CN112406965A - 一种提高列车定位安全性的方法及系统 - Google Patents
一种提高列车定位安全性的方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112406965A CN112406965A CN202011250281.8A CN202011250281A CN112406965A CN 112406965 A CN112406965 A CN 112406965A CN 202011250281 A CN202011250281 A CN 202011250281A CN 112406965 A CN112406965 A CN 112406965A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- real
- train
- time
- pose information
- scanning point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 14
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 10
- 238000011161 development Methods 0.000 description 9
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 5
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033772 system development Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
- B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
- B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
- B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
本发明提供一种提高列车定位安全性的方法及系统，包括：获取列车的实时位姿信息，并根据实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。本发明提供的提高列车定位安全性的方法及系统，利用标准的里程特征表对实时位姿信息对应的当前线路特征进行校验，并确认验证结果是否在可接受的范围，从而实现了对高精度定位的监督，当前定位出现偏差甚至跑飞时能够在第一时间检测到，避免基于错误的位姿信息进行后续计算而导致不可预料的严重后果，有效的提高了列车定位安全性，保障了行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种提高列车定位安全性的方法及系统。
背景技术
在轨道交通行业快速向智能无人驾驶方向推进的过程中，只有精确的定位列车当前所处的位置和姿态(以下简称位姿)，才能充分利用先验知识(即事先做好的高精度电子地图)来感知列车前方的环境和态势，尤其是预知列车前方的轨道位置和形态(如有无道岔以及何种道岔等)，进而可以判定车载传感器所检测到的障碍物是否在轨道上，以及是否对本车构成威胁。
常规的高精度定位系统通常采用基于高精度电子地图的定位方法，包括融合车辆速度和惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)等传感器的数据获得车辆的粗定位，再通过车载激光雷达实时扫描点云与高精度电子地图的匹配找到车辆的精确位姿。
但是现有的基于高精度电子地图的定位结果可能存在偏差，甚至跑飞，跑飞后其效果甚至还不如粗定位，出现偏差的原因主要有：
一方面，在将扫描点云与电子地图匹配的过程中，要使用数值优化方法。由于优化输出的结果可能只是局部最优解，而不是全局最优解，而局部最优解与全局最优解之间可能会存在较大差异，从而出现定位偏差。这个问题通常与优化过程的输入值(通常是前一周期的输出值)以及所使用的优化方法相关，仅靠输出结果无法判断其是局部最优解还是全局最优解。
另一方面，在扫描点云获取的过程中，若受到比较严重的噪声干扰(如其他车辆，或者雷达噪点)时，所获得的扫描点云可能会大幅度偏离真实值，从而导致高精定位系统跑偏。而高精度定位系统并不能依据扫描结果准确的检测出是否存在噪声干扰。
有鉴于此，亟需改进现有的基于高精度电子地图定位方法，以识别其在定位过程中可能出现的偏差或跑飞。
发明内容
本发明提供一种提高列车定位安全性的方法及系统，用以解决现有技术中在进行列车定位的过程中，无法对可能出现的偏差甚至跑飞无法识别的缺陷，以有效的提高列车的定位安全性和行车安全。
本发明提供一种提高列车定位安全性的方法，包括：获取列车的实时位姿信息，并根据所述实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；
