ES2341051T3 - Procedimiento y sistema de control remoto inalambrico de locomotora utilizando numeracion de secuencia implicita de mensajes. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para proporcionar comunicaciones inalámbricas entre una unidad (14) de control de la locomotora a bordo de una locomotora (16) y una unidad portátil (12, 13) de control del operador para su uso en una operación de control de la locomotora desde una ubicación externa caracterizado porque comprende: calcular un valor de comprobación de error del bit de transmisión para un mensaje inalámbrico que incluye un número de secuencia explícita asignado al mensaje, de forma que el número de secuencia explícita está codificado implícitamente en el valor de comprobación de error del bit de transmisión; y transmitir un mensaje codificado entre la unidad de control del operador y la unidad de control de la locomotora con el valor de comprobación de error del bit de transmisión y sin el número de secuencia explícita eficaz para reducir una cantidad total de información que se necesita transmitir en comparación con un mensaje que incluye el número de secuencia explícita.
Description
Procedimiento y sistema de control remoto
inalámbrico de locomotora utilizando numeración de secuencia
implícita de mensajes.
La presente invención versa acerca del campo del
control remoto de locomotoras, y, más en particular, acerca de
proporcionar una numeración de secuencia implícita de mensajes para
comunicaciones inalámbricas de control remoto de una
locomotora.
Se sabe que hay que controlar de forma remota
las locomotoras en un patio de maniobra utilizando dispositivos
remotos de radiotransmisión controlados por empleados de una
estación de clasificación. Los sistemas modernos de control remoto
permiten a los operadores de estación controlar locomotoras de
maniobras sin maquinista equipadas con un microprocesador
controladas por una Unidad de control de la locomotora (LCU) a bordo
utilizando una Unidad de control del operador (OCU) portátil
alimentada mediante batería para ser llevada por un operador
ubicado adyacente a la locomotora, pero externo a la misma, que va a
ser controlada. Se pueden proporcionar repetidores en una
infraestructura de red de un sistema de control remoto de
locomotoras para mejorar las radiocomunicaciones entre la OCU y la
LCU muy separadas.
El operador, por medio de instrucciones
introducidas en la OCU, controla el movimiento de la locomotora,
mientras que se devuelven datos y advertencias de funcionamiento de
la locomotora desde la locomotora a la OCU. Para proporcionar un
control remoto de la locomotora, se establece una comunicación
inalámbrica bidireccional entre la OCU y la LCU. Normalmente, las
comunicaciones entre la OCU y la LCU se llevan a cabo utilizando un
sistema de transmisión por paquetes que comprende mensajes
individuales de radio. Por ejemplo, las instrucciones dadas por la
OCU a la LCU pueden estar codificadas y enviadas por el enlace de
comunicaciones en mensajes respectivos de radio.
En aplicaciones de control remoto de una
locomotora, tal como las ejemplificadas por la patente US 5570284,
es importante proporcionar información de seguridad con cada mensaje
emitido por el enlace de comunicaciones inalámbricas para
garantizar que se reciben y se ejecutan de forma apropiada las
instrucciones. En consecuencia, cada mensaje de radio puede incluir
una porción reservada para un valor del sistema de comprobación de
error de bit, tal como un valor de comprobación de redundancia
cíclica (CRC), para el mensaje, y una porción reservada para un
número de secuencia indicativo de la posición en la secuencia del
mensaje en relación a una secuencia de mensajes que están siendo
transmitidos. Tal numeración de secuencia de mensajes transmitidos
permite la identificación de un mensaje caducado, por ejemplo,
proporcionado por medio de un repetidor que ya puede haber sido
recibido y haber desencadenado una actuación. Es importante una
capacidad para identificar mensajes caducados para la operación
segura de una locomotora controlada de forma remota. Una cantidad de
información que puede ser transmitida por un enlace inalámbrico
puede estar limitada por factores tales como la frecuencia de
transmisión, el ancho de banda de la frecuencia de transmisión y la
velocidad de transmisión de datos en baudios disponible en la
frecuencia de transmisión.
