本發(fā)明涉及軌道車運行控制設(shè)備數(shù)據(jù)維護技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高安全性、高可靠性的GYK遠(yuǎn)程維護監(jiān)測系統(tǒng)及實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

軌道車運行控制設(shè)備(簡稱GYK)是用于防止軌道車超速運行或越過關(guān)閉的信號機，監(jiān)控其安全運行的重要設(shè)備。

包含車站、信號機、支線轉(zhuǎn)移、交路轉(zhuǎn)移、里程斷鏈、區(qū)段限速等鐵路線路信息的基本數(shù)據(jù)(簡稱GYK基本數(shù)據(jù))，是GYK控制功能的基礎(chǔ)和運行分析的依據(jù)。

依據(jù)鐵路調(diào)度部門下達(dá)的臨時限速、綠色許可證、路票、區(qū)間作業(yè)等運行揭示調(diào)度命令編輯的運行揭示(簡稱GYK運行揭示，下同)，是GYK對軌道車運行實施臨時控制的依據(jù)。

GYK基本數(shù)據(jù)、GYK運行揭示是有效控制軌道車安全運行的重要數(shù)據(jù)，及時有效地對GYK揭示數(shù)據(jù)、GYK基本數(shù)據(jù)進(jìn)行更新維護是GYK維護工作的重要組成部分。

由于軌道車分散作業(yè)、流動作業(yè)，現(xiàn)有的GYK維護監(jiān)測方法存在以下問題：

無法實時掌握軌道車現(xiàn)場運用狀態(tài)、GYK質(zhì)量情況及車輛地理位置信息；無法及時更新GYK基本數(shù)據(jù)；無法及時向軌道車下達(dá)運行揭示；無法對GYK控制軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程升級；無法快速對現(xiàn)場故障處理提供技術(shù)支持；無法及時掌握車輛位置信息，為應(yīng)急搶險及指揮調(diào)度提供支撐等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程維護的不足，提供了一種高安全性、高可靠性的GYK遠(yuǎn)程維護監(jiān)測系統(tǒng)及實現(xiàn)方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種GYK遠(yuǎn)程維護監(jiān)測系統(tǒng)，包括分別設(shè)于每個軌道車上的1個車載設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、鐵路內(nèi)網(wǎng)、地面維護監(jiān)測平臺和若干個地面用戶終端；所述傳輸網(wǎng)絡(luò)包括鐵路專用通信網(wǎng)、公共移動通信網(wǎng)、鐵路專網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)和移動公網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)；地面維護監(jiān)測平臺包括通信服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器；

車載設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)和鐵路內(nèi)網(wǎng)依次電連接，鐵路內(nèi)網(wǎng)分別與通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和各個地面用戶終端電連接；各個車載設(shè)備分別與各個GYK電連接。

本發(fā)明具體實現(xiàn)方式為：車載設(shè)備實時采集GYK運行狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、安全報警信息及車輛位置等監(jiān)測數(shù)據(jù)；車載設(shè)備通過移動網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時發(fā)送到地面維護監(jiān)測平臺；地面監(jiān)測平臺及時向車載設(shè)備推送GYK基本數(shù)據(jù)、GYK運行揭示及GYK控制軟件(簡稱GYK數(shù)據(jù))升級計劃；車載設(shè)備接收到地面維護監(jiān)測平臺推送的GYK數(shù)據(jù)升級計劃后，從地面維護監(jiān)測平臺下載對應(yīng)的GYK數(shù)據(jù)文件；車載設(shè)備與GYK連接時，將收到的GYK數(shù)據(jù)升級計劃推送給GYK；GYK依據(jù)GYK數(shù)據(jù)升級計劃提醒司機啟動數(shù)據(jù)升級，司機確認(rèn)啟動升級后GYK向車載設(shè)備請求GYK數(shù)據(jù)；GYK收到GYK維護數(shù)據(jù)并驗證合法性后執(zhí)行數(shù)據(jù)升級，并將升級結(jié)果發(fā)送給車載設(shè)備；車載設(shè)備將GYK數(shù)據(jù)升級結(jié)果同步發(fā)送給地面監(jiān)測維護平臺；GYK數(shù)據(jù)編輯人員通過GYK數(shù)據(jù)編輯工作站編輯GYK數(shù)據(jù)，并通過專用移動存儲設(shè)備數(shù)據(jù)復(fù)制方式提交給GYK管理維護人員；GYK管理維護人員通過地面用戶終端制定GYK數(shù)據(jù)升級計劃，查看GYK數(shù)據(jù)升級情況；GYK管理維護人員通過地面用戶終端查看GYK運行狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息安全報警信息及車輛位置等監(jiān)測數(shù)據(jù)。

