本發(fā)明涉及鐵路坐標(biāo)采集，尤其涉及一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鐵路系統(tǒng)為保障數(shù)據(jù)安全，要求所有數(shù)據(jù)和信息服務(wù)必須在鐵路內(nèi)網(wǎng)里傳輸和使用，包括一些需要使用電子地圖服務(wù)的監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，例如：巡檢人員定位系統(tǒng)、施工車輛定位系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)、救災(zāi)搶險(xiǎn)調(diào)度系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)在提供服務(wù)時(shí)，需要精確定位鐵路線路處所，在電子地圖上顯示所監(jiān)測(cè)人員或設(shè)備的信息。目前，鐵路內(nèi)網(wǎng)移植了公網(wǎng)通用地圖，并采用人工校準(zhǔn)的方法建立鐵路線路里程和衛(wèi)星坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；其缺陷在于：

2、1.采標(biāo)精度不足

3、人工記錄時(shí)因?yàn)闊o法接入火車信號(hào)系統(tǒng)獲取運(yùn)行里程，只能手動(dòng)輸入并進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，采集的坐標(biāo)不是連續(xù)的，特別是在曲線地段，靠手動(dòng)采集的坐標(biāo)描繪的線路軌跡與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際線路偏差較大。另外，人工采集工作受多種因素影響，如疲勞、不同個(gè)體等，主要表現(xiàn)為實(shí)際數(shù)據(jù)與記錄數(shù)據(jù)存在偏差，由于記錄工作是在列車運(yùn)行中完成的，那么列車的車速越快，偏差越大。尤其是在高精度要求的應(yīng)用中這種缺陷越明顯。

4、2.不易排錯(cuò)、復(fù)核

5、人工記錄時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤或不一致的標(biāo)注方法，這些都會(huì)影響數(shù)據(jù)的可靠性。當(dāng)記錄的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，想要排查、審核數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性是一項(xiàng)非常困難的工作：需要再次登乘列車，重新記錄數(shù)據(jù)，且即使這樣，兩次記錄的數(shù)據(jù)也會(huì)存在很大不同（因?yàn)槿斯ず茈y做兩次相同的操作）。

6、3.工作量大

7、鐵路線路和里程標(biāo)可能會(huì)因?yàn)殍F路改造或工程施工而發(fā)生變化，人工記錄需要頻繁更新才能保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。記錄一個(gè)區(qū)間的數(shù)據(jù)，需要記錄員跟隨列車連續(xù)行駛幾個(gè)甚至十幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，才能得到足夠的對(duì)標(biāo)點(diǎn)，并且想要得到高密度的坐標(biāo)，需要頻繁做記錄，工作量非常大，尤其在當(dāng)今復(fù)雜的鐵路網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，更要投入較多的人力和時(shí)間成本。

8、4.缺乏自動(dòng)化與實(shí)時(shí)性

9、人工采集方式無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，特別是在高速鐵路或列車實(shí)時(shí)監(jiān)控的場(chǎng)景下。且容易受到自然環(huán)境（如霧、雨雪、風(fēng)沙等）的限制，難以做到全天候采集。對(duì)于需要自動(dòng)化軌跡分析、里程計(jì)算或?qū)崟r(shí)調(diào)度的應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)很難滿足需求。

10、5.公網(wǎng)地圖精度不足

11、公網(wǎng)上的鐵路地圖一般會(huì)將上下行兩條鐵路合并成一條顯示，實(shí)際線路上下行大多數(shù)情況下是并行的兩條線路，但也有一些情況，因?yàn)樯襟w、隧道、河流等因素，上下行線路距離比較遠(yuǎn)，地圖跟現(xiàn)場(chǎng)不符合，定位存在較大的偏差。

12、6.使用公網(wǎng)地圖不安全

13、現(xiàn)在普遍采用第三方網(wǎng)絡(luò)地圖來實(shí)現(xiàn)電子地圖，而這種地圖是需要連接公網(wǎng)進(jìn)行更新，且下載的地圖數(shù)據(jù)為地圖廠家的私有協(xié)議，無法判斷其數(shù)據(jù)的安全性，存在鐵路內(nèi)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，可能造成鐵路內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)損壞。

14、因此，本領(lǐng)域研究人員亟需開發(fā)一種自動(dòng)化、智能化的鐵路電子地圖記錄和管理系統(tǒng)來解決當(dāng)前鐵路電子地圖建立過程中存在的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種采集器，包括：采集主板、插接件、北斗定位裝置和通訊裝置，采集主板連接插接件、北斗定位裝置和通訊裝置；

