CN112732353A - 一种无人驾驶列车地图数据的加载方法及电子设备 - Google Patents

一种无人驾驶列车地图数据的加载方法及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人驾驶列车地图数据的加载方法及电子设备，按照列车运行方向，根据地图中记录的信标位置和序列号，重新编辑地图，使相邻两个信标之间的地图包含的所有信息为一个地图段，并能根据信标序号索引到对应的地图段，该信标序列号对应的信标在地图上的位置为这个地图段的起始位置。当列车运行时，信标识别模块获取经过的信标的序号，在内存中保留当前信标所在地图区间及后一个地图区间，删除更后方的地图区间；如果已经加载的地图区间不包含信标队列中最后一个信标对应的地图段，在列车运行方先前方继续划分一个地图区间并加载。本发明不仅实现了地图分区加载，更具有灵活性，而且减小了对内存的占用，提高了加载效率。

Description

一种无人驾驶列车地图数据的加载方法及电子设备
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及列车无人驾驶技术。
背景技术
在无人驾驶领域，为了保证列车安全运行，需要实时检测轨道区域是否有异常，这就需要准确并且详细的环境数据，尤其需要面向机器的供自动驾驶列车使用的地图数据。与一般的电子地图不同，这种地图数据不仅记录准确的轨道形状，包括坡度、曲率、侧倾等数据，也详细记录所有的信号灯、轨旁设备、线缆等固定的背景信息。由于轨道交通线路一般长达几十到几百公里，无人驾驶所用的地图存储单位可达千兆字节(GB)。由于地图数据量大，如果在列车启动时加载整条线路地图占据较多的内存且初始化时间较长，对车载硬件特别是处理器和内存有很高的要求，同时，当变更车道改变运行方向时，地图更新较慢，不能满足实时性的要求；而且，由于列车行驶速度快，如果采用车地通信的方式实时传输地图数据的效率受到网络传输速率和稳定性的影响，当信号传输受到阻碍时，整个无人驾驶系统不能正常工作甚至崩溃。
因此，对于无人驾驶列车，需要一种有效的方法使车载控制器快速地从本地存储的地图数据中加载当前需要的地图信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，实现分段加载地图，减小对内存的占用，并提高加载效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，包括如下步骤：
S101:按照列车运行方向重新编辑地图，相邻两个信标之间的地图包含的所有信息为一个地图段，信标序列号对应的信标在地图上的位置为这个地图段的起始位置，遍历全部地图数据，将所有地图段分段保存在一个可读文件里；
S102：从信标数据库加载所有信标序列号及里程信息，按列车运行方向对信标信息进行排序，获得可查询的信标队列，其中，信标队列中第一个信标对应的地图段称为头地图段，信标队列中最后一个信标对应的地图段称为尾地图段；
S103：列车运行时，信标识别模块获取信标序列号进行定位，并查询信标数据库获取列车行进方向上其他信标到当前信标的里程数；
S104：内存中首次加载地图时，从当前信标i向运行方向前方查找下一个信标(i+1)到信标i的里程数，如果里程数大于等于分区距离阈值或者信标(i+1)对应尾地图段，则将信标i对应的地图段作为待加载的地图区间D1放入缓存；否则，如果里程数小于分区距离阈值并且没有查找到尾地图段，继续查找信标数据库获取信标(i+1)前方的信标(i+2)到信标i的距离，直到信标(i+n)到信标i的距离大于等于分区距离阈值或者信标(i+n)对应尾地图段，将信标(i+1)到信标(i+n)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D1放入缓存；
S105：如果当前信标序号不是信标队列中的第一个信标：将当前信标i运行方向后方的紧邻的信标用(i-1)表示，如果信标(i-1)距离当前信标i的里程数大于等于分区距离阈值或者信标(i-1)对应头地图段，则将信标(i-1)对应的地图段作为待加载的地图区间D0；否则，如果信标(i-1)距离当前信标i的里程数小于分区距离阈值并且没有查找到头地图段，继续查找信标数据库获取信标(i-1)后方的信标(i-2)到信标i的距离，直到信标(i-n)到信标i的距离大于等于分区距离阈值或者信标(i-n)对应头地图段，将信标(i-n)到信标(i-1)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D0放入缓存；
S106：如果当前地图区间不包含尾地图段，则在最前地图区间的前方划分一个地图段放入缓存；
S107：将缓存中的地图区间按照列车运行方向为序加载到内存。
