高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法
2023-05-27 18:13:56
專利名稱：高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法
技術領域：
本發明涉及一種車載設備的仿真分析方法，尤其是涉及一種應用於高速鐵路機車 車輛的車載設備記錄圖形化仿真分析方法，該發明的方法能將鐵路機車車輛上的各種數據 以圖形化的方式進行展現、檢索以及仿真。
背景技術：
目前，國內應用於高速鐵路的車載設備記錄的分析工具主要有文本分析工具和圖 形化分析工具。文本分析工具存在分析不直觀，而且分析時要經常切換眾多文件，在一定程 度上影響了分析速度。圖形化分析工具是將數據以圖形化的方式進行展現、檢索及仿真，但 目前所應用的圖形化分析工具僅局限於將一些信息以圖形化形式進行展現，而圖形化界面 不能進行數據檢索及仿真，分析數據仍主要來源於文本信息。國內應用於高速鐵路的車載設備記錄的文本分析工具，如圖1所示是法國CSEE公 司的PCSAM軟體，是將運行記錄生成約二十個EXCEL文件和眾多HTML文件。其中，EXCEL文 件為數據包文件(按包號記錄，如152包記錄了速度信息)，而HTML文件則是應答器報文內 容。用戶分析數據時，不但要從不同的EXCEL文件進行切換分析，而且還要單獨打開HTML 的網頁文件查看應答器報文。法國CSEE公司的分析程序的界面如圖1所示。法國CSEE公司的PCSAM程序存在以下技術缺點1、分析數據不直觀；2、文件眾多且數據量大，有些文件達到幾萬條記錄，分析數據時要進行文件切換， 影響了分析速度；3、查看應答器報文採用網頁瀏覽形式，用戶對選擇某一應答器時不能確定該應答 器的編號，對應答器報文僅僅提供一個文本內容，關鍵數據要用戶進行手工統計和計算；4、原始數據文件很容易進行人工編輯，被編輯後沒有信息提示；5、沒有實現數據檢索和故障檢索功能；6、沒有進行數據仿真功能；7、沒有進行用戶配置管理。國內應用於高速鐵路的車載設備記錄的圖形化分析工具，如圖2和圖3所示是和 利時公司的PC卡數據讀出系統-CTCS2，和利時公司的PC卡數據讀出系統-CTCS2的實現了 圖形化展現部分數據，但不能進行圖形化的數據檢索及仿真，其操作界面如圖2所示。和利時公司的PC卡數據讀出系統-CTCS2程序存在以下技術缺點1、圖形化界面只是展現部分數據，且不能進行數據檢索操作；2、圖形化界面不能進行數據仿真功能；3、原始數據被人工編輯後沒有信息提示；4、查看應答器報文不方便，而且應答器報文僅僅是提供一個文本內容，關鍵數據 要用戶進行手工統計和計算；5、圖形化界面沒有信號機信息；
6、沒有進行用戶配置管理。
發明內容
本發明提供一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，該發明可以很好地克服 現有技術存在的分析數據不直觀，不具備對數據的檢索和仿真分析功能的技術問題。本發明提供一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法的具體實施方式
，具體包 括以下步驟車載設備通過數據下載模塊將車載設備記錄下載到計算機中並生成二進位文 件；數據下載模塊與文件解析模塊相連，二進位文件通過文件解析後生成圖形化數 據；時間軸圖形化模塊將來自文件解析模塊的圖形化數據以時間為軸線實現數據的 圖形化，並提供圖形化檢索，仿真分析功能和動態提示信息；距離軸圖形化模塊將來自文件解析模塊的圖形化數據以距離為軸線實現數據的 圖形化，並提供圖形化檢索，仿真分析功能和動態提示信息，動態顯示加載動態點的車載設 備狀態信息和應答器接收狀態信息。作為本發明進一步的實施方式，仿真分析方法還進一步包括以下步驟配置管理模塊對時間軸圖形化模塊和距離軸圖形化模塊的圖形化操作以及文件 存儲進行相應的用戶配置設置；應答器報文模塊顯示所選應答器組的報文內容；統計模塊統計與分析所選應答器組的報文；文本信息模塊對車載設備記錄提供詳細的文本內容。作為本發明進一步的實施方式，仿真分析方法進一步包括時間軸和距離軸屏幕展 現數據過程，所述的時間軸和距離軸屏幕展現數據過程包括以下步驟S101 定義一系列全局內存數組Total，定義一系列全局內存數組Current ；S102 清空Total數組，加載文本數據和用戶配置數據至Total數組，加載時文本 數據按時間或距離進行排序；S103 計算數據所表示最大及最小時間或距離範圍；S104:時間軸屏幕中計算屏幕起始時間和屏幕終止時間，距離軸屏幕中計算屏幕 起始距離和屏幕終止距離S105 清空 Current 數組；S106 從Total數組選擇主要數據；S107 若是距離軸屏幕，從應答器中獲取信號機數據存儲到專用數組中；S108 按照已定義的圖例，通過Current數組在屏幕中繪製數據，若是距離軸，需 從專用數組中進行信號機的繪製；S109 判斷是否有數據更新，如果有數據更新，回到步驟S104 S110 如果沒有數據更新，程序結束。作為本發明進一步的實施方式，所述的時間軸和距離軸屏幕展現數據過程進一步 包括數據選擇過程，所述的數據選擇過程包括以下步驟