2、所述采集器通過插接件使用背板插槽方式插入列車監(jiān)測(cè)裝置的預(yù)留擴(kuò)展插槽內(nèi)，采集主板內(nèi)置于列車監(jiān)測(cè)裝置（以下簡(jiǎn)稱“tax箱”）內(nèi)；北斗定位裝置包括北斗衛(wèi)星接收天線和北斗定位模塊，北斗衛(wèi)星接收天線安裝在鐵路列車駕駛室前擋風(fēng)玻璃下方，北斗定位模塊安裝在采集主板上，北斗定位模塊通過北斗衛(wèi)星接收天線接收衛(wèi)星信號(hào)；通訊裝置包括通訊天線和通訊模塊，通訊天線吸附在tax箱上，通訊模塊安裝在采集主板上，通訊模塊通過通訊天線能夠與公網(wǎng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)；

3、采集主板上集成中央處理器，中央處理器連接機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測(cè)裝置，接收監(jiān)測(cè)裝置輸出的線路運(yùn)行數(shù)據(jù)；中央處理器連接北斗定位模塊，接收北斗定位模塊輸出的列車定位數(shù)據(jù)；中央處理器連接通訊模塊，將線路運(yùn)行數(shù)據(jù)、列車定位數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送至公網(wǎng)服務(wù)器，以及接收公網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送的采集參數(shù)。

4、如上所述的一種采集器，其中，線路運(yùn)行數(shù)據(jù)包括線路里程、車速、日期、時(shí)間、交路信息，根據(jù)線路運(yùn)行數(shù)據(jù)確定線路編號(hào)、線路行別、里程數(shù)據(jù)；列車定位數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星狀態(tài)、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。

5、如上所述的一種采集器，其中，當(dāng)北斗定位困難時(shí)，通訊裝置通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與基站通信，獲取當(dāng)前的基站編號(hào)，包括位置區(qū)域碼和基站編號(hào)，再發(fā)送到公網(wǎng)服務(wù)器，調(diào)用第三方數(shù)據(jù)庫接口得出具體位置。

6、本發(fā)明還提供一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括上述任一項(xiàng)所述的采集器，還包括公網(wǎng)服務(wù)器和內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器；采集器采集車載端數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至公網(wǎng)服務(wù)器；公網(wǎng)服務(wù)器部署在公網(wǎng)，與采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收采集到的數(shù)據(jù)，公網(wǎng)服務(wù)器僅緩存數(shù)據(jù)，不解析數(shù)據(jù)；內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器部署在鐵路內(nèi)網(wǎng)，通過安全平臺(tái)與公網(wǎng)服務(wù)器通信，接收公網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送的采集數(shù)據(jù)，結(jié)合內(nèi)網(wǎng)鐵路信息數(shù)據(jù)庫和采集數(shù)據(jù)，建立鐵路地圖數(shù)據(jù)。

7、如上所述的一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其中，公網(wǎng)服務(wù)器具體包括：

8、數(shù)據(jù)接收模塊，用于全天候接收采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)；

9、數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)打包發(fā)送給內(nèi)網(wǎng)的地圖服務(wù)器，為保證數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)不在本地保存，僅緩存，且定時(shí)清空，數(shù)據(jù)內(nèi)容不含有鐵路信息數(shù)據(jù)，全部為加密數(shù)據(jù)，即使遭到攻擊破解也無法提取到鐵路信息；

10、設(shè)備管理模塊，用于管理與公網(wǎng)服務(wù)器連接的所有設(shè)備，包括監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)、配置參數(shù)、固件升級(jí)、統(tǒng)計(jì)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)；

11、異常處理模塊，用于當(dāng)設(shè)備管理模塊監(jiān)測(cè)到異常時(shí)，觸發(fā)報(bào)警或發(fā)送通知。

12、如上所述的一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其中，內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器具體包括：

13、數(shù)據(jù)接收存儲(chǔ)模塊，用于實(shí)時(shí)接收公網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送來的車載端數(shù)據(jù)，通過硬件授權(quán)解密密鑰對(duì)車載端數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并存入內(nèi)網(wǎng)鐵路信息數(shù)據(jù)庫；

14、地圖數(shù)據(jù)解析模塊，用于解析車載端數(shù)據(jù)得到線路編號(hào)、線路行別、線路里程和經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，建立線路編號(hào)-線路行別-線路里程-經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的地圖數(shù)據(jù)；

15、地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊，用于存儲(chǔ)和管理地圖數(shù)據(jù)；

16、數(shù)據(jù)分析與決策支持模塊，用于按設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)生成新的地圖版本、自動(dòng)判別異常數(shù)據(jù)、自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)告；

17、地圖服務(wù)接口，用于提供api接口，授權(quán)給內(nèi)網(wǎng)其他應(yīng)用程序調(diào)用；

18、系統(tǒng)集成接口，用于與其他鐵路系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)信息共享；