La única figura es una representación
esquemática de un sistema mejorado de control remoto de una
locomotora para proporcionar una numeración de secuencia implícita
de mensajes para comunicaciones inalámbricas de control remoto de
una locomotora.
Los sistemas de comunicaciones de control remoto
para locomotoras pueden estar limitados por restricciones de
frecuencia, de ancho de banda y/o de velocidad de transmisión de
datos en baudios. En consecuencia, es deseable codificar de forma
eficaz tanta información como sea posible en cada mensaje
transmitido por el sistema. Las inquietudes de seguridad dictan que
se codifique la información de integridad del mensaje, tal como
información de CRC, e información de identificación del mensaje,
tal como una numeración de secuencia del mensaje, en cada mensaje
transmitido. Los inventores de la presente invención han
desarrollado un sistema innovador de comunicaciones que reduce la
cantidad de información de secuencia explícita de mensajes que se
necesita transmitir en cada mensaje, mientras que se sigue
proporcionando operaciones seguras de control remoto de una
locomotora. En una realización de la invención, el sistema incluye
calcular una CRC de un mensaje que incluye un número de secuencia,
y luego transmitir el mensaje que incluye un valor de CRC que
codifica implícitamente el número de secuencia, pero no incluye un
número de secuencia explícita. Entonces, se decodifica la
información de secuencia de mensajes en base a un número esperado
de secuencia de mensajes.
Se ilustra un sistema mejorado 10 de control
remoto de una locomotora en la figura como que incluye una o más
Unidades de control del operador (OCU) 12, 13 en comunicación
inalámbrica con una Unidad de control de la locomotora (LCU) 14 a
bordo de una locomotora 16 controlada de forma remota. La LCU 14
puede incluir un procesador 22 de la LCU y un transceptor 30 para
transmitir información de la locomotora, tal como una condición
detectada por uno o más sensores 32, a las OCU 12, 13 y recibir
instrucciones para la locomotora de las OCU 12, 13. Las
comunicaciones inalámbricas entre la LCU 14 y las OCU 12, 13 se
pueden llevar a cabo por medio de elementos de red de
comunicaciones de control remoto tal como un centro 28 de control
centralizado y/o uno o más repetidores 26. La OCU 12 puede incluir
un transceptor 20 en comunicación con un procesador 24 de la OCU.
La información de control de la locomotora, tal como instrucciones
de control remoto, puede ser comunicada directamente entre la OCU
12 y la LCU 14, o puede ser comunicada indirectamente por medio del
centro 28 de control y/o del repetidor 29. La OCU 12 puede incluir
diversos accionadores 18, tal como palancas de control, botones e
interruptores e indicadores 19, tal como lámparas y LED, para
permitir que un operador de la OCU 12 implemente instrucciones de
control remoto de la locomotora.
Cuando se establecen inicialmente comunicaciones
entre la LCU 14 y la OCU 12, tal como mediante un procedimiento de
enlace por infrarrojos (IR), la LCU 14 puede enviar a la OCU 12 una
hora y una fecha presentes en forma de un número de segundos desde
un cierto momento y fecha, tal como el 1 de enero de 2000. Cada vez
que la OCU 12 transmite un mensaje, la OCU 12 puede aumentar el
número de segundos desde el 1 de enero de 2000 recibido
inicialmente de la LCU 14 en uno. Para mensajes críticos de
seguridad, tal como instrucciones operacionales para la locomotora,
el mensaje puede incluir un número de secuencia. En consecuencia, el
número de secuencia proporciona un identificador único de mensaje
que permite la identificación de mensajes caducados recibidos en la
LCU 14. El número de secuencia puede incluir una versión aumentada
de la hora y de la fecha actuales proporcionadas originalmente por
la LCU 14, tal como durante el procedimiento de enlace. Por ejemplo,
cada vez que la OCU 12 envía un mensaje, se puede aumentar el
número de secuencia en uno de entre el número de secuencia
utilizado en un mensaje anterior. Además, cada mensaje transmitido
por la OCU 12 puede incluir un código de comprobación de error de
bit, tal como un valor de CRC calculado para el mensaje.
