CN110398731B - 列车车速测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种列车车速测量系统及方法，通过毫米波雷达发射电磁波信号并接收电磁波信号经每个障碍物反射的回波信号；通过数据采集模块获取毫米波雷达发射的电磁波信号和接收的回波信号，并基于电磁波信号和回波信号计算每个障碍物相对于列车的相对速度信息；通过数据处理模块用于基于所有相对速度信息，计算列车的行驶速度。本发明实施例中提供的列车车速测量系统，可独立于其他的测速系统，保证实时地获取高精度的列车的行驶速度信息，避免其他测速系统或信号系统失效时列车的行驶速度信息的消失情况。
Description
技术领域
本发明涉及列车车速测量技术领域，更具体地，涉及列车车速测量系统及方法。
背景技术
列车的行驶速度(即列车车速)对于行车安全至关重要，准确快速地获取列车的行驶速度不仅能为工作人员及时发现问题提供参考，还能使工作人员及时做出决策控制，因此要求在列车行驶过程中检测列车的行驶速度。
目前，检测列车行驶速度的方法主要是基于全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)的测速方法和基于轮速传感器的测速方法。基于GPS的测速方法是利用多普勒效应，通过处理所接收的卫星频率信息来计算列车的行驶速度。基于轮速传感器的测速方法主要为：S11,电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)检测列车的四个轮速传感器工作状态，若四个轮速传感器信号均正常，则执行步骤S12；S12，ECU检测制动踏板是否踩下，若制动踏板踩下，则执行步骤S13，若制动踏板未踩下，则执行步骤S14；S13，ECU判断四个车轮是否制动抱死，若四个车轮均处于制动抱死状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有制动抱死，则车轮车速＝没有制动抱死车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效；S14，ECU判断四个车轮是否打滑，若四个车轮均处于驱动打滑状态，则ECU输出车速＝0km/h、且车速信号无效；若至少有一个车轮没有打滑，则车轮车速＝没有驱动打滑车轮的轮速传感器轮速之和的平均值，即车速＝车轮车速×车轮滚动半径，且车速信号有效。
基于GPS的测速方法误差相对较小，但是卫星信号常被地形地物干扰，导致其精度和可用性下降。因此在列车行驶过程中会出现列车行驶速度损失情况，对于防撞措施、路径规划、决策控制等行为有较大影响。而对于基于轮速传感器的测速方法，由于胎压、载荷、温差和磨损等参数都会影响车轮滚动半径，因此在列车行驶过程中，基于轮速传感器的测速方法容易出现误差，导致得到的列车的行驶速度不准确。
发明内容
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种列车车速测量系统及方法。
第一方面，本发明实施例提供了一种列车车速测量系统，包括：毫米波雷达和测速模块；所述测速模块包括数据采集模块和数据处理模块；
所述毫米波雷达设置在列车上，用于发射电磁波信号，并接收所述电磁波信号经每个障碍物反射的回波信号；
所述数据采集模块用于获取所述电磁波信号和所述回波信号，并基于所述电磁波信号和所述回波信号计算每个障碍物相对于所述列车的相对速度信息；
所述数据处理模块用于基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度。
优选地，所述数据处理模块具体包括：簇类划分子模块、均值确定子模块和行驶速度确定子模块；
所述簇类划分子模块用于：通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围；
所述均值确定子模块用于：获取每个簇类中所述相对速度信息的数量，并选取所述数量最多的簇类作为目标簇类，计算所述目标簇类中所有所述相对速度信息的均值；
所述行驶速度确定子模块用于：将与所述均值方向相反、速率相同的速度作为所述列车的行驶速度。
优选地，所述簇类划分子模块用于：
设定邻域半径和最小包含点数；
选择所述毫米波雷达的任意一个未分配簇类的检测点，将所述检测点定义为核心点；
确定核心点周围所述邻域半径内满足预设公式的检测点的数量；
