CN103842235B - 为被导引交通工具确定道路可用性的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种确定道路可用性的方法和系统，该系统用于装配到能在道路（2）上从上游向下游移动的被导引交通工具（1），并且该系统包括：至少一个摄像机（31），其能够捕获道路（2）的下游段的至少一个图像（311），该下游段是从道路（2）的位于被导引交通工具（1）下游的第一点（P1）延伸到道路（2）的位于被导引交通工具（1）下游的第二点（P2）的道路部分，摄像机（31）与第二点（P2）之间的距离大于摄像机（31）与第一点（P1）之间的距离；至少一个图像处理和分析装置（32），其能够分析由每个摄像机（31）拍摄的每个图像（311）、在该图像中定位下游段、确定安全的下游距离和确定第一点（P1）与第二点（P2）之间的道路（2）可用性状态。
Description
本发明涉及一种用于为被导引交通工具(vehicule)而确定道路可用性的方法和系统。
“被导引交通工具”尤其指公共交通工具，例如公共汽车、无轨电车、有轨电车、地铁、火车或列车组等，以及指负载交通工具，例如桥式起重机，对于桥式起重机而言，安全方面是非常重要的并且通过定义至少一个道路(即至少一个由所述交通工具遵循的路径或路)的至少一个轨道来确保导引。特别地，本发明涉及铁路领域，尤其涉及全自动的交通工具，以及涉及配备有基于远程通信的控制系统的交通工具，例如配备有无线电火车控制系统的火车，通常称为“基于通信的列车控制”(CBTC)。
关于被导引交通工具移动的重要安全标准涉及应当由所述被导引交通工具取道的道路段可用性的确定。事实上，当且仅当道路段可用时，即没有能够阻挡所述被导引交通工具移动或危害其安全的任何障碍物时，每个被导引交通工具只被允许在该道路段上移动。该道路段可用性的确定尤其保证了两个被导引交通工具之间的最小间隔距离，并且是交通网络中的被导引交通工具交通管理的关键标准。
通过本领域技术人员已知的不同工具，可实现道路可用性的确定。例如，道路电路是能够通过利用被导引交通工具的第一车轮与所述道路段的第一轨道的接触以及与所述第一车轮固定于相同轴的第二车轮和所述道路段的第二轨道的接触以实现第一轨道和第二轨道之间的电连接(车轮和轴是导电体)来检测道路段或路段的轨道上存在被导引交通工具的装置，其中所述连接导致可由所述道路电路检测的短路并且使之能够信号通知所述道路段上的所述被导引交通工具的存在。不幸的是，道路电路的良好运转取决于所述道路段的长度、被导引交通工具车轮和道路轨道之间的导通状态、环境条件，并且还需要与道路其余部分电绝缘且包括至少两个轨道以形成电路的道路段。本领域技术人员已知的用于确定道路段可用性的另一装置是计轴器。该装置包括两个检测器，第一检测器被置于道路段的一端而第二检测器被置于道路段的另一端，每个检测器都能够对通过该检测器的轴的数量进行计数。因此，通过比较通过第一和第二检测器的轴的数量，能够确定被导引交通工具是否还在所述道路段上或是否已经离开所述道路段。与道路电路相反，计轴器不受待控制道路段的长度的影响。相反地，对于相等的道路段的长度，计轴器的实现成本高于道路电路。此外，被导引交通工具的某些部分可能生成错误的轴数量的计数，这无理由地阻塞了道路段。
本发明的目的是提出一种用于确定道路或道路段的可用性的方法和系统，其是简单的、可靠的、容易适用于任何类型的被导引交通工具和道路的、经济上有利的并且没有道路电路和计轴器的缺点。
本发明的另一目的特别是保证对道路或道路段的可用性的确定达到SIL 2至SIL4安全级别，即每小时危险故障的概率在10-6和10-9之间。
为此，根据本发明提出了一种系统和方法。根据本发明的实施例也介绍了本发明的优点。