S1061 根據當前時間或距離軸所表示的時間或距離採用二分法在Total數組中 進行定位，若定位數據滿足條件，即屏幕起始時間或距離《數據《屏幕終止時間或距離，將 該數據加入Current數組；S1602 向上查找，從Total數組定位點依次向上查找，如果數據滿足條件，即屏幕 起始時間或距離<數據 數據，則停止向上查找；S1603 向下查找，從Total數組定位點依次向下查找，如果數據滿足條件，即屏幕 起始時間或距離<數據<屏幕終止時間或距離，將該數據加入Current數組，直到滿足條 件，即屏幕終止時間或距離 < 數據，則停止向下查找；S1604 Current數組的數據根據時間或距離進行排序。作為本發明進一步的實施方式，所述的仿真分析方法進一步包括時間軸和距離軸 屏幕檢索數據過程，所述的時間軸和距離軸屏幕檢索數據過程包括以下步驟S201 執行展現數據流程；S202 確定是否在屏幕在進行數據搜索，如果不進行搜索則結束；S203 如果需要進行檢索，則在界面中進行數據搜索設置；S204 通過條件確定展現流程算法流程中所定義的Total數組中某一個數組，採 用二分法進行數據搜索；S205 按條件進行數據搜索，是否存在，不存在則結束；S206:如果存在，根據搜索數據確定當前時間或距離軸所表示的時間或距離。作為本發明進一步的實施方式，仿真分析方法進一步包括時間軸和距離軸屏幕仿 真數據過程，所述的時間軸和距離軸屏幕仿真數據過程包括以下步驟S301 執行展現數據流程；S302 確定是否在屏幕在進行數據仿真，如果不進行仿真則結束；S303 如果需要進行數據仿真，則設定移動速度，並啟動仿真過程；S304 時間軸屏幕和距離軸屏幕啟動展現數據流程；S305 判斷當前時間或距離是否超出最大時間或距離，如果是則結束；S306 如果沒有超出則判斷是否停止仿真，如果是則結束；S307 如果不停止仿真，則執行步驟S304。作為本發明進一步的實施方式，仿真分析方法進一步包括獲取信號機數據過程， 所述的獲取信號機數據過程包括以下步驟S401 在本屏幕按從左至右順序，獲取最左的應答器；S402 判斷是否有數據，如果沒有，則執行步驟S406 ；S403 如果有數據，則判斷應答器是否有效，如果有效則對當前有效應答器的前 一個和後一個應答器進行相同位置的信號機的數據比較，以發現數據錯誤及誤差，過程結 束；S404 如果應答器無效則依次向本屏幕前獲取次左應答器；S405 判斷應答器是否有數據，如果是則執行步驟S403 ；S406:如果沒有數據則在本屏幕中獲取最左的應答器，判斷是否有數據，如果沒有 數據則結束；
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S407:如果有數據，則判斷應答器是否有效，如果無效則依次在本屏幕中獲取次左 的應答器，並繼續判斷是否有數據；S408 如果應答器有效，則執行步驟S403。作為本發明進一步的實施方式，所述應答器無效原則進一步包括報文不包含信息機信息包；應答器無法判斷方向有效性；沒有包含方向有效數據。作為本發明進一步的實施方式，仿真分析方法進一步包括時間軸和距離軸屏幕動 態提示信息過程，所述的時間軸和距離軸屏幕動態提示信息過程包括以下步驟S501 執行展現數據流程；S502 判斷屏幕中是否顯示動態信息，如果否則過程結束；S503 如果顯示動態信息，則啟動動態信息顯示；S504 時間軸屏幕和距離軸屏幕繪製動態信息；S505 判斷是否停止動態信息顯示，如果是則過程結束；S506 如果不停止動態信息顯示，則判斷是否有移動距離，如果否則過程結束；S507 如果有移動距離則執行步驟S504。所述的時間軸和距離軸屏幕動態提示信息過程還包括動態信息繪製過程，動態信 息繪製過程包括以下步驟S5041 從動態點獲取在屏幕中的坐標；S5042 從動態點判斷信息框處於動態點位置，根據屏幕能否全部顯示信息框信息 進行最佳選擇；S5043 加載動態點的相關信息。作為本發明進一步的實施方式，仿真分析方法進一步包括信息加密過程，所述的 信息加密過程包括以下步驟S601 讀入文件名；S602 判斷文件是否存在，如果不存在則過程結束；S603 如果文件存在則分塊車載設備記錄文件；S604 進行CRC-32算法計算；S605 判斷文件是否全部讀入，如果未全部讀入則執行步驟S603 ；S606 如果文件全部讀入，則生成CRC-32算法的32位比特碼；S607 將CRC-32算法生成的32位比特碼按自定義的HASH算法再次生成32位比 特碼；S608 將兩種算法所計算的64位比特碼按照已設計的加密字符結構插入到文件 中，過程結束。通過應用本發明實施方式所描述的高速鐵路車載設備圖形化仿真分析裝置及其 方法，能夠實現將高速鐵路車載設備記錄數據以圖形化進行展現、檢索及仿真，根據本發明 裝置和方法所提供一系列的圖形操作，使數據分析更具有直觀性、快速性和易於學習和操 作性。