CN110045368A - 一种用于有轨电车检测异物的方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于有轨电车检测异物的方法，包括：步骤1：红外扫描形成图像以获取轨道的位置和列车行进的方向的信息；步骤2：采用毫米波雷达对异物探测，测量异物与车头的距离、异物大小、异物移动速度信息；步骤3：将红外扫描获取的信息以及毫米波雷达获取的信息进行计算分析；步骤4：将步骤3分析的结果进行危险级别分析；本发明的方法能够提高有轨电车运行安全性的辅助，电车驾驶员可根据本发明的方法高效地获得前方是否有具有同轨电车、社会车辆、行人及其他障碍物的信息，发现有障碍物及时停车，避免产生危险。

Description

一种用于有轨电车检测异物的方法以及系统

技术领域

本发明涉及一种用于有轨电车检测异物的方法以及系统。

背景技术

现阶段，城市有轨电车由驾驶员操纵。在行进过程中驾驶员要时刻注意轨道前方是否有异物，发现异物时，须及时停车，对异物进行清扫排障。

人的注意力有限，无法时刻紧盯轨道，在云雾、雨雪、逆光和夜间的情况下更难以对轨道及周边环境进行监视。因此，现在亟需一种新的检测方法来对异物进行检测。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷：本发明提供一种用于有轨电车检测异物的方法：

步骤1：红外扫描形成图像以获取轨道的位置和列车行进的方向的信息；

步骤2：采用毫米波雷达对异物探测，测量异物与车头的距离、异物大小、异物移动速度信息；

步骤3：将红外扫描获取的信息以及毫米波雷达获取的信息进行计算分析；

步骤4：将步骤3分析的结果进行危险级别分析；

步骤5：根据危险级别分析结果输出警报信息；

本发明还提供一种用于有轨电车检测异物的系统，包括红外热成像仪、毫米波雷达、逻辑分析单元、危险级别判别器、报警装置。

所述红外热成像仪用于获取轨道的位置和列车行进的方向的信息；

所述毫米波雷达用于对异物探测，测量异物与车头的距离、异物大小、异物移动速度信息；

所述逻辑分析单元用于将红外热成像仪以及毫米波雷达获取的信息进行计算分析；

所述危险级别判别器用于将逻辑分析单元分析后的结果进行危险级别判定；

所述报警装置用于根据危险级别判别器的危险级别结果发出相应的警报。

有益效果：本发明的方法以及系统能够提高有轨电车运行安全性的辅助，电车驾驶员可根据本发明高效地获得前方是否有具有同轨电车、社会车辆、行人及其他障碍物，发现有障碍物及时停车，避免产生危险。

附图说明

图1为本发明中用于有轨电车检测异物的系统原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种用于有轨电车检测异物的方法，

步骤1：红外扫描形成图像以获取轨道的位置和列车行进的方向的信息；

步骤2：采用毫米波雷达对异物探测，测量异物与车头的距离、异物大小、异物移动速度信息；

步骤3：将红外扫描获取的信息以及毫米波雷达获取的信息进行计算分析；

步骤4：将步骤3分析的结果进行危险级别分析；

步骤5：根据危险级别分析结果输出警报信息；

以下根据具体实施方式对本发明所采用的算法原理进一步说明：

列车在轨道上行驶时，始终朝着轨道的延伸方向行进。

红外成像通过轨道和周边环境温度差别，判断轨道所在位置。

对前方轨道定位，区分本车行驶方向轨道Track_Fw和对头行驶轨道 Track-Op。

将轨道无障碍区域UnObstr(Dx,Dy,Dz)，定义为Track_Fw中的轨距 Track_width各边向外延展500mm宽Dx＝(x1,x2)，列车高度Train_Height向外延展500mm高Dy＝(y0,y1)，纵深方向与轨道平行Dz＝(z0,z1)至最远距离的矩形截面空间UnObstr(Dx,Dy,Dz)。

毫米波雷达探测最大视角和最大距离内的物体Obj1＝(a,b,c,v)，a为相对列车的横坐标，b为相对列车的纵坐标，c为相对列车的深坐标，v为Obj1 在(a,b,c)点相对列车的速度向量。

毫米波雷达标记全部物体Objects＝(Obj1，Obj2,……Obji)。

将轨道无障碍区域UnObstr(Dx,Dy,Dz)与物体Objects＝(Obj1， Obj2,……Obji)数据导入逻辑分析单元。

逻辑分析单元把在UnObstr(Dx,Dy,Dz)空间内的任何Objects，从 Objects＝(Obj1，Obj2,……Obji)中区别出来，标记为 Obstr_Objects＝(ObOb1,ObOb2,……ObObi)。

在UnObstr(Dx,Dy,Dz)空间外的任何Objects，从Objects＝(Obj1， Obj2,……Obji)中标记出Outside_Objects＝(OuOb1,OuOb1,……OuObi)。

逻辑分析单元将所有Outside_Objects与UnObstr(Dx,Dy,Dz)空间的距离进行分析，标记出正在接近的Appro_Objects＝(ApOb1,ApOb2,……ApObi)。

逻辑分析单元将所有已经进入UnObstr(Dx,Dy,Dz)空间的Appro_Objects 改标记为Obstr_Objects。

逻辑分析单元将Obstr_Objects＝(ObOb1,ObOb2,……ObObi)和 Appro_Objects＝(ApOb1,ApOb2,……ApObi)导入危险级别判别器。

