本发明属于轨道交通定位导航领域，特别涉及一种电子地图管理系统及发送方法。
背景技术：
目前常用的列车运行控制系统包括ctcs-0级、ctcs-2和ctcs-3级列控系统。其中ctcs-0级列控系统基于列车运行监控记录装置lkj监控列车运行，本系统中电子地图不是由地面设备实时传递，而是预置于机车上，若线路改造，则需要经过复杂的换装过程，且lkj使用电子地图时按列车坐标提取，一旦发生差错危及行车安全。ctcs-2级列控系统则严重依赖于点式应答器，在应答器中预置电子地图，当列车轧过时，应答器将电子地图发送至车载设备，因此整条线路需铺设大量应答器，线路前期建设、后期改造升级和维护的成本高。ctcs-3级列控系统中，虽然在地面中心设备向车载设备发送的行车许可中包含有部分电子地图，但由于每条行车许可覆盖的线路范围小，其中电子地图无法满足自动驾驶功能需要，并且列车等级切换等静态信息依然需通过点式应答器发送给列车，因此本方案也有优化空间。
专利(cn111003033b)中公开了一种轨道交通电子地图管理方法及系统。其中第一地面中心设备和第二地面中心设备均能发送和接收边界电子地图，相对于静态重叠配置边界电子地图的方式降低维护成本，并保证第一地面中心设备与第二地面中心设备的电子地图的连续性，仅向车载设备发送电子地图信息不一致的地图块，节省无线带宽资源。但是在实际操作过程中，电子地图的数据量非常大，即使以电子地图块的形式发送，每个电子地图块的发送也需要一定的时间，如果按照默认的顺序发送，列车所需要的电子地图块可能没法及时接收，出现列车在运行到某一位置时，相应的电子地图还没接收到的情况，增大列车的运行风险。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明公开了一种电子地图管理系统，所述电子地图管理系统包括车载设备和地面中心设备，所述地面中心设备包括第一地面中心设备和第二地面中心设备；所述第一地面中心设备和所述第二地面中心设备进行双向通信，交互边界电子地图；所述车载设备和所述地面中心设备进行双向通信，用于新注册列车地图编号及版本信息交互、车载导航地图数据更新和主动请求电子地图。
进一步的，所述电子地图包括多个地图块，所述地图块包括版本信息、编号和具体内容。
进一步的，所述列车到达地面中心设备管辖范围内时，所述车载设备，用于向所述地面中心设备发送列车位置报告及地面中心设备管辖区域内的全部地图块的编号和版本；所述地面中心设备，用于接收所述列车位置报告，向车载设备发送地面中心设备管辖区域内的全部地图块，并根据列车位置报告确定向所述车载设备优先发送的地图块范围。
进一步的，所述地图块范围包括前方可能运行路径内的所有地图块。
进一步的，所述列车位置报告包括离列车最近的应答器组和列车运行方向信息。
进一步的，所述地面中心设备还用于对地面中心设备与所述车载设备内存储的电子地图版本做一致性判断，若判断不一致，则持续向所述车载设备发送不一致的地图块，直至确认一致或列车与所述地面中心设备断开连接。
进一步的，所述第一地面中心设备与第二地面中心设备之间通过有线通信系统进行通信；所述地面中心设备与所述车载设备通过无线通信系统进行通信。
进一步的，所述无线通信系统采用gsm-r或lte-r。
本发明还公开了一种电子地图发送方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1：车载设备和地面中心设备进行通信，对列车进行注册；
s2：所述地面中心设备将其管辖范围内的全部电子地图向所述车载设备发送，所述电子地图以地图块的形式发送；
当所述车载设备判断可有效使用的地图块无法满足使用时，向所述地面中心设备发送地图块请求信息，所述地面中心设备对应请求信息优先发送相应地图块。
进一步的，所述发送方法还包括以下步骤：