优选的，所述步骤S106的具体方法为：将已划分出的地图区间中最接近运行前方的地图段对应的信标号记为k，信标(k+1)是信标k前方的下一个信标，如果信标(k+1)到信标k的里程数大于等于分区距离阈值或者信标(k+1)对应尾地图段，则将信标(k+1)对应的地图段作为待加载的地图区间D2放入缓存，否则，继续查找信标数据库获取信标(k+1)前方的信标(k+2)到信标k的距离，直到信标(k+n)到信标k的距离大于等于分区距离阈值或者信标(k+n)对应尾地图段，将信标(k+1)到信标(k+n)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D2放入缓存；如果缓存中不包含尾地图段，继续以同样的方式划分出地图区间D3和D4放入缓存，使当前地图区间前方至多有3个地图区间。
优选的，还包括步骤S108：如果不是首次加载地图，并且当前信标对应的地图段不在已加载地图中，将地图中已经加载的地图删除，重复上述步骤S104-S107加载地图到内存。
优选的，还包括步骤S109：如果不是首次加载地图，并且已加载地图区间包含当前信标对应的地图段：按步骤S105所述方法划分当前信标后方的一个地图区间，如果内存中已经加载了这个地图区间，从内存中删除这个地图区间后方的其他地图区间；否则，加载当前这个地图区间。
优选的，还包括步骤S110：如果内存中已经加载的地图区间中最前的地图区间不包含尾地图段，按步骤S106所述方法在最前的地图划分一个地图区间，并加载到内存。
优选的，还包括步骤S111：当列车运行并识别到新的信标时，按照步骤S109-S110所述方法加载地图，直到尾地图段被加载到内存中，地图加载完成。
优选的，根据内存大小和实际使用场景，设置分区距离阈值。
本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法的步骤。
本发明采用的技术方案，具有如下有益效果：由于采用地图分区加载，车载控制器不需要从存储器将冗杂的全部地图数据全部加载到内存，提高了加载效率，减小了对内存的占用，降低了对内存的硬件要求。而且，由于地图数据存储在列车本地，与无线通信的方式相比，加载过程延时更小，实时性更高。当列车通过线路上的道岔改变运行方向时，也能根据列车识别到的信标实时更新地图。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为本发明一种地图数据加载方法的流程图。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
本发明是基于以下前提：
1.列车使用安装在轨道上的信标进行定位，信标数据库记录了每一个信标对应的里程信息。
2.地图上记录了信标的位置及序列号。
实施例一
如图1所示，一种地图数据加载方法，具体实施包括如下步骤：
S101：在列车运行前初始化地图。原始的地图包括了列车运行线路上所有的有用信息，包括安装在轨道上的信标的位置，信号灯的位置和轨道的形状等。按列车运行的方向重新排列地图数据，具体是将根据相邻两个信标的位置作为分段依据，遍历全部地图数据，将这些位置范围内的地图信息分段保存在一个可读文件里，并将每相邻两个信标中靠近列车运行起点的信标序号作为地图段的关键词。在本实施例中，所述可读文件为XML格式的文件。
S102：从信标数据库加载所有信标序号及里程信息，按列车运行方向对信标信息进行排序，获得可查询的信标队列；信标队列中第一个信标对应的地图段称为头地图段，表示靠近地图起点的部分，信标队列中最后一个信标对应的地图段称为尾地图段，表示靠近地图终点的部分。
S103：当列车开始运行时，定位系统通过信标识别模块获取信标序号。
S104：当内存中没有加载的地图，也就是首次加载时：从当前信标i向运行方向前方查找下一个信标(i+1)到信标i的里程数，如果里程数大于等于分区距离阈值或者信标(i+1)对应尾地图段，则将信标i对应的地图段作为待加载的地图区间D1放入缓存；否则，如果里程数小于分区距离阈值并且没有查找到尾地图段，继续查找信标数据库获取信标(i+1)前方的信标(i+2)到信标i的距离，直到信标(i+n)到信标i的距离大于等于分区距离阈值或者信标(i+n)对应尾地图段，将信标(i+1)到信标(i+n)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D1放入缓存。
S105：如果当前信标序号不是信标队列中的第一个信标：将当前信标i运行方向后方的紧邻的信标用(i-1)表示，如果信标(i-1)距离当前信标i的里程数大于等于分区距离阈值或者信标(i-1)对应头地图段，则将信标(i-1)对应的地图段作为待加载的地图区间D0；否则，如果信标(i-1)距离当前信标i的里程数小于分区距离阈值并且没有查找到头地图段，继续查找信标数据库获取信标(i-1)后方的信标(i-2)到信标i的距离，直到信标(i-n)到信标i的距离大于等于分区距离阈值或者信标(i-n)对应头地图段，将信标(i-n)到信标(i-1)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D0放入缓存。