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術法國CSEE公司的車載設備記錄的分析界面示意圖；圖2為現有技術法國CSEE公司的應答器報文的HTML文件示意圖；圖3為現有技術和利時公司的PC卡數據讀出系統界面示意圖；圖4為本發明高速鐵路車載設備記錄的圖形化分析工具的功能結構框圖；圖5為本發明時間軸和距離軸屏幕展現數據算法的工作流程圖；圖6為本發明時間軸和距離軸屏幕檢索數據算法的工作流程圖；圖7為本發明時間軸和距離軸屏幕仿真數據算法的工作流程圖；圖8為本發明獲取信號機數據算法的工作流程圖；圖9為本發明時間軸和距離軸屏幕動態提示信息算法的工作流程圖；圖10為本發明信號機的圖形設計示意圖；圖11為本發明CRC-HASH碼的加密工作流程圖；圖12為本發明高速鐵路車載設備圖形化分析方法的時間軸圖形化界面；圖13為本發明高速鐵路車載設備圖形化分析方法的距離軸圖形化界面；其中1_車載設備、2-數據下載模塊、3-參數設定模塊、4-數據加密模塊、5-文件 解析模塊、6-數據解密模塊、7-文本信息模塊、8-配置管理模塊、9-統計模塊、10-圖形化模 塊、11-時間軸圖形化模塊、12-距離軸圖形化模塊、13-應答器報文模塊。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基 於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬於本發明保護的範圍。作為本發明一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法的具體實施方式
，如圖4 所示的是一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法具體應用的高速鐵路車載設備圖形 化仿真分析裝置的功能結構框圖。車載設備記錄通過數據下載功能生成二進位文件，同時將該二進位文件進行加 密，通過文件解析後生成圖形化數據，並自動加載後為各個功能模塊提供數據，以實現相應 功能。各模塊的具體功能如下所示1、參數設定讀寫列車參數；2、數據下載將車載設備記錄下載到計算機中；3、數據加密下載數據時，同時進行數據加密，防止人工修改數據；4、數據解密驗證在文件解析時，先進行解密驗證，如果文件已被人工編輯過，解 析停止並提示相關信息；如果文件是原始文件，則通過驗證，實現文件解析；5、文件解析將下載的設備記錄文件解析成所需的圖像化數據；
6、詳細文件信息對設備記錄提供詳細的文本內容；7、統計信息詳細統計與分析所選應答器組的報文；8、查看應答器報文顯示所選應答器組的報文內容；9、用戶配置信息對圖形化操作以及文件存儲進行相應的用戶配置設置；10、時間軸的圖形化以時間為軸線實現數據的圖形化，並提供一系列圖形化檢 索、操作、仿真數據、動態提示信息；11、距離軸的圖形化以距離為軸線實現數據的圖形化，並提供一系列圖形化檢索 操作、仿真數據、動態提示信息。高速鐵路車載設備圖形化仿真分析裝置包括數據下載模塊2、文件解析模塊5、 圖形化模塊10，車載設備1通過數據下載模塊2將車載設備記錄下載到計算機中並生成二 進位文件，數據下載模塊2與文件解析模塊5相連，二進位文件通過文件解析後生成圖形化 數據，文件解析模塊5與圖形化模塊10相連，實現數據的圖形化，並提供圖形化檢索和仿真 分析功能。圖形化模塊10進一步包括時間軸圖形化模塊11和距離軸圖形化模塊12，時間 軸圖形化模塊11和距離軸圖形化模塊12分別與文件解析模塊5相連，時間軸圖形化模塊 11將來自文件解析模塊5的圖形化數據以時間為軸線實現數據的圖形化，並提供圖形化檢 索，仿真分析功能和動態提示信息，距離軸圖形化模塊12將來自文件解析模塊5的圖形化 數據以距離為軸線實現數據的圖形化，並提供圖形化檢索，仿真分析功能和動態提示信息。仿真分析裝置進一步包括配置管理模塊8，配置管理模塊8分別與文件解析模塊 5、時間軸圖形化模塊11和距離軸圖形化模塊12相連，配置管理模塊8對圖形化操作以及 文件存儲進行相應的用戶配置設置。仿真分析裝置進一步包括應答器報文模塊13，應答器 報文模塊13與文件解析模塊5相連，顯示所選應答器組的報文內容。仿真分析裝置進一步 包括統計模塊9，統計模塊9與文件解析模塊5相連，統計與分析所選應答器組的報文。仿 真分析裝置進一步包括文本信息模塊7，文本信息模塊7與文件解析模塊5相連，對車載設 備記錄提供詳細的文本內容。仿真分析裝置進一步包括數據加密模塊4和數據解密模塊6，數據加密模塊4與數 據下載模塊2相連，數據解密模塊6與文件解析模塊5相連，在數據下載模塊2下載數據的 同時進行數據加密，數據解密模塊6在文件解析模塊5進行文件解析時，先進行解密驗證， 所述的數據加密模塊4採用CRC-HASH碼加密算法模塊。這種加密措施，防止人工編輯數據 文件，一旦用戶修改了原始數據文件，工具能進行檢測並提示；在屏幕中提供多種提示信息 (包括應答器、信號機以及當前屏幕任一點相關信息)為快速分析提供了重要的輔助。仿真分析裝置還進一步包括時間軸和距離軸屏幕展現數據模塊，所述時間軸和距 離軸屏幕展現數據模塊包括全局內存數組Total和全局內存數組Current，仿真分析裝置 展現數據，清空Total數組，加載文本數據和用戶配置數據至Total數組，加載時文本數 據按時間或距離進行排序，計算數據所表示最大及最小時間或距離範圍，時間軸屏幕中計 算屏幕起始時間和屏幕終止時間，清空Current數組，從Total數組中選擇主要數據，若 是距離軸屏幕，從應答器中獲取信號機數據存儲到專用數組中，按照已定義的圖例，通過 Current數組在屏幕中繪製數據，若是距離軸，則從專用數組中進行信號機的繪製，同時進 行數據更新。