本發(fā)明充分考慮了軌道車GYK運用維護特點，從系統(tǒng)層面對GYK遠(yuǎn)程維護監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計。參照信息保護等級要求，從對系統(tǒng)安全性、可靠性方面進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計，以滿足GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程維護要求；通過對GYK運行狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、安全報警、車輛位置等進(jìn)行實時監(jiān)測分析，并設(shè)計雙坐標(biāo)系的鐵路地理信息系統(tǒng)(簡稱鐵路GIS，下同)滿足地面管理人員及時對軌道車及GYK的監(jiān)測需求。

本發(fā)明針對GYK數(shù)據(jù)安全要求，發(fā)明物理隔離、加密傳輸、多重校驗、人機結(jié)合的GYK數(shù)據(jù)安全傳輸及運用方法。該方法將用于GYK數(shù)據(jù)的編輯、復(fù)核及私有加密的工作站設(shè)計為單機方式，將數(shù)據(jù)源頭與系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理隔離，編輯并加密后的數(shù)據(jù)文件通過移動存儲設(shè)備復(fù)制方式導(dǎo)入地面用戶終端；地面用戶終端將GYK數(shù)據(jù)加密傳輸至地面維護監(jiān)測平臺，地面維護監(jiān)測平臺加密傳輸至車載設(shè)備，此處的加密包括非對稱加密及對稱加密方式，非對稱加密用在車載設(shè)備與地面維護監(jiān)測平臺、地面用戶終端與地面維護監(jiān)測平臺建立會話，通過會話傳遞數(shù)據(jù)傳輸時的對稱加密密匙，對稱加密用在建立會話后的數(shù)據(jù)傳輸；系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)及文件均包括CRC、哈希校驗等校驗算法；除從程序上采用上述方法保障GYK數(shù)據(jù)傳輸安全外，當(dāng)GYK數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾YK時，還采用人機結(jié)合方式保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，具體方式是由GYK通過私有協(xié)議解析出GYK數(shù)據(jù)內(nèi)容，司機對GYK數(shù)據(jù)特征內(nèi)容進(jìn)行人工核對，確保數(shù)據(jù)正確。本發(fā)明所指的私有協(xié)議包括約定的數(shù)據(jù)加解密方式及所采用的密匙(如MD5加密)，數(shù)字幀格式的約定(如幀頭、幀尾、校驗算法)，數(shù)據(jù)內(nèi)容的定義(如各字節(jié)的含義)等。私有協(xié)議可根據(jù)以上原則在本發(fā)明實施時進(jìn)行具體定義。

本發(fā)明針對鐵路車輛定位要求，設(shè)計經(jīng)緯度地理坐標(biāo)系及鐵路線路公里標(biāo)雙坐標(biāo)系的鐵路地理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)通過建立鐵路線路信息GPS坐標(biāo)與鐵路公里標(biāo)坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，將GPS經(jīng)緯度信息和鐵路公里標(biāo)信息進(jìn)行統(tǒng)一。當(dāng)車輛運行過程中GPS數(shù)據(jù)無法獲取時，系統(tǒng)通過GYK提供的實時公里標(biāo)信息進(jìn)行GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)換算，實現(xiàn)鐵路GIS車輛定位；同時鐵路GIS頁面提供車輛實時公里標(biāo)定位信息，能更好的滿足鐵路定位業(yè)務(wù)。

本發(fā)明針對GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級要求，設(shè)計了嚴(yán)格的GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級業(yè)務(wù)架構(gòu)。為保障地面維護監(jiān)測平臺使用安全，在系統(tǒng)權(quán)限及安全管理上按系統(tǒng)管理員、安全管理員、安全審計員“三員”職責(zé)分開，相互制約原則設(shè)計；為有效體現(xiàn)系統(tǒng)安全技術(shù)與管理相結(jié)合的原則，GYK數(shù)據(jù)升級業(yè)務(wù)流程按全程實時跟蹤、閉環(huán)化管理原則設(shè)計。

本發(fā)明針對無線數(shù)據(jù)安全傳輸要求，利用安全通信接口設(shè)計技術(shù)，對GYK遠(yuǎn)程維護系統(tǒng)通信接口進(jìn)行了特別設(shè)計；本發(fā)明在無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方法上采用了雙無線網(wǎng)絡(luò)自動切換機制，無線模塊通常配置為鐵路專網(wǎng)模塊和移動公網(wǎng)模塊，在鐵路專網(wǎng)有效的情況下優(yōu)選鐵路專網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保車地數(shù)據(jù)安全可靠傳輸。

作為優(yōu)選，每個車載設(shè)備均包括車載主機及設(shè)于車載主機上的無線模塊；車載主機上設(shè)有監(jiān)測數(shù)據(jù)采集功能模塊、GYK數(shù)據(jù)升級功能模塊和無線數(shù)據(jù)收發(fā)功能模塊；地面用戶終端上設(shè)有GYK遠(yuǎn)程監(jiān)測功能模塊、車輛位置采集功能模塊、GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級功能模塊和GYK運行記錄分析功能模塊。