s3：所述车载设备将当前存储的地图块编号和版本信息定时向所述地面中心设备发送，未知和未完整接收的地图块按照全零填写；并且向所述地面中心设备发送列车位置报告；
s4：若收到所述列车位置报告中位置已知且有效时，优先启动地图块实时更新流程，若收到所述列车位置报告中位置无效时，按照所述地面中心设备默认的顺序发送地图块。
进一步的，所述更新流程步骤具体如下：
s41：所述车载设备将当前存储的全部所述地图块的编号和版本信息发送至所述地面中心设备；并且向所述地面中心设备发送位置报告；
s42：所述地面中心设备根据所述位置报告确定优先向所述车载设备发送地图块的范围。
进一步的，步骤s3中当所述地面中心设备收到所述车载设备发送的地图块版本信息后，若版本不是最新的，所述地面中心设备优先进行持续补发，直至版本一致或者所述车载设备与地面中心设备断开连接。
进一步的，所述地面中心设备仅向所述车载设备发送不是最新版本的地图块，所述地面中心设备确认所述车载设备已接收最新版本的地图块后不再重新发送。
进一步的，所述地面中心设备包括第一地面中心设备和第二地面中心设备，
当所述第一地面中心设备所管辖的边缘区域内地图块发生更新时，所述第一地面中心设备向所述第二地面中心设备发送相应地图块；
当所述第二地面中心设备所管辖的边缘区域内地图块发生更新时，所述第二地面中心设备向所述第一地面中心设备发送相应地图块，完成变界电子地图的更新。
本发明的优点具体如下：
1)地面中心设备和车载设备进行实时通信交互，用于新注册列车地图编号及其版本信息交互、车载导航地图数据更新和主动请求发送电子地图，加快了车载导航地图实时更新的效率和准确性，极大的增加了轨道交通的运行安全性。
2)依据地面中心设备和车载设备的交互确定地图块的发送顺序，保证列车导航时所需要的地图块优先收到，保证了轨道交通运行安全性。
3)地面中心设备向车载设备发送前方可能运行路径内的所有地图块，确保轨道交通所可能需要的地图块都能存储在车载设备中。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1示出了根据本发明实施例中电子地图管理系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例中的车载设备与地面中心设备的交互示意图；
图3示出了根据本发明实施例中列车线路分叉时车载设备与地面中心设备的交互示意图；
图4示出了根据本发明实施例中电子地图发送方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种电子地图管理系统，如图1所示，所述电子地图管理系统包括车载设备和地面中心设备。所述地面中心设备可根据需要设置多台，示例性的，所述地面中心设备包括第一地面中心设备和第二地面中心设备，所述第一地面中心设备和第二地面中心设备进行双向通信，交互边界电子地图。
具体的，所述第一地面中心设备与第二地面中心设备通过有线通信系统进行通信，所述第一地面中心设备将本地所存储的边界电子地图全部发送给所述第二地面中心设备，所述第二地面中心设备将本地存储的边界电子地图全部发送给所述第一地面中心设备，完成边界电子地图的交互任务。当第一地面中心设备或所述第二地面中心设备本地所存储的边界电子地图有更新时，向对方主动发送最新版本的电子地图。
所述地面中心设备和所述车载设备通过无线通信系统进行通信，实现新注册列车地图编号及版本信息交互、车载导航地图数据实时更新和主动请求电子地图。示例性的，所述无线通信系统采用gsm-r或lte-r。
所述车载设备定时向所述地面中心设备发送位置报告，所述地面中心设备发送电子地图，所述电子地图以地图块的形式向所述车载设备发送。具体的，所述地图块包括版本信息、编号和具体内容。所述列车位置报告包括离列车最近的应答器组和列车运行方向信息。所述列车位置可能是有效的，也可能是无效的。具体的，列车根据最近的应答器组确定自身的位置，但是当车载设备重启或其他原因时，车载设备无法获知最近应答器组，则此时所述列车位置报告无效，否则所述列车位置报告为有效。