本发明提出了一种用于实时确定道路可用性的系统，其用于装配到能在道路(2)上从上游向下游移动的被导引交通工具，所述系统包括：
-至少一个摄像机，其能够实时捕获所述道路的下游段的至少一个图像，所述下游段是从所述道路的位于所述被导引交通工具下游的第一点延伸到所述道路的位于所述被导引交通工具下游的第二点的道路部分，所述摄像机尤其能够被安装在所述被导引交通工具的一端，例如安装在火车的头部，所述摄像机以及因此所述被导引交通工具与所述第二点相隔的距离大于所述摄像机与所述第一点相隔的距离，所述道路尤其可由一组或多组点建模，每个点的特征在于位置(或坐标)以便每组点能够定义至少一个几何形状，该几何形状能够为所述道路的至少一个元素建模，例如所述道路的轨道可由形成曲线并且代表该轨道的一组点来定义；
-至少一个图像处理和分析装置，其能够自动分析由每个摄像机拍摄的每个图像、在所述图像中定位所述下游段、一方面尤其根据被导引交通工具及其移动特性来实时确定安全的下游距离以及另一方面确定所述第一点和所述第二点之间的道路的可用性状态。
同样地，本发明提出了一种用于实时确定道路的可用性的方法，其用于为能从上游向下游移动的被导引交通工具确定道路的可用性，所述方法包括以下步骤：
-由摄像机捕获所述道路的下游段的至少一个图像，所述下游段是从所述道路的位于所述被导引交通工具下游的第一点延伸到所述道路的位于所述被导引交通工具下游的第二点的道路部分，所述摄像机与所述第二点相隔的距离大于该摄像机与所述第一点相隔的距离；
-自动处理和分析由所述摄像机捕获的每个图像，以在每个所捕获的图像中定位所述道路、确定安全的下游距离以及确定所述第一点和所述第二点之间的道路的可用性状态。
优选地，每个图像的所述处理和所述分析都尤其可以包括以下步骤中的至少一个步骤：
-数字化所捕获的每个图像，以将所捕获的图像转换成可用于定位所述道路的格式；
-借助目标识别算法来识别由所述摄像机所拍摄的所述图像中的所述下游段并且相对于所述摄像机来定位所述下游段；
-基于所述道路的所述下游段相对于所述摄像机的定位而得出的定位数据，确定安全的下游距离并确定所述第一点和所述第二点之间的道路的可用性状态。
优选地，例如利用自动学习技术，例如boosting，特别地基于道路段的几何识别技术，所述识别算法能够在每个图像中识别所述道路的所述下游段中的至少一部分并且在每个图像中定位所述道路的整个所述下游段，其中所述识别技术与定位技术合作以相对于所述摄像机来定位所述道路段中的每个点，即借助于根据本发明的所述定位技术可以确定每个点相对于所述摄像机的相对地点或位置，从而可以确定每个点相对于所述被导引交通工具的地点或位置。
优选地，为了实现在由所述摄像机所获取的图像中对所述下游段的识别，所述识别算法尤其能够在由所述摄像机捕获且代表道路的一部分或整个下游段的图像中的一组像素与道路的一组特性之间进行关联或对应，所述特性可以被预先记录在根据本发明的系统的数据库中并且能够定义例如所述道路的特定几何形状，该特定几何形状用于允许识别所述道路或所述道路段之一。
优选地，根据本发明的所述方法尤其可以包括用于创建所述数据库的初始学习阶段。在这种情况下，该数据库至少包括一些道路段的图像示例，所述示例用于通过识别算法，尤其根据所述boosting技术，自动学习对所述下游段的识别。该数据库例如可以包括当所述被导引交通工具在所述初始学习阶段期间沿包括所述下游段的所述道路移动时由安装在所述被导引交通工具上的所述摄像机所获取的一组图像，所获取的图像因而用作所述被导引交通工具能在其上移动的所述道路段的图像的示例(即代表道路段、尤其是所述下游段的典型图像)，其用于所述学习。这些图像示例随后尤其被所述识别算法使用以学习识别一部分或整个道路段，并且随后被实施以识别所述道路的下游段。