若核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的检测点的数量大于所述最小包含点数，则建立一簇类，将核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的所有检测点对应的相对速度信息分配至所述簇类；
将所述簇类中的每个检测点分别作为核心点，将核心点周围所述邻域半径内的非噪声检测点或未分配其他簇类的检测点对应的相对速度信息加入至所述簇类；
重新选择所述毫米波雷达的未被选择的检测点，并将重新选择的检测点定义为核心点，执行上述过程，直至所述毫米波雷达的每一个检测点被标记为噪声检测点或对应的相对速度信息均被分配簇类。
优选地，所述预设公式具体为：
α[(xi-x0)2+(yi-y0)2]+β(vi-v0)2＜eps2
其中，x0、y0和v0分别为核心点的x、y坐标值和对应的相对速度信息，xi、yi和vi分别为核心点周围邻域半径范围内检测点i的x、y坐标值和对应的相对速度信息，α和β分别为坐标值权重和速度权重，1≤i≤I，I为核心点周围邻域半径范围内检测点的数量，eps为所述邻域半径。
优选地，列车车速测量系统还包括：后处理模块，所述后处理模块包括：决策控制模块；
所述决策控制模块用于获取所述列车的行驶速度，并基于所述列车所处的路面信息，对所述列车进行决策控制。
优选地，所述后处理模块还包括：车载显示器；
所述车载显示器用于显示所述列车的行驶速度。
第二方面，本发明实施例提供了一种列车车速测量方法，包括：
通过设置在列车上的毫米波雷达发射电磁波信号，并接收所述电磁波信号经每个障碍物反射的回波信号；
获取所述电磁波信号和所述回波信号，并基于所述电磁波信号和所述回波信号计算每个障碍物相对于所述列车的相对速度信息；
基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度。
优选地，所述基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度，具体包括：
通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围；
获取每个簇类中所述相对速度信息的数量，并选取所述数量最多的簇类作为目标簇类，计算所述目标簇类中所有所述相对速度信息的均值；
将与所述均值方向相反、速率相同的速度作为所述列车的行驶速度。
优选地，所述通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围，具体包括：
设定邻域半径和最小包含点数；
选择所述毫米波雷达的任意一个未分配簇类的检测点，将所述检测点定义为核心点；
确定核心点周围所述邻域半径内满足预设公式的检测点的数量；
若核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的检测点的数量大于所述最小包含点数，则建立一簇类，将核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的所有检测点对应的相对速度信息分配至所述簇类；
将所述簇类中的每个检测点分别作为核心点，将核心点周围所述邻域半径内的非噪声检测点或未分配其他簇类的检测点对应的相对速度信息加入至所述簇类；
重新选择所述毫米波雷达的未被选择的检测点，并将重新选择的检测点定义为核心点，执行上述过程，直至所述毫米波雷达的每一个检测点被标记为噪声检测点或对应的相对速度信息均被分配簇类。
优选地，所述预设公式具体为：
α[(xi-x0)2+(yi-y0)2]+β(vi-v0)2＜eps2
其中，x0、y0和v0分别为核心点的x、y坐标值和对应的相对速度信息，xi、yi和vi分别为核心点周围邻域半径范围内检测点i的x、y坐标值和对应的相对速度信息，α和β分别为坐标值权重和速度权重，1≤i≤I，I为核心点周围邻域半径范围内检测点的数量，eps为所述邻域半径。
本发明实施例提供的一种列车车速测量系统及方法，通过毫米波雷达发射电磁波信号并接收电磁波信号经障碍物反射的回波信号；通过数据采集模块获取毫米波雷达发射的电磁波信号和接收的回波信号，并基于电磁波信号和回波信号计算每个障碍物相对于列车的相对速度信息；通过数据处理模块用于基于所有相对速度信息，计算列车的行驶速度。本发明实施例中提供的列车车速测量系统，可独立于其他的测速系统，保证实时地获取高精度的列车的行驶速度信息，避免其他测速系统或信号系统失效时列车的行驶速度信息的消失情况。