Normalmente, cuando un mensaje está construido
por la OCU 12, la OCU 12 adjunta un número de secuencia explícita
de mensaje al mensaje y calcula el valor de CRC para el mensaje,
incluyendo el número de secuencia explícita del mensaje. Según se
utiliza en el presente documento, explícito significa que los
valores que representan el número de secuencia del mensaje, tal
como bits individuales que representan el número de secuencia del
mensaje, están incluidos directamente en el mensaje. Entonces, se
transmite el mensaje, incluyendo el número de secuencia explícita y
el valor de CRC, a la LCU 14. Debido a que un número de secuencia
basado en el número de segundos transcurridos desde el 1 de enero
de 2000 puede ser relativamente grande, el número de secuencia
explícita puede requerir una cantidad desproporcionada de espacio o
de carga útil en el mensaje transmitido.
En un aspecto innovador de la invención, el
número de secuencia puede estar codificado implícitamente en la
CRC, eliminando de forma ventajosa la necesidad para incluir
explícitamente el número de secuencia en el mensaje que se está
enviando a la LCU 14. Según se utiliza en el presente documento,
implícitamente significa que el número de secuencia está codificado
indirectamente en el mensaje en vez de estar incluido
explícitamente, o directamente, en el mensaje. Al eliminar la
necesidad de incluir un número de secuencia explícita, se puede
reducir el requerimiento de la carga útil del mensaje en comparación
con un mensaje que incluye un número de secuencia explícita.
Un procedimiento para proporcionar una
mensajería de carga útil reducida de ese tipo entre la OCU 12 y la
LCU 14 puede incluir calcular un valor de CRC de transmisión para un
mensaje inalámbrico que incluye un número de secuencia explícita
asignado al mensaje, de forma que el número de secuencia explícita
está codificado implícitamente en el valor de CRC de transmisión.
Por ejemplo, se puede calcular el valor de CRC de transmisión puede
para un mensaje que incluye bits representativos del número de
secuencia explícita. El procedimiento también puede incluir
transmitir un mensaje codificado que incluye el valor de CRC de
transmisión codificado con el número de secuencia implícita, pero
que no incluye el número de secuencia explícita, a la LCU 14. Al
eliminar la necesidad de incluir el número de secuencia explícita,
se puede reducir una cantidad total de información que necesita ser
transmitida en comparación con un mensaje que incluye el número de
secuencia explícita.
El procedimiento también puede incluir recibir
el mensaje codificado en la LCU 14 y determinar si el mensaje
codificado es válido (es decir, validar el mensaje codificado)
conforme al valor de CRC de transmisión y un número esperado de
secuencia para el mensaje codificado. En un aspecto de la invención,
el número esperado de secuencia puede estar generado por la LCU 14
en base a un número inicial y/o a un incremento de un número
inicial proporcionado a la OCU 12 por la LCU 14 durante un
procedimiento de enlace. Por ejemplo, la LCU 14 puede esperar un
número de secuencia mayor que el número de secuencia del último
mensaje recibido de la OCU 12 porque la OCU 12 puede estar
configurado para aumentar el número de secuencia cada vez que envía
un mensaje. La LCU 14 puede mantener distintos números esperados de
secuencia para distintas OCU 12, 13 con las que se ha enlazado la
LCU 14.
