CN109709564B - 一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统和方法，基于屏蔽门与列车之间区域狭长的特点，选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下，所述激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使用所述检测用激光线不断对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域内的障碍物进行扫描，基于所述激光发射器旋转一周内的有效检测点的数量即可对屏蔽门与列车之间区域内的障碍物进行识别，减少了成本，处理过程简单。

Description

一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统和方法

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通安全检测技术领域，更具体地，涉及一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统和方法。

背景技术

地铁公司为了应对乘客掉下站台进入轨道区域，在很多站台安装了屏蔽门。地铁屏蔽门是一项集建筑、机械、材料、电子和信息等学科于一体的高科技产品，使用于地铁站台。屏蔽门将站台和列车运行区域隔开，通过控制系统控制其自动开启，主要保障列车、乘客进出站时的安全。地铁屏蔽门和列车门之间的狭长空间称为限界区，这种限界区是保证地铁列车安全运行所必须的。

乘客极有可能在车门和屏蔽门关闭时被夹在两门之间。当司机没有注意两门之间情况而关闭的两门之间恰好存在乘客时，或者当列车门或屏蔽门系统发生故障误报关门而门没有关闭时，或者当列车门或屏蔽门系统发生故障误报关门而门中恰好夹着乘客时，司机开车，会导致重大安全事故。因此十分必要寻找一种能够检测地铁屏蔽门和列车门之间限界区内发生夹人夹物的方法。

为防止以上情况的发生，现有技术中已经有很多应对方案产生了。例如：在屏蔽门内侧(车辆侧)安装机械结构，这种方法是在屏蔽门夹人后采取的应对方案。由于人在被屏蔽门夹住的应激反应是躲避屏蔽门，故而有可能躲进屏蔽门和列车之间。这种方案还是存在安全隐患。基于此，使用激光雷达进行检测的方案应运而生。目前采用的方案有两种：一种是在每个屏蔽门上安装一个短距离检测的激光雷达；另一种是在单侧站台单端安装两个一组的激光发射器，在另一端安装激光接收器。但是第一种方案成本过高。第二种方案由于障碍物检测基于两个激光发射器，检测范围为两条线，检测范围过小，同样存在安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统和方法。

第一方面，本发明实施例提供一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，包括激光雷达、防夹主机和报警器；

所述激光雷达设于距离站台地面预设高度处，选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下，所述激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使用所述检测用激光线不断对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域内的障碍物进行扫描，并将障碍物扫描信息发送至所述防夹主机；其中，所述检测用激光线在屏蔽门与列车之间区域内不与屏蔽门和列车相交；

所述防夹主机，用于接收所述障碍物扫描信息，并对所述障碍物扫描信息进行处理，若所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点的数量达到预设的检测点阈值，则判断存在障碍物，并根据所述有效检测点计算障碍物在所述二维检测区域内的位置，并发送至报警器；

所述报警器用于进行障碍物报警，并显示障碍物在二维检测区域内的位置。

可选的，所述激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1°。

可选的，所述防夹主机具体用于基于障碍物高度阈值范围，以及列车长度将所述二维检测区域限定为一个纵向的矩形面，并建立所述二维检测区域的二维坐标系；

基于所述障碍物高度阈值范围、所述列车长度以及所述激光雷达的竖直方向的角分辨率，得到所述二维检测区域内距离激光雷达最远处能接收到的最多有效检测点数，基于所述最多有效检测点数设定检测点阈值；

对激光雷达返回的点云数据进行处理，若获知二维检测区域内所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点数量达到所述检测点阈值，则判断屏蔽门与列车之间区域内存在障碍物。

可选的，所述二维检测区域与所述屏蔽门平行。

可选的，所述预设高度为0.9米，所述激光雷达设于单侧站台的一端或单侧站台的中部。

可选的，所述激光雷达为16线激光雷达，所述激光雷达通过支架竖直安装，在安装激光雷达时，在屏蔽门与列车之间区域内距离激光雷达60米处的屏蔽门处设置障碍物，选取激光雷达的最中间检测线作为检测用激光线，调整激光雷达的水平角度，直至所述检测用激光线检测到60米处有障碍物，固定所述激光雷达的水平角度。