通信服務(wù)器用于車地數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)服務(wù)器用于數(shù)據(jù)的分析與存儲，并為車載設(shè)備、地面管理終端提供系統(tǒng)功能應(yīng)用服務(wù)。車載設(shè)備與地面維護監(jiān)測平臺通過鐵路系統(tǒng)既有的安全平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

一種GYK遠(yuǎn)程維護監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括無線模塊的網(wǎng)絡(luò)切換流程和雙坐標(biāo)系鐵路地圖定位工作流程；

所述無線模塊的網(wǎng)絡(luò)切換流程包括如下步驟：

(3-1)每個車載設(shè)備上電時，車載設(shè)備的無線模塊開啟網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

(3-2)每個車載設(shè)備通過查詢無線模塊的網(wǎng)絡(luò)信號強度，判斷各無線模塊的工作是否正常；

(3-3)每個車載設(shè)備的無線模塊以固定周期向地面維護監(jiān)測平臺發(fā)送心跳包信息，地面維護監(jiān)測平臺收到該心跳包信息后立即應(yīng)答；

(3-4)車載主機根據(jù)無線模塊心跳包應(yīng)答情況判斷無線模塊對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)是否工作正常；

(3-5)車載主機根據(jù)無線模塊收到應(yīng)答信息時間快慢及丟包情況，評估無線模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量；

(3-6)車載主機根據(jù)無線模塊信息強度、無線模塊對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)及無線模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量等因數(shù)綜合判斷移動網(wǎng)絡(luò)是否正常，當(dāng)所有網(wǎng)絡(luò)都工作正常時，車載主機優(yōu)先選擇鐵路專網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；

(3-7)當(dāng)某移動網(wǎng)絡(luò)異常時，無線傳輸自動切換至另一有效網(wǎng)絡(luò)；

(3-8)當(dāng)所有網(wǎng)絡(luò)都異常時，車載主機通過指示燈等方式進(jìn)行報警提示。

作為優(yōu)選，所述雙坐標(biāo)系鐵路地圖定位流程包括如下步驟：

(4-1)車載主機利用車載主機內(nèi)置的衛(wèi)星定位模塊采集車輛位置GPS經(jīng)緯度信息；

(4-2)車載主機同時從GYK運行數(shù)據(jù)中采集車輛所在位置鐵路線路公里標(biāo)信息；

(4-3)車載主機利用無線傳輸通道實時將采集的經(jīng)緯度信息與鐵路線路公里標(biāo)信息上傳地面維護監(jiān)測平臺；

地面維護監(jiān)測平臺利用同時采集的經(jīng)緯度信息與鐵路線路公里標(biāo)信息建立公里標(biāo)-經(jīng)緯度對應(yīng)數(shù)據(jù)庫；

(4-4)車載主機依據(jù)經(jīng)緯度信息建立鐵路地圖；

當(dāng)經(jīng)緯度信息無效時，利用建立好的公里標(biāo)-經(jīng)緯度數(shù)據(jù)庫，采用線性插值方法將線路公里標(biāo)換算為經(jīng)緯度信息，實現(xiàn)依據(jù)線路公里標(biāo)地圖定位。

作為優(yōu)選，還包括GYK數(shù)據(jù)安全傳輸流程；包括如下步驟：

(5-1)數(shù)據(jù)編輯階段

GYK數(shù)據(jù)編輯工作站編輯GYK數(shù)據(jù)文件，并采用私有加密方式加密；GYK數(shù)據(jù)編輯工作站與地面用戶終端物理隔離，采用專用移動存儲設(shè)備將GYK數(shù)據(jù)文件復(fù)制到地面用戶終端；

(5-2)數(shù)據(jù)傳輸階段

車載設(shè)備從地面維護監(jiān)測平臺下載對應(yīng)的GYK數(shù)據(jù)文件；GYK數(shù)據(jù)文件傳輸時通過數(shù)字簽名及哈希校驗技術(shù)；

(5-3)數(shù)據(jù)使用階段

車載設(shè)備對收到的GYK數(shù)據(jù)文件啟用私有加密方式進(jìn)行二次解密，通過哈希校驗方式對數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行驗證，并通過GYK數(shù)據(jù)文件內(nèi)部特征字段進(jìn)行合法性驗證；

車載設(shè)備將經(jīng)驗證合格的GYK數(shù)據(jù)文件傳輸給GYK，GYK利用GYK數(shù)據(jù)私有協(xié)議對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行解析并在顯示窗口顯示；

軌道車司機依據(jù)GYK數(shù)據(jù)版本信息及數(shù)據(jù)說明對GYK數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行有效性核對，確保GYK數(shù)據(jù)的正確可靠。

