CN112268515B - 基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法及系统，所述方法及系统采用将三个传感器融合，采用组合式安全控制逻辑方法，解决了目前激光、红外等单一探测方案技术局限性以及误报率高，降低影响行车概率的问题，提升了运营安全；同时，3D激光扫描、图像传感器等的探测为立体区域，提高了探测覆盖度和检测准确性，扩大探测范围，实现了由点探测提升至整体区域探测，实现了对障碍物的精确定位，能快速提醒站务人员实现每个滑动门夹人夹物的定位，也继而提升了站务管理人员处理效率。

Description

基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法及系统

技术领域

本发明涉及列车技术领域，尤其涉及基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法及系统。

背景技术

地铁站台门与列车门之间的间隙探测，是站台门系统的一个重点也是难点。目前全国铁路尤其是地铁，普遍采用红外、激光对射、车尾设置瞭望灯带的方式，进行障碍物监测。

但此类方案中激光对射探测装置、瞭望灯带安装位置受车辆限界、环境因素等的影响较大，且激光探测范围小，误报率较高，在一定程度上影响了行车组织；目前的探测方案，不能第一时间传递至站务管理人员，需要人工逐一排查，效率低下，不仅影响行车效率，同时加大了乘客的安全隐患；现有单一探测技术存在一定的不足，无法全方位解决间隙的安全隐患。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，该方法将多传感器技术融合，可充分发挥各传感器的优势，通过对多传感器的观测信息进行分析利用，把多传感器在空间或时间上冗余或互补信息依据安全化、高效化、人性化的准则来进行组合，以获得准确的结果，提高了判断精准度和障碍物排除效率。

本发明的目的还在于提供一种对应的基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：所述方法包括，

S1、获取至少三个传感器检测装置对站台门间隙的探测信息，并判断每个探测信息是否检测出站台门间隙存在障碍物；

S2、统计检测出站台门间隙存在障碍物的探测信息个数，并判断该个数是否大于1，若否，执行S3，若是，执行S4；

S3、上报传感器检测装置存在误报，站台门间隙不存在障碍物，提示工作人员及时处理误报情况，通知列车可驶离站点；

S4、计算检测出障碍物信息的两两传感器检测装置的可信度乘积，并判断计算出的可信度乘积是否均小于阈值m，若否，执行S5，若是，执行S6；

S5、上报站台门间隙存在障碍物并具体显示站台门位置，控制断开列车安全回路，提示工作人员及时处理障碍物；

S6、对检测出障碍物信息的传感器检测装置进行可信度调节，再根据新的可信度重新计算可信度乘积，判断新的可信度乘积与阈值m大小，当新的可信度乘积均小于阈值m时，执行S3，反之，执行S5。

进一步的，所述S6中对检测出障碍物信息的传感器检测装置进行可信度调节，具体包括，

针对第一传感器检测装置，结合设置于站台上的第四传感器，调整第一传感器检测装置的可信度值；

针对第二传感器检测装置，结合设置于站台上的第五传感器和第六传感器的检测值，调整第二传感器检测装置的可信度值；

针对第三传感器检测装置，结合设置于站台上的第五传感器和第七传感器的检测值，调整第三传感器检测装置的可信度值。

进一步的，所述第一传感器检测装置为3D激光扫描传感器、第二传感器检测装置为图像传感器、第三传感器检测装置为激光对射传感器。

进一步的，所述阈值m为0.7，所述3D激光扫描传感器的可信度值为0.9、图像传感器的可信度值为0.8、激光对射传感器的可信度值为0.7。

进一步的，所述第四传感器、第五传感器、第六传感器、第七传感器分别为震动传感器、光强传感器、灰尘传感器、雨水传感器。

进一步的，所述结合设置于站台上的第四传感器，调整第一传感器检测装置的可信度值，具体指当震动传感器检测无异常震动时，将3D激光扫描传感器的可信度调至1，反之保持不变；

所述结合设置于站台上的第五传感器和第六传感器的检测值，调整第二传感器检测装置的可信度值，具体指当光强传感器检测到环境光线正常而灰尘传感器检测出灰尘系数低时，提升图像传感器的可信度至0.9，反之保持不变；

所述结合设置于站台上的第五传感器和第七传感器的检测值，调整第三传感器检测装置的可信度值，具体指光强传感器检测到环境光线正常，雨水传感器检测到无明显降水时，提升激光对射传感器的可信度至0.8，反之保持不变。

进一步的，所述3D激光扫描传感器在列车进站停稳后，对车门和站台门间隙形成的探测区域进行扫描，获取探测区域的空间三维距离信息，建立列车和站台门间的整体背景轮廓，形成第一数据库；