仿真分析裝置還進一步包括時間軸和距離軸屏幕檢索數據模塊，展現數據模塊進行數據展現，檢索數據模塊在屏幕中進行數據搜索設置，並進行數據搜索，根據搜索數據確 定當前時間或距離軸所表述的時間或距離；所述仿真分析裝置包括時間軸和距離軸屏幕仿 真數據模塊，展現數據模塊進行數據展現後，仿真數據模塊設定移動速度，啟動數據仿真， 時間軸圖形化模塊11和距離軸圖形化模塊12啟動展現數據模塊進行數據展現。仿真分析裝置還進一步包括信號機數據獲取模塊和動態提示信息模塊，仿真分析 裝置在屏幕從左至右順序獲取應答器信息，並獲取有效應答器的有效數據；動態提示信息 模塊與展現數據模塊相連，展現數據模塊展現數據，屏幕顯示動態信息，按照時間軸屏幕和 距離軸屏幕分別啟動動態信息顯示，並繪製動態信息。高速鐵路車載設備記錄的圖形化分析工具採用屏幕形式進行圖形化分析，分為時 間軸屏幕和距離軸屏幕，所包含信息不但體現速度曲線、設備狀態、應答器等，還將鐵路的 信號燈信息(時間軸屏幕)和信號機信息(距離軸屏幕)在屏幕中創造性體現，同時提供展 現操作(包括移動屏幕、放大或縮小屏幕顯示範圍)、檢索操作(包括時間定位、地點定位、 應答器檢索、制動檢索、設備故障檢索等)和仿真操作，通過直觀的圖形化數據進行快速的 數據分析；查看應答器報文功能和應答器分析及統計功能應用「所見即所得」的視窗概念， 在屏幕中選擇某一應答器即可獲取該應答器報文和應答器的分析及統計信息，報文是文本 形式提供，而分析及統計信息是以表格形式提供；設備狀態信息(如初始化、正常、錯誤等) 和應答器接收狀態(正常接收、報文丟失、解析錯誤)根據其不同狀態以不同顏色在屏幕中 顯現，體現了直觀性；設計了一種加密措施，防止人工編輯數據文件，一旦用戶修改了原始 數據文件，工具能進行檢測並提示；在屏幕中提供多種提示信息(包括應答器、信號機以及 當前屏幕任一點相關信息)為快速分析提供了重要的輔助。高速鐵路車載設備記錄的圖形化分析工具跟現有技術相比，它的核心思想是將主 要信息進行圖形化，用戶在分析數據時只要關心圖形信息，根據工具所提供一系列的圖形 操作，使數據分析更具有直觀性、快速性、易於學習性和操作性。圖6為高速鐵路車載設備 記錄的圖形化分析工具的功能原理圖，共有十一個功能模塊，分別為參數設定、數據下載、 文件解析、數據加密、數據解密驗證、用戶配置管理、時間軸的圖形化、距離軸的圖形化、詳 細文本信息、統計信息和查看應答器報文組成。作為本發明一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法的具體實施方式
，一種高 速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法包括以下步驟車載設備1通過數據下載模塊2將車載設備記錄下載到計算機中並生成二進位文 件；數據下載模塊2與文件解析模塊5相連，二進位文件通過文件解析後生成圖形化 數據；時間軸圖形化模塊11將來自文件解析模塊5的圖形化數據以時間為軸線實現數 據的圖形化，並提供圖形化檢索和仿真分析功能；距離軸圖形化模塊12將來自文件解析模塊5的圖形化數據以距離為軸線實現數 據的圖形化，並提供圖形化檢索，仿真分析功能和動態提示信息，動態顯示加載動態點的車 載設備狀態信息和應答器接收狀態信息。仿真分析方法還進一步包括以下步驟配置管理模塊8對時間軸圖形化模塊11和距離軸圖形化模塊12的圖形化操作以
11及文件存儲進行相應的用戶配置設置；應答器報文模塊13顯示所選應答器組的報文內容；統計模塊9統計與分析所選應答器組的報文；文本信息模塊7對車載設備記錄提供詳細的文本內容。一、時間軸和距離軸的圖形化1、時間軸和距離軸屏幕展現數據的算法時間軸和距離軸的圖形化採用屏幕形式進行展現數據，其中設定一個當前時間/ 距離軸，該軸線在屏幕中的位置是固定不變。移動屏幕時，當前軸線所表示的時間/距離發 生變化，相應的屏幕信息全部進行刷新。時間軸和距離軸屏幕展現數據算法是高速鐵路車載設備記錄的圖形化分析工具 的核心基礎算法，圖形化檢索數據算法和仿真算法均基於該算法。時間軸和距離軸屏幕展 現數據算法的核心是先計算屏幕起始時間/距離和屏幕終止時間/距離；其次通過選擇數 據算法從Total數組中將數據加入到Current數組中，若是距離軸屏幕，還須從應答器報文 中提取信號機信息存儲到一個專用數組中；通過Current數組(若是距離軸屏幕還有一個 存儲信號機的專用數組)進行數據繪製。若有數據更新，整個屏幕獲取數據並重繪。