CN110497925B - 一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法，包括以下步骤：在探伤车前、后分别安装雷达，以对探伤车前进、后退的方位进行障碍物检测；对探伤车前进或后退的方位划分注意区、预警区和报警区；检测探伤车移动的方向，选择雷达；判断探伤车是否‘关闭防撞系统’的状态；判断车体实际车速并进行处理。本发明通过在探伤车前后安装雷达保障安全无盲区，实时监测，无时间盲点，并对监测区域进行明确划分，以保证减速、驻车区域，以对距离进行合理规划；根据探伤车移动方向选择使用的雷达，减少误判，降低出错率；当障碍物移除后，车体自动回复原状，具有智能化特性，降低人员操作的时间和工作量，具有效率高、安全性高以及准确性高的特点。

Description

一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法

技术领域

本发明属于障碍物识别技术领域，涉及到一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法。

背景技术

目前轨道探伤主要依仗手推式探伤仪器、双轨探伤小车，主靠人力完成作业，由于人员的经验不同，对于经验丰富的老技术人员能够有效地判断障碍物以及障碍物的距离，根据障碍物以及障碍物的距离可判断危险性，但是对于经验不足的人员，对障碍物的判断存在准确性差的问题，同时，由于存在人为因素，并存在检测盲区，导致障碍物识别的准确性差、安全性低的问题，大大增加了人力物力，为了解决以上问题，现设计一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法，解决了现有技术中障碍物识别的准确性差、安全性低以及工作量大、效率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法，包括以下步骤：

S1、在探伤车前、后分别安装雷达，以对探伤车前进、后退的方位进行障碍物检测；

S2、探伤车载双轨上行使，为了保证探伤车作业前方无障碍，对探伤车前进或后退的方位划分注意区、预警区和报警区；

S3、检测探伤车移动的方向，根据探伤车移动的方向选择与探伤车移动同向的雷达，判断同向的雷达的注意区或报警区是否进入障碍物，监测注意区或报警区并反馈是否进入障碍物，反向雷达的注意区或报警区是否进入障碍物，都不进行反馈；

S4、若雷达注意区或报警区出现满足触发条件的障碍物，判断探伤车是否‘关闭防撞系统’的状态，若在‘关闭防撞系统’状态，则不触发报警信息；若不在‘关闭防撞系统’状态，则触发报警信息，信息反馈到系统中；

S5、若注意区障碍物触发信息反馈到系统后，判断车体实际车速，若车体实速大于预设的速度时，将执行降速至预设的速度的指令，车体减速；若车体实速小于预设的速度时，不做处理，若报警区障碍物触发信息反馈到系统后，将执行停车指令，车体自动驻车；

S6、雷达因障碍物触发报警信息，系统根据报警信息反馈执行相应指令，若遇到可忽略障碍物时，需人工确定，再手动操作‘关闭防撞系统’，系统收到‘关闭防撞系统’指令后，会在车体重新启动行使预设的距离时，自动开启防撞监测。

进一步地，所述步骤S2中，雷达扫描范围为300°，雷即设置检测宽度为1.6m，雷达的注意区的检测区域为20-40m，预警区的检测区域为10-20m，报警区的检测范围我0-10m；

进一步地，所述注意区、预警区和报警区构成区域组。

进一步地，所述区域组内的形状参数进行调整，以对边缘进行精调，得到所需的区域组，区域组内每个区会转换成统一的内部数据结构，采用极坐标表示，以提高区域监测的效率，对于每个区域Ωk(k＝1,2,3)对应的数据结构，主要包括：

区域扫描角度范围，包括起始角θ_k0和终止角θ_kn；

扫描角度范围内各扫描角度上的深度范围：深度范围包括起始深度d_ki1和终止深度d_ki2，每个扫描角度θ_ki,i＝0,…,n，[d_ki1,d_ki2]表达第k个区域在扫描坐标系和当前扫描参数下的全部测量点集，其中，i＝0,…,n。

区域的数据结构表达：Ω_k＝[θ_k0,θ_kn,D_k]；

中为各扫描角度上的深度范围集合：

D_k＝{[d_ki2,d_ki1]},i＝0,1,...,n；

一个区域组Φ_k的完整表示为：

Φ_k＝{Ω_3k,Ω_3k+1,Ω_3k+2},k＝1,2,...,K,k＝1,…,K,K为已定义的区域组的测量点个数；

其中，Ω_3k为注意区，Ω_3k+1为预警区，Ω_3k+2为报警区。

进一步地，所述步骤S3中，当探伤车前进，则探伤车前方安装的雷达与探伤车移动的同向，探伤车后方安装的雷达与探伤车移动的同向，探伤车后退，则探伤车前方安装的雷达与探伤车移动的反向，探伤车后方安装的雷达与探伤车移动的同向。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法，通过在探伤车前后安装雷达保障安全无盲区，实时监测，无时间盲点，并对监测区域进行明确划分，以保证减速、驻车区域，以对距离进行合理规划；