特别地，一旦所述学习阶段结束，所述数据库随后就优选地被用于实时确定道路的下游段的可用性状态，所述数据库的数据尤其用于所述道路段的识别和快速定位。有利的是，所述数据库是可演变的和可适配的，因为一旦所述初始学习阶段结束，它就可以在所述被导引交通工具今后沿所述道路移动时通过由所述摄像机获取的其他图像来被实时更新。
一旦基于由所述摄像机获取的图像而对所述道路下游段的识别被完全执行，或者一旦所述道路下游段中的一部分被识别，所述下游段相对于所述摄像机的定位步骤就可以优选地借助至少一种以下描述的定位技术来被实现。定位尤其是指确定下游段中的每个点相对于所述摄像机的位置。
根据第一优选实施例，所述数据库包括用于描述和确定形成所述道路的点的地面位置的一组地理坐标。特别地，该组地理坐标使之能够有利地例如基于所述被导引交通工具的移动速度的数据而实时确定所述被导引交通工具在所述道路上的位置，其中所述数据例如通过该被导引交通工具的控制系统而被传送到根据本发明的所述系统。优选地，基于所述被导引交通工具的移动速度和所述地理坐标，或优选地基于由能够实时指明所述被导引交通工具的位置的定位系统(例如GPS系统)所提供的定位数据，所述识别算法能够实时考虑所述道路上的所述被导引交通工具的位置，其中所述定位系统可以被集成到根据本发明的系统中或者被装载于所述被导引交通工具上。因此，通过根据本发明的系统，可以实时确定所述道路上的关联于该组坐标的所述被导引交通工具的位置。优选地，一旦对至少一部分所述下游段的识别允许在下游段的所述部分与该组地理坐标之间进行对应，就因而可以借助至少一个定位数据来相对于所述被导引交通工具而定位所述下游段。因此，与所述下游段的识别相结合的所述被导引交通工具的实时定位，使之能够有利地将所述下游段中的每个点关联于一个地理坐标，并且因而使之能够确定用于指明所述点相对于所述摄像机、尤其相对于所述被导引交通工具的位置的定位数据。优选地，根据本发明的图像处理和分析装置因此能够确定所述摄像机以及因此所述被导引交通工具与位于所述下游段中的所述第一点和所述第二点之间的至少一个第三点相隔的道路长度。该道路长度的确定被特别地使用以便：控制和维持所述被导引交通工具下游的安全距离、防止例如所述被导引交通工具和另一被导引交通工具之间的任何碰撞、或者如果在道路上有物体位于定义了所述被导引交通工具与所述物体相隔的道路长度小于所述安全下游距离的位置上则启动紧急制动程序。特别地，所述安全下游距离可以根据所述被导引交通工具的移动速度或所述被导引交通工具的制动特性而变化，并且尤其可以被自动估计以及与由根据本发明的图像处理和分析装置所计算的道路长度进行比较。
根据第二优选实施例，尤其借助所述识别算法，所述图像处理和分析装置能够在所述捕获的图像中检测和识别至少一个物体，该物体的至少一个尺寸特性是不变的并且是所述图像处理和分析装置已知的(即记录在根据本发明的所述系统的所述数据库中)，以基于所述尺寸特性和所述摄像机的至少一个光学特性来确定所述物体和所述摄像机之间的距离，或换句话说是所述物体和所述被导引交通工具之间的距离。
例如，这样的物体可以是道路本身，道路的尺寸特性是不变的和已知的，例如轨道间距或轨枕间距。这样的物体也可以是另一被导引交通工具，该另一被导引交通工具的尺寸特性是已知的和不变的，或者是用于辅助测量距离的标记(affiche)，该标记适于安装在道路边缘或粘贴在所述另一被导引交通工具上并且被配置成具有能够用于确定所述距离的几何形状。特别地，基于道路自身的已知且不变的尺寸特性和摄像机光学特性，所述图像处理和分析装置能够通过针对所述道路中的每个点而计算所述定位数据来定位所述道路的所述下游段，其中所述定位数据例如是摄像机或被导引交通工具与所述点相隔的道路长度，或者优选地是所述点相对于摄像机或被导引交通工具的地理位置。因此，根据第二优选实施例，一旦在所述图像中识别了道路中的一个或多个部分，道路的已知且不变的尺寸特性就被使用以相对于所述摄像机定位所述下游段，即确定所述下游段中的点相对于所述摄像机的位置。因此，根据本发明的图像处理和分析装置尤其能够确定所述摄像机以及因此所述被导引交通工具与位于所述下游段的所述第一点和所述第二点之间的至少一个第三点相隔的所述道路的长度。特别地，所述识别算法随后能够确定物体是否位于所述被导引交通工具和所述第三点之间。