可选的，还包括自检时钟，所述自检时钟连接所述防夹主机、所述激光雷达和所述报警器；所述自检时钟用于在防夹主机死机或激光雷达的心跳包数据异常时停止运行，并发送报警信息至所述报警器。

第二方面，本发明实施例提供一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹方法，包括：

在距离站台地面预设高度处设置激光雷达，，选取激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下，激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使用所述检测用激光线不断对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域的障碍物进行扫描，获取障碍物扫描信息；激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1°；

对所述障碍物扫描信息进行处理，若所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点的数量达到预设的检测点阈值，则判断存在障碍物，并根据所述有效检测点计算障碍物在二维检测区域内的位置，进行报警并显示障碍物在二维检测区域内的位置。

可选的，在距离站台地面预设高度处设置激光雷达，具体包括：

选取16线激光雷达，将激光雷达固定在离站台地面0.9米高度处，在安装激光雷达时，在屏蔽门与列车之间区域内距离激光雷达60米处的屏蔽门处设置障碍物，选取激光雷达的最中间检测线作为检测用激光线，调整激光雷达的水平角度，直至所述检测用激光线检测到60米处有障碍物，固定激光雷达的水平角度。

可选的，选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线前，还包括：

基于障碍物高度阈值范围，以及列车长度将所述二维检测区域限定为一个纵向的矩形面，并建立所述二维检测区域的二维坐标系；

基于所述障碍物高度阈值范围、所述列车长度以及以及所述激光雷达的竖直方向的角分辨率，得到所述二维检测区域内距离激光雷达最远处能接收到的最多有效检测点数，基于所述最多有效检测点数设定检测点阈值。

本发明实施例提出了一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统和方法，基于屏蔽门与列车之间区域狭长的特点，只选取多线激光雷达中的一条线来检测有效信息，只需要将激光雷达安装于单侧站台的一端或单侧站台的中部，在屏蔽门与列车之间区域内形成纵向的二维检测区域，通过有效检测点的数量即可对屏蔽门与列车之间区域内的障碍物进行识别，减少了成本，处理过程简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统示意图；

图2为根据本发明实施例的屏蔽门与列车之间区域俯视图；

图3为根据本发明实施例的屏蔽门与列车之间区域侧视图；

图4为根据本发明实施例的二维检测区域的二维坐标系示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了保证乘客的安全，在车站站台边缘安装站屏蔽门，以将站台区域与轨行区进行隔离。屏蔽门包括玻璃幕墙和玻璃幕墙之间的电动门。列车门与屏蔽门的状态包括三种：打开状态、关闭状态和关闭且锁闭状态。

当列车停稳后，列车门与屏蔽门全部打开时，列车门与屏蔽门处于打开状态，以使乘客上下列车。

当列车门与屏蔽门收到关闭指令时，列车门与屏蔽门开始关闭操作，列车门与屏蔽门关闭后但未锁闭时，列车门与屏蔽门处于关闭状态，此时列车不会启动。

当列车门与屏蔽门关闭且锁闭后，即列车门与屏蔽门处于关闭且锁闭状态时，列车才会启动。

由于地铁的屏蔽门与列车之间存在一定的间隙，因此在屏蔽门与列车门关闭的过程中，由于乘客的抢上和抢下，在列车门与屏蔽门处于关闭状态时，容易出现夹住人或其它异物等安全事故。

由于现有技术中在每个屏蔽门上安装一个短距离检测的激光雷达的防夹方法方案成本过高，基于两个激光发射器进行障碍物检测的方法，检测范围为两条线，检测范围过小，存在安全隐患。因此本发明各实施例基于屏蔽门与列车之间区域狭长的特点，只选取多线激光雷达中的一条线来检测有效信息，只需要将激光雷达安装于单侧站台的一端或单侧站台的中部，在屏蔽门与列车之间区域内形成纵向的二维检测区域，通过有效检测点的数量即可对屏蔽门与列车之间区域内的障碍物进行识别。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1示出了一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，包括激光雷达101、防夹主机102和报警器103；