所述图像传感器在列车进站停稳后，对探测区域进行扫描，获取停车后的探测区域图像特征，同时获取站台门内侧、站台边以及该对应区域内的列车外围轮廓数据以建立第二数据库；

激光对射传感器在列车进站停稳后，利用图像传感器通过识别出列车外围轮廓、站台边轮廓，模拟勾勒出的整侧站台轨道侧两条外围轮廓线和图像传感器的识别特征，进行发射与接收的自动对准调节。

进一步的，所述探测信息对3D激光扫描传感器而言，具体指3D激光扫描传感器在建立第一数据库后，再次对探测区域的轮廓距离信息进行识别以获取识别数据；

对图像传感器而言，具体指图像传感器对探测区域进行拍照识别，提取相关特征值；

对激光对射传感器而言，具体指激光对射传感器对探测区域进行对射探测，以获取是否存在遮挡信息。

进一步的，所述判断每个探测信息是否检测出站台门间隙存在障碍物，对激光对射传感器而言，具体指当获取的遮挡信息为存在遮挡时，激光传感器发出请求信号，由图像传感器根据图像特征，判断激光对射传感器的发射装置以及接收装置是否存在物体遮挡，确认是否为误报，并确认激光发射路径是否和图像模拟的设计路径相符合，若不存在误报且路径相符合，则确定存在障碍物；

对3D激光扫描传感器而言，具体指将3D激光扫描传感器获取的识别数据与第一数据库的数据信息进行对比分析，当数据不匹配时判断存在障碍物；

对图像传感器而言，具体指将图像传感器提取的相关特征值与第二数据库进行对比识别，当数据不匹配时判断存在障碍物。

一种基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测系统，其特征在于：所述系统包括，至少三个传感器检测装置；

处理模块，所述处理模块与传感器检测装置相连以获取传感器检测装置的探测信息；

所述处理模块包括分析调整模块以及与分析调整模块相连的决策模块，所述分析调整模块用于分析探测信息并对可信度值进行调节，所述决策模块根据检测出障碍物的探测信息个数以及可信度乘积判断是否存在障碍物并据此决策控制列车运行与否；

主机，所述主机与处理模块相连以接收决策模块反馈的信息并进行显示。

与现有技术相比，本发明的优点在于：整个系统采用三种探测技术对站台门间隙进行探测，通过可信度乘积计算比较，判断是否存在故障以及决策列车运行与否，很好实现了三种探测技术的融合，避免因某一种探测技术缺陷或故障，引发的安全隐患，提高了安全性高。

附图说明

图1为本申请的检测方法流程图。

图2为本申请的系统模块图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至2所示为本发明对应的优选实施例示意图，如图所示，该基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法包括，

S1、获取至少三个传感器检测装置对站台门间隙的探测信息，并判断每个探测信息是否检测出站台门间隙存在障碍物；

S2、统计检测出站台门间隙存在障碍物的探测信息个数，并判断该个数是否大于1，若否，执行S3，若是，执行S4；

S3、上报传感器检测装置存在误报，站台门间隙不存在障碍物，提示工作人员及时处理误报情况，通知列车可驶离站点；

S4、计算检测出障碍物信息的两两传感器检测装置的可信度乘积，并判断计算出的可信度乘积是否均小于阈值m，若否，执行S5，若是，执行S6；

S5、上报站台门间隙存在障碍物并具体显示站台门位置，控制断开列车安全回路，提示工作人员及时处理障碍物；

S6、对检测出障碍物信息的传感器检测装置进行可信度调节，再根据新的可信度重新计算可信度乘积，判断新的可信度乘积与阈值m大小，当新的可信度乘积均小于阈值m时，执行S3，反之，执行S5。

对于S6中对检测出障碍物信息的传感器检测装置进行可信度调节，其具体包括，

针对第一传感器检测装置，结合设置于站台上的第四传感器，调整第一传感器检测装置的可信度值；

针对第二传感器检测装置，结合设置于站台上的第五传感器和第六传感器的检测值，调整第二传感器检测装置的可信度值；

针对第三传感器检测装置，结合设置于站台上的第五传感器和第七传感器的检测值，调整第三传感器检测装置的可信度值。

在本申请中，该第一传感器检测装置为3D激光扫描传感器、第二传感器检测装置为图像传感器、第三传感器检测装置为激光对射传感器。当然，上述传感器也可采用其他结构，如二维激光扫描、光栅等方式。对应的，第四传感器、第五传感器、第六传感器、第七传感器分别为震动传感器、光强传感器、灰尘传感器、雨水传感器。