特别地，通过根据本发明的系统可以确定所述摄像机与由所述图像处理和分析装置识别且具有包括在所述数据库中的尺寸特性的任何物体(例如另一被导引交通工具)之间的道路长度。特别地，所述另一被导引交通工具可以配备有所述标记，该标记用于与所述图像处理和分析装置合作，以确定所述被导引交通工具与所述另一被导引交通工具相隔的所述道路长度。因此，所述图像处理和分析装置能够在由所述摄像机获取的所述图像中确定所述摄像机与具有包含于所述数据库中的已知且不变的尺寸特性的被识别物体相隔的距离。
优选地，与道路相关联(即属于道路和/或被导引交通工具环境)且具有已知且不变的尺寸特性的每个物体，都可以在根据本发明的所述系统的所述数据库中例如以几何参数的形式而被编目，从而一方面借助于所述识别算法而在由摄像机获取的所述图像中被识别，另一方面基于其尺寸特性和摄像机光学特性来估计所述物体与该摄像机相隔的距离。
优选地，通过以下方式，可以特别地通过所述图像处理和分析装置来确定所述道路的下游段的可用性状态：
-如果可由所述图像处理和分析装置计算的、将所述第一点与所述第二点隔开的所述被导引交通工具下游的道路长度大于或等于所述安全的下游距离并且不包括能够能阻挡所述被导引交通工具移动的任何物体，则所述道路的下游段是可用的；
-如果可由所述图像处理和分析装置计算的、将所述第一点与所述第二点隔开的所述被导引交通工具下游的道路长度小于所述安全距离，或者如果能阻挡所述被导引交通工具移动的物体位于小于所述安全的下游距离的道路长度中，则所述道路的下游段是不可用的，并且特别地，通过例如将所述道路的可用性状态信号通知给被导引交通工具的控制系统，则可以实现对所述不可用性的反应自动性，例如所述被导引交通工具的制动。
优选地，所述被导引交通工具与占据所述被导引交通工具下游的道路的且能阻挡所述被导引交通工具移动的物体相隔的道路长度，可以在所述物体的尺寸特性是已知且不变的情况下根据对所述物体与该被导引交通工具相隔的距离的测量来推断，或者在假定道路中的每个点可以视同指出了所述点相对于被导引交通工具的位置的定位数据的情况下根据所述物体在道路上的位置与道路中的点之一的位置之间的对应性来推断。
优选地，根据本发明的系统的特征在于，其包括另一摄像机，该另一摄像机能够在由所述摄像机捕获所述图像的同时捕获所述道路的下游段的至少另一图像，所述摄像机和所述另一摄像机因此能够彼此合作以创建包括所述下游段的所述图像和所述另一图像的立体图像。所述下游段的立体图像有利地允许通过使用所述下游段的三维图像技术来直接确定该下游段和物体相对于所述下游段中的一个或多个点的定位，并且可以与上面描述的定位方法结合使用以便一方面确认该下游段的可用性状态而另一方面安全地保证该下游段的正确定位。
特别地，根据本发明的系统的特征在于，其包括雷达系统，该雷达系统能够与所述摄像机或所述另一摄像机合作以检测占据所述下游段且能够阻挡所述被导引交通工具移动的任何物体。有利的是，所述雷达系统能够尤其通过确定所述物体与所述摄像机相隔的距离来安全地确认对所述下游段的可用性状态的所述确定。特别地，一旦在由所述摄像机获取的图像中识别出物体，根据本发明的所述系统的移动装置就能够根据由该摄像机捕获的所述图像中所述下游段或所述物体的位置来引导所述雷达系统和/或所述摄像机的定位，以特别地使之能够维持所述图像以所述道路为中心。
