[發明專利]一種基于冗余編碼系統的CRC校驗系統及方法

有效

• 申請號: 201810245405.X
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108599896B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 夏偉;傅林泰;蔣建金;張磊;黃邢陳;秦潔心;顏紅慧;孫文芳
• 申請（專利權）人: 卡斯柯信號有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種基于冗余編碼系統的CRC校驗系統及方法，用于通信雙方傳輸CRC消息時的數據校驗，所述的校驗系統包括配置數據準備模塊、簽名數據補償值計算模塊、編碼模塊和解碼模塊，所述的配置數據準備模塊、簽名數據補償值計算模塊均分別連接編碼模塊和解碼模塊，所述的編碼模塊連接解碼模塊；所述的配置數據準備模塊用于離線準備好在線計算時所需要使用的數據，所述的簽名數據補償值計算模塊提供每個變量的簽名補償值計算表，用于在CRC計算時抵消低位冗余碼信息。與現有技術相比，本發明具有安全性高、故障可檢測率高等優點。

技術領域

本發明涉及列車運行通信領域，尤其是涉及一種基于冗余編碼系統的CRC校驗系統及方法。

背景技術

列車自動控制系統ATC(ATC-Automatic Train Control)由列車自動保護系統ATP(Automatic Train Protection)、列車自動監控系統ATS(Automatic Train Supervision)和列車自動運行系統ATO(Automatic Train Operation)組成，對列車運行速度、運行間隔和運行方向等進行控制，保證列車能夠安全、高效運行。這些系統大多在設計時需要采用安全冗余編碼技術來提高系統的安全性，使系統達到SIL4等級(Safety Integrity Level)。

冗余編碼技術雖然形式多樣，但是編碼形式、安全原理都大致相同，每個變量都是由高位與低位組成，高位為數據的信息位，低位為數據的校驗位，其中低位是由高位、簽名、時間戳等信息通過預定義的公式計算而出，因此每個變量的高低位之間存在確定的對應關系。系統在運行的每個周期都會對關鍵變量的高位、低位正確性進行校驗，用于判斷是否存在內存錯誤、隨機性失效等故障。

循環冗余校驗CRC(Cyclic Redundancy Check)是通信領域常用的一種校驗碼，用于檢測數據在傳輸過程中是否發生了被篡改的錯誤。一般的方法是通信雙方定義好計算多項式和CRC的計算方法(包括寬度，起始值，結果異或值，輸入輸出數據反轉等)，發送方在對數據計算后將得出的CRC值附在消息幀后面一起發送，接收方收到后對數據進行同樣的計算，并將結果與原始的CRC進行比較，來校驗數據的正確性與完整性。

CRC校驗的基本原理是：CRC校驗碼可由一個常數去除該數據流的二進制數值而得，商數被放棄，余數作為CRC校驗碼追加到數據流尾，產生新的數據流進行發送。在接收端，新的數據流被同一常數去除，檢查余數是否為一個常數(通常為0)。如果余數為一個常數，就認為傳輸正確，否則就認為傳輸中已發生差錯。

當列車控制系統需要與其它冗余編碼或非冗余編碼系統通信時，需要采用CRC來保證傳輸數據的完整性，且只傳輸高位數據，低位冗余碼不參與傳輸。要求當系統無故障時計算出的編碼CRC與標準CRC結果完全一致；當系統存在故障時，計算出的編碼CRC需要包含故障信息能被外界檢測出。如果僅對高位進行CRC計算，那么會導致反映在低位數據中的隨機性失效或故障外界無法檢測。收到外界消息時，如果只是根據高位數據直接計算出低位冗余碼，那么會導致CRC的錯誤不體現在低位冗余碼中而無法被當前系統檢測。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于冗余編碼系統的CRC校驗系統及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于冗余編碼系統的CRC校驗系統，用于通信雙方傳輸CRC消息時的數據校驗，其特征在于，所述的校驗系統包括配置數據準備模塊、簽名數據補償值計算模塊、編碼模塊和解碼模塊，所述的配置數據準備模塊、簽名數據補償值計算模塊均分別連接編碼模塊和解碼模塊，所述的編碼模塊連接解碼模塊；

所述的配置數據準備模塊用于離線準備好在線計算時所需要使用的數據，所述的簽名數據補償值計算模塊提供每個變量的簽名補償值計算表，用于在CRC計算時抵消低位冗余碼信息。