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为本发明实施例提供的一种列车车速测量系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种列车车速测量系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种列车车速测量系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种列车车速测量系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种列车车速测量系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种列车车速测量方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种列车车速测量系统，包括：毫米波雷达1和测速模块2；
测速模块2包括数据采集模块21和数据处理模块22。
毫米波雷达1设置在列车上，用于发射电磁波信号，并接收所述电磁波信号经每个障碍物反射的回波信号；数据采集模块21用于获取所述电磁波信号和所述回波信号，并基于所述电磁波信号和所述回波信号计算每个障碍物相对于列车的相对速度信息；数据处理模块22用于基于所有相对速度信息，计算所述列车的行驶速度。
具体地，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，毫米波雷达1为硬件设备，设置在列车上，用于发射电磁波信号，并接收所述电磁波信号经障碍物反射的回波信号。毫米波雷达1可实时发射电磁波信号并接收对应的回波信号，发射的电磁波信号的频率可以为30-300GHz。毫米波雷达1发射电磁波信号的方向可以与列车的行驶方向平行，具体可以与列车的行驶方向相同或相反，即毫米波雷达1可以向列车的前方发射电磁波信号，也可以向列车的后方发射电磁波信号。障碍物具体可以是列车在行驶过程中列车前方或者沿途的移动物体和静止物体(如轨旁设备、信号灯等)。由于毫米波雷达1每一时刻发射的电磁波信号可以到达传播方向上的多个障碍物，每个障碍物分别对电磁波信号进行反射形成回波信号，则毫米波雷达会接收到与每个障碍物对应的回波信号。
毫米波雷达1与测速模块2通信连接，测速模块2包括数据采集模块21和数据处理模块22，数据采集模块21与数据处理模块22通信连接。毫米波雷达1具体与数据采集模块21通信连接。数据采集模块21用于获取毫米波雷达1发射的电磁波信号和毫米波雷达1接收的、电磁波信号到达每个障碍物并经每个障碍物反射后得到的回波信号，并根据电磁波信号和回波信号计算每个障碍物相对于列车的相对速度信息。在计算每个障碍物相对于列车的相对速度信息时，由于障碍物有多个，且每个障碍物对应一个回波信号，因此每个障碍物对应一个相对速度信息，这个相对速度信息是相对于行使的列车而言的。本发明实施例中可以根据电磁波信号的频率以及回波信号的频率，计算障碍物相对于列车的相对速度信息，具体可以根据现有技术中提供的相对速度计算方法实现，本发明实施例中对此不作具体限定，只要能计算出障碍物相对于列车的相对速度信息即可。
数据处理模块22用于统计数据采集模块21获取的所有相对速度信息，即将所有相对速度信息进行汇总，得到统计结果，并基于统计结果计算列车的行驶速度。基于统计结果计算列车的行驶速度，即是将每一相对速度信息分别作为一个速度样本，通过所有速度样本计算列车的行驶速度。
本发明实施例中提供的列车车速测量系统，通过毫米波雷达发射电磁波信号并接收电磁波信号经障碍物反射的回波信号；通过数据采集模块获取毫米波雷达发射的电磁波信号和接收的回波信号，并基于电磁波信号和回波信号计算障碍物相对于列车的相对速度信息；通过数据处理模块用于统计相对速度信息，并基于统计结果计算列车的行驶速度。本发明实施例中提供的列车车速测量系统，可独立于其他的测速系统，保证实时地获取高精度的列车的行驶速度信息，避免其他测速系统或信号系统失效时列车的行驶速度信息的消失情况。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，数据采集模块具体用于：
基于所述电磁波信号和所述回波信号，通过多普勒效应计算所述相对速度信息。
具体地，本发明实施例中在确定障碍物相对于列车的相对速度信息时，具体可采用多普勒效应实现。
在列车行驶过程中，设置在列车上的毫米波雷达发射的电磁波信号，遇到障碍物时经障碍物反射形成回波信号，设毫米波雷达发射的电磁波信号的频率为f0，则经障碍物反射形成的回波信号的频率为f0±fd，其中fd为多普勒频率。fd与障碍物相对于列车的相对速度信息vr之间的关系为：