优选地，对能阻挡被导引交通工具移动的物体的检测可以与所述下游段中道路的不连续性相关。事实上，通过对由摄像机获取的所述图像的分析，所述图像处理和分析装置尤其能够检测所述第一点和所述第二点之间的所述道路的不连续性。所述道路的任何不连续性尤其可以由所述图像处理和分析装置来分析，以确定该不连续性是否由物体占据所述道路所引起。不连续性是指所述下游段中的道路的连续性分析，例如所述道路的至少一个轨道或该道路的两个轨道。
优选地，根据本发明的所述系统的特征还在于，所述图像处理和分析装置能够检测所述被导引交通工具下游的地面信号。特别地，所述识别算法能够识别在由所述摄像机拍摄的图像中出现的每个地面信号。此外，所述图像处理和分析装置尤其能够解释由所识别的地面信号给出的信息，并且能够将所述信息传送到被导引交通工具的控制系统或控制器。
优选地，根据本发明的所述系统的特征在于，其包括指示(signalement)装置，该指示装置能够生成适于表征所述下游段的可用性状态的道路可用性状态信号，所述信号当所述道路对所述被导引交通工具可用时具有第一值，并且当所述道路不可用时具有第二值，例如被另一被导引交通工具占据或被能阻挡所述被导引交通工具移动的物体占据。特别地，根据本发明的所述系统的特征在于，其包括通信装置，该通信装置能够将所述状态信号传送到至少另一通信装置，该另一通信装置尤其可以是用于装备另一被导引交通工具的另一道路可用性确定系统的通信装置，或者可以是例如装备一个或多个被导引交通工具的中央控制站的地面通信装置。有利的是，所述状态信号在被导引交通工具之间的交换使得根据本发明的系统能够实时更新配备有该系统的被导引交通工具能在其上移动的道路的网络状态。
优选地，根据本发明的所述系统包括至少一个附加摄像机，该附加摄像机被配置成捕获所述道路的上游段的至少一个图像，所述上游段是从所述道路的位于所述被导引交通工具上游的另一第一点延伸到所述道路的位于所述被导引交通工具上游的另一第二点的道路部分，所述被导引交通工具与所述另一第二点相隔的距离大于该被导引交通工具与所述另一第一点相隔的距离。特别地，所述图像处理和分析装置能够分析由所述附加摄像机获取的每个图像，以确定所述被导引交通工具是否已经离开所述下游段。有利地且特别地，所述图像处理和分析装置可以将适于指出所述被导引交通工具已经离开道路的所述下游段的信号传送到其他被导引交通工具，即所述通信装置。
最后，本发明还主张一种被导引交通工具的权利，其特征在于，包括根据本发明的用于确定道路可用性的所述系统，以及用于与用于确定道路可用性的系统合作的距离测量辅助标记，所述标记被配置成可施加于另一被导引交通工具的表面(例如外表面)的支撑件上或道路边缘，所述标记包括几何形状，该几何形状的尺寸被确定为使得用于确定道路可用性的系统能够确定所述标记与所述被导引交通工具之间的距离，例如一组三个盘，每个盘都被置于三角形的顶点上，随后可以使用该三角形的高度和宽度来确定所述标记与所述摄像机相隔的距离。
最后，借助于以下附图来提供本发明的实现和应用示例：
图1是用于装备被导引交通工具的、确定道路可用性的系统的根据本发明的实现示例(顶视图)；
图2是由以根据图1给出的配置的根据本发明的系统的摄像机所拍摄的图像示例。
作为示例，图1示出了被导引交通工具1在道路2上从上游向下游移动的顶视图，所述被导引交通工具1包括根据本发明的用于确定道路可用性的系统，所述系统包括：
-至少一个摄像机31，其能够捕获所述道路2的下游段的至少一个图像311，例如图2所示，所述下游段是从所述道路的位于所述被导引交通工具下游的第一点P1延伸到所述道路的位于所述被导引交通工具1下游的第二点P2的道路部分，摄像机31与第二点P2相隔的距离大于摄像机31与所述第一点P1相隔的距离；