对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的方法，所述获取列车的实时位姿信息，包括：获取列车的运行状态数据，以根据所述运行状态数据确定列车的位姿估计；根据所述位姿估计从高精度电子地图中提取参考扫描点云；获取列车的实时扫描点云；将所述参考扫描点云与所述实时扫描点云进行匹配，以根据匹配结果确定所述实时位姿信息。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的方法，所述根据所述实时位姿信息，确定列车的当前线路特征，包括：根据所述实时位姿信息，确定列车的实时里程；根据所述实时里程从高精度电子地图中提取所述当前线路特征；所述高精度电子地图包含所述实时里程与所述当前线路特征的映射关系。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的方法，所述对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性包括：从里程特征表中查询到与所述实时里程对应的标准线路特征；利用所述标准线路特征对所述当前线路特征进行验证；若所述标准线路特征与所述当前线路特征之间的偏差小于特征指标阈值，则所述校验结果为合格，以确定所述实时位姿信息是正确的；若所述标准线路特征与所述当前线路特征之间的偏差不小于所述特征指标阈值，则所述校验结果为不合格，以确定所述实时位姿信息是有误的。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的方法，在所述根据所述位姿估计从高精度电子地图中提取参考扫描点云之前，创建所述高精度电子地图，具体包括：构建初始电子地图；依次采集全线路的多帧扫描点云、每帧所述扫描点云对应的列车运行数据、每帧所述扫描点云对应的线路特征；根据所述列车运行数据确定相邻两帧所述扫描点云之间的位置关系；根据所述位置关系，将所述扫描点云逐帧添加至所述初始电子地图中，构成所述高精度电子地图；所述高精度电子地图中的每帧所述扫描点云具有与之对应的线路特征。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的方法，在创建所述高精度电子地图之后，还包括：标注所述高精度电子地图中的轨道线；确定所述轨道线的空间坐标，创建所述轨道走向图。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的方法，
在确定所述实时位姿信息是正确的情况下，根据所述实时位姿信息在轨道走向图中确定列车所处的轨道位置；
根据所述轨道位置，结合实时扫描点云，获取所述轨道位置处的障碍物信息。
本发明还提供一种提高列车定位安全性的系统，包括：定位模块和监督模块；所述定位模块包括第一运算单元和第二运算单元；所述第一运算单元用于获取列车的实时位姿信息；所述第二运算单元用于根据所述实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；所述监督模块用于对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的系统，所述监督模块还包括查表模块；所述查表模块用于从里程特征表中查询到与所述实时里程对应的标准线路特征。
根据本发明提供的一种提高列车定位安全性的系统，所述监督模块还包括障碍物检测模块；所述障碍物检测模块，用于根据所述实时位姿信息在轨道走向图中确定列车所处的轨道位置，并结合实时扫描点云获取所述轨道位置处的障碍物信息。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述提高列车定位安全性的方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述提高列车定位安全性的方法的步骤。
本发明提供的提高列车定位安全性的方法及系统，通过利用里程特征表对实时位姿信息对应的当前线路特征进行校验，以确认该结果是否在可接受的范围，从而实现了对高精度定位的监督，当前定位出现偏差甚至跑飞时能够在第一时间检测到，避免基于错误的位姿信息进行后续计算而导致不可预料的严重后果，有效的提高了列车定位安全性，保障了行车安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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是本发明提供的提高列车定位安全性的方法的流程示意图；
图2是本发明提供的获取当前线路特征的流程示意图；
图3是本发明提供的获取里程特征表和轨道走向图的流程示意图；
图4是本发明提供的获取列车前方障碍物信息的流程示意图；
图5是本发明提供的提高列车定位安全性的系统的结构示意图；
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
下面结合图1-图6描述本发明实施例所提供的提高列车定位安全性的方法和系统。
图1是本发明提供的提高列车定位安全性的方法的流程示意图，如图1所示，包括但不限于以下步骤：
步骤S1：获取列车的实时位姿信息；确定列车的当前线路特征；
步骤S2：对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
具体地，在本端面实施例中步骤S1的执行单元可以是非安全计算机B，其上设置有高精度定位模块，非安全计算机B上预先装载有高精度电子地图、粗定位模块和高精度定位模块等。
具体地，可以在列车上搭载激光雷达、IMU、测速设备等，在列车行驶过程中实时采集轨道线路的实时扫描点云和车辆运行数据。
其中，扫描点云可以利用安装在车辆头端的激光雷达获取，激光雷达可以正对车辆前进的方向。
进一步地，所述车俩运行数据可以是基于车辆上的测速设备(如速度传感器或毫米波雷达)以及全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)等设备输入的数据。将各个检测设备获取的车俩运行数据输入至非安全计算机B中的粗定位模块，则可以根据所述车俩运行数据获得车辆的粗略位置。
进一步地，所述车俩运行数据还可以包括IMU数据，粗定位模块根据所述粗略位置和所述IMU数据，则可以获得有偏差的车辆位姿估计。
进一步地，可以根据有偏差的车辆位姿估计从高精度电子地图中提取对应区域的点云(以下统一称为：参考扫描点云)。对实时扫描点云进行消除噪点等预处理后，将实时扫描点云与参考扫描点云进行匹配，以获取到列车的实时位姿信息，实现列车的精准定位。