所述激光雷达101设于距离站台地面预设高度处，所述激光雷达101用于当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下发射激光。其中，选取所述激光雷达101发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下，所述激光雷达101内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使用所述检测用激光线不断对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域内的障碍物进行扫描，并将障碍物扫描信息发送至所述防夹主机102；其中，所述检测用激光线在屏蔽门与列车之间区域内不与屏蔽门和列车相交；

所述防夹主机102，用于接收所述障碍物扫描信息，并对所述障碍物扫描信息进行处理，若所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内有效检测点的数量达到预设的检测点阈值，则判断存在障碍物，计算障碍物在上述二维检测区域内的位置，并发送至报警器103；

所述报警器103用于进行障碍物报警，并显示障碍物在二维检测区域内的位置。

在本实施例中，基于地铁屏蔽门与列车之间空间狭长这一应用场景，由于该狭长间隙的水平宽度在15cm左右，导致现有技术中的多线激光雷达101在远距离检测情况下，只有一条线检测到的信息有效。

具体的，在本实施例中，以激光雷达101的竖直方向的角分辨率为0.1度为依据，不考虑激光光斑大小，狭长间隙的宽度在15cm左右，经计算得到距离激光雷达101不同距离的两个测量点之间的距离。得到该场景下能允许最多检测线的数量满足下式：

有效检测线数＝15÷[tan(0.1°)×障碍物距激光雷达距离]

基于上式得到距激光雷达101距离、两线之间距离、最多检测线的条数关系如下表1所示。

表1屏蔽门与列车之间区域内容纳最多检测线的条数

距激光雷达距离(m)	两线之间距离(cm)	场景中最多有几条线有效检测(条)
			1	0.174533	86
2	0.349066	43
			3	0.523599	29
4	0.698132	22
			5	0.872665	18
10	1.74533	9
			15	2.617995	6
30	5.23599	3
			60	10.47198	2
80	13.96264	2
			120	20.94396	1
160	27.92528	1

由上表中可以得到，激光雷达101的竖直方向的角分辨率为0.1度，在距离60米以上的距离下，激光雷达101使用特定安装方式情况下，最多只有两条竖直线检测有效。

因此，在本实施例中选择激光雷达101单线进行障碍物检测，具体的，选取激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时激光雷达101内部激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使所述检测用激光线对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域的障碍物进行扫描，实现360°检测的效果，如图2和图3中所示，图2为屏蔽门与列车之间区域俯视图，图中竖直平面即为二维检测区域俯视图，图3为屏蔽门与列车之间区域侧视图，图中直线箭头表示激光雷达101沿同一条线在不同角度发出的激光，弯曲箭头表示旋转方向，激光雷达101内部激光发射器在检测时的转动方向，通过转动激光发射器，达到360度检测的效果。

基于屏蔽门与列车之间区域狭长的特点，只选取多线激光雷达中的一条线来检测有效信息，只需要将激光雷达101安装于单侧站台的一端或单侧站台的中部，在屏蔽门与列车之间区域内设置纵向的二维检测区域，使激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，即可对屏蔽门与列车之间区域内的障碍物进行识别，减少了成本，处理过程简单。

在上述实施例的基础上，所述激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1°。

在上述实施例的基础上，优选的，选择单线可实现80至160米有效检测的激光雷达101。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施方式，考虑到长距离检测的激光雷达101打到障碍物上的点数变少，为了减少现场环境对激光雷达101检测结果的干扰，并考虑到成本，选用汽车自动驾驶常用到的16线激光雷达，检测范围为360°。

在上述各实施例的基础上，所述防夹主机具体用于基于障碍物高度阈值范围，以及列车长度将所述二维检测区域限定为一个纵向的矩形面，并建立所述二维检测区域的二维坐标系；

基于所述障碍物高度阈值范围、所述列车长度以及所述激光雷达的竖直方向的角分辨率，得到所述二维检测区域内距离激光雷达最远处能接收到的最多有效检测点数，基于所述最多有效检测点数设定检测点阈值；

对激光雷达返回的点云数据进行处理，若获知二维检测区域内所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点数量达到所述检测点阈值，则判断屏蔽门与列车之间区域内存在障碍物。

在本实施例中，由于，只选取16线激光雷达的一条线，这样就把三维空间简化为二维空间，建立所述二维检测区域的二维坐标系，如图4所示，z坐标可以忽略，激光雷达101检测障碍物定位只需要x和y坐标即可。