19、用戶訪問與權(quán)限管理模塊，用于為不同的用戶角色提供不同的訪問權(quán)限；

20、自動(dòng)更新模塊，用于定期自動(dòng)更新地圖數(shù)據(jù)，確保地圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

21、本發(fā)明還提供一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于上述任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)中，所述方法包括：

22、step1、采集器實(shí)時(shí)采集列車監(jiān)測(cè)裝置輸出的列車當(dāng)前線路運(yùn)行數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)采集北斗定位裝置的列車定位數(shù)據(jù)；

23、step2、采集器將列車當(dāng)前線路運(yùn)行數(shù)據(jù)和列車定位數(shù)據(jù)處理為有效采集數(shù)據(jù)后上傳至公網(wǎng)服務(wù)器；

24、step3、公網(wǎng)服務(wù)器緩存接收到的有效采集數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)打包發(fā)送給鐵路內(nèi)網(wǎng)中的內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器；

25、step4、內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器結(jié)合內(nèi)網(wǎng)鐵路信息數(shù)據(jù)庫，從接收到的有效采集數(shù)據(jù)中解析線路編號(hào)、線路行別、里程數(shù)據(jù)與經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，將其整合建立為地圖數(shù)據(jù)；

26、step5、內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器基于建立好的地圖數(shù)據(jù)自動(dòng)生成和更新鐵路地圖，并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)告；

27、step6、在鐵路內(nèi)網(wǎng)中將內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器與其他鐵路內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)集成，內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器將更新的鐵路地圖共享至其他鐵路內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)。

28、如上所述的一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的方法，其中，采集器將列車當(dāng)前線路運(yùn)行數(shù)據(jù)和列車定位數(shù)據(jù)處理為有效采集數(shù)據(jù)后上傳至公網(wǎng)服務(wù)器，具體分為以下子步驟：

29、根據(jù)列車當(dāng)前線路運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前的里程數(shù)據(jù)；

30、驗(yàn)證列車定位數(shù)據(jù)的有效性和可用性，若驗(yàn)證通過則從列車定位數(shù)據(jù)中獲取經(jīng)緯度數(shù)據(jù)；

31、將當(dāng)前的里程數(shù)據(jù)與經(jīng)緯度數(shù)據(jù)整合生成一條有效采集數(shù)據(jù)；

32、將生成的有效采集數(shù)據(jù)存放到緩存區(qū)，由通訊裝置轉(zhuǎn)發(fā)到公網(wǎng)服務(wù)器。

33、如上所述的一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的方法，其中，驗(yàn)證列車定位數(shù)據(jù)的有效性和可用性，具體分為以下子步驟：

34、提取列車定位數(shù)據(jù)中的校驗(yàn)和以及定位狀態(tài)；

35、根據(jù)校驗(yàn)和以及定位狀態(tài)對(duì)列車定位數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷；

36、基于北斗定位模塊的歷史數(shù)據(jù)對(duì)列車定位數(shù)據(jù)進(jìn)行可用性判斷。

37、如上所述的一種使用車載設(shè)備動(dòng)態(tài)采集鐵路數(shù)據(jù)的方法，其中，內(nèi)網(wǎng)地圖服務(wù)器結(jié)合內(nèi)網(wǎng)鐵路信息數(shù)據(jù)庫，從接收到的有效采集數(shù)據(jù)中解析線路編號(hào)、線路行別、里程數(shù)據(jù)與經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，將其整合建立為地圖數(shù)據(jù)，具體分為以下子步驟：

38、通過查詢線路管界表、機(jī)車交路表解析有效采集數(shù)據(jù)，得到線路編號(hào)和線路行別；

39、結(jié)合線路編號(hào)、線路行別、里程數(shù)據(jù)和經(jīng)緯度數(shù)據(jù)建立地圖數(shù)據(jù)；

40、集成版本號(hào)機(jī)制，存儲(chǔ)建立好的地圖數(shù)據(jù)。

41、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的有益效果如下：與現(xiàn)有的坐標(biāo)采集方式相比，本發(fā)明提出的自動(dòng)采集方法，獲取的線路編號(hào)、行別、里程數(shù)據(jù)均由車載采集器實(shí)時(shí)提供，并根據(jù)其提供的數(shù)據(jù)二次解析獲取，可保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，避免了繁重的人工采集方式，提高了采集效率與精度。與現(xiàn)有的地圖展示方式相比，本發(fā)明使用開源地圖，大幅提升了系統(tǒng)的擴(kuò)展性，且不依賴外部網(wǎng)絡(luò)，保證了內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全性。