而具体的可信度值调节则对应，针对3D激光扫描传感器，当震动传感器检测无异常震动时，将3D激光扫描传感器的可信度调至1，反之保持不变；针对图像传感器，当光强传感器检测到环境光线正常而灰尘传感器检测出灰尘系数低时，提升图像传感器的可信度至0.9，反之保持不变；针对激光对射传感器，当光强传感器检测到环境光线正常，雨水传感器检测到无明显降水时，提升激光对射传感器的可信度至0.8，反之保持不变。

在本实施例中，灰尘系数低所对应的范围是PM2.5小于400ug/m3，无明显降水对应降水量为24小时降水量小于25mm。同时，前述阈值m取值为0.7，3D激光扫描传感器的可信度值为0.9、图像传感器的可信度值为0.8、激光对射传感器的可信度值为0.7，当然，每个传感器可信度取值多少，根据具体的传感器性能以及使用环境综合考虑得到。

需要说明的是，在进行障碍物判断前，3D激光扫描传感器在列车进站停稳后，会先对车门和站台门间隙形成的探测区域进行扫描，获取探测区域的空间三维距离信息，建立列车和站台门间的整体背景轮廓，形成第一数据库；然后，再次对探测区域的轮廓距离信息进行识别以获取识别数据，也即形成探测信息；

而图像传感器则在列车进站停稳后，对探测区域进行扫描，获取停车后的探测区域图像特征，同时获取站台门内侧、站台边以及该对应区域内的列车外围轮廓数据以建立第二数据库；然后再次对探测区域进行拍照识别，提取相关特征值形成探测信息；

激光对射传感器则对应着，利用图像传感器通过识别出列车外围轮廓、站台边轮廓，模拟勾勒出的整侧站台轨道侧两条外围轮廓线和图像传感器的识别特征，进行发射与接收的自动对准调节。

显然，激光对射传感器分为发射组件、接收组件，同时根据站台的弯曲程度还可能定制化配置折射组件，以满足发射组件的光线可经折射组件折射后进入接收组件。

对应的，S2中判断每个探测信息是否检测出站台门间隙存在障碍物，对激光对射传感器而言，具体指当获取的遮挡信息为存在遮挡时，激光传感器发出请求信号，由图像传感器根据图像特征，判断激光对射传感器的发射装置以及接收装置是否存在物体遮挡，确认是否为误报，并确认激光发射路径是否和图像模拟的设计路径相符合，若不存在误报且路径相符合，则确定存在障碍物；

对3D激光扫描传感器而言，具体指将3D激光扫描传感器获取的识别数据与第一数据库的数据信息进行对比分析，当数据不匹配时判断存在障碍物；

对图像传感器而言，具体指将图像传感器提取的相关特征值与第二数据库进行对比识别，当数据不匹配时判断存在障碍物。

对应的，该方法对应一种基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测系统，该系统包括至少三个传感器检测装置、与传感器检测装置相连以获取传感器检测装置的探测信息的处理模块，该处理模块包括分析调整模块以及与分析调整模块相连的决策模块，该分析调整模块用于分析探测信息并对可信度值进行调节，决策模块根据检测出障碍物的探测信息个数以及可信度乘积判断是否存在障碍物并据此决策控制列车运行与否；

该系统还包括主机，该主机与处理模块相连以接收决策模块反馈的信息并进行显示，具体而言，该主机会显示误报的传感器检测装置、存在障碍物的具体站台位置等。

本发明采用将三个传感器融合，采用组合式安全控制逻辑方法，解决了目前激光、红外等单一探测方案技术局限性以及误报率高，降低影响行车概率的问题，提升了运营安全；同时，3D激光扫描、图像传感器等的探测为立体区域，提高了探测覆盖度和检测准确性，扩大探测范围，实现了由点探测提升至整体区域探测，实现了对障碍物的精确定位，能快速提醒站务人员实现每个滑动门夹人夹物的定位，也继而提升了站务管理人员处理效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：所述方法包括，

S1、获取3D激光扫描传感器、图像传感器、激光对射传感器三个传感器检测装置对站台门间隙的探测信息，并判断每个探测信息是否检测出站台门间隙存在障碍物；

S2、统计检测出站台门间隙存在障碍物的探测信息个数，并判断该个数是否大于1，若否，执行S3，若是，执行S4；

S3、上报传感器检测装置存在误报，站台门间隙不存在障碍物，提示工作人员及时处理误报情况，通知列车可驶离站点；

S4、计算检测出障碍物信息的两两传感器检测装置的可信度乘积，并判断计算出的可信度乘积是否均小于阈值m，若否，执行S5，若是，执行S6；

S5、上报站台门间隙存在障碍物并具体显示站台门位置，控制断开列车安全回路，提示工作人员及时处理障碍物；

S6、对检测出障碍物信息的传感器检测装置进行可信度调节，再根据新的可信度重新计算可信度乘积，判断新的可信度乘积与阈值m大小，当新的可信度乘积均小于阈值m时，执行S3，反之，执行S5；