作為優(yōu)選，還包括GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級流程，包括如下步驟：

(6-1)用戶在GYK數(shù)據(jù)編輯工作站上編輯數(shù)據(jù)，生成GYK數(shù)據(jù)文件，并按私有加密方式進(jìn)行加密；

(6-2)用戶利用專用移動存儲設(shè)備文件復(fù)制GYK數(shù)據(jù)，將GYK數(shù)據(jù)文件從編輯工作站復(fù)制到地面用戶終端，實現(xiàn)GYK數(shù)據(jù)編輯與GYK數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸路徑的物理隔離；

(6-3)用戶在地面用戶終端填寫GYK數(shù)據(jù)信息并上傳到地面維護監(jiān)測平臺；所述GYK數(shù)據(jù)信息包括數(shù)據(jù)版本、簡要說明、適用范圍和生效日期；

(6-4)GYK數(shù)據(jù)管理人員針對軌道車制定數(shù)據(jù)升級計劃，升級計劃填寫內(nèi)容包括軌道車號、數(shù)據(jù)版本和計劃時刻；

(6-5)GYK數(shù)據(jù)升級計劃經(jīng)審核后發(fā)布到地面維護監(jiān)測平臺；

(6-6)車載設(shè)備在線時立即接收GYK數(shù)據(jù)升級計劃及數(shù)據(jù)文件，當(dāng)車載設(shè)備離線時，下次在線時立即接收；其中，在線為車載設(shè)備與地面維護監(jiān)測平臺保持連接，離線為車載設(shè)備與地面維護監(jiān)測平臺斷開連接；

(6-7)車載設(shè)備收到GYK數(shù)據(jù)后按GYK數(shù)據(jù)安全傳輸機制驗證數(shù)據(jù)的合法性、完整性，并向地面維護監(jiān)測平臺回傳數(shù)據(jù)接收情況；

(6-8)車載設(shè)備驗證GYK數(shù)據(jù)有效性后向GYK發(fā)送GYK數(shù)據(jù)升級計劃；

(6-9)GYK收到數(shù)據(jù)升級計劃后在顯示界面顯示計劃信息；

(6-10)當(dāng)?shù)竭_(dá)GYK升級計劃時刻且軌道車處于停車狀態(tài)時，GYK頁面彈出升級提示對話框；

(6-11)司機按壓確認(rèn)鍵后啟動GYK數(shù)據(jù)升級流程，GYK向車載設(shè)備請求對應(yīng)的GYK數(shù)據(jù)文件，車載設(shè)備向GYK發(fā)送GYK數(shù)據(jù)文件；

(6-12)GYK對數(shù)據(jù)文件的合法性進(jìn)行鑒別，并使用私有協(xié)議對GYK數(shù)據(jù)文件進(jìn)行解析，并顯示到GYK頁面；

(6-13)用戶再次根據(jù)GYK數(shù)據(jù)升級計劃里的版本信息、簡要說明等信息驗證GYK數(shù)據(jù)的合法性，并通過按鍵確認(rèn)執(zhí)行GYK數(shù)據(jù)升級；

(6-14)GYK數(shù)據(jù)升級完成后，彈出升級結(jié)果確認(rèn)對話框，司機對升級結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)并通過車載設(shè)備向地面維護監(jiān)測平臺回傳登記后，升級流程完成。

作為優(yōu)選，還包括GYK遠(yuǎn)程實時監(jiān)測流程，包括如下步驟：

(7-1)車載設(shè)備從GYK采集運行狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、安全報警信息；所述運行狀態(tài)信息包括軌道車運行時的線路公里標(biāo)位置信息；其中，安全報警信息采用觸發(fā)時立即發(fā)送的方式，運行狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、車輛定位經(jīng)緯度信息采用周期性發(fā)送方式；

(7-2)車載設(shè)備通過車輛位置采集功能模塊采集車輛的GPS信息；

(7-3)地面維護監(jiān)測平臺收到車載設(shè)備回傳的監(jiān)測信息后按信息類別進(jìn)行分類處理，并寫數(shù)據(jù)庫保存；

(7-4)當(dāng)GPS信息無效時，車載設(shè)備根據(jù)GYK實時公里標(biāo)信息通過線性插值方式推算GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)，完成GIS定位；

(7-5)用戶通過地面用戶終端登錄地面維護監(jiān)測平臺，查看GYK監(jiān)測信息及車輛位置信息；其中，用戶登錄需要身份驗證，包括USBKEY驗證、密碼驗證等組合驗證方式；

(7-6)GYK實時監(jiān)測信息可以列表及圖形化方式呈現(xiàn)，車輛位置信息提供軌跡回放功能；當(dāng)GYK監(jiān)測信息變化時，地面維護監(jiān)測平臺主動向地面用戶終端推送；當(dāng)監(jiān)測到安全報警信息時，在監(jiān)測頁面彈出提示框。