进一步地，在步骤S1中实现列车的精准定位后，进入步骤S2。其中，步骤S2的执行单元可以是安全计算机A。可选地，安全计算机A上可以预先加载有里程特征表、轨道走向图、查表模块、特征比较模块和障碍物检测模块等。
根据列车的精准定位，可以获取列车的精确里程。根据所述精确里程，从高精度电子地图中提取出该精确里程所对应的线路特征(以下统称当前线路特征)。
进一步地，在本发明实施例中，在获取到列车的精确里程之后，还包括：根据精确里程，从预先构建的里程特征表中查询到与所述精确里程对应的线路特征(以下简称标准线路特征)。
其中，所述里程特征表是预先构建的理想状态下的，里程与线路特征的标准映射表。
进一步地，可以利用里程特征表对当前线路特征进行校验，即将当前线路特征与标准线路特征进行比对，若两者的差异在合理的范围内，则认为校验结果是合格的。若当前线路特征与标准线路特征的比对结果相差较大，则说明所获取的列车的实时位姿信息可能存在较大的偏差，故需要利用列车上搭载激光雷达、IMU、测速设备等重新获取列车的实时位姿信息，直至校验结果合格为止。
可选地，若连续多次校验结果均不合格，还可以根据当前线路特征与标准线路特征比对结果，进一步确定导致校验结果不合格的原因。
例如，若连续3次校验结果均不合格，则分析连续3次的当前线路特征与标准线路特征比对结果。若发现导致连续3次不合格的原因相同，且均是由于IMU数据异常造成的，则可以通知工作人员对IMU进行检查、调整或更换。
进一步地，在校验结果是合格的情况下，则说明所获取的列车的实时位姿信息是正确的，则可以根据所述实时位姿信息，从轨道走向图中找到列车前方轨道的位置。
其中，所述轨道走向图是在高精度电子地图中，将轨道线标注出来并标注上空间坐标后所形成的。即根据列车的位姿信息可以在所述轨道走向图中直接查找到与之对应的轨道的空间坐标。
本发明实施例提供的提高列车定位安全性的方法，利用里程特征表对实时位姿信息对应的当前线路特征进行校验，以确认该结果是否在可接受的范围，从而实现了对高精度定位的监督，当前定位出现偏差甚至跑飞时能够在第一时间检测到，避免基于错误的位姿信息进行后续计算而导致不可预料的严重后果，有效的提高了列车定位安全性，保障了行车安全。
与此同时，本发明实施例采用高安全等级的监督模块对高精度定位模块的输出结果进行监督，使得对算力有很高要求的监督模块的安全等级可以显著低于定位模块(例如，至少定位模块不需要使用冗余计算平台)，从而显著缩短开发周期和开发成本，从而大幅度降低整个系统的复杂度和技术难度，
进一步地，本发明实施例将高精度定位系统分解为高安全等级的计算机A和低安全等级的计算机B，其中高精度定位相关的算法全部在计算机B上实现，而计算机B由于安全等级较低，可以相对容易的使用新算法和新的高性能硬件计算平台，提升定位精度和和可靠性，从而显著加快技术迭代速度，始终与世界先进水平保持同步。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤S1所述的获取列车的实时位姿信息，可以包括但不限于以下步骤：
获取列车的运行状态数据，以根据所述运行状态数据确定列车的位姿估计；
根据所述位姿估计从高精度电子地图中提取参考扫描点云；
获取列车的实时扫描点云；
将所述参考扫描点云与所述实时扫描点云进行匹配，以根据匹配结果确定所述实时位姿信息。图2是本发明实施例提供的获取当前线路特征的流程示意图，如图2所示，记载了获取列车的实时位姿信息的方法，包括：
首先，获取列车的运行状态数据，包括：利用搭载在列车上的测速设备获取车辆速度，结合GNSS所获取的列车GNSS数据，对列车的当前位置进行粗定位，并根据粗定位所获取的位姿估计。结合IMU获取的列车的实时姿态数据(包括加速度、角速度等)，在粗定位所获取的位姿估计的基础上，确定列车的有偏差的位姿估计。
然后，根据所述有偏差的位姿估计可以从预先构建的高精度电子地图中，确定出列车的参考扫描点云。
进一步地，利用车载激光雷达，获取当前扫描点云。对实时扫描点云进行消除噪点等预处理后，将实时扫描点云与参考扫描点云进行匹配，以获取到列车的实时位姿信息，实现列车的精准定位。
其中，对实时扫描点云与参考扫描点云进行匹配的方法可采用基于空间几何特征的优化算法，如：迭代最近点算法(Iterative Closest Point，ICP)。
本发明实施例提供了一种获取列车的实时位姿信息的方法，有效的利用了高精度电子地图，结合基于空间几何特征的匹配算法，有效的保证了列车定位的精准性，初步保证了所获取的实时位姿信息的准确性。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，步骤S2中所述的根据实时位姿信息，确定列车的当前线路特征，主要包括但不限于以下步骤：
根据所述实时位姿信息，确定列车的实时里程；
根据所述实时里程从高精度电子地图中提取所述当前线路特征；
所述高精度电子地图包含所述实时里程与所述当前线路特征的映射关系。
由于所获取的实时位姿信息中，不仅包含有列车当前的姿态信息，还包括列车当前的位置信息。根据列车当前的位置信息则可以确定出列车的当前运行里程(以下统称实时里程)。
在本发明实施例中，里程是沿轨道线展开的一维位置(例如某地铁线下行方向1738.64米处)；特征是一系列与里程相对应的线路地理特征的量化指标(以下简称线路特征)。
其中，线路特征包括但不限于：车辆行驶到该里程时(在世界坐标系下)的空间位置、航向、俯仰角等位姿数据，接触网的位置和高度等。若线路里程是在隧道内，则所述线路特征还可以包括隧道的宽度、高度等。
在本发明实施例提供的高精度电子地图中，上述里程以及与里程对应的线路特征，均通过所述高精度电子地图中扫描点云进行了融合。即对于任一帧扫描点云均存在与之对应的里程以及与之对应的线路特征。故在获取到列车的实时里程之后，可以直接从所述高精度电子地图中直接读取与所述实时里程对应的当前线路特征。