如圖5所示，仿真分析方法包括時間軸和距離軸屏幕展現數據過程，所述的時間 軸和距離軸屏幕展現數據過程包括以下步驟S101 定義一系列全局內存數組Total，定義一系列全局內存數組Current ；S102 清空Total數組，加載文本數據和用戶配置數據至Total數組，加載時文本 數據按時間或距離進行排序；S103 計算數據所表示最大及最小時間或距離範圍；S104:時間軸屏幕中計算屏幕起始時間和屏幕終止時間，距離軸屏幕中計算屏幕 起始距離和屏幕終止距離S105 清空 Current 數組；S106 從Total數組選擇主要數據；S107 若是距離軸屏幕，從應答器中獲取信號機數據存儲到專用數組中；S108 按照已定義的圖例，通過Current數組在屏幕中繪製數據，若是距離軸，需 從專用數組中進行信號機的繪製；S109 如果有數據更新，回到步驟S104 S110 如果沒有數據更新，程序結束。時間軸和距離軸屏幕展現數據過程包括數據選擇過程，所述的數據選擇過程包括 以下步驟S1061 根據當前時間或距離軸所表示的時間或距離採用二分法在Total數組中 進行定位，若定位數據滿足條件，即屏幕起始時間或距離《數據《屏幕終止時間或距離，將 該數據加入Current數組；S1602:向上查找，從Total數組定位點依次向上查找，如果數據滿足條件，即屏幕 起始時間或距離<數據 數據，則停止向上查找；S1603 向下查找，從Total數組定位點依次向下查找，如果數據滿足條件，即屏幕起始時間或距離<數據<屏幕終止時間或距離，將該數據加入Current數組，直到滿足條 件，即屏幕終止時間或距離 < 數據，則停止向下查找；S1604 Current數組的數據根據時間或距離進行排序。2、時間軸和距離軸屏幕檢索數據的算法時間軸和距離軸屏幕中檢索數據算法是基於展現數據算法上，通過搜索條件確定 展現流程中所定義的Total中某一個數組，採用二分法進行數據搜索。如果有符合搜索條 件的數據存在，則先根據搜索數據確定當前時間/距離軸所表示的時間/距離，通過展現數 據顯示搜索結果；否則此次搜索結束。如圖6所示，仿真分析方法進一步包括時間軸和距離軸屏幕檢索數據過程，所述 的時間軸和距離軸屏幕檢索數據過程包括以下步驟S201 執行展現數據流程；S202 確定是否在屏幕在進行數據搜索，如果不進行搜索則結束；S203 如果需要進行檢索，則在界面中進行數據搜索設置；S204 通過條件確定展現流程算法流程中所定義的Total數組中某一個數組，採 用二分法進行數據搜索；S205 按條件進行數據搜索，是否存在，不存在則結束；S206:如果存在，根據搜索數據確定當前時間或距離軸所表示的時間或距離。3、時間軸和距離軸屏幕仿真數據的算法仿真數據功能通過自動移動屏幕展現及分析數據。時間軸和距離軸屏幕仿真數據 算法是是基於展現數據算法上，通過用戶設定移動速度不斷進行當前時間/距離軸所表示 的時間/距離的累加，每累加一次，重新繪製，並Sleep (500)，使屏幕保持連續移動。若當前 時間/距離超出最大時間/距離或停止仿真時，此次仿真結束。如圖7所示，仿真分析方法進一步包括時間軸和距離軸屏幕仿真數據過程，所述 的時間軸和距離軸屏幕仿真數據過程包括以下步驟S301 執行展現數據流程；S302 確定是否在屏幕在進行數據仿真，如果不進行仿真則結束；S303 如果需要進行數據仿真，則設定移動速度，並啟動仿真過程；S304 時間軸屏幕和距離軸屏幕啟動展現數據流程；S305 判斷當前時間或距離是否超出最大時間或距離，如果是則結束；S306 如果沒有超出則判斷是否停止仿真，如果是則結束；S307 如果不停止仿真，則執行步驟S304。4、距離軸屏幕信號機數據獲取算法及圖形設計信號機的數據來源於應答器報文，首先要判斷該應答器是否有效，有效則說明可 以從該應答器中獲取信息，否則說明該應答器無效。如圖8所示，仿真分析方法包括獲取信號機數據過程，所述的獲取信號機數據過 程包括以下步驟S401 在本屏幕按從左至右順序，獲取最左的應答器；S402 判斷是否有數據，如果沒有，則執行步驟S406 ；S403 如果有數據，則判斷應答器是否有效，如果有效則對當前有效應答器的前一個和後一個應答器進行相同位置的信號機的數據比較，以發現數據錯誤及誤差，過程結 束；S404 如果應答器無效則依次向本屏幕前獲取次左應答器；S405 判斷應答器是否有數據，如果是則執行步驟S403 ；S406:如果沒有數據則在本屏幕中獲取最左的應答器，判斷是否有數據，如果沒有 數據則結束；S407:如果有數據，則判斷應答器是否有效，如果無效則依次在本屏幕中獲取次左 的應答器，並繼續判斷是否有數據；S408 如果應答器有效，則執行步驟S403。以下是應答器無效原則(1)應答器不包含信號機信息包；(2)應答器組無法判斷其數據的方向有效性(正向有效或反向有效)；(3)應答器沒有包含方向有效數據，如應答器是正向有效，但CTCS1包只包含反向 有效數據。在本屏幕按從左至右順序，獲取最左的應答器，如果該應答器包含信號機信息且 有效，則進行採集數據。為防止數據不全或檢查誤差，對所採集數據應答器的前一個應答器 和後一個應答器進行相同位置的信號機的數據比較，以發現數據錯誤及誤差。在距離軸屏幕中，信號機設計為如圖10所示的圖形。5、時間軸和距離軸屏幕動態提示信息的算法為保持屏幕的簡潔性和直觀性，屏幕中只顯示了當前時間/距離點的相關信息， 而整個屏幕是一個連續的範圍，為查看屏幕中其它時間/距離點的信息，可採用移動屏幕 方式改變當前時間/距離點，使屏幕的相關信息進行刷新。為方便查看，在不移動屏幕下， 通過動態提示信息實現屏幕任意點的信息查看。