进一步的，所述地图块范围包括列车前方可能运行路径内的所有地图块。示例性的，列车运行方向前方出现分叉口，所述地面中心设备不清楚列车接下来会往哪一条路走，所以所述地面中心设备将所管辖范围内的列车所有可能运行的道路相关地图块均向所述车载设备发送。
所述地面中心设备还用于对地面中心设备与所述车载设备内存储的电子地图版本做一致性判断，若判断不一致，则持续向所述车载设备发送不一致的地图块，直至确认一致或列车与所述地面中心设备断开连接。具体的，所述车载设备定时向所述地面中心设备发送本地所存储的地图块版本信息和编号，未知地图块和未完整接收的地图块按照全零填写。所述车载设备接收到所述地图块版本信息和编号后，与自身的版本信息进行对比，若确定所述车载设备所存储的地图块版本不是最新的，某些地图块缺失，则优先向所述车载设备发送相应的地图块，并且持续发送，直至使得所述车载设备所存储的地图块完整且版本为最新、或者所述车载设备与所述地面中心设备断开连接。示例性的，断开连接指的是列车驶离地面中心设备所管辖的区域。
示例性的，如图2所示，列车从站台a驶向站台c，途经站台b。所述第一地面中心设备所管辖的区间段为区间[1-4]。其中区间[1-4]指的是应答器组1至应答器组4之间的区间范围，下文若出现其他区间范围，表示的意思与上述一致，不再赘述。当列车运行至区间[1-2]时，所述第一地面中心设备将区间[1-3]的电子地图发送给所述车载设备。当列车运行至区间[2-3]时，所述第一地面中心设备将区间[2-4]内的电子地图发送给所述车载设备。具体的，所述电子地图以地图块的形式向所述车载设备发送，所述地图块包括编号、版本信息和具体内容。由于是通过无线通信系统传输，并且地图块具体信息包含的内容较多，在实际操作中，一个地图块会需要几秒到几十秒的传输时间。所述车载设备接收到地图块后存储到本地，另一方面所述车载设备定时向所述第一地面中心设备发送本地存储的地图块，优选的，所述车载设备向所述第一地面中心设备发送的地图块只包括编号和版本信息。所述第一地面中心设备接收到所述车载设备发送的地图块后，与本地存储的地图块编号和版本信息进行比对，若发现所述车载设备所存储的地图块版本不是最新的或者有缺失，所述第一地面中心设备优先向所述车载设备发送相应的地图块。直至版本信息一致或者列车驶离所述第一地面中心设备的管辖范围。
优先顺序具体如下：当列车运行至区间[1-2]范围内时，
(1)若列车运行方式已知，则地面中心设备优先向车载设备发送地图块a及列车运行前方的地图块。具体发送地图块个数的原则是满足列车最高速度运行的需求。
(2)若列车运行方向未知，则地面中心设备优先向车载设备发送地图块a及列车正向前方的地图块和列车反向前方的地图块。
所述区间[1-4]内沿线分布若干应答器组，所述应答器组与所述车载设备进行无线通信，通过应答器组对列车进行实时定位。当车载设备在区间重启或其他原因导致车载设备无法获知最近的应答器组时，所述列车位置报告无效，当所述第一地面中心设备接到的所述列车位置报告无效时，所述第一地面中心设备按照默认顺序发送地图块。当所述列车报告有效时，所述第一地面中心设备优先发送列车位置报告中列车位置所在区域和即将到达区域的相关地图块。
如图3所示，当列车经过站台b之后有两条路线，可能往站台d，也有可能往站台e。此时第一地面中心设备将所述站台d所属地图块与站台e所属地图块均发送给所述车载设备，进一步增加列车运行的安全性。
为了保证所述车载设备上存储有前方路段的全部所需地图块，所述车载设备对前方可能的路段进行数据分析，当发现缺失地图块时，所述车载设备向地面中心设备主动请求发送相应地图块。所述地面中心设备优先进行相应地图块的发送。