在本实施例中，考虑到人或人携带的物件作为主要障碍物，对应高度在1米至1.8米，因此，在本实施例中障碍物高度阈值范围为0-1.8m，因此，激光雷达101的设置范围为距离站台地面0.8-1.2m处。其中，作为一种优选的实施方式，调整激光雷达101安装高度至0.9米，这样调整激光雷达101使用效果最佳。

具体的，在距离站台地面预设高度处设置激光雷达101时，还需要固定激光雷达101的水平角度，将激光雷达101固定在离站台地面0.9米高度处，安装激光雷达时，在屏蔽门与列车之间区域内激光雷达101相距60米处的屏蔽门处设置障碍物，使障碍物与二维检测区域相交，选取激光雷达101的最中间一条激光作为检测用激光线，调整激光雷达101的水平角度，直至所述检测用激光线检测到60米处有障碍物，固定激光雷达101的水平方向。此时，激光雷达101的水平角度就是安装固定后的激光雷达101的水平角度。至此，激光雷达101安装完毕。

激光雷达101安装完毕后，就可以构建雷达坐标系了，坐标系原点就是激光雷达101的位置，x轴的位置是以激光雷达101为起点的距离地面0.9米的水平线。y轴的位置是以激光雷达101为起点的与地面垂直的纵向线。

假定站台长度为80米，基于激光雷达101本身坐标系，即激光雷达101处于坐标系原点(0，0)，由于只使用一条线检测，水平空间的坐标，故将三维信息转为二维处理，如果采用将雷达安装在站台头端的方式，则限定检测高度范围为0米至1.8米，对应的竖直(y轴)方向的坐标范围是-0.9至+0.9，x轴方向距离为0米至80米。如果将雷达安装在站台正中间的位置，限定检测高度范围为0米至1.8米，则对应的竖直(y轴)方向的坐标范围是-0.9至+0.9，x轴方向距离为-40米至40米。二维检测区域相当于一个纵向的矩形面，高度为1.8米，长度为80米。

在本实施例中，由于对激光雷达101的检测区域进行了限定，并且通过x，y坐标来确定障碍物是否存在于检测范围内。激光雷达101返回的点云数据中，只有坐标在二维检测区域中的点云信息会被捕捉到，并且进行处理。在此区域中，有障碍物时，根据点数多少来判断。由于检测范围为0—180cm，以安装后激光雷达101的竖直方向的角分辨率为0.1度为例，故有效检测点数的计算满足以下公式：

有效检测点数＝(180-0)÷[tan(0.1°)×障碍物距激光雷达距离]

因此，单线检测时，有效检测点数与障碍物距雷达距离关系，如下表2：

表2有效检测点数与障碍物距雷达距离关系

障碍物距激光雷达距离(m)	两点之间距离(cm)	有效检测点数(个)
			1	0.174533	1031.324
2	0.349066	515.6618
			3	0.523599	343.7745
4	0.698132	257.8309
			5	0.872665	206.2647
10	1.74533	103.1324
			15	2.617995	68.75491
30	5.23599	34.37745
			60	10.47198	17.18873
80	13.96264	12.89154
			120	20.94396	8.594363
160	27.92528	6.445772

由上表中数据可得出以下结论，若一台激光雷达101按照以上安装方法，并且调整好检测范围，竖直方向的角分辨率为0.1度时，此激光雷达101检测距离在80米时，在本实施例中设置有效点数大于等于12个点即可对0至80米范围有效检测障碍物。同理可得本系统在其他检测距离的设置。

但是，实际使用时，雷达扫描结果可能存在噪点，故实际设置的点数可与理论值不一致，可根据统计距离范围的噪点数，在本实施例的基础上增加有效点数的个数限制。

在上述各实施例的基础上，所述二维检测区域与所述屏蔽门平行。

在本实施例中，作为一种优选的实施方式，二维检测区域与所述屏蔽门平行，以便进行二维坐标系建立和定位。

在本实施例中，还可以选用其他设置方式，具体的，将激光雷达101与同一高度的列车外壁端点相连成第一连线，将激光雷达101与同一高度的屏蔽门端点相连成第二连线，若列车长度小于屏蔽门所在隔离面的长度，则以与激光雷达101同一高度的屏蔽门上与列车外壁端点距离等于屏蔽门的列车外壁之间的距离的点，连接激光雷达101作为第二连线；将第一连线和第二连线之间的夹角θ作为二维检测区域在水平方向上的角度限制，只需二维检测区域在水平方向上的角度在第一连线和第二连线之间的夹角θ范围内即可，如图2中所示。

