一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法技术

本发明专利技术涉及一种能够防护城际铁路GSM‑R无线消息延迟的方法，该方法依据无线通信空口信号时域相关的GSM‑R无线消息延时检测结果，对应用数据进行时间戳Stamp预置有效置信值。与现有技术相比，本发明专利技术具有确保了数据的全面性和准确性等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁路信号系统，尤其是涉及一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法。
技术介绍
目前，在基于CTCS-2+ATO的城际铁路系统中，轨旁通信控制服务器(Communication and Control System，以下简称CCS)设备的主要功能是实现轨旁与车载之间的无线通信的重要设备，CCS从车载系统接收屏蔽门开关门命令，实现屏蔽门开关门命令的管理，CCS将从调度集中管理系统接收到的运营计划转发给车载系统，以满足车载能够按照运营计划自动驾驶的需求。CCS设备与车载设备之间通过GSM-R无线网络连接，数据传输采用TCP方式，安全层采用subset037安全通信协议，应用层协议采用铁总统一制定的<<CJTL_车地无线报文定义及应用原则>>。由于CCS设备与车载设备之间的无效消息传输对消息的实时性要求较高，但是GSM-R无线网络有可能发生阻塞等导致消息延迟，而目前因为Subset-037安全层协议自身的限制，它无法防护消息的延迟，这就需要在应用层上设计一种方法来辅助完成对无线消息的延迟防护。根据<<CJTL_车地无线报文定义及应用原则>>的描述，车载设备发送到CCS设备的应用层消息里都包含一个车载时间计算器T_Train，该时间为车载设备发送该消息时的当前车载时间计数器。如图1所示，车载分别在t1、t2、t3、t4时刻发送的消息中分别携带了对应的T_Train。CCS设备在回复车载设备的应用层消息中也都包含一个车载时间计算器T_Train，该T_Train为CCS设备当前发送时刻记录的最新的来自车载设备消息中的车载时间计算器值。如图1所示在T3周期CCS设备收到了携带t3的消息，同时在回复给车载设备的消息中携带了该T_Train(t3)。此时车载设备在收到CCS设备该回复消息时，由于不确定该消息的传输延时而无法利用消息中携带的T_Train判断该消息是否延迟。因此这里需要引入一种方法来完成消息传输延时的计算，从而实现对延迟消息进行有效的防护。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，该方法依据在线时延检测结果对车载消息增加高置信的时间戳信息，并采用了多次采样以消除误差。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在于，该方法依据无线通信空口信号时域相关的GSM-R无线消息延时检测结果，对应用数据进行时间戳Stamp预置有效置信值。所述的GSM-R无线消息延时检测结果通过以下过程得到：结合穿越不同基站管辖的小区时的信号衰减特性，对采样结果进行权重处理，，从而计算车载消息的实际延迟时间。该方法具体包括以下步骤：步骤S1、每次CCS设备在发送需要确认的无线消息时记录当前CCS的时间戳到时间戳列表中的Tsend(n)，记录无线消息中携带的车载时间戳为Ttrain(n)，记录最近M个消息的时间戳信息；步骤S2、每次CCS设备在接收到来自车载设备的确认消息时，根据被其确认的车载时间Ttrain(n)将此时的CCS时间戳记录到对应的时间戳列表中的Treceive(n)；步骤S3、此时基于时间戳列表对无线消息的传输延时进行计算；步骤S4、此后每次CCS设备在发送任何无线消息的时候，其携带的车载时间设置为当前发送时刻记录的最新的来自车载设备消息中的车载时间加上Ttrans；步骤S5、在车载设备收到该无线消息时，对消息中携带的时间戳进行判断，如果该时间戳不在规定的时间范围内，则按照故障导向安全的方法进行处理。所述的M为9。所述的基于时间戳列表对无线消息的传输延时进行计算具体为：步骤S31、计算时间戳列表中第n组消息从发送到得到确认的时间
