【技术实现步骤摘要】
本申请一般地涉及冗余控制，尤其涉及一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法及系统。
技术介绍
1、随着车载网络和以太网技术的飞速发展，逐渐将以太网技术应用于轨道交通领域中的列车控制，以太网一般部署为环形拓扑的网络结构，每个设备使用两个端口分别和两侧的相邻设备互连，形成包括一条闭合链路的环形拓扑网络；在环形拓扑网络中，任意两个设备能够通过闭合链路传输控制指令，无需一个中心控制设备，从而实现了列车的分布式逻辑控制。
2、目前，公开号为cn114500161a的专利申请文件公开了一种基于车载以太环网的冗余链路切换方法，将车载以太环网分为一个主节点和若干个从节点；主节点周期性的发送用于检测是否存在故障链路的故障检测报文，当存在故障链路时，主节点发送用于定位故障链路的故障定位报文；定位故障链路后，修改对应故障链路上相邻节点的以太网地址表，然后确定新的数据收发链路，以实现冗余链路切换；切换冗余链路后，主节周期性的发送用于检测故障链路是否恢复的恢复检测报文；当对应故障链路恢复后，更新恢复后的故障链路上相邻节点的以太网地址表；然后切换恢复后的故障链路实现数据收发，以完成冗余链路还原。
3、上述方法在出现链路故障时，通过控制以太环网中冗余链路的切换来确保数据的收发，然而，在分布式逻辑控制场景下，对控制指令的传输时间有严格要求，仅在出现链路故障时切换冗余链路，无法充分利用以太环网中的传输资源，同时无法保证控制指令的传输时间满足控制需求，导致出现控制指令响应时间过长的情况；故亟需一种环网冗余控制方法，以保证控制指令的传输时间满
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的上述技术问题，本申请提供了一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，保证环网中控制指令的传输时间满足控制需求，避免出现控制延迟，进而提高控制的安全性。
2、本专利技术提供了一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，所述环网包括逻辑控制节点和传输链路，一个传输链路对应一个冗余链路，环网冗余控制方法包括：响应于一个逻辑控制节点发出控制指令，获取所述环网中所有传输路径，其中所述控制指令包括控制信息和接收节点，所述传输路径的起点为所述逻辑控制节点，终点为所述接收节点，且所述传输路径包括至少一个传输链路；计算每条传输路径的总传输时长，所述总传输时长为传输路径上所有传输链路的子传输时长之和，所述子传输时长满足关系式：
3、
4、其中，为所述控制信息的数据大小，为传输链路的带宽，为控制信息沿传输链路传输的起始传输时刻，为时传输链路的带宽使用率，为终止节点的最大吞吐量，为时终止节点的实时吞吐量，为所述控制信息从起始节点沿传输链路传输至终止节点的子传输时长；获取所述控制信息的设定响应时间；响应于总传输时长最小值不大于所述设定响应时间，将总传输时长最小值对应的传输路径作为目标路径，以完成所述控制指令的传输，响应于总传输时长最小值大于所述设定响应时间，将总传输时长最小值对应的传输路径中的传输链路切换至对应的冗余链路，以完成所述控制指令的传输。
5、在一些实施例中，所述传输路径包括至少两个存在先后顺序的逻辑控制节点，所述计算每条传输路径的总传输时长包括：将一条传输路径划分为多条传输链路，一条传输链路包括两个相邻的逻辑控制节点，且发送控制信息的逻辑控制节点为起始节点，接收控制信息的逻辑控制节点为终止节点；对于当前传输链路，计算所述当前传输链路之前所有传输链路的子传输时长之和，并结合当前时刻确定当前传输链路的起始传输时刻；预测起始传输时刻下当前传输链路的带宽使用率，以及当前传输链路终止节点的实时吞吐量；计算当前传输链路的子传输时长；响应于当前传输链路的终止节点不为所述接收节点，计算当前传输链路下一个相邻传输链路的子传输时长，其中当前传输链路的终止节点为下一个相邻传输链路的起始节点；响应于当前传输链路的终止节点为所述接收节点，计算所述传输路径上所有传输链路的子传输时长之和作为所述传输路径的总传输时长。
6、在一些实施例中，所述预测起始传输时刻下当前传输链路的带宽使用率，以及当前传输链路终止节点的实时吞吐量包括：采集历史时间窗口内每一时刻所述当前传输链路的带宽使用率以获取第一样本集，采集所述历史时间窗口内每一时刻当前传输链路终止节点的实时吞吐量以获取第二样本集；利用最小二乘法分别对所述第一样本集和所述第二样本集进行多项式拟合，得到带宽使用率曲线和实时吞吐量曲线，其中所述带宽使用率曲线的输入为任意时刻，输出为所述时刻对应的带宽使用率，所述实时吞吐量曲线的输入为任意时刻，输出为所述时刻对应的实时吞吐量；将所述起始传输时刻输入所述带宽使用率曲线以预测起始传输时刻下当前传输链路的带宽使用率，将所述起始传输时刻输入所述实时吞吐量曲线以预测起始传输时刻下当前传输链路终止节点的实时吞吐量。
7、在一些实施例中，获取所述控制信息的设定响应时间包括：采集历史时间内所述控制信息的所有历史响应时间；利用离群点检测算法对所有历史响应时间进行检测，得到每个历史响应时间的离群程度，所述离群点检测算法为lof算法；基于所述离群程度对所有历史响应时间进行加权求和以获取所述控制信息的设定响应时间，所述设定响应时间满足关系式：