其中，c为光速，一般c≥vr。由此得：
其中，λ0＝c/f0为毫米波雷达发射的电磁波信号的波长。
fd可利用时域法和频域法测量得到，即可求出障碍物相对于列车的相对速度信息vr。需要说明的是，vr也可以理解为障碍物的径向速度，即沿障碍物与列车连线的速度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，数据处理模块具体包括：簇类划分子模块、均值确定子模块和行驶速度确定子模块；
所述簇类划分子模块用于：通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围；
所述均值确定子模块用于：获取每个簇类中所述相对速度信息的数量，并选取所述数量最多的簇类作为目标簇类，计算所述目标簇类中所有所述相对速度信息的均值；
所述行驶速度确定子模块用于：将与所述均值方向相反、速率相同的速度作为所述列车的行驶速度。
具体地，本发明实施例中，数据处理模块基于所有相对速度信息计算列车的行驶速度时，首先通过具有噪声的基于密度的聚类算法(Density-Based Spatial Clusteringof Applications with Noise，DBSCAN)将所有相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围。即将所有相对速度信息分为多个类别，每个类别即为一个簇类。每个簇类中的相对速度信息相近，均在预设速度范围内。
1)设共有n个障碍物，对应得到n个相对速度信息，分别为v1、v2、v3、…、vn。
2)由于实际测量的n个相对速度信息会产生误差，因此利用DBSCAN将n个相对速度信息划分可得到m个簇类，分别记为X1、X2、X3、…、Xm。
3)确定每个簇类中相对速度信息的数量，即确定出：num(Xj)，其中1≤j≤m。并从所有簇类中选取数量最多的簇类作为目标簇类，即若判断获知一个簇类Xj满足如下公式(3)，则簇类Xj为目标簇类。
num(Xj)＝max[num(X1)，num(X2)，…，num(Xm)] (3)
本发明实施例中目标簇可以看做是一个等效静止物体对应的相对速度信息集合。
4)计算目标簇类Xj中所有相对速度信息的均值
该均值
则可以看做是等效静止物体相对于列车的相对速度。
5)由于得到的均值
是等效静止物体相对于列车的相对速度，因此将与均值
方向相反、速率相同的速度作为列车的行驶速度，即
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，所述簇类划分子模块用于：
设定邻域半径和最小包含点数；
选择所述毫米波雷达的任意一个未分配簇类的检测点，将所述检测点定义为核心点；
确定核心点周围所述邻域半径内满足预设公式的检测点的数量；
若核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的检测点的数量大于所述最小包含点数，则建立一簇类，将核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的所有检测点对应的相对速度信息分配至所述簇类；
将所述簇类中的每个检测点分别作为核心点，将核心点周围所述邻域半径内的非噪声检测点或未分配其他簇类的检测点对应的相对速度信息加入至所述簇类；
重新选择所述毫米波雷达的未被选择的检测点，并将重新选择的检测点定义为核心点，执行上述过程，直至所述毫米波雷达的每一个检测点被标记为噪声检测点或对应的相对速度信息均被分配簇类。
具体步骤如下：
第一步，设定DBSCAN的邻域半径eps和最小包含点数minPts。
第二步，选择毫米波雷达的任意一个未分配簇类的检测点，将检测点定义为核心点P。
第三步，确定核心点P周围邻域半径范围内满足预设公式的检测点的数量M；其中，预设公式如公式(4)所示。
α[(xi-x0)2+(yi-y0)2]+β(vi-v0）2＜eps2 (4)
其中，x0、y0和v0分别为核心点P的x、y坐标值和对应的相对速度信息，xi、yi和vi分别为核心点P周围邻域半径范围内检测点i(其中，1≤i≤I，I为核心点P周围邻域半径范围内检测点的数量)的x、y坐标值和对应的相对速度信息，α和β分别为坐标值权重和速度权重，eps为所述邻域半径。
第四步，若数量M大于minPts，则建立一簇类X，将核心点P周围邻域半径范围内满足预设公式的所有检测点对应的相对速度信息分配至簇类X中。