時間軸和距離軸屏幕動態提示信息的算法是獲取動態點的位置坐標後，再根據信 息框的大小和動態點在屏幕中的位置選擇信息框的顯示位置，最後加載動態點的相關信息 進行顯示。此算法已同時應用於動態顯示應答器編號和信號機相關信息。如圖9所示，時間軸和距離軸屏幕動態提示信息過程包括以下步驟S501 執行展現數據流程；S502 判斷屏幕中是否顯示動態信息，如果否則過程結束；S503 如果顯示動態信息，則啟動動態信息顯示；S504 時間軸屏幕和距離軸屏幕繪製動態信息；S505 判斷是否停止動態信息顯示，如果是則過程結束；S506 如果不停止動態信息顯示，則判斷是否有移動距離，如果否則過程結束；S507 如果有移動距離則執行步驟S504。所述的時間軸和距離軸屏幕動態提示信息過程還包括動態信息繪製過程，動態信 息繪製過程包括以下步驟S5041 從動態點獲取在屏幕中的坐標；S5042 從動態點判斷信息框處於動態點位置，根據屏幕能否全部顯示信息框信息 進行最佳選擇；
S5043 加載動態點的相關信息。6、時間軸和距離軸屏幕的圖形化定義在時間軸和距離軸屏幕中對信息進行了圖形化定義，其中設備狀態信息(如初始 化、正常、錯誤等)和應答器接收狀態(正常接收、報文丟失、解析錯誤)根據其不同狀態以 不同顏色在屏幕中顯現，體現了直觀性。7、數據加密和數據解密驗證功能為防止人工修改數據，設計一種稱為CRC-HASH碼的加密算法，該算法採用了 CRC-32碼算法和自定義的HASH算法進行雙層加密，充分吸收了 CRC-32碼的算法簡單和開 銷小的優點，可快速檢測文件是否進行人工修改。若用戶利用公開的CRC-32算法修改數據 文件，還須通過第二層HASH算法的檢驗，第二層HASH算法採用了防反彙編技術，一般用戶 很難在短時間內進行攻破，有效拖延了軟體的逆向分析，實現了對數據文件的原始性保護。CRC-HASH碼的加密字符結構設計如表1所示。表1CRC-HASH碼的加密字符結構 CRC-HASH碼的加密字符結構分為數據包頭和數據包信息兩部分。數據包頭按照 已定義設計的結構進行相應值填充，其中將數據包號設計為0號包(數據包未採用0號包 進行定義數據)，用2個字節(16進位)表示為「0000」;數據包信息長為8個字節，用字節 (16進位)表示為「02」(轉換成十進位為2X4 = 8)，校驗和和時間周期分別按1個字節和 4個字節用16進位的「FF」進行填充。第一層加密字符按CRC-32碼計算，第二層按HASH加 密算法，計算結果都為4位元組長度的加密字符，例如「00 02FF FF FF FF FF C8 40 F1 51 12 3B 7AD7」。CRC-HASH碼的加密字符結構遵循已定義的數據結構，插入到數據文件某一位置， 不影響解析程序生成相應的數據文件。將CRC-HASH碼的算法以動態連結庫形式實現，供多個平臺實現二次開發及調用， 對外提供兩個函數接口，如表2所示。將CRC-HASH碼的算法以動態連結庫形式實現，供多個平臺實現二次開發及調用， 對外提供兩個函數接口，如表2所示。表2動態連結庫CRC_HASH. dll的接口函數
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CRC-HASH碼的算法包括了 CRC-32算法和自定義的HASH算法，其中CRC-32算法和 校驗標準多項式均公開，核心算法為自定義的HASH算法。CRC-HASH碼的加密工作流程如圖 11所示。CRC-HASH碼的解密流程是執行一次加密流程後，與文件中的加密字符進行比較， 如果計算的加密字符與文件中的加密字符完全符合，則說明文件具有原始性，否則該文件 已被人工修改過。CRC-HASH碼中的自定義HASH算法採用位與、移位、加法、乘法和模運算等 混合運算，例如 myHash = (myHash+(CRC+1) *0xl2345678abf) % 0x81111111b*0xffffffef, 採用混合運算，使反彙編HASH算法難度增加。如圖11所示，信息加密過程包括以下步驟S601 讀入文件名；S602 判斷文件是否存在，如果不存在則過程結束；S603 如果文件存在則分塊車載設備記錄文件；S604 進行CRC-32算法計算；S605 判斷文件是否全部讀入，如果未全部讀入則執行步驟S603 ；S606 如果文件全部讀入，則生成CRC-32算法的32位比特碼；S607 將CRC-32算法生成的32位比特碼按自定義的HASH算法再次生成32位比 特碼；S608 將兩種算法所計算的64位比特碼按照已設計的加密字符結構插入到文件 中，過程結束。8、統計信息和查看應答器報文查看應答器報文功能和應答器分析及統計功能應用「所見即所得」的視窗概念，在 屏幕中選擇任一應答器即可獲取該應答器報文和應答器的分析及統計信息。採用此方式， 提高了查看和分析報文的速度，同時也具有很好的直觀性和方便性。在圖形界面中，可任意查看多個應答器組報文，每一組應答器報文相互獨立並可 查看同一組中任何一個報文，設計名為動態查看應答器報文算法，該算法的步驟如下(1)解析數據時，將應答器組每一個應答器報文以一個獨立的文本進行保存；(2)保存應答器報文的文本命名規則為序號_應答器組編號_應答器在本應答 器組的位置。如12_1231_0，表示為12為序號，1231為應答器組編號，0表示應答器為應答 器組的第1個應答器；