其中，所述S1中的判断每个探测信息是否检测出站台门间隙存在障碍物，对激光对射传感器而言，具体指当获取的遮挡信息为存在遮挡时，激光传感器发出请求信号，由图像传感器根据图像特征，判断激光对射传感器的发射装置以及接收装置是否存在物体遮挡，确认是否为误报，并确认激光发射路径是否和图像模拟的设计路径相符合，若不存在误报且路径相符合，则确定存在障碍物；

对3D激光扫描传感器而言，具体指将3D激光扫描传感器获取的识别数据与第一数据库的数据信息进行对比分析，当数据不匹配时判断存在障碍物；

对图像传感器而言，具体指将图像传感器提取的相关特征值与第二数据库进行对比识别，当数据不匹配时判断存在障碍物；

所述第一数据库由3D激光扫描传感器在列车进站停稳后，对车门和站台门间隙形成的探测区域进行扫描，获取探测区域的空间三维距离信息，建立列车和站台门间的整体背景轮廓形成；

所述第二数据库由图像传感器在列车进站停稳后，对探测区域进行扫描，获取停车后的探测区域图像特征，同时获取站台门内侧、站台边以及站台门内侧和站台边所对应区域内的列车外围轮廓数据形成。

2.根据权利要求1所述基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：所述S6中对检测出障碍物信息的传感器检测装置进行可信度调节，具体包括，

针对3D激光扫描传感器，结合设置于站台上的第四传感器，调整3D激光扫描传感器的可信度值；

针对图像传感器，结合设置于站台上的第五传感器和第六传感器的检测值，调整图像传感器的可信度值；

针对激光对射传感器，结合设置于站台上的第五传感器和第七传感器的检测值，调整激光对射传感器的可信度值。

3.根据权利要求2所述基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：

所述阈值m为0.7，所述3D激光扫描传感器的可信度值为0.9、图像传感器的可信度值为0.8、激光对射传感器的可信度值为0.7。

4.根据权利要求3所述基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：

所述第四传感器、第五传感器、第六传感器、第七传感器分别为震动传感器、光强传感器、灰尘传感器、雨水传感器。

5.根据权利要求4所述基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：

所述结合设置于站台上的第四传感器，调整3D激光扫描传感器的可信度值，具体指当震动传感器检测无异常震动时，将3D激光扫描传感器的可信度调至1，反之保持不变；

所述结合设置于站台上的第五传感器和第六传感器的检测值，调整图像传感器的可信度值，具体指当光强传感器检测到环境光线正常而灰尘传感器检测出灰尘系数低时，提升图像传感器的可信度至0.9，反之保持不变；

所述结合设置于站台上的第五传感器和第七传感器的检测值，调整激光对射传感器的可信度值，具体指光强传感器检测到环境光线正常，雨水传感器检测到无明显降水时，提升激光对射传感器的可信度至0.8，反之保持不变。

6.根据权利要求5所述基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：

所述激光对射传感器在列车进站停稳后，利用图像传感器通过识别出列车外围轮廓、站台边轮廓，模拟勾勒出的整侧站台轨道侧两条外围轮廓线和图像传感器的识别特征，进行发射与接收的自动对准调节。

7.根据权利要求6所述基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法，其特征在于：

所述S1中的探测信息对3D激光扫描传感器而言，具体指3D激光扫描传感器在建立第一数据库后，再次对探测区域的轮廓距离信息进行识别以获取识别数据；

对图像传感器而言，具体指图像传感器对探测区域进行拍照识别，提取相关特征值；

对激光对射传感器而言，具体指激光对射传感器对探测区域进行对射探测，以获取是否存在遮挡信息。

8.一种采用如权利要求1所述基于多传感融合技术的站台门间隙防夹检测方法的检测系统，其特征在于：所述系统包括，

3D激光扫描传感器、图像传感器、激光对射传感器三个传感器检测装置；

处理模块，所述处理模块与传感器检测装置相连以获取传感器检测装置的探测信息；

所述处理模块包括分析调整模块以及与分析调整模块相连的决策模块，所述分析调整模块用于分析探测信息并对可信度值进行调节，所述决策模块根据检测出障碍物的探测信息个数以及可信度乘积判断是否存在障碍物并据此决策控制列车运行与否；

主机，所述主机与处理模块相连以接收决策模块反馈的信息并进行显示。

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