作為優(yōu)選，還包括GYK運行記錄遠(yuǎn)程回傳分析流程，包括如下步驟：

(8-1)GYK采用觸發(fā)方式向車載設(shè)備發(fā)送當(dāng)天的運行記錄數(shù)據(jù)，所述觸發(fā)方式為當(dāng)GYK產(chǎn)生運行記錄的同時立即向車載設(shè)備發(fā)送GYK運行記錄數(shù)據(jù)；

(8-2)車載設(shè)備收到GYK運行記錄數(shù)據(jù)后進(jìn)行本地保存，并立即向地面維護監(jiān)測平臺發(fā)送GYK運行記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷時，車載設(shè)備將運行記錄數(shù)據(jù)保存在緩存區(qū)，再次連接時立即發(fā)送；

(8-3)地面維護監(jiān)測平臺接收到GYK運行記錄數(shù)據(jù)時對運行記錄進(jìn)行逐條實時分析，分析結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫；

(8-4)當(dāng)GYK關(guān)機時，車載設(shè)備及地面維護監(jiān)測平臺根據(jù)GYK運行記錄文件生成規(guī)則，將當(dāng)天的運行記錄數(shù)據(jù)生成GYK運行記錄文件；

(8-5)用戶通過地面用戶終端GYK運行記錄分析功能模塊分析GYK運行記錄文件，查看運行記錄分析結(jié)果，并可以將運行記錄分析下載到本地保存；

(8-6)車載設(shè)備在每次開機時向地面監(jiān)測維護平臺發(fā)送本地運行記錄數(shù)據(jù)文件列表；

若因網(wǎng)絡(luò)原因，歷史運行記錄未上傳到地面維護監(jiān)測平臺，用戶通過地面用戶終端按文件列表向車載設(shè)備請求回傳指定的歷史運行記錄文件，車載設(shè)備收到請求時向地面維護監(jiān)測平臺上傳。

作為優(yōu)選，還包括會話密匙產(chǎn)生及對等實體驗證流程，包括如下步驟：

主叫方產(chǎn)生一個64位的隨機數(shù)RA，由RA生成消息AU1并發(fā)送給被叫方；

被叫方產(chǎn)生一個64位的隨機數(shù)RB，RA、RB和認(rèn)證密匙KAB共同生成會話密匙KS，由KS生成AU2并回復(fù)給主叫方；所述認(rèn)證密匙是通信雙方事先約定的私有密匙；

主叫方收到被叫方AU2后，提取出RB，RA、RB和認(rèn)證密匙KAB共同生成會話密匙KS，用KS驗證AU2；

主叫方用KS生成消息AU3，發(fā)送給被叫方，被叫方用KS驗證AU3，從而完成會話密匙的產(chǎn)生及對等實體認(rèn)證。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：解決了軌道車流動作業(yè)、分散作業(yè)GYK遠(yuǎn)程運用維護的難點問題，實現(xiàn)了軌道車現(xiàn)場運用狀態(tài)、GYK質(zhì)量情況及車輛地理位置信息的實時監(jiān)測；實現(xiàn)了GYK基本數(shù)據(jù)的及時更新；實現(xiàn)了及時向軌道車下達(dá)運行揭示；實現(xiàn)了對GYK控制軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程升級；為GYK運用維護管理提供了安全、科學(xué)、高效的管理手段，在軌道車安全運用方面具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種原理框圖；

圖2為本發(fā)明的一種無線模塊的網(wǎng)絡(luò)切換流程圖；

圖3是本發(fā)明的一種雙坐標(biāo)系鐵路地圖定位流程圖；

圖4是本發(fā)明的一種GYK數(shù)據(jù)安全傳輸流程圖；

圖5是本發(fā)明的一種GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級流程圖；

圖6是本發(fā)明的一種GYK遠(yuǎn)程實時監(jiān)測流程圖；

圖7是本發(fā)明的一種GYK運行記錄遠(yuǎn)程回傳分析流程圖；

圖8是本發(fā)明的一種會話密匙產(chǎn)生及對等實體驗證流程圖。

圖中：GYK 1、車載設(shè)備2、傳輸網(wǎng)絡(luò)3、鐵路內(nèi)網(wǎng)4、地面維護監(jiān)測平臺5、地面用戶終端6、鐵路專用通信網(wǎng)31、公共移動通信網(wǎng)32、鐵路專網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)33、移動公網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)34、通信服務(wù)器51、數(shù)據(jù)服務(wù)器52。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示的實施例是一種GYK遠(yuǎn)程維護監(jiān)測系統(tǒng)，包括分別設(shè)于每臺軌道車上的1個車載設(shè)備2、傳輸網(wǎng)絡(luò)3、鐵路內(nèi)網(wǎng)4、地面維護監(jiān)測平臺5和各路局、站段的電務(wù)、工務(wù)、供電等鐵路部門地面用戶終端6；傳輸網(wǎng)絡(luò)包括鐵路專用通信網(wǎng)31、公共移動通信網(wǎng)32、鐵路專網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)33和移動公網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)34；地面維護監(jiān)測平臺包括通信服務(wù)器51和數(shù)據(jù)服務(wù)器52；