进一步地，所述对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性，具体包括：从里程特征表中查询到与所述实时里程对应的标准线路特征；利用所述标准线路特征对所述当前线路特征进行验证；若所述标准线路特征与所述当前线路特征之间的偏差小于特征指标阈值，则所述校验结果为合格，以确定所述实时位姿信息是正确的；若所述标准线路特征与所述当前线路特征之间的偏差不小于所述特征指标阈值，则所述校验结果为不合格，以确定所述实时位姿信息是有误的。需要说明的是，本发明实施例提供的里程特征表，从里程到线路特征的映射关系只与具体的轨道线路相关，与车辆、雷达等车载设备无关。当给定具体的轨道线路时，从里程到线路特征的映射就是确定的(即里程特征表是确定的)。换句话说，任意一辆列车行驶到同一个里程时，所获得的线路特征都是一致的(在一定的误差范围内)。高精度电子地图中实际上也隐含了从里程到所有线路特征的映射关系，因此，在本发明实施例中，将里程特征表直接从高精度电子地图导出，作为对列车的实时位姿信息的校验标准，其里程的粒度至少可以达到分米级。
根据列车运行数据以及所获取的扫描点云所确定的列车的实时位姿信息，则可能因为车辆、雷达等车载设备的测量状态、测量环境的不同产生差异，从而导致根据实时位姿信息从高精度电子地图中所实时读取的当前线路特征，与根据当前里程从里程特征表中读取的标准线路特征之间存在差异性。
可以预先设定一个特征指标阈值，在标准线路特征与当前线路特征之间的偏差小于特征指标阈值时，则认为两者之间的差异是在合理的范围内，此时可以认为校验结果为合格，则可以确定出所获取的实时位姿信息是正确的，故可以利用其进行列车的行车安全控制。
反之，若标准线路特征与当前线路特征之间的偏差大于或等于特征指标阈值时，则认为两者之间的差异是在超出了合理的范围，此时则可以认为校验结果是不合格的，故所获取的实时位姿信息是有误的，且误差超出了能容忍的范畴。
本发明实施例提供的提高列车定位安全性的方法，利用预先构建的里程特征表作为参考标准，对每次获取的实时位姿信息进行验证，以确保验证结果在可接受的范围，实现了对高精度定位的监督，在当前所获取的实时位姿信息出现偏差甚至跑飞时，能够在第一时间检测到，避免基于错误结果进行后续计算导致不可预料的严重后果，从而大幅度提升了高精度定位方法的安全性。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在所述根据所述位姿估计从预先构建的高精度电子地图中提取参考扫描点云之前，创建所述高精度电子地图，具体包括：
构建初始电子地图；
依次采集全线路的多帧扫描点云、每帧所述扫描点云对应的列车运行数据、每帧所述扫描点云对应的线路特征；
根据所述列车运行数据确定相邻两帧所述扫描点云之间的位置关系；
根据所述位置关系，将所述扫描点云逐帧添加至所述初始电子地图中，构成所述高精度电子地图；
所述高精度电子地图中的每帧所述扫描点云具有与之对应的线路特征。
高精度电子地图本质上也是一个点云，由若干帧经过处理的扫描点云，根据各帧点云之间的相互位置关系叠加在一起，再经过降采样等手段压缩后形成的。本发明实施例提供了一种创建高精度电子地图的方法，包括但不限于以下步骤：
在建立高精度电子地图之前，需要采集全线路的扫描点云(利用车载激光雷达实时检测)以及列车运行数据(利用测速设备以及IMU等实时检测)。在数据采集时，应确保没有数据采集区域内，没有任何障碍物(例如车辆或行人)在前方，以确保建立的高精度电子地图中没有障碍物的干扰。然后，对采集的所有扫描点云依次进行消除噪点等预处理。
在高精度电子地图构建的过程中，先将第一帧扫描点云直接添加到初始电子地图中，然后将后续的扫描点云逐一与电子地图进行匹配，包括：根据每帧扫描点云对应的列车运行数据对列车的当前位置进行估计，以获取列车对应的位姿，再根据这一位姿对扫描点云进行变换后，叠加在初始电子地图上。与此同时，将每帧扫描点云所对应的线路特征，也添加至所述初始电子地图上。
按照全线路中各个扫描点云之间的位姿关系(可以根据点云匹配的方法)，依次对每帧扫描点云进行上述操作，直至将所有的扫描点云均叠加至所述初始电子地图中，即可以获取到所述高精度电子地图。
在将所有扫描点云添加到高精度电子地图后，对所述高精度电子地图进行检查验证，在确认无误后就可以将建立好的高精度电子地图加载到车载计算机中。
本发明实施例提供的提高列车定位安全性的方法，将每帧扫描点云所对应的线路特征作为扫描点云的一部分，构建出高精度的电子地图，以为后期构建里程特征表以及根据实时里程确定列车的当前线路特征，以为实时位姿信息的验证提供了数据基础，有效的提高了列车定位安全性，保障了行车安全。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在创建所述高精度电子地图之后，还包括：
标注所述高精度电子地图中的轨道线；
确定所述轨道线的空间坐标，创建所述轨道走向图。
图3是本发明提供的获取里程特征表和轨道走向图的流程示意图，如图3所示，本发明实施例提供的根据高精度电子地图，分别建立里程特征表和轨道走向图的方法，包括以下内容：
首先，里程特征表是一个从里程到线路地理特征的映射表。其中里程是沿轨道线展开的一维位置(例如某地铁线下行方向1738.64米处)。
线路特征是一系列与里程相对应的线路地理特征的量化指标，包括但不限于：车辆行驶到该里程时(在世界坐标系下)的空间位置、航向、俯仰角等位姿数据，接触网的位置和高度，如果在隧道内则包括隧道的宽度、高度等。这些线路特征都可以通过扫描点云以及扫描点云与高精度电子地图的匹配获得。
从里程到线路特征的映射关系只与具体的轨道线路相关，与车辆、雷达等无关。当给定具体的轨道线路时，从里程到线路特征的映射就是确定的。高精度电子地图中实际上隐含了从里程到所有线路特征的映射关系，因此里程特征表可以直接从高精度电子地图导出，里程的粒度至少应达到分米级。