(3)將查看應答器功能形成一個獨立的可執行程序，如一個獨立的EXE程序；(4)在屏幕進行圖形化時，將應答器圖形在屏幕的位置、序號、應答器編號用數組 進行保存；(5)在屏幕中按某一動作(如在圖形界面中採用滑鼠左鍵雙擊動作)選擇某一應 答器，按應答器在屏幕中的位置查找數組，從數組中獲取該應答器的序號和應答器編號，形 成應答器報文的文件名，調用查看應答器報文的獨立程序(如一個EXE程序)，該程序通過 文件名加載相應文本文件，若該文本文件不存在，則進行信息提示。查看應答器報文的獨立 程序能夠查看本組中其它應答器報文。高速鐵路車載設備記錄的圖形化分析工具使圖形化的展現、檢索及仿真操作應用 於鐵路行業車載設備運行記錄文件的分析，可推廣到其它等級和類型的車輛車載設備運行 記錄的分析。如圖12所示是本發明高速鐵路車載設備圖形化分析方法的時間軸圖形化界 面，圖13是本發明高速鐵路車載設備圖形化分析方法的距離軸圖形化界面。可以看出，利 用本發明方法的高速鐵路車載設備記錄的圖形化分析工具與現有技術相比，將數據以圖形 化進行展現、檢索及仿真，將主要信息進行圖形化，用戶在分析數據時只要關心圖形信息， 根據方法所提供一系列的圖形操作，使數據分析更具有直觀性、快速性、易於學習性和操作 性。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，其特徵在於，包括以下步驟車載設備(1)通過數據下載模塊(2)將車載設備記錄下載到計算機中並生成二進位文件；數據下載模塊(2)與文件解析模塊(5)相連，二進位文件通過文件解析後生成圖形化數據；時間軸圖形化模塊(11)將來自文件解析模塊(5)的圖形化數據以時間為軸線實現數據的圖形化，並提供圖形化檢索，仿真分析功能和動態提示信息；距離軸圖形化模塊(12)將來自文件解析模塊(5)的圖形化數據以距離為軸線實現數據的圖形化，並提供圖形化檢索，仿真分析功能和動態提示信息，動態顯示加載動態點的車載設備狀態信息和應答器接收狀態信息。
2.根據權利要求1所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，其特徵在於， 所述的仿真分析方法還包括以下步驟配置管理模塊(8)對時間軸圖形化模塊(11)和距離軸圖形化模塊(12)的圖形化操作 以及文件存儲進行相應的用戶配置設置；應答器報文模塊(13)顯示所選應答器組的報文內容；統計模塊(9)統計與分析所選應答器組的報文；文本信息模塊(7)對車載設備記錄提供詳細的文本內容。
3.根據權利要求1或2所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，其特徵在 於，所述的仿真分析方法包括時間軸和距離軸屏幕展現數據過程，所述的時間軸和距離軸 屏幕展現數據過程包括以下步驟5101定義一系列全局內存數組Total，定義一系列全局內存數組Current ；5102清空Total數組，加載文本數據和用戶配置數據至Total數組，加載時文本數據 按時間或距離進行排序；5103計算數據所表示最大及最小時間或距離範圍；S104:時間軸屏幕中計算屏幕起始時間和屏幕終止時間，距離軸屏幕中計算屏幕起始 距離和屏幕終止距離5105清空 Current 數組；5106從Total數組選擇主要數據；5107若是距離軸屏幕，從應答器中獲取信號機數據存儲到專用數組中；5108按照已定義的圖例，通過Current數組在屏幕中繪製數據，若是距離軸，需從專 用數組中進行信號機的繪製；5109判斷是否有數據更新，如果有數據更新，回到步驟S104 5110如果沒有數據更新，程序結束。
4.根據權利要求3所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，其特徵在於 所述的時間軸和距離軸屏幕展現數據過程包括數據選擇過程，所述的數據選擇過程包括以 下步驟S1061 根據當前時間或距離軸所表示的時間或距離採用二分法在Total數組中進行 定位，若定位數據滿足條件，即屏幕起始時間或距離《數據<屏幕終止時間或距離，將該數 據加入Current數組；51602向上查找，從Total數組定位點依次向上查找，如果數據滿足條件，即屏幕起始 時間或距離<數據數據，則停止向上查找；51603向下查找，從Total數組定位點依次向下查找，如果數據滿足條件，即屏幕起始 時間或距離<數據<屏幕終止時間或距離，將該數據加入Current數組，直到滿足條件，即 屏幕終止時間或距離<數據，則停止向下查找；51604Current數組的數據根據時間或距離進行排序。
5.根據權利要求1、2、4中任一權利要求所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分 析方法，其特徵在於，所述的仿真分析方法包括時間軸和距離軸屏幕檢索數據過程，所述的 時間軸和距離軸屏幕檢索數據過程包括以下步驟5201執行展現數據流程；5202確定是否在屏幕在進行數據搜索，如果不進行搜索則結束；5203如果需要進行檢索，則在界面中進行數據搜索設置；5204通過條件確定展現流程算法流程中所定義的Total數組中某一個數組，採用二 分法進行數據搜索；5205按條件進行數據搜索，是否存在，不存在則結束；S206:如果存在，根據搜索數據確定當前時間或距離軸所表示的時間或距離。