Validar el mensaje transmitido puede incluir
calcular un CRC de recepción para el mensaje transmitido que
incluye un número esperado de secuencia, pero que no incluye la CRC
de transmisión, y luego comparar la CRC de recepción con la CRC de
transmisión para ver si los valores de CRC coinciden, indicando un
mensaje válido. En una realización, la validación puede incluir
truncar y transmitir el valor de CRC del mensaje codificado y
adjuntar el número esperado de secuencia a un mensaje codificado
truncado. Entonces, se pueden calcular un CRC de recepción para el
mensaje codificado truncado y el número esperado adjunto de
secuencia. Entonces, el procedimiento puede incluir comparar la CRC
de transmisión con la CRC de recepción para validar el mensaje
transmitido. Cuando no se puede validar el mensaje codificado
conforme al número esperado de secuencia, se puede aumentar el
número esperado presente de secuencia y se pueden repetir las etapas
de truncar, adjuntar, calcular una CRC de recepción, y de comparar
la CRC de transmisión y de recepción en base al número aumentado de
secuencia. Este ciclo de validación puede repetirse hasta que se
valide el mensaje, o puede estar limitado a un cierto número de
ciclos de aumento del número esperado de secuencia, después de lo
cual se declara inválido el mensaje y la LCU 14 puede ignorar el
mensaje. Por ejemplo, la LCU 14 puede establecer una pluralidad de
números esperado de secuencia que se extienden incrementalmente
desde un número esperado inicial de secuencia para ser utilizado
como una ventana para identificar mensajes válidos. En una
realización de la invención, la ventana puede estar configurada a
cinco números esperados de secuencia que pueden ser utilizados para
intentar validar los datos de un mensaje antes de declarar inválido
al mensaje. En aún otro aspecto, cuando el número de secuencia
explícita del mensaje codificado recibido por la LCU 14 es menor que
el número esperado de secuencia, la LCU 14 puede ignorar el mensaje
por estar caducado.
Una secuencia ejemplar de validación de mensajes
puede ser como sigue: la LCU 14 proporciona un número inicial de
secuencia, n, a la OCU 12 durante un procedimiento inicial de
enlace. Entonces, la OCU 12 proporciona un mensaje que incluye n
como un número de secuencia codificado en la CRC de transmisión. La
LCU 14, esperando que el mensaje tenga una CRC codificada
implícitamente con n, valida el mensaje recibido en base a n
codificado implícitamente y a un número esperado de secuencia de n.
La LCU 14 aumenta el siguiente número esperado de secuencia hasta
n+1. La OCU 12 aumenta su número de secuencia y envía el siguiente
mensaje que tiene n+1, y la LCU 14, que espera recibir el siguiente
mensaje con n+1, valida el mensaje. La LCU 14 aumenta el siguiente
número esperado de secuencia a n+2. Entonces, la LCU 14 puede
recibir un mensaje con un número de secuencia n+3. La LCU 14,
esperando recibir un mensaje con el número de secuencia n+2 no puede
validar el mensaje con n+2, así que la LCU aumenta hasta n+3 y
puede entonces validar el mensaje. Entonces, la LCU 14 puede recibir
un mensaje que tiene un número de secuencia de n+1 (quizás
retrasado a través de la red). La LCU 14 ignora el mensaje por
estar caducado.
En otra realización, la LCU 14 puede estar
configurada para reconocer mensajes que no están codificados con un
número de secuencia, tal como un mensaje no crítico, antes de
intentar adjuntar un número esperado de secuencia al mensaje para
decodificar un número de secuencia. Por ejemplo, una validación
inicial de mensaje puede incluir truncar el valor de CRC de
transmisión del mensaje y luego calcular la CRC de recepción para un
mensaje truncado y verificar si los valores de CRC coinciden. Si no
se encuentra una coincidencia de CRC, entonces se pueden adjuntar
los números esperados de secuencia como se ha descrito anteriormente
para intentar validar el mensaje.
