4-t0。
49.其中，t0～t1：包括终端将采集到的列车实时定位信息数据互相转发、数据打包处理、lte协议栈处理等过程；t1～t2：指无线信号从终端物理层空口发出到基站物理层空口接收，光速传输，耗时us级，可忽略；t2～t3：基站物理层处理时间；t3～t4：基站层二处理时间，处理时延为4.8ms，小于5ms，满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。
50.可见，本实施例中，终端侧和基站协商在固定的时频资源上发送列车实时定位数据，终端侧采集完列车实时定位数据后，该列车实时定位数据不经过终端侧rlc层和mac层，在协商好的预设发送时刻直接在phy层完成数据组包，这样避免了现有技术中资源调度请求授权引入的时延，从而满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。
51.在上述实施例的基础上：
52.作为一种可选的实施例，该磁浮车地无线通信方法还包括：
53.当接收到基站发送的上行重传授权信息，执行数据重传操作，其中，基站在判定上行数据错误时发送上行重传授权信息。
54.具体的，参照图3所示，图3为本技术所提供的一种上行数据传输流程图，基站mac层根据crc判断接收到的上行数据是否正确，如果正确，给出ack反馈，同时将列车实时定位数据递交给地面设备，如果错误，给出nack反馈并进行上行重传调度，给出上行重传授权信息，基站mac层向基站phy层发送ack/nack及错误数据的上行重传授权信息，基站phy层通过空口将ack/nack及错误数据的上行重传授权信息发送给终端侧phy层，终端侧phy层将ack/nack及错误数据的上行重传授权信息发送给mac层，mac层如果收到ack则将harq进行及其缓存清空，如收到nack，根据上行重传授权信息或原有传输授权信息安排数据重传。
55.作为一种可选的实施例，所述每一采集周期的采集时刻在预设发送时刻之前。
56.具体的，采集触发时刻由终端侧决定，因此，可设置采集时刻在预设发送时刻之前，假设终端侧和基站约定好在传输数据时，预设发送时刻与发送第三个上行子帧的时刻对应，那么则可以选择第三个上行子帧之前的某个时刻作为采集触发时刻，应使发送时刻和采集时刻尽量接近，从而保证发送给地面设备的列车实时定位数据的有效性。
57.请参照图4，图4为本技术所提供的一种磁浮车地无线通信系统的结构示意图，应用于终端侧，该磁浮车地无线通信系统包括：
58.采集模块1，用于按采集周期采集列车实时定位数据；
59.数据传输模块2，用于在当前时刻为预设发送时刻，执行以下步骤：
60.mac层在组成的mac pdu中预留资源，并将mac pdu发送给phy层；
61.phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，得到上行数据，将上行数据发送给基站，以便基站从上行数据中解析出列车实时定位数据并传输给地面设备。
62.可见，本实施例中，终端侧和基站协商在固定的时频资源上发送列车实时定位数据，终端侧采集完列车实时定位数据后，该列车实时定位数据不经过终端侧rlc层和mac层，在协商好的预设发送时刻直接在phy层完成数据组包，这样避免了现有技术中资源调度请求授权引入的时延，从而满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。
63.作为一种可选的实施例，phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，得到上行数据的过程包括：
64.phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，对mac pdu进行编码调制操作，得到上行数据。
65.作为一种可选的实施例，将上行数据发送给基站的过程包括：
66.通过空口将上行数据发送给基站。
67.作为一种可选的实施例，基站从上行数据中解析出列车实时定位数据并传输给地面设备的过程包括：
68.基站的mac层在判定上行数据正确后，从上行数据中解析出列车实时定位数据并传输给地面设备。
69.作为一种可选的实施例，该磁浮车地无线通信方法还包括：
70.当接收到基站发送的上行重传授权信息，执行数据重传操作，其中，基站在判定上行数据错误时发送上行重传授权信息。
71.作为一种可选的实施例，所述每一采集周期的采集时刻在预设发送时刻之前。
72.另一方面，本技术还提供了一种磁浮车地无线通信装置，应用于终端侧，包括：
73.存储器，用于存储计算机程序；
74.处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一个实施例所描述的磁浮车地无线通信方法的步骤。
75.具体的，存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令，该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。处理器执行存储器中保存的计算机程序时，可以实现以下步骤：按采集周期采集列车实时定位数据；在当前时刻为预设发送时刻，执行以下步骤mac层在组成的mac pdu中预留资源，并将mac pdu发送给phy层；phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，得到上行数据，将上行数据发送给基站，以便基站从上行数据中解析出列车实时定位数据并传输给地面设备。