在上述各实施例的基础上，所述激光雷达101通过支架竖直安装，使激光雷达101发射的激光在所述竖直平面内。

在上述各实施例的基础上，还包括自检时钟，所述自检时钟连接所述防夹主机102、所述激光雷达101和所述报警器103；所述自检时钟用于在防夹主机102死机或激光雷达101的心跳包数据异常时停止运行，并发送报警信息至所述报警器103。

在本实施例中，通过将自检时钟与激光雷达101发来的心跳包结合，并与防夹主机102同步运行，当防夹主机102死机或者雷达数据发送不正常时，时钟停止运作。当时钟停止运作时，证明系统运行不正常，并报警。

本发明实施例还提供一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹方法，基于上述各实施例中的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹装置，包括：

在距离站台地面预设高度处设置激光雷达，，选取激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下，激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使用所述检测用激光线不断对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域的障碍物进行扫描，获取障碍物扫描信息；激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1°；

对所述障碍物扫描信息进行处理，若所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点的数量达到预设的检测点阈值，则判断存在障碍物，并根据所述有效检测点计算障碍物在二维检测区域内的位置，进行报警并显示障碍物在二维检测区域内的位置。

在本实施例中，基于地铁屏蔽门与列车之间空间狭长这一应用场景，由于该狭长间隙的水平宽度在15cm左右，导致现有技术中的多线激光雷达在远距离检测情况下，只有一条线检测到的信息有效。

激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1度，在距离激光雷达60米以上的距离，使用特定安装方式情况下，最多只有两条竖直线检测有效。

因此，在本实施例中选择激光雷达单线进行障碍物检测，具体的，选取激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光，同时激光雷达内部激光发射器围绕垂直于二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使激光对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域的障碍物进行扫描，实现360°检测的效果，如图2和图3中所示，图2为屏蔽门与列车之间区域俯视图，图中竖直平面即为二维检测区域俯视图，图3为侧视图，图中直线箭头表示激光雷达沿同一条线在不同角度发出的激光，弯曲箭头表示旋转方向，激光雷达内部激光发射器在检测时的转动方向，通过转动激光发射器，达到360度检测的效果。

基于屏蔽门与列车之间区域狭长的特点，只选取多线激光雷达中的一条线来检测有效信息，只需要将激光雷达安装于单侧站台的一端或单侧站台的中部，在屏蔽门与列车之间区域内设置纵向的二维检测区域，使激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，即可对屏蔽门与列车之间区域内的障碍物进行识别，减少了成本，处理过程简单。

在上述实施例的基础上，优选的，选择单线可实现80至160米有效检测的激光雷达。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施方式，考虑到长距离检测的激光雷达打到障碍物上的点数变少，为了减少现场环境对激光雷达检测结果的干扰，并考虑到成本，选用汽车自动驾驶常用到的16线激光雷达，检测范围为360°

在上述各实施例的基础上，在距离站台地面预设高度处设置激光雷达，具体包括：

选取16线激光雷达，固定16线激光雷达的水平角度，将16线激光雷达固定在离站台地面0.9米高度处，安装激光雷达时，在屏蔽门与列车之间区域内距离16线激光雷达60米处的屏蔽门处设置障碍物，使障碍物与二维检测区域相交，选取16线激光雷达的中最中间一条激光线作为检测用激光线，调整16线激光雷达的水平角度，直至所述检测用激光线检测到60米处有障碍物，固定16线激光雷达的水平方向。

在本实施例中，由于，只选取16线激光雷达的一条线，这样就把三维空间简化为二维空间，建立所述二维检测区域的二维坐标系，如图4所示，z坐标可以忽略，激光雷达检测障碍物定位只需要x和y坐标即可。