-至少一个图像处理和分析装置32，其能够分析由每个摄像机31拍摄的每个图像311(见图2)、在所述图像中定位所述下游段、一方面尤其根据被导引交通工具及其移动特性(例如移动速度和制动能力)来确定安全的下游距离以及另一方面确定所述第一点P1和所述第二点P2之间的道路的可用性状态。
特别地，图像处理和分析装置32包括识别算法，其能够在例如由摄像机31拍摄的图像311(见图2)中识别至少一个物体，例如所述道路2和一个或多个信号装置，例如第一信号装置4和第二信号装置5。有利的是，所述图像处理和分析装置还包括数据库，该数据库将属于所述物体(例如道路2和信号装置4、5)的固定尺寸特性进行编目。基于所述尺寸特性，图像处理和分析装置32能够确定所述摄像机31与所述物体相隔的距离，例如所述摄像机31与第一信号装置4相隔的距离D1，所述摄像机31与第二信号装置5相隔的距离D2，以及所述摄像机31与所述道路2中的第三点P3相隔的距离D3。因此，通过识别算法来识别其尺寸特性在所述数据库中被编目的物体，使得图像处理和分析装置32能够建立与所述图像中的所述道路2的表示相关联的距离刻度，因为到每个点P1、P2、P3和每个物体(例如第一信号装置4和第二信号装置5)对应于一个距离。因此，图像处理和分析装置32尤其能够计算所述摄像机31与所述第三点P3相隔的道路长度，并且一方面能够实时控制所述被导引交通工具和所述第三点P3之间的道路可用性状态以及另一方面实时控制所述道路的长度大于或等于所述安全的下游距离。
优选地，所述识别算法使用由所述摄像机31捕获的所述图像311和根据本发明的所述系统的数据库中预先记录的所述道路的图像之间的互相关函数。所述互相关函数例如是快速傅里叶变换或小波变换。在被导引交通工具沿能由所述被导引交通工具经过的不同路径的预先经过期间，所述预先记录的图像例如在所述初始学习阶段期间尤其是一组由所述摄像机31获取的图像。所述预先获取的图像优选地被存储在车载数据库中，即安装在所述被导引交通工具中。所述车载数据库因而用于将由所述摄像机31实时获取的图像311和预先获取的且被存储在所述数据库中的图像进行比较，以便定位所述被导引交通工具和确定所述被导引交通工具的下游道路的可用性。
优选地，用于构成所述数据库的图像获取的频率取决于所述被导引交通工具的速度。有利的是，为了消除要被存储在所述数据库中的所述图像的获取的色散现象，优选地实现专用于每个被导引交通工具的数据库，因此特定的数据库装备特定的被导引交通工具。特别地，为了形成所述数据库而预先获取的每个图像被预先处理以消除或至少降低外界条件的影响，所述外界条件随着天气、气候或或所述图像的获取时间的变化而变化，例如亮度变化、投影移动、会影响所获取图像的特性的天体位置变化(一天中或一年中太阳相对于道路或摄像机的位置)、季节变化等。事实上，所述外界条件的变化会干扰通过识别算法对所述被导引交通工具的位置的确定(定位)以及所述道路可用性的检测。为了避免这些干扰，本发明提出例如所述识别算法能够考虑太阳在天空中的位置和成像场景的地形的知识，以便能够预测投影，并且能够在被导引交通工具经过时消除实时获取的图像中的投影，或者尤其在所述初始学习阶段期间将投影添加到所述数据库的图像中。同样地，用于消除或至少降低所述外界条件对道路可用性检测和对所述被导引交通工具的所述定位的影响的另一方式尤其在于在不同外界条件下(例如在不同亮度条件下)针对被导引交通工具的相同路径或路线而执行不同的图像获取，以使所述数据库包括不同外界条件下(例如亮度)针对相同路线而获取的图像。