本发明还公开了一种电子地图发送方法，如图4所示，所述发送方法包括以下步骤。
s1：车载设备与地面中心设备进行通信，对列车进行注册。
具体的，所述车载设备向所述地面中心设备发送身份验证信息，所述地面中心设备进行核实后完成对列车的注册工作，所述车载设备与所述地面中心设备建立双向通信联系。
s2：所述地面中心设备将其管辖范围内的全部电子地图向所述车载设备进行发送。具体的，所述电子地图以地图块的形式发送。所述地图块包括编号、版本信息和具体内容。
s3：所述车载设备将当前存储的地图块编号和版本信息定时向所述地面中心设备发送，位置和未完整接收的地图块按照全零填写，并且向所述地面中心设备发送列车位置报告。
具体的，当所述车载设备接收到所述地面中心设备发送的地图块后，将地图块在本地存储起来。然后将本地存储的地图块的版本信息和编号发送给所述地面中心设备，告知所述地面中心设备车载设备存储的地图块。所述车载设备根据地图块编号对未知的地图块和未完整接收的地图块以全零的填写方式发送给所述地面中心设备。另一方面，所述车载设备同步向地面中心设备发送列车位置报告，所述列车位置报告包括离列车最近的应答器组和列车方向信息。列车根据最近的应答器组确定自身的位置，但是当车载设备重启或其他原因时，车载设备无法获知最近的应答器组，则此时所述列车位置报告无效，否则所述列车位置报告为有效。
步骤s3中当所述地面中心设备收到所述车载设备发送的地图块版本信息后，若版本不是最新的，所述地面中心设备优先进行持续补发，直至版本一致或者所述车载设备与地面中心设备断开连接。进一步的，所述地面中心设备仅向所述车载设备发送不是最新版本的地图块，所述地面中心设备确认所述车载设备已接收最新版本的地图块后不再重新发送。
s4：若收到的所述列车位置报告中位置已知且有效时，优先启动更新流程，若收到的所述列车位置报告中位置无效时，按照所述地面中心设备默认的顺序发送地图块。
具体的，所述更新流程步骤具体如下：
s41：所述车载设备将当前存储的全部所述地图块的编号和版本信息发送至所述地面中心设备；并且向所述地面中心设备发送位置报告；
s42：所述地面中心设备根据所述位置报告确定优先发送地图块的范围。
优先发送地图块的范围指的是列车此时所在位置和即将到达位置的地图块。
为了进一步保证列车的安全性，保证列车所有的运行道路均有电子地图块进行导航。所述车载设备会定时对即将运行线路的地图块进行统计，当所述车载设备判断可有效使用的地图块无法满足使用时，主动向所述地面中心设备发送地图块请求信息，请求所述地面中心设备发送相应的地图块，所述地面中心设备对应请求信息优先发送相应的地图块。具体的，所述车载设备判断可有效使用的地图块是否满足使用的方法为：车载设备根据本地所存储的电子地图内容以及当前列车位置，计算获知前方可能运行至的地图块，当在本地存储信息中不能找到此地图块时则判断需要向地面中心设备请求。
进一步的，所述地面中心设备包括多台子地面中心设备，各台子地面中心设备之间进行通信，相互交换所管辖范围内的边界电子地图。
示例性的，所述地面中心设备包括第一地面中心设备和第二地面中心设备，
当所述第一地面中心设备所管辖的边缘区域内地图块发生更新时，所述第一地面中心设备向所述第二地面中心设备发送相应地图块；
当所述第二地面中心设备所管辖的边缘区域内地图块发生更新时，所述第二地面中心设备向所述第一地面中心设备发送相应地图块，完成边界电子地图的更新。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种电子地图管理系统，所述电子地图管理系统包括车载设备和地面中心设备，其特征在于，
所述地面中心设备包括第一地面中心设备和第二地面中心设备；
所述第一地面中心设备和所述第二地面中心设备进行双向通信，交互边界电子地图；