根据探伤车移动方向选择使用的雷达，减少误判，降低出错率；当监测到障碍物时，障碍物移除后，车体自动回复原状，具有智能化特性，降低人员操作的时间和工作量，具有效率高、安全性高以及准确性高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明中区域组的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法，包括以下步骤：

S1、在探伤车前、后分别安装雷达，以对探伤车前进、后退的方位进行障碍物检测，所述雷达扫描范围为300°，前、后分别安装雷达，可全方位精准防护；探伤车工作时走行于双轨之上，为保证作业时前方无障碍，只需对轨道上进行监测。将车体行驶方向前方划定出注意区、预警区和报警区；

所述注意区、预警区和报警区构成区域组，所述区域组的形状如图1所示，1表示为注意区，2表示为预警区，3表示为报警区；

其中区域组内的形状参数进行调整，以对边缘进行精调，得到所需的区域组，区域组内每个区会转换成统一的内部数据结构，采用极坐标表示，以提高区域监测的效率，对于每个区域Ωk(k＝1,2,3)对应的数据结构，主要包括：

区域扫描角度范围，包括起始角θ_k0和终止角θ_kn；

扫描角度范围内各扫描角度上的深度范围：深度范围包括起始深度d_ki1和终止深度d_ki2，每个扫描角度θ_ki,i＝0,…,n，[d_ki1,d_ki2]表达第k个区域在扫描坐标系和当前扫描参数下的全部测量点集，其中，i＝0,…,n。

区域的数据结构表达：Ω_k＝[θ_k0,θ_kn,D_k]；

中为各扫描角度上的深度范围集合：

D_k＝{[d_ki2,d_ki1]},i＝0,1,...,n；

一个区域组Φ_k的完整表示为：

Φ_k＝{Ω_3k,Ω_3k+1,Ω_3k+2},k＝1,2,...,K,k＝1,…,K,K为已定义的区域组的测量点个数；

其中，Ω_3k为注意区，Ω_3k+1为预警区，Ω_3k+2为报警区。

在每个区域组上绑定一种监测模式，形成监测区域组，用于对当前场景的背景轮廓进行裁剪，在被激活后投入运行，使用运行控制参数完成监测任务，区域监测区ф*m的数据结构表达式中，还包括背景剪裁开关、监测模式和激活状态，区域监测区的完整表示式为：ф*m＝{фm,Bm,Sm,Pm,Am}，其中，

Bm为背景剪裁开关，取值为开/关，Sm为监测模式，Pm为运行控制参数，不同的监测模式使用不同的运行控制参数，Am为激活状态，取值为T开/关。

在区域监测功能的实际应用中，需要根据使用场景对特定形状的区域组进行编辑绘制，避免固定的背景目标进入监测区域的触发监测信号。

区域监测软件具有“背景自学习”功能和“区域组背景剪裁”功能，使用这两项功能可以显著降低绘制区域组的工作量，提高系统的配置效率。

背景自学习：对当前场景进行一段时间的测量，根据累积的测量数据生成稳定的、可参照的背景轮廓В；

背景剪裁：已激活的监测区域组可以启用“背景剪裁”功能，用背景轮廓对监测区域组的每个区域进行剪裁，生成运行态下的监测区域组。

其中，监测区域组包括三种监测模式，分别为点监测、目标宽度监测和轮廓线监测，所述点监测用于统计进入区域的目标点个数，如果目标点个数超过设定的个数阈值，且存在时间超过设定的响应时间阈值，则输出监测信号，监测的信号为注意、预警和告警，运行控制参数：点个数Thdn个，持续时间为Thlt：

所述目标宽度监测用于检测进入区域的目标，如果存在宽度超过设定的宽度阈值的目标，且存在时间超过设定的响应阈值，则输出监测信号，监测的信号为注意、预警和告警，运行控制参数：目标宽度Thow，存在时间为Thlt；

轮廓线监测用于检测监测区域组区内自学习得到的背景轮廓线的完整性和稳定性，若背景轮廓线发生超过设定的变动距离阈值的变化，变动总长度超过设定的变动长度阈值，且持续时间超过设定的响应阈值，则输出报警信号，监测的信号为报警，运行控制参数：变动距离Thvr，变动长度Thvw，持续时间Thlt。监测区域组还使用一个独立的运行控制参数rblank，其含义为“屏蔽区半径”，用于设定当前监测区域组的屏蔽区半径，位于此距离以内的测量数据都会被屏蔽，不会产生监测信号。

S2、探伤车载双轨上行使，为了保证探伤车作业前方无障碍，对探伤车前进或后退的方位划分注意区、预警区和报警区，注意区、预警区和报警区的监测宽度范围保持轨道上不出现障碍物，即设置检测宽度为1.6m，其中，雷达的注意区的检测区域为20-40m，预警区的检测区域为10-20m，报警区的检测范围为0-10m；