第五步，将簇类X中的每个检测点k(1≤k≤K，k为簇类X中检测点的数量)分别作为核心点，将核心点周围邻域半径范围内的非噪声检测点(即未被标记为噪声的检测点)或者未分配其他簇类的检测点到簇类X中。
第六步，重新选择毫米波雷达的其他未被选择的检测点，并将重新选择的检测点定义为核心点，执行上述第二步至第五步，直至毫米波雷达的每一个检测点均被标记为噪声检测点或者被分配簇类。
如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，还包括：后处理模块3，后处理模块3包括：决策控制模块31，决策控制模块31用于获取列车的行驶速度，并基于列车所处的路面信息，对列车进行决策控制。
具体地，本发明实施例中后处理模块3与测速模块2通信连接，用于根据测速模块2得到的列车的行驶速度进行后续处理。其中，后处理模块3可以包括决策控制模块31，决策控制模块31与测速模块2中的数据处理模块22通信连接，决策控制模块31用于获取列车的行驶速度，并基于列车所处的路面信息，对列车进行决策控制。列车所处的路面信息可以是决策控制模块实时获取的，本发明实施例中对列车所处的路面信息的来源不作具体限定。决策控制模块31根据列车的行驶速度以及列车所处的路面信息，可以对列车做出如预警、减速和刹车等决策控制。
本发明实施例中提供的列车车速测量系统，通过决策控制模块实现对列车的决策控制，可以对列车自动控制，减轻了驾驶人员驾驶时的心理负担，提高列车驾驶安全性。
如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，所述后处理模块3还包括：车载显示器32；
所述车载显示器32用于显示所述列车的行驶速度。
具体地，本发明实施例中车载显示器32设置在列车驾驶室内，通过车载显示器将列车的行驶速度进行显示，可以提示驾驶人员及时发现列车出现的问题，进而及时作出相应的处理。
如图4所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，所述测速模块2还包括：数据发送模块23，数据发送模块23用于将数据处理模块22得到的列车的行驶速度发送至后处理模块3。数据发送模块23分别与数据处理模块22、后处理模块3中的决策控制模块31以及车载显示器32通信连接。
本发明实施例中，通过在测速模块中加入数据发送模块，为测速模块与后处理模块之间的数据传输提供便利。
如图5所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量系统，所述测速模块2还包括：数据存储模块24，数据存储模块24用于存储列车的行驶速度。
具体地，本发明实施例中引入数据存储模块，以存储数据处理模块得到的列车的行驶速度，为后续的数据分析提供便利。
如图6所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种列车车速测量方法，包括：
S1，通过设置在列车上的毫米波雷达发射电磁波信号，并接收所述电磁波信号经每个障碍物反射的回波信号；
S2，获取所述电磁波信号和所述回波信号，并基于所述电磁波信号和所述回波信号计算每个障碍物相对于所述列车的相对速度信息；
S3，基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度。
具体地，本发明实施例中提供的列车车速测量方法中各步骤的操作流程与上述系统类实施例中各部件的作用是一一对应的，达到的效果也是一致的，本发明实施例中在此不再赘述。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种列车车速测量方法，所述基于所述电磁波信号和所述回波信号计算每个障碍物相对于所述列车的相对速度信息，具体包括：
基于所述电磁波信号和所述回波信号，通过多普勒效应计算每个障碍物相对于所述列车的相对速度信息。
具体地，本发明实施例中在确定障碍物相对于列车的相对速度信息时，具体可采用多普勒效应实现。本发明实施例中各步骤的具体操作流程参见上述系统类实施例中对数据采集模块的作用的描述，本发明实施例中在此不再赘述。
在上述实施例基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量方法，所述基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度，具体包括：
通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围；