若任何Appro_Objects正在接近UnObstr(Dx,Dy,Dz)空间时，危险级别判别器对驾驶员提出物体接近警报。

若任何Obstr_Objects距离列车距离大于220m，但以一定相对速度接近列车时，危险级别判别器对驾驶员提出物体接近警报。

若任何Obstr_Objects距离列车距离小于220m，危险级别判别器对驾驶员提出刹车报警。

若任何Obstr_Objects距离列车距离小于120m，危险级别判别器对报警同时对列车制动。

见图1，本发明还提供一种用于有轨电车检测异物的系统，包括红外热成像仪、毫米波雷达、逻辑分析单元、危险级别判别器、报警装置。

所述红外热成像仪用于获取轨道的位置和列车行进的方向的信息；

所述毫米波雷达用于对异物探测，测量异物与车头的距离、异物大小、异物移动速度信息；

所述逻辑分析单元用于将红外热成像仪以及毫米波雷达获取的信息进行计算分析；

所述危险级别判别器用于将逻辑分析单元分析后的结果进行危险级别判定；

所述报警装置用于根据危险级别判别器的危险级别结果发出相应的警报。

本发明红外热成像仪成像特点：是采用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接受被测目标的红外辐射能量分布图形之后反映到红外探测器的光敏元件上，再者，在光学系统和红外探测器之间，采用一个光机扫描机构对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。热像图与物体表面的热分布场相对应，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

本发明中采用的红外热成像仪具有以下优点：

(1)由于红外热成像技术是一种对目标的被动式的非接触的检测与识别，因而可靠性更高，更安全有效。

(2)红外热成像仪不受电磁干扰，能远距离精确跟踪热目标。

由于红外热成像技术利用的是热红外线，因而不受电磁干扰。

(3)红外热成像仪能做到24h全天候监控。

红外辐射是自然界中存在最为广泛的辐射，而大气、烟云等可吸收可见光和近红外线，但是对3～5μm和8～14μm的红外线却是透明的。利用这两个窗口，红外热成像仪可以在完全无光的夜晚，或是在雨、雪等烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到所需监控的目标。正是由于这个特点，红外热成像技术能真正做到24h全天候监控。

(4)红外热成像仪的探测能力强，作用距离远。

利用红外热成像技术进行探测的能力强，目前手持式及装于车辆上的热成像仪可让使用者看清800m以上的人体以及距离为2～3km以上的物体。

(5)红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度场，不受强光影响。

红外热成像仪可以同时测量物体表面各点温度的高低，直观地显示物体表面的温度场，并以图像形式显示出来。由于红外热成像仪是探测目标物体的红外热辐射能量的大小，从而不像微光像增强仪那样处于强光环境中时会出现光晕或关闭，因此不受强光影响。

本发明中采用的毫米波雷达具有以下优点：

(1)毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰能力也优于其他微波导引头

(2)穿透能力强，不受天气影响。大气对雷达波段的传播具有衰减作用，毫米波雷达无论在洁净空气中还是在雨雾、烟尘、污染中的衰减都弱于红外线、微波等，具有更强的穿透能力。毫米波雷达波束窄、频带宽、分辨率高，在大气窗口频段不受白天和黑夜的影响具有全天候的特点。

(3)体积小巧紧凑，识别精度高。毫米波波长短，天线口径小，元器件尺寸小，这使得毫米波雷达系统体积小重量轻。对于相同的物体，毫米波雷达的截面积大、灵敏度高，可探测和定位小目标，识别精度更高。

现有技术中也存在了其他方法也可以实现本发明的目的，分别有基于视频或毫米波雷达的探测方法、单纯毫米波雷达探测方法。

现有技术方法中存在一些缺陷：

1.单纯基于视频识别或毫米波雷达探测，对轨道的定位相对困难，因为现代有轨电车的轨道往往铺设在绿化带中，光线、角度、阴影有碍轨道图形的识别，甚至部分轨道会被绿化带草丛遮蔽。轨道暴露在地面的位置相对较小，每条铁轨宽不超过500mm，现行24Ghz或75Ghz毫米波雷达精度不够，对铁轨的识别和定位非常不精确。

2.对轨道无障碍区域UnObstr(Dx,Dy,Dz)的定义。传统方式仅对列车正对方向的空间的物体进行探测和检索，会造成列车在转弯时不断报警，可轨道方向上实际没有物体，进而产生误报。

而本发明中相对基于视频或毫米波雷达的探测方法、单纯毫米波雷达探测方法，增加了红外技术，具有优越的穿透性能，在雨雪大雾天气，相对视频单项识别，红外单项识别，以及视频于红外配合，都有更好的探测效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种用于有轨电车检测异物的方法，其特征在于：

步骤1：红外扫描形成图像以获取轨道的位置和列车行进的方向的信息；

步骤2：采用毫米波雷达对异物探测，测量异物与车头的距离、异物大小、异物移动速度信息；

步骤3：将红外扫描获取的信息以及毫米波雷达获取的信息进行计算分析；

步骤4：将步骤3分析的结果进行危险级别分析；

步骤5：根据危险级别分析结果输出警报信息。

2.一种用于有轨电车检测异物的系统，其特征在于：包括红外热成像仪、毫米波雷达、逻辑分析单元、危险级别判别器、报警装置。

所述红外热成像仪用于获取轨道的位置和列车行进的方向的信息；

所述毫米波雷达用于对异物探测，测量异物与车头的距离、异物大小、异物移动速度信息；

所述逻辑分析单元用于将红外热成像仪以及毫米波雷达获取的信息进行计算分析；

所述危险级别判别器用于将逻辑分析单元分析后的结果进行危险级别判定；

所述报警装置用于根据危险级别判别器的危险级别结果发出相应的警报。