S3、检测探伤车移动的方向，根据探伤车移动的方向选择与探伤车移动同向的雷达，判断同向的雷达的注意区或报警区是否进入障碍物，监测注意区或报警区并反馈是否进入障碍物，反向雷达的注意区或报警区是否进入障碍物，都不进行反馈；

其中，若探伤车前进，则探伤车前方安装的雷达与探伤车移动的同向，探伤车后方安装的雷达与探伤车移动的同向，探伤车后退，则探伤车前方安装的雷达与探伤车移动的反向，探伤车后方安装的雷达与探伤车移动的同向；

S4、若雷达注意区或报警区出现满足触发条件的障碍物，判断探伤车是否‘关闭防撞系统’的状态，若在‘关闭防撞系统’状态，则不触发报警信息；若不在‘关闭防撞系统’状态，则触发报警信息，信息反馈到系统中，且系统为上位机；

S5、若注意区障碍物触发信息反馈到系统后，判断车体实际车速，若车体实速大于5km/h，将执行降速至5km/h的指令，车体减速；若车体实速小于5km/h，不做处理，若报警区障碍物触发信息反馈到系统后，将执行停车指令，车体自动驻车；

S6、雷达因障碍物触发报警信息，系统根据报警信息反馈执行相应指令，若遇到可忽略障碍物时，需人工确定，再手动操作‘关闭防撞系统’，系统收到‘关闭防撞系统’指令后，会在车体重新启动行使20m时，自动开启防撞监测。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在探伤车前、后分别安装雷达，以对探伤车前进、后退的方位进行障碍物检测；

S2、探伤车在双轨上行使，为了保证探伤车作业前方无障碍，对探伤车前进或后退的方位划分注意区、预警区和报警区；

S3、检测探伤车移动的方向，根据探伤车移动的方向选择与探伤车移动同向的雷达，判断同向的雷达的注意区或报警区是否进入障碍物，监测注意区或报警区并反馈是否进入障碍物，反向雷达的注意区或报警区是否进入障碍物，都不进行反馈；

S4、若雷达注意区或报警区出现满足触发条件的障碍物，判断探伤车是否‘关闭防撞系统’的状态，若在‘关闭防撞系统’状态，则不触发报警信息；若不在‘关闭防撞系统’状态，则触发报警信息，信息反馈到系统中；

S5、若注意区障碍物触发信息反馈到系统后，判断车体实际车速，若车体实速大于预设的速度时，将执行降速至预设的速度的指令，车体减速；若车体实速小于预设的速度时，不做处理，若报警区障碍物触发信息反馈到系统后，将执行停车指令，车体自动驻车；

S6、雷达因障碍物触发报警信息，系统根据报警信息反馈执行相应指令，若遇到可忽略障碍物时，需人工确定，再手动操作‘关闭防撞系统’，系统收到‘关闭防撞系统’指令后，会在车体重新启动行使预设的距离时，自动开启防撞监测；

所述步骤S2中，雷达扫描范围为300°，设置检测宽度为1.6m，雷达的注意区的检测区域为20-40m，预警区的检测区域为10-20m，报警区的检测范围为0-10m；

所述注意区、预警区和报警区构成区域组；

所述区域组内的形状参数进行调整，以对边缘进行精调，得到所需的区域组，区域组内每个区会转换成统一的内部数据结构，采用极坐标表示，以提高区域监测的效率，对于每个区域Ωk(k＝1,2,3)对应的数据结构，主要包括：

区域扫描角度范围，包括起始角θ_k0和终止角θ_kn；

扫描角度范围内各扫描角度上的深度范围：深度范围包括起始深度d_ki1和终止深度d_ki2，每个扫描角度θ_ki,i＝0,…,n，[d_ki1,d_ki2]表达第k个区域在扫描坐标系和当前扫描参数下的全部测量点集，其中，i＝0,…,n；

区域的数据结构表达：Ω_k＝[θ_k0,θ_kn,D_k]；

中为各扫描角度上的深度范围集合：

D_k＝{[d_ki2,d_ki1]},i＝0,1,...,n；

一个区域组Φ_k的完整表示为：

Φ_k＝{Ω_3k,Ω_3k+1,Ω_3k+2},k＝1,2,...,K,k＝1,…,K,K为已定义的区域组的测量点个数；

其中，Ω_3k为注意区，Ω_3k+1为预警区，Ω_3k+2为报警区。

2.根据权利要求1所述的一种用于轨道无人驾驶的障碍物识别方法，其特征在于：所述步骤S3中，当探伤车前进，则探伤车前方安装的雷达与探伤车移动的同向，探伤车后方安装的雷达与探伤车移动的反向，探伤车后退，则探伤车前方安装的雷达与探伤车移动的反向，探伤车后方安装的雷达与探伤车移动的同向。

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