車載設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)和鐵路內(nèi)網(wǎng)依次電連接，鐵路內(nèi)網(wǎng)分別與通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和各個地面用戶終端電連接，各個車載設(shè)備分別與各個GYK 1電連接。

每個車載設(shè)備均包括車載主機及設(shè)于車載主機上的無線模塊；車載主機上設(shè)有監(jiān)測數(shù)據(jù)采集功能模塊、GYK數(shù)據(jù)升級功能模塊和無線數(shù)據(jù)收發(fā)功能模塊；地面用戶終端上設(shè)有GYK遠(yuǎn)程監(jiān)測功能模塊、車輛位置采集功能模塊、GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級功能模塊和GYK運行記錄分析功能模塊。

一種GYK遠(yuǎn)程維護監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括無線模塊的網(wǎng)絡(luò)切換流程和雙坐標(biāo)系鐵路地圖定位流程；

如圖2所示的無線模塊的網(wǎng)絡(luò)切換流程包括如下步驟：

(3-1)每個車載設(shè)備上電時，車載設(shè)備的無線模塊開啟網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

(3-2)每個車載設(shè)備通過查詢無線模塊的網(wǎng)絡(luò)信號強度，判斷各無線模塊的工作是否正常；

(3-3)每個車載設(shè)備的無線模塊以固定周期向地面維護監(jiān)測平臺發(fā)送心跳包信息，地面維護監(jiān)測平臺收到該心跳包信息后立即應(yīng)答；

(3-4)車載主機根據(jù)無線模塊心跳包應(yīng)答情況判斷無線模塊對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)是否工作正常；

(3-5)車載主機根據(jù)無線模塊收到應(yīng)答信息時間快慢及丟包情況，評估無線模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量；

(3-6)車載主機根據(jù)無線模塊信息強度、無線模塊對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)及無線模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量等因數(shù)綜合判斷移動網(wǎng)絡(luò)是否正常，當(dāng)所有網(wǎng)絡(luò)都工作正常時，車載主機優(yōu)先選擇鐵路專網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；

(3-7)當(dāng)某移動網(wǎng)絡(luò)異常時，無線傳輸自動切換至另一有效網(wǎng)絡(luò)；

(3-8)當(dāng)所有網(wǎng)絡(luò)都異常時，車載主機通過指示燈等方式進(jìn)行報警提示。

如圖3所示的雙坐標(biāo)系鐵路地圖定位流程包括如下步驟：

(4-1)車載主機利用車載主機內(nèi)置的衛(wèi)星定位模塊采集車輛位置GPS經(jīng)緯度信息；

(4-2)車載主機同時從GYK運行數(shù)據(jù)中采集車輛所在位置鐵路線路公里標(biāo)信息；

(4-3)車載主機利用無線傳輸通道實時將采集的經(jīng)緯度信息與鐵路線路公里標(biāo)信息上傳地面維護監(jiān)測平臺；

地面維護監(jiān)測平臺利用同時采集的經(jīng)緯度信息與鐵路線路公里標(biāo)信息建立公里標(biāo)-經(jīng)緯度對應(yīng)數(shù)據(jù)庫；

(4-4)車載主機依據(jù)經(jīng)緯度信息建立鐵路地圖；

當(dāng)經(jīng)緯度信息無效時，利用建立好的公里標(biāo)-經(jīng)緯度數(shù)據(jù)庫，采用線性插值方法將線路公里標(biāo)換算為經(jīng)緯度信息，實現(xiàn)依據(jù)線路公里標(biāo)地圖定位。

還包括如圖4所示的GYK數(shù)據(jù)安全傳輸流程；包括如下步驟：

(5-1)數(shù)據(jù)編輯階段

GYK數(shù)據(jù)編輯工作站編輯GYK數(shù)據(jù)文件，并采用私有加密方式加密；GYK數(shù)據(jù)編輯工作站與地面用戶終端物理隔離，采用專用移動存儲設(shè)備將GYK數(shù)據(jù)文件復(fù)制到地面用戶終端；

(5-2)數(shù)據(jù)傳輸階段

車載設(shè)備從地面維護監(jiān)測平臺下載對應(yīng)的GYK數(shù)據(jù)文件；GYK數(shù)據(jù)文件傳輸時通過數(shù)字簽名及哈希校驗技術(shù)；

(5-3)數(shù)據(jù)使用階段

車載設(shè)備對收到的GYK數(shù)據(jù)文件啟用私有加密方式進(jìn)行二次解密，通過哈希校驗方式對數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行驗證，并通過GYK數(shù)據(jù)文件內(nèi)部特征字段進(jìn)行合法性驗證；