进一步地，在制作轨道走向图之前，必须先在高精度电子地图中将轨道标注出来。对于采集地图数据时车辆运行过的线路，可以通过地图数据实现轨道的自动标注；对于没有运行过的线路(例如一些分支岔道)可以通过人工的方式进行标注。标注完成后，将轨道线的空间坐标单独导出，形成轨道走向图。
本发明实施例提供的提高列车定位安全性的方法，通过构建里程特征表和轨道走向图，仅仅需要根据获取的实时位置信息，就可以通过列表比对的方法实现对于列车的实时位姿信息的校验，同时还可以根据验证通过的实时位姿信息，实时获取列车前方的轨道所在位置，提升定位安全性和和可靠性。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在确定所述实时位姿信息是正确的情况下，根据所述实时位姿信息在轨道走向图中确定列车所处的轨道位置；根据所述轨道位置，结合实时扫描点云，获取所述轨道位置处的障碍物信息。
图4是本发明提供的获取列车前方障碍物信息的流程示意图，如图4所示，本发明实施例可以根据列车的实时位姿信息中所包含的列车实时里程，确定出列车所处的轨道位置的空间坐标。
然后，从列车所获取的实时扫描点云中，检测到所述轨道所在的位置周围是否存在影响行车安全的障碍物存在，包括判定实时扫描点云所检测到的目标是否在轨道上，以及是否对本车构成威胁等。
本发明实施例提供的提高列车定位安全性的方法，通过获取列车的实时位姿信息，以确定出列车所处的轨道位置，并结合实时扫描点云，对列车前方的轨道进行障碍物识别，有效的提高了识别的精度，保证了行车的安全性。
图5是本发明提供的提高列车定位安全性的系统的结构示意图，如图5所示，该系统包括但不限于：定位模块和监督模块；
所述定位模块包括第一运算单元和第二运算单元；
所述第一运算单元用于获取列车的实时位姿信息；
所述第二运算单元用于根据所述实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；
所述监督模块所述监督模块用于对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
可选地，所述监督模块还包括查表模块；所述查表模块用于从所述里程特征表中查询到与所述实时里程对应的标准线路特征。
可选地，所述监督模块还包括障碍物检测模块；所述障碍物检测模块用于基于所述轨道位置，结合实时扫描点云，获取所述轨道位置处的障碍物信息。
由于现有的基于高精度电子地图的定位系统通常需要耗费巨大的CPU算力，尤其是在扫描点云与高精度电子地图的匹配过程中。但是要配置高安全等级的高算力计算平台，成本十分高昂，给高精度定位系统的研发和推广造成了巨大的障碍。且基于高精度电子地图的定位方法方兴未艾，各种新的传感器和算法层出不穷。而高安全等级的计算平台通常要采用冗余计算架构，使用安全操作系统，系统结构复杂，技术难度高，开发周期长，系统开发完成时就已经变成了落后技术，不利于高精度定位系统的快速发展和技术进步。
为了有效的克服现有技术在所使用的定位系统的上述缺陷，本发明实施例提供了一种提高列车定位安全性的系统，整个系统包括：高安全等级的监督模块，用于通过查表比较的方法，对用于实现列车高精度定位的定位模块的输出结果进行实时验证和评估，以保证定位模块的输出结果是在可接受的范围内，从而实现了对定位模块输出结果的监督，杜绝定位模块的输出结果出现偏差甚至跑飞而不知情的情况发生。其中，所述输出结果主要是指列车的实时位姿信息。
本发明实施例提供的提高列车定位安全性的系统，利用高安全等级的监督模块对用于高精度定位的定位模块的输出结果进行监督，使得对算力有很高要求的定位模块的安全等级可以显著低于监督模块，从而大幅度降低整个系统的复杂度和技术难度，显著缩短开发周期和开发成本，其原因在于：，将整个提高列车定位安全性的系统分解为高安全等级的监督模块和低安全等级的定位模块，其中高精度定位相关的算法全部在定位模块上实现，而监督模块由于安全等级较低，可以相对容易的使用新算法和新的高性能硬件计算平台，提升定位安全性和和效果，从而显著加快技术迭代速度，始终与世界先进水平保持同步；且定位模块不需要使用冗余计算平台，可以显著缩短开发周期和开发成本。
定位模块主要包括第一运算单元和第二运算单元。其中，第一运算单元可以包括粗定位模块和高精度定位模块组成，并存储有高精度电子地图，用于获取列车的实时位姿信息；第二运算单元用于读取所述实时位姿信息中的当前线路特征。
监督模块则主要包括由里程特征表，轨道走向图，查表模块，特征比较模块、轨道定位模块和障碍物检测模块等。
其中，所述查表模块用于从所述里程特征表中查询到与所述实时里程对应的标准线路特征；特征比较模块用于利用查询模块输出的里程特征表对所述当前线路特征进行校验，所述里程特征表是预先构建的里程与线路特征的标准映射表；轨道定位模块用于在所述校验结果为合格的情况下，根据所述实时位姿信息在轨道走向图中确定列车所处的轨道位置；所述障碍物检测模块用于基于所述轨道位置，结合实时扫描点云，获取所述轨道位置处的障碍物信息。
本发明实施例提供的提高列车定位安全性的系统，一方面，利用里程特征表对实时位姿信息对应的当前线路特征进行校验，以确认该结果是否在可接受的范围，从而实现了对高精度定位的监督，当前定位出现偏差甚至跑飞时能够在第一时间检测到，避免基于错误的位姿信息进行后续计算而导致不可预料的严重后果，有效的提高了列车定位安全性，保障了行车安全；另一方面，本发明将提高列车定位安全性的系统分解成计算和监督两个子系统(即定位模块和监督模块)，使得算法密集和计算密集的定位模块的安全等级较低，因此可以比较容易的使用最新的定位技术，例如新的算法、新的硬件计算平台等，提升定位安全性和可靠性，从而显著加快技术迭代速度，跟上高精度定位技术快速发展的步伐。