En aún otro aspecto de la invención, la OCU 12
puede actualizar la numeración de secuencia conforme a instrucciones
recibidas para la LCU. Por ejemplo, la LCU 14 puede proporcionar
periódicamente un mensaje de renovación de enlace a la OCU 12 que
incluye un número de secuencia de renovación de enlace. Tras la
recepción de la instrucción de renovación de enlace la OCU 12 puede
actualizar el número de secuencia explícita mantenido actualmente
por la OCU 12 con el número de secuencia de renovación de enlace si
el número de secuencia explícita mantenido actualmente es menor que
el número de secuencia de renovación de enlace.
En base a la anterior memoria, se puede
implementar el procedimiento descrito utilizando una programación
informática o técnicas de ingeniería incluyendo software,
soporte lógico inalterable, hardware informático o cualquier
combinación o subconjunto de los mismos, en las que el efecto
técnico es proporcionar una numeración de secuencia explícita de
mensajes para mensajes de control remoto inalámbrico de una
locomotora. Cualquier programa resultante de ese tipo, que tiene un
medio de codificación legible por ordenador, puede estar
implementado o estar proporcionado en uno o más medios legibles por
ordenador, es decir, un artículo de fabricación conforme a la
invención. El medio legible por ordenador puede ser, por ejemplo, un
disco (duro) fijo, un disquete, un disco óptico, una cinta
magnética, una memoria de semiconductor tal como memoria sólo de
lectura (ROM), etc., o cualquier medio de transmisión/recepción tal
como Internet u otra red o enlace de comunicaciones. El
artículo de fabricación que contiene el código informático puede
estar fabricado y/o utilizado al ejecutar el código directamente de
un medio, al copiar el código de un medio a otro medio, o al
transmitir el código por una red.
Un experto en la técnica informática podrá
combinar fácilmente el software creado según se ha descrito
con hardware informático de uso general o de uso especial, tal como
procesadores 22, 24, para crear un sistema informático o un
subsistema informático que implementa el procedimiento de la
invención. Un aparato para llevar a cabo, utilizar o vender la
invención puede ser uno o más sistemas de procesamiento incluyendo,
pero no limitados a, una unidad central de procesamiento (CPU),
memoria, dispositivos de almacenamiento, enlaces y dispositivos de
comunicaciones, servidores, dispositivos I/O, o cualquier
subcomponente de uno o más sistemas de procesamiento, incluyendo
software, soporte lógico inalterable, hardware o
cualquier combinación o subconjunto de los mismos, que implementa
la invención.
Claims (19)
1. Un procedimiento para proporcionar
comunicaciones inalámbricas entre una unidad (14) de control de la
locomotora a bordo de una locomotora (16) y una unidad portátil
(12, 13) de control del operador para su uso en una operación de
control de la locomotora desde una ubicación externa
caracterizado porque comprende:
- calcular un valor de comprobación de error del bit de transmisión para un mensaje inalámbrico que incluye un número de secuencia explícita asignado al mensaje, de forma que el número de secuencia explícita está codificado implícitamente en el valor de comprobación de error del bit de transmisión; y
- transmitir un mensaje codificado entre la unidad de control del operador y la unidad de control de la locomotora con el valor de comprobación de error del bit de transmisión y sin el número de secuencia explícita eficaz para reducir una cantidad total de información que se necesita transmitir en comparación con un mensaje que incluye el número de secuencia explícita.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, que
comprende, además, recibir el mensaje codificado en la unidad de
control de la locomotora y validar el mensaje codificado conforme al
valor de comprobación de error del bit de transmisión y un número
esperado de secuencia para el mensaje codificado.
3. El procedimiento de la reivindicación 2, en
el que el número esperado de secuencia comprende un número basado
en un número inicial proporcionado a la unidad de control del
operador por la unidad de control de la locomotora durante un
procedimiento de enlace.
4. El procedimiento de la reivindicación 2, en
el que la validación comprende truncar el valor de comprobación de
error del bit de transmisión del mensaje codificado.