优选地，被记录和存储在所述数据库中的每个图像与允许定位所述被导引交通工具的至少一个地理坐标相关联，所述地理坐标在获取旨在被记录和存储在所述数据库中的所述图像时例如是所述被导引交通工具的地面位置，或者是相对于该被导引交通工具在其上移动的道路的线性位置，在这种情况下例如是沿道路的公里点的所述地理坐标还可以与道路名称相关联，从而能够区分能由所述被导引交通工具所遵循的不同路线。有利的是，当由所述摄像机31实时获取的图像被所述识别算法识别为与预先存储在所述数据库中的图像之一相对应时，所述图像处理和分析装置随后尤其能够例如通过当所述地理坐标在要被记录和存储在所述数据库中的图像的获取期间表征所述被导引交通工具的位置时使所述被导引交通工具的位置与所述地理坐标重合，来将所述被导引交通工具的位置关联于所述地理坐标。
优选地，所述数据库的所述图像是通过例如与所述被导引交通工具能遵循的不同路线或包括易识别元素的路线上的不同位置相对应的区域来被分类的。特别地，本发明还包括在被导引交通工具的位置完全未知时、即所述被导引交通工具所处的区域尤其未知时的该被导引交通工具位置的初始确定。在所述初始确定期间，所述识别算法尤其将由所述摄像机实时获取的图像与存储在所述数据库中的图像组进行比较，以确定所述被导引交通工具位于哪个区域。一旦确定所述区域，所述识别算法就只使用所述区域和相邻区域的图像，以执行例如用于确定所述被导引交通工具位置和道路可用性的计算。有利的是，关于所述被导引交通工具的位置及其移动速度的知识越精确，所述识别算法执行的计算越少。
简而言之，用于为被导引交通工具确定道路可用性的方法和系统与现有方法和系统相比具有多个优点，因为其使之能够：
-以更低的成本实现旧设备和被导引交通工具网络的现代化：传统信号系统(基于道路电路或计轴器)至CBTC型系统的现代化/迁移是长久的和昂贵的，因为其必须对这些检测器进行重新布线，并且产生了接入道路、道路网和基础设施的问题，而本发明允许省去基于道路电路或计轴器的传统信号系统，并且允许将CBTC无线连接到现有的信号系统；
-安全地检测道路的可用性；
-将道路的可用性状态传送到其他被导引交通工具或控制系统。
Claims (15)
1.一种用于确定道路的可用性的系统，其用于装备能从上游向下游移动的被导引交通工具(1)，所述系统包括：
-至少一个摄像机(31)，其能够捕获所述道路(2)的下游段的至少一个图像(311)，所述下游段是从所述道路(2)的位于所述被导引交通工具(1)下游的第一点(P1)延伸到所述道路(2)的位于所述被导引交通工具(1)下游的第二点(P2)的道路部分，所述摄像机(31)与所述第二点(P2)相隔的距离大于所述摄像机(31)与所述第一点(P1)相隔的距离；
-至少一个图像处理和分析装置(32)，其能够分析由每个摄像机(31)所拍摄的每个图像(311)，在所述图像中定位所述下游段，一方面确定安全的下游距离以及另一方面确定所述第一点(P1)和所述第二点(P2)之间的道路(2)的可用性状态，
所述系统的特征在于，所述图像处理和分析装置(32)被配置成使用所述道路(2)的已知且不变的尺寸特性来确定所述下游段中的点相对于所述摄像机的位置，即所述点和所述摄像机之间的距离，从而相对于所述摄像机定位所述下游段。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理和分析装置(32)能够确定所述被导引交通工具(1)与位于所述第一点(P1)和所述第二点(P2)之间的至少一个第三点(P3)相隔的道路长度。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，其包括数据库。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，其包括另一摄像机，所述另一摄像机能够捕获所述道路(2)的下游段的至少一个图像，所述摄像机(31)和所述另一摄像机能够合作以创建所述下游段的立体图像。