76.可见，本实施例中，终端侧和基站协商在固定的时频资源上发送列车实时定位数据，终端侧采集完列车实时定位数据后，该列车实时定位数据不经过终端侧rlc层和mac层，在协商好的预设发送时刻直接在phy层完成数据组包，这样避免了现有技术中资源调度请求授权引入的时延，从而满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。
77.作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，对mac pdu进行编码调制操作，得到上行数据。
78.作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：通过空口将上行数据发送给基站。
79.作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：基站的mac层在判定上行数据正确后，从上行数据中解析出列车实时定位数据并传输给地面设备。
80.作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：当接收到基站发送的上行重传授权信息，执行数据重传操作，其中，基站在判定上行数据错误时发送上行重传授权信息。
81.作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现
以下步骤：配置所述每一采集周期的采集时刻在预设发送时刻之前。
82.在上述实施例的基础上，作为优选实施方式，磁浮车地无线通信装置还包括：
83.输入接口，与处理器相连，用于获取外部导入的计算机程序、参数和指令，经处理器控制保存至存储器中。该输入接口可以与输入装置相连，接收用户手动输入的参数或指令。该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端外壳上设置的按键、轨迹球或触控板。
84.显示单元，与处理器相连，用于显示处理器发送的数据。该显示单元可以为液晶显示屏或者电子墨水显示屏等。
85.网络端口，与处理器相连，用于与外部各终端设备进行通信连接。该通信连接所采用的通信技术可以为有线通信技术或无线通信技术，如移动高清链接技术(mhl)、通用串行总线(usb)、高清多媒体接口(hdmi)、无线保真技术(wifi)、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于ieee802.11s的通信技术等。
86.另一方面，本技术还提供了一种磁浮列车，包括如上文的磁浮车地无线通信装置。
87.对于本技术所提供的一种磁浮列车的介绍请参照上述实施例，本技术在此不在赘述。
88.本技术所提供的一种磁浮列车具有和上述磁浮车地无线通信方法相同的有益效果。
89.另一方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一个实施例所描述的磁浮车地无线通信方法的步骤。
90.具体的，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：按采集周期采集列车实时定位数据；在当前时刻为预设发送时刻，执行以下步骤mac层在组成的mac pdu中预留资源，并将mac pdu发送给phy层；phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，得到上行数据，将上行数据发送给基站，以便基站从上行数据中解析出列车实时定位数据并传输给地面设备。
91.可见，本实施例中，终端侧和基站协商在固定的时频资源上发送列车实时定位数据，终端侧采集完列车实时定位数据后，该列车实时定位数据不经过终端侧rlc层和mac层，在协商好的预设发送时刻直接在phy层完成数据组包，这样避免了现有技术中资源调度请求授权引入的时延，从而满足磁悬浮列车实时定位数据传输延迟不大于5ms的要求。
92.作为一种可选的实施例，计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：phy层将距离当前时刻最近的采集周期采集到的列车实时定位数据添加到mac pdu的资源中，对mac pdu进行编码调制操作，得到上行数据。
93.作为一种可选的实施例，计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：通过空口将上行数据发送给基站。
94.作为一种可选的实施例，计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：基站的mac层在判定上行数据正确后，从上行数据中解析出
列车实时定位数据并传输给地面设备。
95.作为一种可选的实施例，计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：当接收到基站发送的上行重传授权信息，执行数据重传操作，其中，基站在判定上行数据错误时发送上行重传授权信息。
96.作为一种可选的实施例，计算机可读存储介质中存储的计算机子程序被处理器执行时，具体可以实现以下步骤：配置所述每一采集周期的采集时刻在预设发送时刻之前。
97.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
98.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。