获取每个簇类中所述相对速度信息的数量，并选取所述数量最多的簇类作为目标簇类，计算所述目标簇类中所有所述相对速度信息的均值；
将与所述均值方向相反、速率相同的速度作为所述列车的行驶速度。
具体地，本发明实施例中，本发明实施例中各步骤的具体操作流程参见上述系统类实施例中对数据处理模块的作用的描述，本发明实施例中在此不再赘述。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量方法，所述通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围，具体包括：
设定邻域半径和最小包含点数；
选择所述毫米波雷达的任意一个未分配簇类的检测点，将所述检测点定义为核心点；
确定核心点周围所述邻域半径内满足预设公式的检测点的数量；
若核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的检测点的数量大于所述最小包含点数，则建立一簇类，将核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的所有检测点对应的相对速度信息分配至所述簇类；
将所述簇类中的每个检测点分别作为核心点，将核心点周围所述邻域半径内的非噪声检测点或未分配其他簇类的检测点对应的相对速度信息加入至所述簇类；
重新选择所述毫米波雷达的未被选择的检测点，并将重新选择的检测点定义为核心点，执行上述过程，直至所述毫米波雷达的每一个检测点被标记为噪声检测点或对应的相对速度信息均被分配簇类。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的列车车速测量方法，所述预设公式具体为：
α[(xi-x0)2+(yi-y0)2]+β(vi-v0)2＜eps2
其中，x0、y0和v0分别为核心点的x、y坐标值和对应的相对速度信息，xi、yi和vi分别为核心点周围邻域半径范围内检测点i的x、y坐标值和对应的相对速度信息，α和β分别为坐标值权重和速度权重，1≤i≤I，I为核心点周围邻域半径范围内检测点的数量，eps为所述邻域半径。
本发明实施例中提供的列车车速测量系统及方法，可以不依赖于GPS测速系统和轮速传感器测速系统，在GPS信号丢失以及轮速传感器系统失效的情况下，精准独立地检测列车的行驶速度，提高列车车速测量系统的鲁棒性。而且，本发明还可以结合GPS测速系统和轮速传感器测速系统，提高列车车速测量系统的精确度。
图7所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种电子设备，包括：处理器(processor)701、存储器(memory)702、通信接口(Communications Interface)703和总线704；其中，
所述处理器701、存储器702、通信接口703通过总线704完成相互间的通信。所述存储器702存储有可被所述处理器701执行的程序指令，处理器701用于调用存储器702中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法。
存储器702中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法。
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 (8)
1.一种列车车速测量系统，其特征在于，包括：毫米波雷达和测速模块；所述测速模块包括数据采集模块和数据处理模块；
所述毫米波雷达设置在列车上，用于发射电磁波信号，并接收所述电磁波信号经每个障碍物反射的回波信号；
所述数据采集模块用于获取所述电磁波信号和所述回波信号，并基于所述电磁波信号和所述回波信号计算每个障碍物相对于所述列车的相对速度信息；
所述数据处理模块用于基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度；
所述数据处理模块具体包括：簇类划分子模块、均值确定子模块和行驶速度确定子模块；
所述簇类划分子模块用于：通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围；
所述均值确定子模块用于：获取每个簇类中所述相对速度信息的数量，并选取所述数量最多的簇类作为目标簇类，计算所述目标簇类中所有所述相对速度信息的均值；
所述行驶速度确定子模块用于：将与所述均值方向相反、速率相同的速度作为所述列车的行驶速度。