5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，其包括雷达系统，所述雷达系统能够对所述下游段成像，并且能够与所述摄像机(31)合作。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其包括移动装置，所述移动装置能够根据由所述摄像机(31)捕获的所述图像(311)中的所述下游段的位置来引导所述雷达系统和/或所述摄像机(31)的定位。
7.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述图像处理和分析装置(32)能够检测所述第一点(P1)和所述第二点(P2)之间的所述道路(2)的不连续性。
8.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述图像处理和分析装置(32)能够检测所述被导引交通工具(1)下游的地面信号装置(4、5)。
9.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，其包括指示装置，所述指示装置能够生成适于表征所述下游段的可用性状态的道路可用性状态信号，所述信号当所述道路对于所述被导引交通工具(1)可用时具有第一值并且当所述道路(2)被占据时具有第二值。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，其包括通信装置，所述通信装置能够将所述状态信号传送到另一通信装置。
11.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，其包括至少一个附加摄像机，所述至少一个附加摄像机被配置成捕获所述道路(2)的上游段的至少一个图像。
12.一种被导引交通工具(1)，其特征在于，其包括如权利要求1所述的用于确定道路的可用性的系统。
13.一种用于辅助测量距离的标记，其用于与如权利要求1所述的用于确定道路的可用性的系统合作，所述标记被配置成可施加于另一被导引交通工具的表面的支撑件上或道路边缘，所述标记包括几何形状，该几何形状的尺寸被确定为使得如权利要求1所述的用于确定道路的可用性的系统能够确定所述标记和所述被导引交通工具(1)之间的距离。
14.一种用于确定道路的可用性的方法，该方法用于为能从上游向下游移动的被导引交通工具(1)确定道路(2)的可用性，所述方法包括以下步骤：
-通过摄像机(31)来捕获所述道路(2)的下游段的至少一个图像，所述下游段是从所述道路(2)的位于所述导引交通工具(1)下游的第一点(P1)延伸到所述道路(2)的位于所述导引交通工具(1)下游的第二点(P2)的道路(2)部分，所述摄像机(31)与所述第二点(P2)相隔的距离大于所述摄像机(31)与所述第一点(P1)相隔的距离；
-自动处理和分析每个所捕获的图像，以便在每个所捕获的图像中定位所述道路、确定安全的下游距离以及确定所述第一点(P1)和所述第二点(P2)之间的道路的可用性状态，
所述方法的特征在于，使用所述道路(2)的已知且不变的尺寸特性来确定所述下游段中的点相对于所述摄像机的位置，即所述点和所述摄像机之间的距离，从而相对于所述摄像机定位所述下游段。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，其包括生成能够表征所述道路的可用性状态的状态信号以及将所述状态信号传送到至少一个另外的被导引交通工具。
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