車載設(shè)備將經(jīng)驗證合格的GYK數(shù)據(jù)文件傳輸給GYK，GYK利用GYK數(shù)據(jù)私有協(xié)議對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行解析并在顯示窗口顯示；

軌道車司機依據(jù)GYK數(shù)據(jù)版本信息及數(shù)據(jù)說明對GYK數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行有效性核對，確保GYK數(shù)據(jù)的正確可靠。

還包括如圖5所示的GYK數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程升級流程，包括如下步驟：

(6-1)用戶在GYK數(shù)據(jù)編輯工作站上編輯數(shù)據(jù)，生成GYK數(shù)據(jù)文件，并按私有加密方式進(jìn)行加密；

本發(fā)明的私有加密方法以ZIP加密壓縮技術(shù)為基礎(chǔ)，通過對ZIP加密壓縮后的數(shù)據(jù)按維吉尼亞密碼進(jìn)行二次加密，形成最終的密文。解密時先按維吉尼亞密碼對密文進(jìn)行查表替換，得到ZIP壓縮文件，然后根據(jù)ZIP解密密碼對數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓得到明文。

(6-2)用戶利用專用移動存儲設(shè)備文件復(fù)制GYK數(shù)據(jù)，將GYK數(shù)據(jù)文件從編輯工作站復(fù)制到地面用戶終端，實現(xiàn)GYK數(shù)據(jù)編輯與GYK數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸路徑的物理隔離；

(6-3)用戶在地面用戶終端填寫GYK數(shù)據(jù)信息并上傳到地面維護監(jiān)測平臺；所述GYK數(shù)據(jù)信息包括數(shù)據(jù)版本、簡要說明、適用范圍和生效日期；

(6-4)GYK數(shù)據(jù)管理人員針對軌道車制定數(shù)據(jù)升級計劃，升級計劃填寫內(nèi)容包括軌道車號、數(shù)據(jù)版本和計劃時刻；

(6-5)GYK數(shù)據(jù)升級計劃經(jīng)審核后發(fā)布到地面維護監(jiān)測平臺；

(6-6)車載設(shè)備在線時立即接收GYK數(shù)據(jù)升級計劃及數(shù)據(jù)文件，當(dāng)車載設(shè)備離線時，下次在線時立即接收；其中，在線為車載設(shè)備與地面維護監(jiān)測平臺保持連接，離線為車載設(shè)備與地面維護監(jiān)測平臺斷開連接；

(6-7)車載設(shè)備收到GYK數(shù)據(jù)后按GYK數(shù)據(jù)安全傳輸機制驗證數(shù)據(jù)的合法性、完整性，并向地面維護監(jiān)測平臺回傳數(shù)據(jù)接收情況；

(6-8)車載設(shè)備驗證GYK數(shù)據(jù)有效性后向GYK發(fā)送GYK數(shù)據(jù)升級計劃；

(6-9)GYK收到數(shù)據(jù)升級計劃后在顯示界面顯示計劃信息；

(6-10)當(dāng)?shù)竭_(dá)GYK升級計劃時刻且軌道車處于停車狀態(tài)時，GYK頁面彈出升級提示對話框；

(6-11)司機按壓確認(rèn)鍵后啟動GYK數(shù)據(jù)升級流程，GYK向車載設(shè)備請求對應(yīng)的GYK數(shù)據(jù)文件，車載設(shè)備向GYK發(fā)送GYK數(shù)據(jù)文件；

(6-12)GYK對數(shù)據(jù)文件的合法性進(jìn)行鑒別，并使用私有協(xié)議對GYK數(shù)據(jù)文件進(jìn)行解析，并顯示到GYK頁面；

私有協(xié)議包括約定的數(shù)據(jù)加解密方式及所采用的密匙，數(shù)據(jù)幀格式的約定，數(shù)據(jù)內(nèi)容的定義等。此處的加解密方式優(yōu)選DES加密方式；此處的數(shù)據(jù)幀格式指每幀數(shù)據(jù)的組成部分，包括數(shù)據(jù)幀頭、數(shù)據(jù)長度、校驗算法及數(shù)據(jù)幀尾，如數(shù)據(jù)幀頭為16進(jìn)制字節(jié)0xFF，數(shù)據(jù)幀尾16進(jìn)制字節(jié)0xFE，數(shù)據(jù)長度為2字節(jié)短整型數(shù)據(jù)，校驗算法為CRC32；此處的數(shù)據(jù)內(nèi)容的定義包括兩字節(jié)短整型數(shù)據(jù)類別，N字節(jié)數(shù)據(jù)內(nèi)容，如數(shù)據(jù)類別1表示信號，數(shù)據(jù)類別2表示車站，數(shù)據(jù)內(nèi)容即為信號和車站的實際值。私有協(xié)議可根據(jù)以上原則在本發(fā)明實施時進(jìn)行具體定義。