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(CommunicationsInterface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行提高列车定位安全性的方法，该方法包括：获取列车的实时位姿信息，并根据实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
此外，上述的存储器630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(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的提高列车定位安全性的方法，该方法包括：获取列车的实时位姿信息，并根据实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的提高列车定位安全性的方法，该方法包括：获取列车的实时位姿信息，并根据实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
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 (10)
1.一种提高列车定位安全性的方法，其特征在于，包括：
获取列车的实时位姿信息，并根据所述实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；
对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
2.根据权利要求1所述的提高列车定位安全性的方法，其特征在于，所述获取列车的实时位姿信息，包括：
获取列车的运行状态数据，以根据所述运行状态数据确定列车的位姿估计；
根据所述位姿估计从高精度电子地图中提取参考扫描点云；
获取列车的实时扫描点云；
将所述参考扫描点云与所述实时扫描点云进行匹配，以根据匹配结果确定所述实时位姿信息。
3.根据权利要求1所述的提高列车定位安全性的方法，其特征在于，所述根据所述实时位姿信息，确定列车的当前线路特征，包括：
根据所述实时位姿信息，确定列车的实时里程；
根据所述实时里程从高精度电子地图中提取所述当前线路特征；
所述高精度电子地图包含所述实时里程与所述当前线路特征的映射关系。
4.根据权利要求3所述的提高列车定位安全性的方法，其特征在于，所述对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性，包括：
从里程特征表中查询到与所述实时里程对应的标准线路特征；
利用所述标准线路特征对所述当前线路特征进行验证；
若所述标准线路特征与所述当前线路特征之间的偏差小于特征指标阈值，则所述校验结果为合格，以确定所述实时位姿信息是正确的；
若所述标准线路特征与所述当前线路特征之间的偏差不小于所述特征指标阈值，则所述校验结果为不合格，以确定所述实时位姿信息是有误的。
5.根据权利要求2所述的提高列车定位安全性的方法，其特征在于，在根据所述位姿估计从高精度电子地图中提取参考扫描点云之前，创建所述高精度电子地图，具体包括：
构建初始电子地图；
依次采集全线路的多帧扫描点云、每帧所述扫描点云对应的列车运行数据、每帧所述扫描点云对应的线路特征；
根据所述列车运行数据确定相邻两帧所述扫描点云之间的位置关系；
根据所述位置关系，将所述扫描点云逐帧添加至所述初始电子地图中，构成所述高精度电子地图；
所述高精度电子地图中的每帧所述扫描点云具有与之对应的线路特征。
6.根据权利要求5所述的提高列车定位安全性的方法，其特征在于，在创建所述高精度电子地图之后，还包括：
标注所述高精度电子地图中的轨道线；
确定所述轨道线的空间坐标，创建所述轨道走向图。
7.根据权利要求1所述的提高列车定位安全性的方法，其特征在于，在确定所述实时位姿信息是正确的情况下，根据所述实时位姿信息在轨道走向图中确定列车所处的轨道位置；
根据所述轨道位置，结合实时扫描点云，获取所述轨道位置处的障碍物信息。
8.一种提高列车定位安全性的系统，其特征在于，包括：定位模块和监督模块；
所述定位模块包括第一运算单元和第二运算单元；
所述第一运算单元用于获取列车的实时位姿信息；
所述第二运算单元用于根据所述实时位姿信息，确定列车的当前线路特征；
所述监督模块用于对所述当前线路特征进行校验，以根据校验结果确定所述实时位姿信息的正确性。
9.根据权利要求8所述的提高列车定位安全性的系统，其特征在于，所述监督模块还包括查表模块；
所述查表模块用于从里程特征表中查询到与所述实时里程对应的标准线路特征。
10.根据权利要求8所述的提高列车定位安全性的系统，其特征在于，所述监督模块还包括障碍物检测模块；
所述障碍物检测模块，用于根据所述实时位姿信息在轨道走向图中确定列车所处的轨道位置，并结合实时扫描点云获取所述轨道位置处的障碍物信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011250281.8A CN112406965B (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种提高列车定位安全性的方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011250281.8A CN112406965B (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种提高列车定位安全性的方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112406965A true CN112406965A (zh) | 2021-02-26 |
| CN112406965B CN112406965B (zh) | 2023-02-17 |
