CN106200539A - 一种检票闸机通行逻辑控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种检票闸机通行逻辑控制系统及方法。本发明在闸机通道的前方一定距离范围内设置以压力传感为实现方式的通行状态检测区，并结合闸机闸门安装的红外线光幕，预测计算当前行人的通行速度和通行状态，并根据通行速度和通行状态自适应调节闸机从打开到关闭的时间区间，实现了通行时间长度的按需分配，相比采用固定时间区间的通行逻辑控制来说，降低了平均通行时长；对于行动迟缓、携带行李或引领儿童等情形，基于预测的通行速度和通行状态，延长闸机从打开到关闭的时间区间，一方面降低了安全风险，另一方面避免了闸机反复开关或提前关闭所造成的通行延误；通过对通行状态的有效识别，可以避免误报警发生，并且对于识别出来的尾随闯关等行为能够进行有效警示。

Description

一种检票闸机通行逻辑控制系统及方法

技术领域

本发明涉及公共通行设施领域，尤其涉及一种检票闸机通行逻辑控制系统及方法。

背景技术

检票闸机是在地铁站点、公园大门、剧场入口、门岗出入等场所中常用的公共通行设施。如图1所示，全自动式检票闸机一般具有闸门101以及可回缩和展开的拦阻器102，闸机打开时拦阻器处于回缩状态，闸门敞开，行人可从中通行；而当闸机关闭时拦阻器展开，从而封闭闸门；拦阻器一般采用高强度工程塑料、有机玻璃、金属等材质。相比于采用单辊或三辊拦阻器的半自动式检票闸机，此种全自动检票闸机通行效率更高、行人通过更加方便，安全性也更好。

为了保障行人的人身安全、发挥闸机的票务功能、维护正常的通行秩序，全自动式检票闸机需要具备通行人员检测和通行逻辑控制的功能。闸机实现通行人员检测的手段是红外感应光幕。在闸机的一侧闸门101安装一系列红外发射器103，而在其另一侧闸门与红外发射器103一对一安装一系列红外接收器104；在不受遮挡的情况下，每个红外接收器104可以收到与之相对应的红外发射器103发射的红外线；而当两侧闸门之间的空间当中存在障碍物时，至少一部分红外发射器103发射的红外线因受到遮挡而不会被对应的红外接收器104接收到，因而可以根据全部红外接收器104各自收到和未收到红外线的状态而生成通行检测信号，用于表征闸机的通行空间中是否存在行人及行人的位置(即通过全部红外线接收器的状态所确定的红外线被阻挡位置)。闸机通过通行逻辑控制器来切换打开和闭合状态、通行逻辑控制器可以实时地从全部红外接收器104获得所述通行检测信号，并根据该通行检测信号判断通行人员位置、执行通行人员计数以及实现各种报警。

检票闸机的工作过程一般包括刷卡验票、闸机打开、行人通过、闸机关闭等步骤。闸机每次从打开至闭合的时间区间内，应当只允许一个行人通过；因而，闸机的该时间区间需要保持合理的时长，既要使已经验票的行人能够从容和安全地通过，又要避免因闸机打开的时间过长而带来尾随逃票行为。另外，比较先进的闸机还具有通行人员检测计数功能，在每次验票后，该功能根据所述通行检测信号，将每个红外线被阻挡位置从闸机通行空间的拦阻器外侧移动至拦阻器内侧的过程计为已通过1人次，统计在闸机打开期间已通过闸机的人数，当该人数超过已验票人数(通常为1人)，则启动闸机进行报警，这样可以防止某些人以明显快于常人的动作在闸机从打开至闭合的时间区间内进行闯关的行为，因为这种闯关行为不但造成逃票，还会给闯关者带来比较高的意外伤害风险。当然，从人身安全至上的原则出发，闸机关闭过程一旦通过所述通行检测信号监测到有行人正好滞留在会被正在展开的拦阻器夹持的位置处，不论其是因已经验票但通过闸机的行动迟缓所致，还是未验票尾随闯关所致，闸机都会立即中止本次关闭，再次切换为打开状态，随后再次进行关闭，同时，通行逻辑控制器会予以报警提示，以吸引工作人员进行人为查验和干预。

城市中常见的人流高峰会给检票闸机带来巨大的通行压力。例如，据统计北京、上海、深圳等一线城市单个地铁站在上下班时段每小时进站人流量达15000人，而现有检票闸机设计的每分钟最大通行人数一般在15人至20人，即使每个地铁站设置10台闸机，其最大通行能力仍然不能满足需求。可见，在保证安全的前提下，如何提高检票闸机的通行效率，是当前亟待解决的问题。

经研究发现，现有检票闸机在通行逻辑控制方面主要存在以下缺陷：首先，闸机每次验票之后打开至闭合的时间区间采用固定时长，因而不够优化，为了保证绝多数情况下通行能够一次顺利完成，该时间区间的固定时长只能被设定为超出一般正常行人的实际通行耗时，虽然每次所超出的时长都极为短暂，但累计起来仍然给通行效率带来了不可忽视的影响。其次，对于少数不能够在上述时间区间内完成通行的情形，例如行人异常迟缓、携带行李、牵引儿童等，闸机会为了避免发生意外夹持而出现重复开、闭的现象，或者出现行人尚未通过拦阻器闸机即已经关闭的情况，这都会降低通行效率，甚至需要人工解决，造成闸机数分钟内无法进行有效通行的后果。再者，闸机针对尾随闯关逃票设置了以通行计数为前提的报警功能，但误报率高，例如拖曳行李或者引领儿童通过闸机等正常行为都有可能引发不必要的报警。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的以上问题，本发明提出一种检票闸机通行逻辑控制系统及方法。本发明在闸机通道的前方一定距离范围内设置以压力传感为实现方式的通行状态检测区，并结合闸机闸门安装的红外线光幕，预测计算当前行人的通行速度和通行状态，并根据通行速度和通行状态自适应调节闸机从打开到关闭的时间区间，实现了通行时间长度的按需分配，相比采用固定时间区间的通行逻辑控制来说，降低了平均通行时长；对于行动迟缓、携带行李或引领儿童等情形，基于预测的通行速度和通行状态，延长闸机从打开到关闭的时间区间，一方面降低了安全风险，另一方面避免了闸机反复开关或提前关闭所造成的通行延误；通过对通行状态的有效识别，可以避免误报警发生，并且对于识别出来的尾随闯关等行为能够进行有效警示。

本发明提供了一种检票闸机通行逻辑控制系统，其特征在于，包括：

通行状态检测区，沿通行方向设置在检票闸机的左、右闸门所限定的通行空间的外侧；以压力传感的方式，检测行人的着地区域位置信号，用于判定通行模式以及通行步距、移动速度；

红外线光幕，包括若干组一一对应的红外发射器和红外接收器，根据红外线的被遮挡情况而产生红外通行检测信号，用于表征闸机的通行空间中的行人位置区间；

通行逻辑控制器，用于接收所述着地区域位置信号和红外通行检测信号，并根据所述着地区域位置信号确定行人的通行模式，并且基于不同的通行模式，采用不同的测算方法预测行人通过闸机的通行时长，从而根据该通行时长自适应地调节闸机从打开到关闭的实际开放时间区间；所述通行模式包括单人通行、多人尾随通行、拖曳行李通行、牵引儿童通行中的一种或者多种模式；通行逻辑控制器还根据行人的通行模式，对多人尾随通行进行报警。

优选的是，所述通行状态检测区分布有压力传感器的均匀矩阵，用于执行对行人通行过程中整个通行状态检测区压力状态的检测，并且用一压力值矩阵表示检测结果，每个压力传感器对应压力值矩阵中的一个点位；设定一压力判断阈值，将检测到的压力信号低于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“无效”，在压力值矩阵中以0表示无效的压力传感器对应的点位的检测值，而将检测到的压力信号大于等于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“有效”，在压力值矩阵中，以有效的压力传感器检测到的实际压力值作为这些压力传感器对应点位的检测值；以每秒钟20次以上的固定的采集频率采集整个压力传感器矩阵检测的压力信号，并在每次采集后相应更新和输出本次采集所产生的压力值矩阵，从而产生由历次采集的压力值矩阵组成的时序序列，作为所述着地区域位置信号，供通行逻辑控制器。

进一步优选的是，通行逻辑控制器接收作为着地区域位置信号的压力值矩阵时序序列；并且，通行逻辑控制器如下判断通行模式：从每个压力值矩阵当中识别出行人支撑脚的着地位置及其在时序序列中的延续状态，作为判断通行模式的依据；根据着地位置及其在时序序列中的延续状态，判断当前的通行模式是单人通行、多人尾随通行还是牵引儿童通行；分析压力值矩阵时序序列中每个压力值矩阵的当中非着地位置处的有效位点，判断是否存在拖曳行李产生的压力轨迹；若存在连续的行李拖曳的压力轨迹，判定当前通行模式为拖曳行李通行。

进一步优选的是，通行逻辑控制器通过将每个压力值矩阵与在压力值矩阵时序序列中位于该压力值矩阵之前和之后一定时段内的压力值矩阵进行比较，提取其中压力值存在阶梯性下降沿的有效位点，作为候选着地位点；进而判断候选着地位点的压力值在阶梯性下降沿之前的若干压力值矩阵上是否存在保持稳定或上升的压力值变化，若存在符合上述情况的延续状态，则将该位点识别为着地位点；将处在同一个压力值矩阵中且具有相邻关系的着地位点合并识别为所述着地位置；通过遍历压力值矩阵时序序列，提取出其中所有能够识别出着地位置的压力值矩阵，作为着地位置在时序序列中的延续状态。

进一步优选的是，通行逻辑控制器如下控制闸机的实际开放时间区间：获取一固定的预设开放时间区间；如果判断当前的通行模式是单人通行，通行逻辑控制器根据行人的步距与步间隔，计算对该预设开放时间区间的调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间，作为单人通行模式下闸机的实际开放时间区间；如果判定当前的通行模式为牵引儿童通行或者拖曳行李通行，则采用一预定的取值大于1的数值作为调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间，从而对牵引儿童通行或者拖曳行李通行给予比预设开放时间区间更长的闸机实际开放时间；如果判定当前通行模式为多人尾随通行，则保持预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间。

本发明提供了一种检票闸机通行逻辑控制方法，其特征在于，包括：

沿通行方向在检票闸机的左、右闸门所限定的通行空间的外侧设置通行状态检测区，以压力传感的方式，检测行人的着地区域位置信号，用于判定通行模式以及通行步距、移动速度；

在闸机设置红外线光幕，根据红外线的被遮挡情况而产生红外通行检测信号，用于表征闸机的通行空间中的行人位置区间；

接收所述着地区域位置信号和红外通行检测信号，并根据所述着地区域位置信号确定行人的通行模式，并且基于不同的通行模式，采用不同的测算方法预测行人通过闸机的通行时长，从而根据该通行时长自适应地调节闸机从打开到关闭的实际开放时间区间；所述通行模式包括单人通行、多人尾随通行、拖曳行李通行、牵引儿童通行中的一种或者多种模式；还根据行人的通行模式，对多人尾随通行进行报警。

优选的是，在所述通行状态检测区分布压力传感器的均匀矩阵，用于执行对行人通行过程中整个通行状态检测区压力状态的检测，并且用一压力值矩阵表示检测结果，每个压力传感器对应压力值矩阵中的一个点位；设定一压力判断阈值，将检测到的压力信号低于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“无效”，在压力值矩阵中以0表示无效的压力传感器对应的点位的检测值，而将检测到的压力信号大于等于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“有效”，在压力值矩阵中，以有效的压力传感器检测到的实际压力值作为这些压力传感器对应点位的检测值；以每秒钟20次以上的固定的采集频率采集整个压力传感器矩阵检测的压力信号，并在每次采集后相应更新和输出本次采集所产生的压力值矩阵，从而产生由历次采集的压力值矩阵组成的时序序列，作为所述着地区域位置信号。

进一步优选的是，接收作为着地区域位置信号的压力值矩阵时序序列；并且，如下判断通行模式：从每个压力值矩阵当中识别出行人支撑脚的着地位置及其在时序序列中的延续状态，作为判断通行模式的依据；根据着地位置及其在时序序列中的延续状态，判断当前的通行模式是单人通行、多人尾随通行还是牵引儿童通行；分析压力值矩阵时序序列中每个压力值矩阵的当中非着地位置处的有效位点，判断是否存在拖曳行李产生的压力轨迹；若存在连续的行李拖曳的压力轨迹，判定当前通行模式为拖曳行李通行。

进一步优选的是，通过将每个压力值矩阵与在压力值矩阵时序序列中位于该压力值矩阵之前和之后一定时段内的压力值矩阵进行比较，提取其中压力值存在阶梯性下降沿的有效位点，作为候选着地位点；进而判断候选着地位点的压力值在阶梯性下降沿之前的若干压力值矩阵上是否存在保持稳定或上升的压力值变化，若存在符合上述情况的延续状态，则将该位点识别为着地位点；将处在同一个压力值矩阵中且具有相邻关系的着地位点合并识别为所述着地位置；通过遍历压力值矩阵时序序列，提取出其中所有能够识别出着地位置的压力值矩阵，作为着地位置在时序序列中的延续状态。

进一步优选的是，如下控制闸机的实际开放时间区间：获取一固定的预设开放时间区间；如果判断当前的通行模式是单人通行，根据行人的步距与步间隔，计算对该预设开放时间区间的调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间，作为单人通行模式下闸机的实际开放时间区间；如果判定当前的通行模式为牵引儿童通行或者拖曳行李通行，则采用一预定的取值大于1的数值作为调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间，从而对牵引儿童通行或者拖曳行李通行给予比预设开放时间区间更长的闸机实际开放时间；如果判定当前通行模式为多人尾随通行，则保持预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间。

可见，本发明利用闸机通道的前方一定距离范围内设置的以压力传感为实现方式的通行状态检测区，预测计算当前行人的通行速度和通行状态，并根据通行速度和通行状态自适应调节闸机从打开到关闭的时间区间，实现了通行时间长度的按需分配，相比采用固定时间区间的通行逻辑控制来说，降低了平均通行时长；对于行动迟缓、携带行李或引领儿童等情形，基于预测的通行速度和通行状态，延长闸机从打开到关闭的时间区间，一方面降低了安全风险，另一方面避免了闸机反复开关或提前关闭所造成的通行延误；通过对通行状态的有效识别，可以避免误报警发生，并且对于识别出来的尾随闯关等行为能够进行有效警示。

说明书附图

图1是现有的检票闸机及其红外线光幕结构示意图；

图2是本发明优选实施例的检票闸机通行逻辑控制系统整体架构示意图；

图3A-3F是不同通行模式下压力值矩阵点位状态示意图；

图4是本发明优选实施例的通行模式判断的流程示意图；

图5是本发明优选实施例的调节闸机实际开放时间区间的流程示意图；

图6是支撑脚着地压力变化曲线示意图；

图7是拖曳行李压力变化曲线示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

图2是本发明所述检票闸机通行逻辑控制系统的整体结构示意图。本系统在检票闸机201的左、右闸门所限定的通行空间的外侧(沿着行人的通行方向，以未通过闸机的一侧为外侧，通过闸机的一侧为内侧)，沿通行方向设置一通行状态检测区202；该通行状态检测区202以压力传感的方式，检测行人的着地区域位置信号，作为判定通行模式以及通行步距、移动速度的依据。检票闸机的闸门上安装红外线光幕203，包括若干组一一对应的红外发射器和红外接收器，红外线光幕203根据红外线的被遮挡情况而产生红外通行检测信号，用于表征闸机的通行空间中的行人位置区间。通行逻辑控制器安装在闸机的闸门内部，用于接收所述着地区域位置信号和红外通行检测信号，并根据所述着地区域位置信号确定行人的通行模式(包括单人通行、多人尾随通行、拖曳行李通行、牵引儿童通行)，基于不同的通行模式，采用不同的测算方法预测行人通过闸机的通行时长，从而根据该通行时长自适应地调节闸机从打开到关闭的开放时间区间，达到与预测的通行时长相匹配的开放时间区间，提高闸机的通行效率；当行人通行迟缓、携带行李或牵引儿童的情况下避免闸机出现反复无效的关闭和打开动作，防止出现错误阻碍通行、耽误时间的现象，降低了人身伤害风险；并且，所述通行逻辑控制器还根据行人的通行模式，有效甄别正常通行行为和违规通行行为，对多人尾随通行等违规情形进行报警，降低了误报率；通行逻辑控制器还负责根据红外通行检测信号实现防夹人功能。

下面介绍本发明各部分在实现通行逻辑控制当中的具体工作过程。

图3A-3D示出了通行状态检测区202中压力传感器的分布以及对着地区域位置的检测。如图3A所示，在沿着通行方向且位于闸机通行空间外侧的矩形区域中，分布有压力传感器202A的均匀矩阵，执行对行人通行过程中整个通行状态检测区压力状态的检测，并且用一压力值矩阵表示检测结果，每个压力传感器202A对应压力值矩阵中的一个点位。压力传感器202A具有足够的分布密度，行人通行过程中向前行进每一步的距离，其支撑脚脚部的着地位置处的若干压力传感器202A检测的压力信号会明显高于其它位置处的压力传感器的压力信号，同时非支撑脚与地面的接触以及拖曳行李与地面的接触位置也会产生相应的压力信号，可设定一压力判断阈值，将检测到的压力信号低于该压力判断阈值的压力传感器202A状态设定为“无效”，在压力值矩阵中以0表示无效的压力传感器202A对应的点位的检测值，而将检测到的压力信号大于等于该压力判断阈值的压力传感器202A状态设定为“有效”，在压力值矩阵中，以有效的压力传感器检测到的实际压力值作为这些压力传感器对应点位的检测值。如图3A-3F，其中黑色圆点表示被识别为有效的点位，而白色圆点表示无效的点位。通行状态检测区202以固定的采集频率(每秒钟20次以上)采集整个压力传感器矩阵检测的压力信号，并在每次采集后相应更新和输出本次采集所产生的压力值矩阵，记为P_t，从而产生由历次采集的压力值矩阵组成的时序序列P_t，P_t-1，P_t+2...P_t+(n-1)，P_t+n，作为所述着地区域位置信号，供通行逻辑控制器执行分析计算。

通行逻辑控制器接收作为着地区域位置信号的压力值矩阵时序序列P_t-n，P_t-(n-1).....P_t-2，P_t-1，P_t，P_t+1，P_t+2...P_t+(n-1)，P_t+n，根据该压力值矩阵的时序序列，确定行人的通行模式。图4示出了通行模式判断的流程。

首先，步骤401当中，通行逻辑控制器从每个压力值矩阵P_t当中识别出行人支撑脚的着地位置及其在时序序列中的延续状态，作为判断通行模式的依据。在行人每一步的行进过程中，支撑脚着地处固定在一个区域范围之内，并且如图6所示的支撑脚着地压力变化曲线，着地处的压力先逐渐增大，然后随着支撑脚的转换会阶梯性下降，通行逻辑控制器通过将每个压力值矩阵P_t与在压力值矩阵时序序列中位于P_t之前和之后一定时段内的压力值矩阵(例如P_t-2，P_t-1，P_t+1，P_t+2)进行比较，提取其中压力值存在阶梯性下降沿的有效位点，作为候选着地位点；进而判断候选着地位点的压力值在阶梯性下降沿之前的若干压力值矩阵上是否存在保持稳定或上升的压力值变化，若存在符合上述情况的延续状态，则将该位点识别为着地位点。例如，对于图3A中压力值矩阵P_t的有效位点，通过比较判定其中以虚线圆圈标记的位点与序列中之后的压力值矩阵P_t+1相比较，压力值矩阵P_t+1中这些位点压力值出现了阶梯性下降，则进而判断这些位点在之前的压力值矩阵P_t-2，P_t-1当中压力值保持稳定，因而将图3A中以虚线圆圈标记的位点识别为着地位点；并且将同一个压力值矩阵P_t中具有相邻关系的着地位点合并识别为所述着地位置。通过遍历压力值矩阵时序序列P_t-n，P_t-(n-1).....P_t-2，P_t-1，P_t，P_t+1，P_t+2...P_t+(n-1)，P_t+n，提取出其中所有能够识别出着地位置的压力值矩阵，例如，其中的P_t-n，P_t，P_t+n，作为着地位置在时序序列中的延续状态。

步骤402根据着地位置及其在时序序列中的延续状态，判断当前的通行模式是单人通行、多人尾随通行还是牵引儿童通行。首先，判定能够识别出着地位置的压力值矩阵P_t-n，P_t，P_t+n当中，是否每个压力值矩阵仅存在一个着地位置，如果是这种状况，则判定当前通行模式为单人通行，例如图3A-3B所示的每个压力值矩阵只具有一个着地位置FA，FB，则判定图3A-3B所示压力值矩阵代表的通行状态为单人通行。相反，如果能够识别出着地位置的压力值矩阵P_t-n，P_t，P_t+n当中，多于一个压力值矩阵中存在两个或两个以上的着地位置，例如，图3C、3D中的压力值矩阵，如其中虚线圆圈所示的位点作为着地位置，可见图3C存在两个的着地位置FC1，FC2，图3D存在着地位置FD1，FD2；则判定为多人通行。进而，对于多人通行的情况，计算各个着地位置的平均压力值；若其中只有一个着地位置的平均压力值超过非允许阈值，则判定通行模式为牵引儿童通行；若其中多于一个着地位置的平均压力值超过非允许阈值，则判定通行模式为多人尾随通行。以上是利用儿童体重较轻因而产生的压力值较小，作为多人通行情况下是否属于牵引儿童通行的判断依据。也可以利用儿童步距较小而作为是否属于牵引儿童通行的判断依据；在这种情况下，根据计算的平均压力值，为识别出着地位置的压力值矩阵P_t-n，P_t，P_t+n当中各个着地位置进行配对，平均压力值接近在一定程度之内的着地位置被匹配为一对，例如，图3C和图3D中的着地位置FC1、FD1被匹配为一对，着地位置FC2和FD2被匹配为一对；利用匹配为一对的着地位置计算步距长度，若只有一个步距长度大于非允许阈值，则判定通行模式为牵引儿童通行；若其中多于一个步距长度超过非允许阈值，则判定通行模式为多人尾随通行。

步骤403，分析压力值矩阵时序序列中每个压力值矩阵的当中非着地位点的有效位点，判断是否存在拖曳行李产生的压力轨迹。拖曳行李通行时，由于行李在通行状态检测区连续移动，而非跨越式移动，因此受其影响的位点的压力值先逐渐增大，再逐渐缩小，呈现如图7所示的曲线。通行逻辑控制器获得每个压力值矩阵P_t当中非着地位点的有效位点的压力值，与在压力值矩阵时序序列中位于P_t之前和之后一定时段内的压力值矩阵(例如P_t-2，P_t-1，P_t+1，P_t+2)中这些有效位点的压力值进行比较，判断其中压力值存在渐变上升或渐变下降的有效位点，作为候选行李轨迹位点；例如，对于图3E、3F中着地位置FE、FF之外，压力值矩阵P_t的非着地位置的有效位点与序列中之前和之后的压力值矩阵P_t-2，P_t-1，P_t+1，P_t+2相比较，这些位点压力值出现了先逐渐增大再逐渐缩小的变化，则进而判断这些位点作为候选行李轨迹位点，因而将图3E中以实线圆圈标记的位点识别为候选行李轨迹位点。通过遍历压力值矩阵时序序列P_t-n，P_t-(n-1).....P_t-2，P_t-1，P_t，P_t+1，P_t+2...P_t+(n-1)，P_t+n，提取出其中所有能够识别出候选行李轨迹位点的压力值矩阵，分析候选行李轨迹位点在时序序列中的延续状态，如果其中在时序上相邻的若干压力值矩阵中，具有位置接近(在预定距离阈值范围内)的候选行李轨迹位点，如图3E、3F中实线圆圈标记的位点，即说明存在连续的行李拖曳的压力轨迹，判定当前通行模式为拖曳行李通行。

在实现通行逻辑控制的过程当中，通行逻辑控制器根据图4所示的步骤判断出当前的通行模式之后，基于不同的通行模式，采用不同的测算方法预测行人通过闸机的通行时长，从而根据该通行时长自适应地调节闸机从打开到关闭的开放时间区间，达到与预测的通行时长相匹配的开放时间区间。具体来说，如图5所示的步骤，在步骤501中，通行逻辑控制器获取一固定的预设开放时间区间T。步骤502中，如果判断当前的通行模式是单人通行，通行逻辑控制器根据行人的步距与步间隔，计算对该预设开放时间区间的调节因数；对单人通行的情况，通行逻辑控制器获得所有能够识别出着地位置的压力值矩阵，例如，P_t-n，P_t，P_t+n，根据其中时序上最接近的每两个压力值矩阵(即P_t-n与P_t，P_t与P_t+n)中着地位置的距离，如图3A、3B中FA和FB之间的间距，作为每两个压力值矩阵之间的步距，进而统计平均步距D；计算每两个压力值矩阵(即P_t-n与P_t，P_t与P_t+n)之间的采集时间差，计算平均的时间差，作为步间隔L；计算调节因数k＝1/(a*D/L)，其中a为转换系数，通过调节转换系数a，使k的取值范围在0.8-2.0之间；再以调节因数k乘以预设开放时间区间T，作为单人通行模式下闸机的实际开放时间区间。显然，行人步距越大，步间隔越短，则其通行速度越快，相应的k的取值越小，则闸机的实际开放时间区间就会小于预设开放时间区间T，允许的最小值可达到该预设开放时间区间T的0.8；相反，如果行人步距小，步间隔长，表示行人行动迟缓，可能是老年人或行走障碍者，可以采用比预设开放时间区间更长的闸机实际开放时间，最长允许达到预设开放时间区间T的2倍。步骤503中，如果判定当前的通行模式为牵引儿童通行或者拖曳行李通行，则采用一预定的取值大于1(如1.5-2)的数值作为调节因数k，从而对牵引儿童通行或者拖曳行李通行给予比预设开放时间区间更长的闸机实际开放时间，以避免闸机出现反复无效的关闭和打开动作，防止出现错误阻碍通行、耽误时间的现象，降低了人身伤害风险。步骤504中，如果判定当前通行模式为多人尾随通行，则保持预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间。

在确定了闸机的实际开放时间区间之后，通行逻辑控制器检测红外线光幕203根据红外线的被遮挡情况而产生红外通行检测信号，红外通行检测信号用于表征闸机的通行空间中的行人位置区间。当红外通行检测信号表示行人进入到闸机的通行空间时，则通行逻辑控制器立即控制闸机打开，并且进行计时，根据图5的步骤中所确定的闸机的实际开放时间区间，在计时达到该实际开放时间区间后控制闸机关闭。当然，根据红外通行检测信号，当判断行人位置区间处在会被闸机的拦阻器夹持的位置时，则通行逻辑控制器控制闸机暂缓关闭，并且进行报警提示。当识别的通行模式为多人尾随通行，通行逻辑控制器在红外通行检测信号表示行人进入到闸机的通行空间时，也会进行报警提示。

可见，本发明利用闸机通道的前方一定距离范围内设置的以压力传感为实现方式的通行状态检测区，预测计算当前行人的通行速度和通行状态，并根据通行速度和通行状态自适应调节闸机从打开到关闭的时间区间，实现了通行时间长度的按需分配，相比采用固定时间区间的通行逻辑控制来说，降低了平均通行时长；对于行动迟缓、携带行李或引领儿童等情形，基于预测的通行速度和通行状态，延长闸机从打开到关闭的时间区间，一方面降低了安全风险，另一方面避免了闸机反复开关或提前关闭所造成的通行延误；通过对通行状态的有效识别，可以避免误报警发生，并且对于识别出来的尾随闯关等行为能够进行有效警示。

以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种检票闸机通行逻辑控制系统，其特征在于，包括：

通行状态检测区，沿通行方向设置在检票闸机的左、右闸门所限定的通行空间的外侧；以压力传感的方式，检测行人的着地区域位置信号，用于判定通行模式以及通行步距、移动速度：

红外线光幕，包括若干组一一对应的红外发射器和红外接收器，根据红外线的被遮挡情况而产生红外通行检测信号，用于表征闸机的通行空间中的行人位置区间；

通行逻辑控制器，用于接收所述着地区域位置信号和红外通行检测信号，并根据所述着地区域位置信号确定行人的通行模式，并且基于不同的通行模式，采用不同的测算方法预测行人通过闸机的通行时长，从而根据该通行时长自适应地调节闸机从打开到关闭的实际开放时间区间；所述通行模式包括单人通行、多人尾随通行、拖曳行李通行、牵引儿童通行中的一种或者多种模式；通行逻辑控制器还根据行人的通行模式，对多人尾随通行进行报警。

2.根据权利要求1所述的检票闸机通行逻辑控制系统，其特征在于，所述通行状态检测区分布有压力传感器的均匀矩阵，用于执行对行人通行过程中整个通行状态检测区压力状态的检测，并且用一压力值矩阵表示检测结果，每个压力传感器对应压力值矩阵中的一个点位；设定一压力判断阈值，将检测到的压力信号低于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“无效”，在压力值矩阵中以0表示无效的压力传感器对应的点位的检测值，而将检测到的压力信号大于等于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“有效”，在压力值矩阵中，以有效的压力传感器检测到的实际压力值作为这些压力传感器对应点位的检测值；以每秒钟20次以上的固定的采集频率采集整个压力传感器矩阵检测的压力信号，并在每次采集后相应更新和输出本次采集所产生的压力值矩阵，从而产生由历次采集的压力值矩阵组成的时序序列，作为所述着地区域位置信号，供通行逻辑控制器。

3.根据权利要求2所述的检票闸机通行逻辑控制系统，其特征在于，通行逻辑控制器接收作为着地区域位置信号的压力值矩阵时序序列；并且，通行逻辑控制器如下判断通行模式：从每个压力值矩阵当中识别出行人支撑脚的着地位置及其在时序序列中的延续状态，作为判断通行模式的依据；根据着地位置及其在时序序列中的延续状态，判断当前的通行模式是单人通行、多人尾随通行还是牵引儿童通行；分析压力值矩阵时序序列中每个压力值矩阵的当中非着地位置处的有效位点，判断是否存在拖曳行李产生的压力轨迹；若存在连续的行李拖曳的压力轨迹，判定当前通行模式为拖曳行李通行。

4.根据权利要求3所述的检票闸机通行逻辑控制系统，其特征在于，通行逻辑控制器通过将每个压力值矩阵与在压力值矩阵时序序列中位于该压力值矩阵之前和之后一定时段内的压力值矩阵进行比较，提取其中压力值存在阶梯性下降沿的有效位点，作为候选着地位点；进而判断候选着地位点的压力值在阶梯性下降沿之前的若干压力值矩阵上是否存在保持稳定或上升的压力值变化，若存在符合上述情况的延续状态，则将该位点识别为着地位点；将处在同一个压力值矩阵中且具有相邻关系的着地位点合并识别为所述着地位置；通过遍历压力值矩阵时序序列，提取出其中所有能够识别出着地位置的压力值矩阵，作为着地位置在时序序列中的延续状态。