所述车载设备和所述地面中心设备进行双向通信，用于新注册列车地图编号及版本信息交互、车载导航地图数据更新和主动请求电子地图。
2.根据权利要求1所述的电子地图管理系统，其特征在于，
所述电子地图包括多个地图块，所述地图块包括版本信息、编号和具体内容。
3.根据权利要求2所述的电子地图管理系统，其特征在于，
所述列车到达地面中心设备管辖范围内时，
所述车载设备，用于向所述地面中心设备发送列车位置报告及地面中心设备管辖区域内的全部地图块的编号和版本；
所述地面中心设备，用于接收所述列车位置报告，向车载设备发送地面中心设备管辖区域内的全部地图块，并根据列车位置报告确定向所述车载设备优先发送的地图块范围。
4.根据权利要求3所述的电子地图管理系统，其特征在于，
所述地图块范围包括前方可能运行路径内的所有地图块。
5.根据权利要求4所述的电子地图管理系统，其特征在于，
所述列车位置报告包括离列车最近的应答器组和列车运行方向信息。
6.根据权利要求4所述的电子地图管理系统，其特征在于，
所述地面中心设备还用于对地面中心设备与所述车载设备内存储的电子地图版本做一致性判断，若判断不一致，则持续向所述车载设备发送不一致的地图块，直至确认一致或列车与所述地面中心设备断开连接。
7.根据权利要求1所述的电子地图管理系统，其特征在于，
所述第一地面中心设备与第二地面中心设备之间通过有线通信系统进行通信；
所述地面中心设备与所述车载设备通过无线通信系统进行通信。
8.根据权利要求7所述的电子地图管理系统，其特征在于，
所述无线通信系统采用gsm-r或lte-r。
9.一种电子地图发送方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1：车载设备和地面中心设备进行通信，对列车进行注册；
s2：所述地面中心设备将其管辖范围内的全部电子地图向所述车载设备发送，所述电子地图以地图块的形式发送；
当所述车载设备判断可有效使用的地图块无法满足使用时，向所述地面中心设备发送地图块请求信息，所述地面中心设备对应请求信息优先发送相应地图块。
10.根据权利要求9所述的电子地图发送方法，其特征在于，
所述发送方法还包括以下步骤：
s3：所述车载设备将当前存储的地图块编号和版本信息定时向所述地面中心设备发送，未知和未完整接收的地图块按照全零填写；并且向所述地面中心设备发送列车位置报告；
s4：若收到所述列车位置报告中位置已知且有效时，优先启动地图块实时更新流程，若收到所述列车位置报告中位置无效时，按照所述地面中心设备默认的顺序发送地图块。
11.根据权利要求10所述的电子地图发送方法，其特征在于，
所述更新流程步骤具体如下：
s41：所述车载设备将当前存储的全部所述地图块的编号和版本信息发送至所述地面中心设备；并且向所述地面中心设备发送位置报告；
s42：所述地面中心设备根据所述位置报告确定优先向所述车载设备发送地图块的范围。
12.根据权利要求10所述的电子地图发送方法，其特征在于，
步骤s3中当所述地面中心设备收到所述车载设备发送的地图块版本信息后，若版本不是最新的，所述地面中心设备优先进行持续补发，直至版本一致或者所述车载设备与地面中心设备断开连接。
13.根据权利要求12所述的电子地图发送方法，其特征在于，
所述地面中心设备仅向所述车载设备发送不是最新版本的地图块，所述地面中心设备确认所述车载设备已接收最新版本的地图块后不再重新发送。
14.根据权利要求10所述的电子地图发送方法，其特征在于，
所述地面中心设备包括第一地面中心设备和第二地面中心设备，
当所述第一地面中心设备所管辖的边缘区域内地图块发生更新时，所述第一地面中心设备向所述第二地面中心设备发送相应地图块；
当所述第二地面中心设备所管辖的边缘区域内地图块发生更新时，所述第二地面中心设备向所述第一地面中心设备发送相应地图块，完成变界电子地图的更新。
技术总结