2.根据权利要求1所述的列车车速测量系统，其特征在于，所述簇类划分子模块用于：
设定邻域半径和最小包含点数；
选择所述毫米波雷达的任意一个未分配簇类的检测点，将所述检测点定义为核心点；
确定核心点周围所述邻域半径内满足预设公式的检测点的数量；
若核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的检测点的数量大于所述最小包含点数，则建立一簇类，将核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的所有检测点对应的相对速度信息分配至所述簇类；
将所述簇类中的每个检测点分别作为核心点，将核心点周围所述邻域半径内的非噪声检测点或未分配其他簇类的检测点对应的相对速度信息加入至所述簇类；
重新选择所述毫米波雷达的未被选择的检测点，并将重新选择的检测点定义为核心点，执行上述过程，直至所述毫米波雷达的每一个检测点被标记为噪声检测点或对应的相对速度信息均被分配簇类。
3.根据权利要求2所述的列车车速测量系统，其特征在于，所述预设公式具体为：
α[(xi-x0)2+(yi-y0)2]+β(vi-v0)2＜eps2
其中，x0、y0和v0分别为核心点的x、y坐标值和对应的相对速度信息，xi、yi和vi分别为核心点周围邻域半径范围内检测点i的x、y坐标值和对应的相对速度信息，α和β分别为坐标值权重和速度权重，1≤i≤I，I为核心点周围邻域半径范围内检测点的数量，eps为所述邻域半径。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的列车车速测量系统，其特征在于，还包括：后处理模块，所述后处理模块包括：决策控制模块；
所述决策控制模块用于获取所述列车的行驶速度，并基于所述列车所处的路面信息，对所述列车进行决策控制。
5.根据权利要求4所述的列车车速测量系统，其特征在于，所述后处理模块还包括：车载显示器；
所述车载显示器用于显示所述列车的行驶速度。
6.一种列车车速测量方法，其特征在于，包括：
通过设置在列车上的毫米波雷达发射电磁波信号，并接收所述电磁波信号经每个障碍物反射的回波信号；
获取所述电磁波信号和所述回波信号，并基于所述电磁波信号和所述回波信号计算每个障碍物相对于所述列车的相对速度信息；
基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度；
所述基于所有所述相对速度信息，计算所述列车的行驶速度，具体包括：
通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围；
获取每个簇类中所述相对速度信息的数量，并选取所述数量最多的簇类作为目标簇类，计算所述目标簇类中所有所述相对速度信息的均值；
将与所述均值方向相反、速率相同的速度作为所述列车的行驶速度。
7.根据权利要求6所述的列车车速测量方法，其特征在于，所述通过具有噪声的基于密度的聚类算法将所有所述相对速度信息划分为多个簇类，每个簇类分别对应一预设速度范围，具体包括：
设定邻域半径和最小包含点数；
选择所述毫米波雷达的任意一个未分配簇类的检测点，将所述检测点定义为核心点；
确定核心点周围所述邻域半径内满足预设公式的检测点的数量；
若核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的检测点的数量大于所述最小包含点数，则建立一簇类，将核心点周围所述邻域半径内满足所述预设公式的所有检测点对应的相对速度信息分配至所述簇类；
将所述簇类中的每个检测点分别作为核心点，将核心点周围所述邻域半径内的非噪声检测点或未分配其他簇类的检测点对应的相对速度信息加入至所述簇类；
重新选择所述毫米波雷达的未被选择的检测点，并将重新选择的检测点定义为核心点，执行上述过程，直至所述毫米波雷达的每一个检测点被标记为噪声检测点或对应的相对速度信息均被分配簇类。
8.根据权利要求7所述的列车车速测量方法，其特征在于，所述预设公式具体为：
α[(xi-x0)2+(yi-y0)2]+β(vi-v0)2＜eps2
其中，x0、y0和v0分别为核心点的x、y坐标值和对应的相对速度信息，xi、yi和vi分别为核心点周围邻域半径范围内检测点i的x、y坐标值和对应的相对速度信息，α和β分别为坐标值权重和速度权重，1≤i≤I，I为核心点周围邻域半径范围内检测点的数量，eps为所述邻域半径。
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