在本实施例中，考虑到人或人携带的物件作为主要障碍物，对应高度在1米至1.8米，因此，激光雷达的设置范围为距离站台地面0.8-1.2m处。其中，作为一种优选的实施方式，调整激光雷达安装高度至0.9米，这样调整激光雷达使用效果最佳。

假定站台长度为80米，基于激光雷达本身坐标系，即激光雷达处于坐标系原点(0，0)，由于只使用一条线检测，水平空间的坐标，故将三维信息转为二维处理，如果采用将雷达安装在站台头端的方式，则限定检测高度范围为0米至1.8米，对应的竖直(y轴)方向的坐标范围是-0.9至+0.9，x轴方向距离为0米至80米。如果将雷达安装在站台正中间的位置，限定检测高度范围为0米至1.8米，则对应的竖直(y轴)方向的坐标范围是-0.9至+0.9，x轴方向距离为-40米至40米。二维检测区域相当于一个纵向的矩形面，高度为1.8米，长度为80米，如图3中所示。

在上述各实施例的基础上，选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线前，还包括：

基于障碍物高度阈值范围，以及列车长度将所述二维检测区域限定为一个纵向的矩形面，并建立所述二维检测区域的二维坐标系；

基于所述障碍物高度阈值范围、所述列车长度以及所述激光雷达的竖直方向的角分辨率，得到所述二维检测区域内距离激光雷达最远处能接收到的最多有效检测点数，基于所述最多有效检测点数设定检测点阈值。

在上述各实施例的基础上，所述防夹主机具体用于对激光雷达返回的点云数据进行处理，若获知二维检测区域内激光的有效检测点大于等于12个，则判断屏蔽门与列车之间区域内存在障碍物。

在本实施例中，由于对激光雷达的检测区域进行了限定，并且通过x，y坐标来确定障碍物是否存在于检测范围内。激光雷达返回的点云数据中，只有坐标在二维检测区域中的点云信息会被捕捉到，并且进行处理。在此区域中，有障碍物时，根据点数多少来判断。由于检测范围为0—180cm，以安装后激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1度为例，故有效检测点数的计算满足以下公式：

有效检测点数＝(180-0)÷[tan(0.1°)×障碍物距激光雷达距离]

可得，若一台激光雷达按照以上安装方法，并且调整好检测范围，竖直方向角分辨率为0.1度时，此激光雷达检测距离在80米时，在本实施例中设置有效点数大于等于12个点即可对0至80米范围有效检测障碍物。同理可得本方法在其他检测距离的设置。

但是，实际使用时，雷达扫描结果可能存在噪点，故实际设置的点数可与理论值不一致，可根据统计距离范围的噪点数，在本实施例的基础上增加有效点数的个数限制。

综上所述，本发明实施例提供的一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统和方法，基于屏蔽门与列车之间区域狭长的特点，只选取多线激光雷达中的一条线来检测有效信息，只需要将激光雷达安装于单侧站台的一端或单侧站台的中部，在屏蔽门与列车之间区域内形成纵向的二维检测区域，通过有效检测点的数量即可对屏蔽门与列车之间区域内的障碍物进行识别，减少了成本，处理过程简单。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，其特征在于，包括激光雷达、防夹主机和报警器；

所述激光雷达设于距离站台地面预设高度处，选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下，所述激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使用所述检测用激光线不断对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域内的障碍物进行扫描，并将障碍物扫描信息发送至所述防夹主机；其中，所述检测用激光线在屏蔽门与列车之间区域内不与屏蔽门和列车相交；

所述防夹主机，用于接收所述障碍物扫描信息，并对所述障碍物扫描信息进行处理，若所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点的数量达到预设的检测点阈值，则判断存在障碍物，并根据所述有效检测点计算障碍物在所述二维检测区域内的位置，并发送至报警器；

所述报警器用于进行障碍物报警，并显示障碍物在二维检测区域内的位置；

所述防夹主机具体用于基于障碍物高度阈值范围，以及列车长度将所述二维检测区域限定为一个纵向的矩形面，并建立所述二维检测区域的二维坐标系；

基于所述障碍物高度阈值范围、所述列车长度以及所述激光雷达的竖直方向的角分辨率，得到所述二维检测区域内距离激光雷达最远处能接收到的最多有效检测点数，基于所述最多有效检测点数设定检测点阈值；