6.根據權利要求5所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，其特徵在於， 所述的仿真分析方法包括時間軸和距離軸屏幕仿真數據過程，所述的時間軸和距離軸屏幕 仿真數據過程包括以下步驟5301執行展現數據流程；5302確定是否在屏幕在進行數據仿真，如果不進行仿真則結束；5303如果需要進行數據仿真，則設定移動速度，並啟動仿真過程；5304時間軸屏幕和距離軸屏幕啟動展現數據流程；5305判斷當前時間或距離是否超出最大時間或距離，如果是則結束；5306如果沒有超出則判斷是否停止仿真，如果是則結束；5307如果不停止仿真，則執行步驟S304。
7.根據權利要求1、2、4、6中任一權利要求所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真 分析方法，其特徵在於，所述的仿真分析方法包括獲取信號機數據過程，所述的獲取信號機 數據過程包括以下步驟5401在本屏幕按從左至右順序，獲取最左的應答器；5402判斷是否有數據，如果沒有，則執行步驟S406 ；5403如果有數據，則判斷應答器是否有效，如果有效則對當前有效應答器的前一個和 後一個應答器進行相同位置的信號機的數據比較，以發現數據錯誤及誤差，過程結束；5404如果應答器無效則依次向本屏幕前獲取次左應答器；5405判斷應答器是否有數據，如果是則執行步驟S403 ；5406如果沒有數據則在本屏幕中獲取最左的應答器，判斷是否有數據，如果沒有數據 則結束；5407如果有數據，則判斷應答器是否有效，如果無效則依次在本屏幕中獲取次左的應答器，並繼續判斷是否有數據；S408 如果應答器有效，則執行步驟S403。
8.根據權利要求7所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，其特徵在於， 所述應答器無效原則包括報文不包含信息機信息包； 應答器無法判斷方向有效性； 沒有包含方向有效數據。
9.根據權利要求8所述的一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，其特徵在於， 所述的仿真分析方法包括時間軸和距離軸屏幕動態提示信息過程，所述的時間軸和距離軸 屏幕動態提示信息過程包括以下步驟5501執行展現數據流程；5502判斷屏幕中是否顯示動態信息，如果否則過程結束；5503如果顯示動態信息，則啟動動態信息顯示；5504時間軸屏幕和距離軸屏幕繪製動態信息；5505判斷是否停止動態信息顯示，如果是則過程結束；5506如果不停止動態信息顯示，則判斷是否有移動距離，如果否則過程結束；5507如果有移動距離則執行步驟S504。所述的時間軸和距離軸屏幕動態提示信息過程還包括動態信息繪製過程，動態信息繪 制過程包括以下步驟55041從動態點獲取在屏幕中的坐標；55042從動態點判斷信息框處於動態點位置，根據屏幕能否全部顯示信息框信息進行 最佳選擇；55043加載動態點的相關信息。
10.根據權利要求1、2、4、6、8、9中任一權利要求所述的一種高速鐵路車載設備圖形化 仿真分析方法，其特徵在於，所述的仿真分析方法包括信息加密過程，所述的信息加密過程 包括以下步驟5601讀入文件名；5602判斷文件是否存在，如果不存在則過程結束；5603如果文件存在則分塊車載設備記錄文件；5604進行CRC-32算法計算；5605判斷文件是否全部讀入，如果未全部讀入則執行步驟S603 ；5606如果文件全部讀入，則生成CRC-32算法的32位比特碼；5607將CRC-32算法生成的32位比特碼按自定義的HASH算法再次生成32位比特碼；5608將兩種算法所計算的64位比特碼按照已設計的加密字符結構插入到文件中，過程結束。
全文摘要
本發明公開了一種高速鐵路車載設備圖形化仿真分析方法，包括以下步驟車載設備通過數據下載模塊將車載設備記錄下載到計算機中並生成二進位文件；數據下載模塊與文件解析模塊相連，二進位文件通過文件解析後生成圖形化數據；時間軸圖形化模塊將文件解析模塊的圖形化數據以時間為軸線實現圖形化，提供圖形化檢索和仿真分析功能；距離軸圖形化模塊將文件解析模塊的圖形化數據以距離為軸線實現圖形化，提供圖形化檢索，仿真分析功能和動態提示信息，動態顯示加載點車載設備狀態和應答器接收狀態信息。通過應用本發明實施方式所描述的方法，使高速鐵路車載設備記錄數據以圖形化進行展現、檢索及仿真，數據分析更具直觀性、快速性和易於學習操作性。
文檔編號G06F17/50GK101877024SQ20101018450
公開日2010年11月3日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者劉旭君, 吳衛平, 唐俊同, 張利芝, 楊獻 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司