Family
ID=74781573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011250281.8A Active CN112406965B (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种提高列车定位安全性的方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112406965B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113650645A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-16 | 北京埃福瑞科技有限公司 | 一种识别列车道岔走向的方法及系统 |
| CN113978512A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-28 | 北京埃福瑞科技有限公司 | 轨道列车定位方法及装置 |
| CN115195824A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-10-18 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 标定方法、定位方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705095A1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-27 | Sener, Ingenieria E Industria, S.A. | Block system and method with intrinsic safety for low railroad traffic density lines |
| CN108051838A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-05-18 | 佛山科学技术学院 | 一种车联网定位方法 |
| CN110717350A (zh) * | 2018-07-11 | 2020-01-21 | 沈阳美行科技有限公司 | 一种行车轨迹的校正方法及校正装置 |
| CN111098894A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-05-05 | 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所 | 一种基于轨道曲线特征的列车定位方法及系统 |
| CN111174777A (zh) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 定位方法、装置以及电子设备 |
| CN111721289A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-29 | 北京百度网讯科技有限公司 | 车辆定位方法、装置、设备、存储介质及车辆 |
| CN111831768A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-10-27 | 北京嘀嘀无限科技发展有限公司 | 纠正行驶轨迹的方法、装置、存储介质及电子设备 |
-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011250281.8A patent/CN112406965B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705095A1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-27 | Sener, Ingenieria E Industria, S.A. | Block system and method with intrinsic safety for low railroad traffic density lines |
| CN108051838A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-05-18 | 佛山科学技术学院 | 一种车联网定位方法 |
| CN110717350A (zh) * | 2018-07-11 | 2020-01-21 | 沈阳美行科技有限公司 | 一种行车轨迹的校正方法及校正装置 |
| CN111174777A (zh) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 定位方法、装置以及电子设备 |
| CN111098894A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-05-05 | 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所 | 一种基于轨道曲线特征的列车定位方法及系统 |
| CN111831768A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-10-27 | 北京嘀嘀无限科技发展有限公司 | 纠正行驶轨迹的方法、装置、存储介质及电子设备 |
