CN108196254A - 一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统 - Google Patents

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吴海涵
赵崇辉
崔广斌
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Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
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    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9328—Rail vehicles

Abstract

本发明公开了一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统，包括：系统框架(1)、天线(2)、可见光相机(3)、频率变换单元(4)、信号处理单元(5)、声光报警单元(6)、电源(7)和计算机显控模块(8)。系统采用雷达与可见光复合工作的主动式判别防控系统，通过在动车组主控端司机室内雷达系统探测信息进行处理，并结合可见光摄像机拍摄前方的线路状况，通过智能分析系统实时分析前方车况，对在防撞预警距离内的侵入物进行实时报警。本发明相比于传统人工观测方法具有更快发现目标的能力，具有探测速度快、精度高等优点。

Description

一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统
技术领域
本发明涉及一种安全辅助系统，特别是一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统。
背景技术
高铁出入库一般在夜间和凌晨进行，主要依靠场站司机人工观察轨道情况手动驾驶，动车组在调车模式下，监控记录装置无法有效监控，由于夜间光线条件差、人员容易疲劳且场站司机驾驶经验不足等原因，容易出现人工瞭望失误或未及时进行降速、制动，导致线路异常时出现车辆撞击障碍物或追尾等事故。若遇到雨雪雾等低能见度的天气则会使场站调车操作变得愈加困难，安全隐患的问题将更加突出。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统，解决以往人工瞭望方法存在依靠人员主观经验、受环境因素影响大、容易失误的问题。
一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统，包括：系统框架、天线、可见光相机、频率变换单元、信号处理单元、声光报警单元、电源和计算机显控模块。其中，所述天线包括：发射天线和接收天线；所述频率变换单元包括：上变频单元和下变频单元。
系统框架提供结构支撑；天线中发射天线的输入端口与频率变换单元中上变频单元的输出端口连接；天线中接收天线的输出端口与频率变换单元中下变频单元的输入端口连接；频率变换单元中上变频单元的输入端口与信号处理单元的输出端口连接；频率变换单元中下变频单元的输出端口与信号处理单元的输入端口连接；可见光相机的输出端口与信号处理单元的输入端口连接；信号处理单元的输出端口与声光报警单元的输入端口连接；信号处理单元的输出端口与计算机显控模块的输入端口连接；电源的输入端口与动车220V供电电源连接。
计算机显控模块的功能为：接收信号处理单元的处理数据并完成数据图像的显示、存储。
一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统的检测方法，首先接通电源，电源为系统提供工作所需电压和电流，然后，频率变换单元中的上变频单元产生电磁波，通过发射天线发射；电磁波在空间遇到障碍物时会产生反射回波；接收天线接收回波信号，通过频率变换单元中的下变频单元变频为基带信号，再送入信号处理单元，获取动车与前方障碍物的时间、距离、速度和角度信息。可见光相机对前方空间进行录像，将可见光图像传输到信号处理单元。信号处理单元根据动车与障碍物间的时间、距离、速度的信息判断危险等级，并与同一时间可见光图像的同一位置进行比对，当该位置通过图像匹配可以确定为动车前行轨道上的障碍物时，障碍物包括：石块和行人，则信号处理单元控制声光报警单元进行分级预警，发出声光警报，告知前方障碍物的种类、距离和速度信息。人工对预警信息进行确认，采取人工方式进行控车、降速或制动控制；当人工确认预警信息为虚警时，则对声光报警单元进行状态复位，取消当前警报。计算机显控模块接收信号处理单元的输出数据，完成数据图像的记录、显示和存储。
更优的，所述频率变换单元中的上变频单元产生的电磁波为600MHz带宽的调频连续波。
本发明通过雷达与可见光复合探测模式实现障碍物检测，轨道障碍物检测主要通过雷达系统实现对障碍物的检测和识别，并融合可见光系统检测信息，给出报警信息，通过人工确认，实现在安全距离下的停车，具备探测速度快、精度高等优点。
附图说明
图1一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统组成示意图。
1.系统框架 2.天线 3.可见光相机 4.频率变换单元 5.信号处理单元 6.声光报警单元 7.电源 8.计算机显控模块
具体实施方式
一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统，包括：系统框架1、天线2、可见光相机3、频率变换单元4、信号处理单元5、声光报警单元6、电源7和计算机显控模块8。
其中，所述天线2包括：发射天线和接收天线；所述频率变换单元4包括：上变频单元和下变频单元。
系统框架1提供结构支撑；天线2中发射天线的输入端口与频率变换单元4中上变频单元的输出端口连接；天线2中接收天线的输出端口与频率变换单元4中下变频单元的输入端口连接；频率变换单元4中上变频单元的输入端口与信号处理单元5的输出端口连接；频率变换单元4中下变频单元的输出端口与信号处理单元5的输入端口连接；可见光相机3的输出端口与信号处理单元5的输入端口连接；信号处理单元5的输出端口与声光报警单元6的输入端口连接；信号处理单元5的输出端口与计算机显控模块8的输入端口连接；电源7的输入端口与动车220V供电电源连接。
计算机显控模块8的功能为：接收信号处理单元5的处理数据并完成数据图像的显示、存储。
系统工作时，首先接通电源7，电源7为系统提供工作所需电压和电流，然后，频率变换单元4中的上变频单元产生600MHz带宽的调频连续波，通过发射天线发射；电磁波在空间遇到障碍物时会产生反射回波；接收天线接收回波信号，通过频率变换单元4中的下变频单元变频为基带信号，再送入信号处理单元5，获取动车与前方障碍物的时间、距离、速度和角度信息。可见光相机3对前方空间进行录像，将可见光图像传输到信号处理单元5。信号处理单元5根据动车与障碍物间的时间、距离、速度的信息判断危险等级，并与同一时间可见光图像的同一位置进行比对，当该位置通过图像匹配可以确定为动车前行轨道上的障碍物时，障碍物包括：石块和行人，则信号处理单元5控制声光报警单元6进行分级预警，发出声光警报，告知前方障碍物的种类、距离和速度信息。人工对预警信息进行确认，采取人工方式进行控车、降速或制动控制；当人工确认预警信息为虚警时，则对声光报警单元6进行状态复位，取消当前警报。计算机显控模块8接收信号处理单元5的输出数据，完成数据图像的记录、显示和存储。
系统工作的技术指标为：
距离100米处探测目标截面：0.5m*0.5m；
信号波形：调频连续波；
调频带宽：600M；
适应车速：≤45km/h；
障碍物检测距离范围：2m-100m；
辅助停车检测距离范围：2m-35m；
距离分辨率：≤0.6m。

Claims (3)

1.一种用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统，其特征在于包括：系统框架(1)、天线(2)、可见光相机(3)、频率变换单元(4)、信号处理单元(5)、声光报警单元(6)、电源(7)和计算机显控模块(8)；
其中，所述天线(2)包括：发射天线和接收天线；所述频率变换单元(4)包括：上变频单元和下变频单元；
系统框架(1)提供结构支撑；天线(2)中发射天线的输入端口与频率变换单元(4)中上变频单元的输出端口连接；天线(2)中接收天线的输出端口与频率变换单元(4)中下变频单元的输入端口连接；频率变换单元(4)中上变频单元的输入端口与信号处理单元(5)的输出端口连接；频率变换单元(4)中下变频单元的输出端口与信号处理单元(5)的输入端口连接；可见光相机(3)的输出端口与信号处理单元(5)的输入端口连接；信号处理单元(5)的输出端口与声光报警单元(6)的输入端口连接；信号处理单元(5)的输出端口与计算机显控模块(8)的输入端口连接；电源(7)的输入端口与动车220V供电电源连接；
计算机显控模块(8)的功能为：接收信号处理单元(5)的处理数据并完成数据图像的显示、存储。
2.如权利要求1所述的用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统的检测方法，其特征在于：首先接通电源(7)，电源(7)为系统提供工作所需电压和电流，然后，频率变换单元(4)中的上变频单元产生电磁波，通过发射天线发射；电磁波在空间遇到障碍物时会产生反射回波；接收天线接收回波信号，通过频率变换单元(4)中的下变频单元变频为基带信号，再送入信号处理单元(5)，获取动车与前方障碍物的时间、距离、速度和角度信息；可见光相机(3)对前方空间进行录像，将可见光图像传输到信号处理单元(5)；信号处理单元(5)根据动车与障碍物间的时间、距离、速度的信息判断危险等级，并与同一时间可见光图像的同一位置进行比对，当该位置通过图像匹配可以确定为动车前行轨道上的障碍物时，障碍物包括：石块和行人，则信号处理单元(5)控制声光报警单元(6)进行分级预警，发出声光警报，告知前方障碍物的种类、距离和速度信息；人工对预警信息进行确认，采取人工方式进行控车、降速或制动控制；当人工确认预警信息为虚警时，则对声光报警单元(6)进行状态复位，取消当前警报；计算机显控模块(8)接收信号处理单元(5)的输出数据，完成数据图像的记录、显示和存储。
3.如权利要求2所述的用于动车组调车入库轨道障碍物检测的安全辅助系统的检测方法，其特征在于：所述频率变换单元(4)中的上变频单元产生的电磁波为600MHz带宽的调频连续波。
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