5. El procedimiento de la reivindicación 4, que
comprende, además, adjuntar el número esperado de secuencia a un
mensaje codificado truncado.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, que
comprende, además, calcular un valor de comprobación de error del
bit de recepción para el mensaje codificado truncado y un número
esperado adjunto de secuencia.
7. El procedimiento de la reivindicación 6, que
comprende, además, comparar el valor de comprobación de error del
bit de transmisión con el valor de comprobación de error del bit de
recepción para validar el mensaje transmi-
tido.
tido.
8. El procedimiento de la reivindicación 2, que
comprende, además, cuando no se puede validar el mensaje codificado
conforme al número esperado de secuencia, aumentar el número
esperado de secuencia.
9. El procedimiento de la reivindicación 8, que
comprende, además, validar el mensaje codificado conforme al valor
de comprobación de error del bit de transmisión y a un número
esperado aumentado de secuencia para el mensaje codificado.
10. El procedimiento de la reivindicación 9, que
comprende, además, cuando no se puede validar el mensaje después de
un número deseado de ciclos de incremento del número esperado de
secuencia y de intentar validar el mensaje codificado, ignorar el
mensaje.
11. El procedimiento de la reivindicación 2, que
comprende, además, cuando se ha validado el mensaje codificado,
aumentar el número esperado de secuencia.
12. El procedimiento de la reivindicación 2, que
comprende, además, cuando el número de secuencia explícita del
mensaje codificado es menor que el número esperado de secuencia,
ignorar el mensaje.
13. El procedimiento de la reivindicación 2, en
el que el número esperado de secuencia es mayor que un número de
secuencia de un mensaje recibido previamente.
14. El procedimiento de la reivindicación 2, que
comprende, además, establecer una pluralidad de números esperados
de secuencia que se extienden incrementalmente desde el número
esperado de secuencia.
15. El procedimiento de la reivindicación 1, que
comprende, además, recibir, en la unidad de control del operador,
un mensaje de renovación de enlace desde la unidad de control de la
locomotora que comprende un número de secuencia de renovación de
enlace.
16. El procedimiento de la reivindicación 15,
que comprende, además, actualizar un número actual de secuencia
explícita mantenido por la unidad de control del operador con el
número de secuencia de renovación de enlace cuando el número de
secuencia de renovación de enlace es mayor que el número actual de
secuencia explícita.
17. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el valor de comprobación de error de bit comprende un valor
de comprobación de redundancia cíclica.
18. Un sistema para proporcionar comunicaciones
inalámbricas entre una unidad (14) de control de la locomotora a
bordo de una locomotora (16) y una unidad portátil (12, 13) de
control del operador para su uso en una operación de control de la
locomotora desde una ubicación externa, que comprende:
- una unidad de control del operador que comprende:
- un procesador de la unidad de control del operador;
- lógica programada de la unidad de control del operador que puede funcionar con el procesador de la unidad de control del operador para calcular un valor de comprobación de error de bit para un mensaje inalámbrico que incluye un número de secuencia explícita asignado al mensaje y para generar un mensaje codificado con el valor de comprobación de error del bit de transmisión y sin el número de secuencia explícita;
- un transceptor de la unidad de control del operador en comunicación con el procesador de la unidad de control del operador para la transmisión del mensaje codificado;
- una unidad de control de la locomotora que comprende:
- un transceptor de la unidad de control de la locomotora para recibir el mensaje codificado;
- un procesador de la unidad de control de la locomotora en comunicación con el transceptor; y
- lógica programada de la unidad de control de la locomotora que puede funcionar con el procesador de la unidad de control de la locomotora para validar el mensaje codificado conforme al valor de comprobación de error del bit de transmisión y un número esperado de secuencia para el mensaje codificado.
19. El sistema de la reivindicación 18, en el
que el valor de comprobación de error de bit comprende un valor de
comprobación de redundancia cíclica.
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