| CN111721289A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-29 | 北京百度网讯科技有限公司 | 车辆定位方法、装置、设备、存储介质及车辆 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113650645A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-16 | 北京埃福瑞科技有限公司 | 一种识别列车道岔走向的方法及系统 |
| CN113978512A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-28 | 北京埃福瑞科技有限公司 | 轨道列车定位方法及装置 |
| CN113978512B (zh) * | 2021-11-03 | 2023-11-24 | 北京埃福瑞科技有限公司 | 轨道列车定位方法及装置 |
| CN115195824A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-10-18 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 标定方法、定位方法、装置、电子设备及存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112406965B (zh) | 2023-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112406965B (zh) | 一种提高列车定位安全性的方法及系统 | |
| KR102581263B1 (ko) | 위치 추적 방법, 장치, 컴퓨팅 기기 및 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 | |
| US10198632B2 (en) | Survey data processing device, survey data processing method, and survey data processing program | |
| Li et al. | Localization for intelligent vehicle by fusing mono-camera, low-cost GPS and map data | |
| JP6826421B2 (ja) | 設備巡視システム及び設備巡視方法 | |
| CN112132896B (zh) | 一种轨旁设备状态检测方法及系统 | |
| JP2024050990A (ja) | 判定装置 | |
| Gikas et al. | A novel geodetic engineering method for accurate and automated road/railway centerline geometry extraction based on the bearing diagram and fractal behavior | |
| CN111742326A (zh) | 车道线的检测方法、电子设备与存储介质 | |
| WO2023071442A1 (zh) | 一种数据处理方法和装置 | |
| CN113147738A (zh) | 一种自动泊车定位方法和装置 | |
| Daoust et al. | Light at the end of the tunnel: High-speed lidar-based train localization in challenging underground environments | |
| CN113593284B (zh) | 矿井巷道内车辆的路径规划方法及装置、电子设备 | |
| EP2796337B1 (en) | Method for determining the track course of a track bound vehicle | |
| CN112747755B (zh) | 道路线确定方法、装置、可读存储介质及地图更新系统 | |
| CN113933858A (zh) | 定位传感器的异常检测方法、装置及终端设备 | |
| CN113378693A (zh) | 生成目标检测系统和检测目标的方法及装置 | |
| Zinoune et al. | Sequential FDIA for autonomous integrity monitoring of navigation maps on board vehicles | |
| CN113650645B (zh) | 一种识别列车道岔走向的方法及系统 | |
| CN113378694A (zh) | 生成目标检测和定位系统及目标检测和定位的方法及装置 | |
| US20220326395A1 (en) | Device and method for autonomously locating a mobile vehicle on a railway track | |
| CN116629106A (zh) | 移动机器人运行场景的准数字孪生方法、系统、设备及介质 | |
| CN116416588A (zh) | 车道线预测方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN113227713A (zh) | 生成用于定位的环境模型的方法和系统 | |
| US11982752B2 (en) | GPS error correction method through comparison of three-dimensional HD-maps in duplicate area |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |