CIR地理信息数据库构建与验证方法与流程

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种CIR地理信息数据库构建与验证方法。

背景技术：

截至2014年底，全国铁路运营总里程已突破11万公里。由于各条线路在建设时期、运输繁忙程度、地形条件等方面存在差异，发展了多种无线列车调度通信模式。在经过六次大提速之后，列车长交路跨局运行已成为常态，列车在不同线路、区段之间运行，需要能够及时切换到对应的通信模式，以保证无线列车调度通信的正常进行。在GSM-R区段，还需要根据列车所处的位置确定前、后车站和调度等通信对象的电话号码。

目前广泛应用的机车综合无线通信设备(CIR V2.0)通过卫星定位结合地理信息数据库的方式满足了上述需求，在大部分情况下能够自动完成通信模式和呼叫对象的确定，少数仅依靠卫星定位不能完全确定的场合(如间距很小的平行线路、前方存在分歧线路等)需要人工进行辅助操作。

经过长期的发展和运用，CIR V2.0中采用的地理信息数据库(线路数据库)在数据制作、应用和维护等方面逐渐曝露出一些不足之处，例如：

1)线路数据制作过程复杂，人工参与量大，一线用户难以独立完成；

2)不同厂家设备的线路数据库格式、应用方法不统一；

3)缺少统一的数据验证手段；

4)缺少便捷的数据更新手段，数据升级工作量大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种CIR地理信息数据库构建与验证方法，提高了自动化程度，极大的减少了工作量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种CIR地理信息数据库构建与验证方法，包括：

根据地理信息系统GIS原始数据并结合覆盖算法来生成单线线路数据与复线线路数据；

生成的单线线路数据与复线线路数据采用二进制格式存储，从而完成CIR地理信息数据库的构建；存储的二进制格式文件包含文件头部与数据区；所述文件头部包含了文件的描述信息，描述文件版本号、校验码、路局信息与线路索引信息，并能够指示线路与车站存储位置；

利用模拟模块对GIS原始数据的采集点进行提取与定位，并向CIR设备发送相应的位置信息，将模拟模块发送的位置信息与CIR地理信息数据库中相应采集点的位置进行比较验证。

所述根据地理信息系统GIS原始数据并结合覆盖算法来生成单线线路数据与复线线路数据包括：

所述覆盖算法包括：通过当前位置的经纬度的上坐标与下坐标之间构成的矩形框来判断是否处于某个站或者区间；如果无法构成矩形框，则对坐标进行一定的调整与补偿，从而使得调整与补偿后的坐标之间能够构成矩形框；

生成单线线路数据：从GIS原始数据中提取车站进站信号机、出站信号机与车站中心点，再通过信息点属性筛选来形成线路组成的主干节点；所述主干节点即为车站，对各个主干节点之间的各种采集点进行覆盖判断，并在各个主干节点之间，每隔S米设辅助点作为里程节点，如果主干节点与里程节点，或者里程节点与里程节点组成的区域中未覆盖GIS数据，则挑出覆盖区外最远的采集点的经纬度，作为调整与补偿里程节点的依据；最后，提取主干节点与里程节点的各种要素：模式号、号码与线路名称；

生成复线线路数据：在生成了单线线路数据的基础上实现，其基于生成的上行线路，来拟合下行线路，并最大化各个里程节点的覆盖矩形，使得上下行线路都能在覆盖范围之内。

所述CIR地理信息数据库采用U盘本地更新和/或无线网络实时更新的方式。

该方法还包括：

由CIR设备结合TAX装置输出的线路代码以及车站号来配合CIR地理信息数据库进行定位；

和/或，由CIR设备接收地面辅助定位装置发送的指示信息，根据该指示信息确定通信模式通信对象，进而结合CIR地理信息数据库进行定位。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，减化了数据制作过程，提高制作软件自动化程度，减少人工参与；统一线路数据库格式，所有同类型设备可使用一份数据，减少重复制作和验证的工作量；通过设备本地集中维护和无线维护方法，大幅降低数据更新带来的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的一种CIR地理信息数据库构建与验证方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的GIS原始数据中条记录主要涵盖的要素示意图；

图3为本发明实施例提供的通过矩形框判断覆盖情况的示意图；

图4为本发明实施例提供的对经纬度进行补偿的示意图；

图5为本发明实施例提供的对经纬度进行调整与补偿的示意图；

图6为本发明实施例提供的调整前后的单线线路数据示意图；

图7为本发明实施例提供的拟合前后复线的覆盖情况示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

下一代综合无线通信设备(CIR V3.0)研制工作已经开展，准备针对现有技术存在的问题，在线路数据库制作、应用和维护等方面进行改进。在改进应用效果的同时减化数据制作过程，提高制作软件自动化程度，减少人工参与；统一线路数据库格式，所有同类型设备可使用一份数据，减少重复制作和验证的工作量；提供完善的软件模拟运行工具用于数据验证；改进线路数据库最小可更新单位，研究设备本地集中维护和无线维护方法，大幅降低数据更新带来的工作量。

图1为本发明实施例提供的一种CIR地理信息数据库构建与验证方法的流程图。如图1所示，其主要包括如下步骤：

步骤11、根据GIS原始数据并结合覆盖算法来生成单线线路数据与复线线路数据。

所述GIS(地理信息系统)原始数据文件格式为MDB，文件中含一张由一系列采集点组成的记录表，相邻点之间的距离约100米，隧道中或者有遮挡时采集的点无效。每条记录主要涵盖的要素如图2所示。

示例性的，既有实际线路“京沪高铁”，其中一个采集点的数据如表1所示。

表1 GIS数据中一个采集点的数据

本发明实施例中，通过当前位置的经纬度的上坐标与下坐标之间构成的矩形框来判断是否处于某个站或者区间。如图3所示，根据矩形框可以很容易的判断覆盖情况；然而，图3所示的线路形状比较理想，而对于较为复杂的线路形状还需要进行一些调整与补偿。

如图4所示，如果两坐标中经纬相同或者纬度相同，则合成的矩形框就变成一条线(即无法构成矩形框)。这样的话就无法进行覆盖判别，如果两坐标中经纬相近或者纬度相近，则合成的形状就变成了面积很小的狭长矩形，这个狭长矩形遇到经纬度稍微抖动一下就可能造成覆盖判断失效。故设定条件，如经纬相近或者纬度相近少于如100米则做补偿，通过拉伸经度或者纬度补偿到100米为止。当然，具体的数据可以根据实际情况来设定。

还有一种情况，如车站的进站信号机和出站信号机在同一纬度上，当时进站时出现股道向高纬度方向延伸超过100米，后又回落。遇到这样的情况需要对进站后出站信号机之间的采集点经纬度进行比较判别，如出现突变点则调整基点，再相应做补偿，如图5所示。

此外，为了达到覆盖区域与覆盖区域之间的衔接，一般衔接处的经纬度都有必要向对方拉伸一些余量，如2个定位精度左右为30米左右。

生成单线线路数据：从GIS原始数据中提取车站进站信号机、出站信号机与车站中心点，再通过信息点属性筛选来形成线路组成的主干节点；所述主干节点即为车站，对各个主干节点之间的各种采集点进行覆盖判断，并在各个主干节点之间，每隔S米设辅助点作为里程节点，如果主干节点与里程节点，或者里程节点与里程节点组成的区域中未覆盖GIS数据，则挑出覆盖区外最远的采集点的经纬度，作为调整与补偿里程节点的依据；最后，提取主干节点与里程节点的各种要素：模式号、号码与线路名称。

如图6所示，为调整前后的单线线路数据示意图；图6a中，左侧大拐点区域没有被覆盖，因此，需要调整矩形框的大小使得左侧大拐点区域被完全覆盖。

上述生成单线线路数据过程中，先形成由主干节点组成的线路骨架，然后增加或插入里程点节点后形成覆盖良好的完整线路，最后自动提取以上节点对应的各种要素，如模式号、号码、区段名称等。其中里程节点没有覆盖，靠的是里程节点与里程节点或者里程节点与车站节点之间两坐标形成的覆盖。

生成复线线路数据：复线自动生成是在单线方案的前提下，增加复线拟合要求，另外也可以完全按单线方法制作两条不同线路名称但具有相同或相似内容的线路，缺点是成倍增加线路数据库大小，也额外成倍增加司机选线路要求。

本发明实施例中，基于生成的上行线路，来拟合下行线路，并最大化各个里程节点的覆盖矩形，使得上下行线路都能在覆盖范围之内。

拟合原则就是覆盖最大化，以同时满足上下行线路中所有采集点的经纬度。

如图7所示，为拟合前后复线的覆盖情况。如7a为，拟合前复线各自的覆盖示意图；如7b为，拟合后复线的覆盖示意图，其中的实线矩形框为拟合的矩形。

此外，本发明实施例中，还可以进行多个前方站自动生成；主要包括如下两种实现方式：

1)在既有GIS数据库表格“export”里增加文本字段“分歧线路前站名称”，填写方式可以为“分歧线路前站1(号码)、分歧线路前站2(号码)、…”,最多填写3个。

2)在既有GIS数据库表格“export”同一层面增加表格“分歧线路车站”,表格里具有车站名、上行分歧线路车站名称及号码，下行分歧线路车站名称及号码等。

为了兼容既有采集的大量GIS数据，优选方案2)。

同时，两个或多个前方站显示的需求，需要GIS数据增加额外字段；并且，需要明确GIS记录的各字段含义及个字段值的定义，明确GIS数据的采集及记录(次序)规则。而对于有多个股道站场，需提供完整覆盖的座标信息。

另一方面，还可以通过人工干预来满足特定需求。

本发明实施例中，除了根据GIS数据自动生成CIR地理信息数据库外，也具备导入多条GIS原始数据、导入已有的CIR3.0数据线路库，并具有管理线路、配置线路、可视化显示与调整线路、导出线路、导出通用交换格式线路数据库文件等功能。

人工干预制作主要描述基于既有线路数据库结合GIS原始数据，通过可视化界面显示、操作达到满足特定需求功能的过程。

针对已有的线路数据库，选择想查看的一条或多条线路，并导入相应的GIS原始数据。原始数据可以显示完整的轨迹，既有线路可以查看覆盖情况，也可以查看线路或轨迹之间的交叉与重合情况。如覆盖未达到预期，则可以通过鼠标拖曳方式改变覆盖。针对某条线路也可以查看或修改某个节点对应的区段、站名、号码、模式号等信息。

步骤12、生成的单线线路数据与复线线路数据采用二进制格式存储，从而完成CIR地理信息数据库的构建；存储的二进制格式文件包含文件头部与数据区；所述文件头部包含了文件的描述信息，描述文件版本号、校验码、路局信息与线路索引信息，并能够指示线路与车站存储位置。

格式定义主要考虑既能够线性访问又便于选择性按车站、线路升级需求。原则上尽可能采用定长字段，如车站，如出现线路变长，则线路与线路之间增加隔离保护带。达到不浪费太多空间，又能做到线性寻址访问，并能实现远程选择性升级。升级前后核对数据库总版本及状态(校验码)，线路版本及状态，车站版本及状态。其中线路及车站的版本号建议直接采用修改日期与时间表示。

示例性的，文件头部格式见表2，数据区格式见表3；下面举例的表2中未含路局信息，用户可以根据实际需求来增加到相应的位置。

表2文件头部格式

表3数据区格式

步骤13、利用模拟模块对GIS原始数据的采集点进行提取与定位，并向CIR设备发送相应的位置信息，将模拟模块发送的位置信息与CIR地理信息数据库中相应采集点的位置进行比较验证。

具体为：模拟模块具有对GIS原始数据的采集点进行提取、显示，按需求进行速度调整、快速定位，并通过串口或者网口模拟列车运行向CIR设备发送位置信息，对于CIR设备而言该位置是真实的位置信息输入。然后由CIR设备将该真实位置与CIR地理信息数据库中相应采集点的位置进行比较验证，根据CIR设备的MMI界面可以查看实际结果是否满足预期要求。

再进一步，通过对CIR设备的公用信息输出反馈到模拟模块，可以部分达到自动测试或校核的要求，此校核预期可以人为预先编辑测试案例或者录制脚本，以作为匹配条件。

本发明实施例中，所述CIR地理信息数据库采用U盘本地更新和/或无线网络实时更新的方式。

另一方面，还可以进行扩展考虑：

1)TAX装置准备进行数据格式升级，升级后输出的数据已包括全路唯一的线路号和车站号。可考虑通过TAX输出线路代码、车站号来进行辅助定位，降低线路数据的复杂程度，以及对卫星定位进行有效地补充，满足无卫星定位信号覆盖的情况下的定位需求。因此，可以由CIR设备结合TAX装置输出的线路代码以及车站号来配合CIR地理信息数据库进行定位。

和/或，

2)由CIR设备接收地面辅助定位装置发送的指示信息，根据该指示信息确定通信模式通信对象，进而结合CIR地理信息数据库进行定位。

本发明实施例的上述方案中，1)能够根据GIS原始数据自动生成线路数据库，一般线路无需求手动参与调整，复杂线路只要结合预置表格填写也可自动生成。2)线路数据库按线路、区段、车站组织，对其中部分数据内容进行增加或修订时，一般不影响其他线路、区段、车站。具有选择性更新局部数据的能力。3)制作工具生成的线路数据库为交换格式文件，各厂家CIR可以直接或者通过工具软件自动转换后写入到设备中。4)具备通过专用软件对新制作或修改的线路进行模拟运行校核的功能。5)能够通过查询版本信息确定线路数据的唯一性(版本号、校验码)。不管本地升级还是远程升级，升级完成后都需要进行完整的数据有校性检验才能生效使用。6)由制作程序自动生成线路数据库，CIR程序按照预定规则自动搜索线路覆盖，如进入线路重合区则提示选线，完全靠程序自动搜索重合区生成线路列表。7)推荐司机使用预置选线功能。采用预置选线时，只有在程序自动搜索线路失败的情况下弹框提示。避免人为具体规定不同点或区域进行提示或者显示固定线路列表，可大大降低制作数据、校核数据、维护数据的复杂性，又可保障司机应用体验。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。