(6-13)用戶再次根據(jù)GYK數(shù)據(jù)升級計劃里的版本信息、簡要說明等信息驗證GYK數(shù)據(jù)的合法性，并通過按鍵確認(rèn)執(zhí)行GYK數(shù)據(jù)升級；

(6-14)GYK數(shù)據(jù)升級完成后，彈出升級結(jié)果確認(rèn)對話框，司機對升級結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)并通過車載設(shè)備向地面維護監(jiān)測平臺回傳登記后，升級流程完成。

還包括如圖6所示的GYK遠(yuǎn)程實時監(jiān)測流程，包括如下步驟：

(7-1)車載設(shè)備從GYK采集運行狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、安全報警信息；所述運行狀態(tài)信息包括軌道車運行時的線路公里標(biāo)位置信息；其中，安全報警信息采用觸發(fā)時立即發(fā)送的方式，運行狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、車輛定位經(jīng)緯度信息采用周期性發(fā)送方式；

(7-2)車載設(shè)備通過車輛位置采集功能模塊采集車輛的GPS信息；

(7-3)地面維護監(jiān)測平臺收到車載設(shè)備回傳的監(jiān)測信息后按信息類別進(jìn)行分類處理，并寫數(shù)據(jù)庫保存；

(7-4)當(dāng)GPS信息無效時，車載設(shè)備根據(jù)GYK實時公里標(biāo)信息通過線性插值方式推算GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)，完成GTS定位；

(7-5)用戶通過地面用戶終端登錄地面維護監(jiān)測平臺，查看GYK監(jiān)測信息及車輛位置信息；其中，用戶登錄需要身份驗證，包括USBKEY驗證、密碼驗證等組合驗證方式；

(7-6)GYK實時監(jiān)測信息可以列表及圖形化方式呈現(xiàn)，車輛位置信息提供軌跡回放功能；當(dāng)GYK監(jiān)測信息變化時，地面維護監(jiān)測平臺主動向地面用戶終端推送；當(dāng)監(jiān)測到安全報警信息時，在監(jiān)測頁面彈出提示框。

還包括如圖7所示的GYK運行記錄遠(yuǎn)程回傳分析流程，包括如下步驟：

(8-1)GYK采用觸發(fā)方式向車載設(shè)備發(fā)送當(dāng)天的運行記錄數(shù)據(jù)，所述觸發(fā)方式為當(dāng)GYK產(chǎn)生運行記錄的同時立即向車載設(shè)備發(fā)送GYK運行記錄數(shù)據(jù)；

(8-2)車載設(shè)備收到GYK運行記錄數(shù)據(jù)后進(jìn)行本地保存，并立即向地面維護監(jiān)測平臺發(fā)送GYK運行記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷時，車載設(shè)備將運行記錄數(shù)據(jù)保存在緩存區(qū)，再次連接時立即發(fā)送；

(8-3)地面維護監(jiān)測平臺接收到GYK運行記錄數(shù)據(jù)時對運行記錄進(jìn)行逐條實時分析，分析結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫；

(8-4)當(dāng)GYK關(guān)機時，車載設(shè)備及地面維護監(jiān)測平臺根據(jù)GYK運行記錄文件生成規(guī)則，將當(dāng)天的運行記錄數(shù)據(jù)生成GYK運行記錄文件；

(8-5)用戶通過地面用戶終端GYK運行記錄分析功能模塊分析GYK運行記錄文件，查看運行記錄分析結(jié)果，并可以將運行記錄分析下載到本地保存；

(8-6)車載設(shè)備在每次開機時向地面監(jiān)測維護平臺發(fā)送本地運行記錄數(shù)據(jù)文件列表；

若因網(wǎng)絡(luò)原因，歷史運行記錄未上傳到地面維護監(jiān)測平臺，用戶通過地面用戶終端按文件列表向車載設(shè)備請求回傳指定的歷史運行記錄文件，車載設(shè)備收到請求時向地面維護監(jiān)測平臺上傳。

還包括如圖8所示的會話密匙產(chǎn)生及對等實體驗證流程，包括如下步驟：

主叫方產(chǎn)生一個64位的隨機數(shù)RA，由RA生成消息AU1并發(fā)送給被叫方；

被叫方產(chǎn)生一個64位的隨機數(shù)RB，RA、RB和認(rèn)證密匙KAB共同生成會話密匙KS，由KS生成AU2并回復(fù)給主叫方；所述認(rèn)證密匙是通信雙方事先約定的私有密匙；

主叫方收到被叫方AU2后，提取出RB，RA、RB和認(rèn)證密匙KAB共同生成會話密匙KS，用KS驗證AU2；

主叫方用KS生成消息AU3，發(fā)送給被叫方，被叫方用KS驗證AU3，從而完成會話密匙的產(chǎn)生及對等實體認(rèn)證。

應(yīng)理解，本實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。