Tgap(n)＝Treceive(n)-Tsend(n)；步骤S32、遍历时间戳列表中维护的最近9个消息的时间戳，按照步骤S31的方法计算得到相应的Tgap，得到一组Tgap(i)，其中i＝1～9；步骤S33、采用斐波那契数列，对计算得到的Tgap(i)进行权重运算处理，得到最终的传输延时Ttrans。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术设计了无线消息时间戳列表，为每个有效的无线消息都进行了时间戳信息的采集，因此确保了数据的全面性和准确性；2、本专利技术设计了对采集结果的多次运算处理，因此提高了运算结果的准确性；3、本专利技术采用斐波那契数列设计了对多次运算结果的权重处理方法，更加契合列车实际运行时的无线信号衰减规律，因此可以有效均衡列车运行时导致的无线消息传输波动；4、整个方案都基于现有的框架在应用层上进行局部修改，不影响接口的兼容性。附图说明图1为
技术介绍
中的无线消息传输时序图图2为本专利技术计算无线消息传输延时流程图；图3为本专利技术实施例中的无线消息传输时序图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应属于本专利技术保护的范围。参考图1，说明了本专利技术方法的处理流程，主要包括以下步骤：步骤100，启动该方法的任务，并创建时间戳列表，完成初始化；步骤101，CCS在发送需要确认的无线消息时，判断时间戳列表是否已可用，如果不可用，则退出计算流程，不记录该消息的时间戳；如果可用，则进入步骤102；步骤102，时间戳列表可用，则记录发送该无线消息时的时间戳Tsend(i)；步骤103，判断是否收到对应的来自车载设备的确认消息，如果未收到则继续等待；如果收到则进入步骤104；步骤104，收到确认的车载无线消息，则记录收到该消息时的时间戳Treceive(i)；步骤105，对每一组记录的时间戳，计算对应的传输延时Tgap(i)＝Treceive(i)-send(i)；步骤106，对上述运算得到的一组9个Tgap(i)，按照斐波那契排列进行权重处理，具体计算方法如下：i.选取一组斐波那契排列数(1,1,2,3,5,8,13,21,34)；ii.对该排列数求和，并将各排列中个数值进行除和处理，得到一个新的组合(1/80,1/80,2/80,3/80,5/80,8/80,13/80,21/80,34/80)；iii.利用上述得到的新的排列，进行权重计算，得到最终的延迟时间，计算公式为：Ttrans＝Tgap(n-9)*(34/80)+Tgap(n-8)*21/80+Tgap(n-7)*13/80+Tgap(n-6)*8/80+Tgap(n-5)*5/80+Tgap(n-4)*3/80+Tgap(n-3)*2/80+Tgap(n-2)*1/80+Tgap(n-1)*1/80；主要实现代码如下所示：步骤107，CCS设备在发送无线消息的时候，其携带的车载时间设置为当前发送时刻记录的最新的来自车载设备消息中的车载时间加上Ttrans；本专利技术已经被应用于城际铁路通信控制服务器系统中，该系统已通过铁总组织的专家测试，包括在莞惠城际线路上实际动态跑车的专家测试，可以跟多家本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够防护城际铁路GSM‑R无线消息延迟的方法，其特征在于，该方法依据无线通信空口信号时域相关的GSM‑R无线消息延时检测结果，对应用数据进行时间戳Stamp预置有效置信值。

【技术特征摘要】
1.一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在于，该方法依据无线通信空口信号时域相关的GSM-R无线消息延时检测结果，对应用数据进行时间戳Stamp预置有效置信值。2.根据权利要求1所述的一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在于，所述的GSM-R无线消息延时检测结果通过以下过程得到：结合穿越不同基站管辖的小区时的信号衰减特性，对采样结果进行权重处理，，从而计算车载消息的实际延迟时间。3.根据权利要求1所述的一种能够防护城际铁路GSM-R无线消息延迟的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤S1、每次CCS设备在发送需要确认的无线消息时记录当前CCS的时间戳到时间戳列表中的Tsend(n)，记录无线消息中携带的车载时间戳为Ttrain(n)，记录最近M个消息的时间戳信息；步骤S2、每次CCS设备在接收到来自车载设备的确认消息时，根据被其确认的车载时间Ttrain(n)将此时的CCS时间戳记录到对应的时间戳列表中的Treceive(n)；步骤S3、此时基于时间戳列表对无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋仁钢，韩涛，刘立明，
申请(专利权)人：卡斯柯信号有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31