5.根据权利要求4所述的检票闸机通行逻辑控制系统，其特征在于，通行逻辑控制器如下控制闸机的实际开放时间区间：获取一固定的预设开放时间区间；如果判断当前的通行模式是单人通行，通行逻辑控制器根据行人的步距与步间隔，计算对该预设开放时间区间的调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间，作为单人通行模式下闸机的实际开放时间区间；如果判定当前的通行模式为牵引儿童通行或者拖曳行李通行，则采用一预定的取值大于1的数值作为调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间，从而对牵引儿童通行或者拖曳行李通行给予比预设开放时间区间更长的闸机实际开放时间；如果判定当前通行模式为多人尾随通行，则保持预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间。

6.一种检票闸机通行逻辑控制方法，其特征在于，包括：

沿通行方向在检票闸机的左、右闸门所限定的通行空间的外侧设置通行状态检测区，以压力传感的方式，检测行人的着地区域位置信号，用于判定通行模式以及通行步距、移动速度；

在闸机设置红外线光幕，根据红外线的被遮挡情况而产生红外通行检测信号，用于表征闸机的通行空间中的行人位置区间；

接收所述着地区域位置信号和红外通行检测信号，并根据所述着地区域位置信号确定行人的通行模式，并且基于不同的通行模式，采用不同的测算方法预测行人通过闸机的通行时长，从而根据该通行时长自适应地调节闸机从打开到关闭的实际开放时间区间；所述通行模式包括单人通行、多人尾随通行、拖曳行李通行、牵引儿童通行中的一种或者多种模式；还根据行人的通行模式，对多人尾随通行进行报警。

7.根据权利要求6所述的检票闸机通行逻辑控制方法，其特征在于，在所述通行状态检测区分布压力传感器的均匀矩阵，用于执行对行人通行过程中整个通行状态检测区压力状态的检测，并且用一压力值矩阵表示检测结果，每个压力传感器对应压力值矩阵中的一个点位；设定一压力判断阈值，将检测到的压力信号低于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“无效”，在压力值矩阵中以0表示无效的压力传感器对应的点位的检测值，而将检测到的压力信号大于等于该压力判断阈值的压力传感器状态设定为“有效”，在压力值矩阵中，以有效的压力传感器检测到的实际压力值作为这些压力传感器对应点位的检测值；以每秒钟20次以上的固定的采集频率采集整个压力传感器矩阵检测的压力信号，并在每次采集后相应更新和输出本次采集所产生的压力值矩阵，从而产生由历次采集的压力值矩阵组成的时序序列，作为所述着地区域位置信号。

8.根据权利要求7所述的检票闸机通行逻辑控制方法，其特征在于，接收作为着地区域位置信号的压力值矩阵时序序列；并且，如下判断通行模式：从每个压力值矩阵当中识别出行人支撑脚的着地位置及其在时序序列中的延续状态，作为判断通行模式的依据；根据着地位置及其在时序序列中的延续状态，判断当前的通行模式是单人通行、多人尾随通行还是牵引儿童通行；分析压力值矩阵时序序列中每个压力值矩阵的当中非着地位置处的有效位点，判断是否存在拖曳行李产生的压力轨迹；若存在连续的行李拖曳的压力轨迹，判定当前通行模式为拖曳行李通行。

9.根据权利要求8所述的检票闸机通行逻辑控制方法，其特征在于，通过将每个压力值矩阵与在压力值矩阵时序序列中位于该压力值矩阵之前和之后一定时段内的压力值矩阵进行比较，提取其中压力值存在阶梯性下降沿的有效位点，作为候选着地位点；进而判断候选着地位点的压力值在阶梯性下降沿之前的若干压力值矩阵上是否存在保持稳定或上升的压力值变化，若存在符合上述情况的延续状态，则将该位点识别为着地位点；将处在同一个压力值矩阵中且具有相邻关系的着地位点合并识别为所述着地位置；通过遍历压力值矩阵时序序列，提取出其中所有能够识别出着地位置的压力值矩阵，作为着地位置在时序序列中的延续状态。

10.根据权利要求9所述的检票闸机通行逻辑控制方法，其特征在于，如下控制闸机的实际开放时间区间：获取一固定的预设开放时间区间；如果判断当前的通行模式是单人通行，根据行人的步距与步间隔，计算对该预设开放时间区间的调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间，作为单人通行模式下闸机的实际开放时间区间；如果判定当前的通行模式为牵引儿童通行或者拖曳行李通行，则采用一预定的取值大于1的数值作为调节因数，再以调节因数乘以预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间，从而对牵引儿童通行或者拖曳行李通行给予比预设开放时间区间更长的闸机实际开放时间；如果判定当前通行模式为多人尾随通行，则保持预设开放时间区间作为闸机的实际开放时间区间。