对激光雷达返回的点云数据进行处理，若获知二维检测区域内所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内有效检测点数量达到所述检测点阈值，则判断屏蔽门与列车之间区域内存在障碍物。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，其特征在于，所述激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1°。

3.根据权利要求1所述的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，其特征在于，所述二维检测区域与所述屏蔽门平行。

4.根据权利要求2所述的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，其特征在于，所述预设高度为0.9米，所述激光雷达设于单侧站台的一端或单侧站台的中部。

5.根据权利要求1所述的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，其特征在于，所述激光雷达为16线激光雷达，所述激光雷达通过支架竖直安装，在安装激光雷达时，在屏蔽门与列车之间区域内距离激光雷达60米处的屏蔽门处设置障碍物，选取激光雷达的最中间检测线作为检测用激光线，调整激光雷达的水平角度，直至所述检测用激光线检测到60米处有障碍物，固定所述激光雷达的水平角度。

6.根据权利要求1所述的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹系统，其特征在于，还包括自检时钟，所述自检时钟连接所述防夹主机、所述激光雷达和所述报警器；所述自检时钟用于在防夹主机死机或激光雷达的心跳包数据异常时停止运行，并发送报警信息至所述报警器。

7.一种基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹方法，其特征在于，包括：

在距离站台地面预设高度处设置激光雷达，选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线，同时当屏蔽门与列车门均处于关闭状态的情况下，所述激光雷达内部的激光发射器围绕垂直于所述二维检测区域所在平面的轴线旋转，以使用所述检测用激光线不断对屏蔽门与列车之间区域内处于二维检测区域内的障碍物进行扫描，获取障碍物扫描信息；其中，所述检测用激光线在屏蔽门与列车之间区域内不与屏蔽门和列车相交，所述激光雷达的竖直方向的角分辨率为0.1°；

对所述障碍物扫描信息进行处理，若所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点的数量达到预设的检测点阈值，则判断存在障碍物，并根据所述有效检测点计算障碍物在所述二维检测区域内的位置，进行报警并显示障碍物在二维检测区域内的位置；

选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线前，还包括：

基于障碍物高度阈值范围，以及列车长度将所述二维检测区域限定为一个纵向的矩形面，并建立所述二维检测区域的二维坐标系；

基于所述障碍物高度阈值范围、所述列车长度以及所述激光雷达的竖直方向的角分辨率，得到所述二维检测区域内距离激光雷达最远处能接收到的最多有效检测点数，基于所述最多有效检测点数设定检测点阈值；

所述若所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内的有效检测点的数量达到预设的检测点阈值，则判断存在障碍物，包括：

对激光雷达返回的点云数据进行处理，若获知二维检测区域内所述检测用激光线在所述激光发射器旋转一周内有效检测点数量达到所述检测点阈值，则判断屏蔽门与列车之间区域内存在障碍物。

8.根据权利要求7所述的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹方法，其特征在于，在距离站台地面预设高度处设置激光雷达，具体包括：

选取16线激光雷达，将激光雷达固定在离站台地面0.9米高度处，在安装激光雷达时，在屏蔽门与列车之间区域内距离激光雷达60米处的屏蔽门处设置障碍物，选取激光雷达的最中间检测线作为检测用激光线，调整激光雷达的水平角度，直至所述检测用激光线检测到60米处有障碍物，固定所述激光雷达的水平角度。

9.根据权利要求7所述的基于激光雷达单线检测的屏蔽门防夹方法，其特征在于，选取所述激光雷达发射的多条激光线中位于屏蔽门与列车之间预设的二维检测区域内的一条激光线作为检测用激光线前，还包括：

基于障碍物高度阈值范围，以及列车长度将所述二维检测区域限定为一个纵向的矩形面，并建立所述二维检测区域的二维坐标系；

基于所述障碍物高度阈值范围、所述列车长度以及所述激光雷达的竖直方向的角分辨率，得到所述二维检测区域内距离激光雷达最远处能接收到的最多有效检测点数，基于所述最多有效检测点数设定检测点阈值。

Images