8、
9、其中，为所有历史响应时间的数量，为第个历史响应时间，为第个历史响应时间的离群程度，为所有历史响应时间的离群程度总和，为控制信息的设定响应时间。
10、在一些实施例中，所述将总传输时长最小值对应的传输路径中的传输链路切换至对应的冗余链路包括：在总传输时长最小值对应的传输路径中，将所有传输链路切换至对应的冗余链路，得到冗余传输路径。
11、在一些实施例中，所述将总传输时长最小值对应的传输路径中的传输链路切换至对应的冗余链路包括：在总传输时长最小值对应的传输路径中，将任意一个传输链路切换至对应的冗余链路，得到多个候选路径，所述候选路径的数量等于总传输时长最小值对应的传输路径中传输链路的数量；计算每条候选路径的总传输时长；响应于候选路径中总传输时长最小值不大于所述设定响应时间，将总传输时长最小值对应的候选路径作为冗余传输路径；响应于候选路径中总传输时长最小值大于所述设定响应时间，将总传输时长最小值对应的候选路径中任意一个传输链路切换至对应的冗余链路以获取更新后的候选路径；迭代地更新候选路径，直至获取冗余传输路径或更新后的候选路径中传输链路均切换为冗余链路时，停止更新，完成冗余链路的切换。
12、在一些实施例中，响应于更新后的候选路径中传输链路均切换为冗余链路，将更新后的候选路径作为冗余传输路径。
13、在一些实施例中，所述环网冗余控制方法还包括：响应于所述冗余传输路径的总传输时长不大于所述设定响应时间，将所述控制信息沿所述冗余传输路径传输至接收节点，完成所述控制指令的传输；响应于所述冗余传输路径的总传输时长大于所述设定响应时间，发出报警。
14、本专利技术还提供了一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制系统，包括处理器和存储器，所述存本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于：所述环网包括逻辑控制节点和传输链路，一个传输链路对应一个冗余链路，所述环网冗余控制方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述传输路径包括至少两个存在先后顺序的逻辑控制节点，所述计算每条传输路径的总传输时长包括：
3.如权利要求2所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述预测起始传输时刻下当前传输链路的带宽使用率，以及当前传输链路终止节点的实时吞吐量包括：
4.如权利要求1所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，获取所述控制信息的设定响应时间包括：
5.如权利要求1所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述将总传输时长最小值对应的传输路径中的传输链路切换至对应的冗余链路包括：
6.如权利要求1所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述将总传输时长最小值对应的传输路径中的传输链路切换至对应的冗余链路包括：
7.如权利要求6
8.如权利要求5或7所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述环网冗余控制方法还包括：
9.一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至8中任一项所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于：所述环网包括逻辑控制节点和传输链路，一个传输链路对应一个冗余链路，所述环网冗余控制方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述传输路径包括至少两个存在先后顺序的逻辑控制节点，所述计算每条传输路径的总传输时长包括：
3.如权利要求2所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述预测起始传输时刻下当前传输链路的带宽使用率，以及当前传输链路终止节点的实时吞吐量包括：
4.如权利要求1所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，获取所述控制信息的设定响应时间包括：
5.如权利要求1所述的一种基于分布式逻辑控制的环网冗余控制方法，其特征在于，所述将总传输时长最小值对应...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦孝峰，羽会民，刘萌萌，樊武鹏，王楠，
申请(专利权)人：西安神西电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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