S106：如果当前地图区间不包含尾地图段，则在最前地图区间的前方划分一个地图段放入缓存，具体是：将已划分出的地图区间中最接近运行前方的地图段对应的信标号记为k，信标(k+1)是信标k前方的下一个信标，如果信标(k+1)到信标k的里程数大于等于分区距离阈值或者信标(k+1)对应尾地图段，则将信标(k+1)对应的地图段作为待加载的地图区间D2放入缓存，否则，继续查找信标数据库获取信标(k+1)前方的信标(k+2)到信标k的距离，直到信标(k+n)到信标k的距离大于等于分区距离阈值或者信标(k+n)对应尾地图段，将信标(k+1)到信标(k+n)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D2放入缓存。如果缓存中不包含尾地图段，继续以同样的方式划分出地图区间D3和D4放入缓存，使当前地图区间前方至多有3个地图区间。
S107：将缓存中的地图区间按照列车运行方向为序加载到内存。首次加载时至少加载了一个地图区间，为当前地图区间D1，至多加载了5个地图区间D0、D1、D2、D3和D4。
S108：如果不是初次加载地图，并且当前信标对应的地图段不在已加载地图中(说明已改变线路或是出现异常)，将地图中已经加载的地图删除，重复上述步骤S104-S107加载地图到内存。
S109：如果不是初次加载地图，并且已加载地图区间包含当前信标对应的地图段：按S105步骤所述方法划分当前信标后方的一个地图区间，如果内存中已经加载了这个地图区间，从内存中删除这个地图区间后方的其他地图区间；否则，加载当前这个地图区间。
S110：如果内存中已经加载的地图区间中最前的地图区间不包含尾地图段，按S106步骤所述方法在最前的地图划分一个地图区间，并加载到内存。
S111：当列车运行并识别到新的信标时，按照步骤S109-S110所述加载地图，直到尾地图段被加载到内存中，地图加载完成。
可以理解的是，具体根据内存大小和实际使用场景，设置分区距离阈值：当轨道区域环境形态单一信息量较少时可以选择增大分区距离阈值，同样的，当可用内存较小，不能存储很多地图信息时可以选择较小的分区距离阈值。本实施例中分区距离阈值为200米。
实施例二
一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如实施例一所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法的步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (8)

1.一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101:按照列车运行方向重新编辑地图，相邻两个信标之间的地图包含的所有信息为一个地图段，信标序列号对应的信标在地图上的位置为这个地图段的起始位置，遍历全部地图数据，将所有地图段分段保存在一个可读文件里；
S102：从信标数据库加载所有信标序列号及里程信息，按列车运行方向对信标信息进行排序，获得可查询的信标队列，其中，信标队列中第一个信标对应的地图段称为头地图段，信标队列中最后一个信标对应的地图段称为尾地图段；
S103：列车运行时，信标识别模块获取信标序列号进行定位，并查询信标数据库获取列车行进方向上其他信标到当前信标的里程数；
S104：内存中首次加载地图时，从当前信标i向运行方向前方查找下一个信标(i+1)到信标i的里程数，如果里程数大于等于分区距离阈值或者信标(i+1)对应尾地图段，则将信标i对应的地图段作为待加载的地图区间D1放入缓存；否则，如果里程数小于分区距离阈值并且没有查找到尾地图段，继续查找信标数据库获取信标(i+1)前方的信标(i+2)到信标i的距离，直到信标(i+n)到信标i的距离大于等于分区距离阈值或者信标(i+n)对应尾地图段，将信标(i+1)到信标(i+n)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D1放入缓存；
S105：如果当前信标序号不是信标队列中的第一个信标：将当前信标i运行方向后方的紧邻的信标用(i-1)表示，如果信标(i-1)距离当前信标i的里程数大于等于分区距离阈值或者信标(i-1)对应头地图段，则将信标(i-1)对应的地图段作为待加载的地图区间D0；否则，如果信标(i-1)距离当前信标i的里程数小于分区距离阈值并且没有查找到头地图段，继续查找信标数据库获取信标(i-1)后方的信标(i-2)到信标i的距离，直到信标(i-n)到信标i的距离大于等于分区距离阈值或者信标(i-n)对应头地图段，将信标(i-n)到信标(i-1)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D0放入缓存；
S106：如果当前地图区间不包含尾地图段，则在最前地图区间的前方划分一个地图段放入缓存；
S107：将缓存中的地图区间按照列车运行方向为序加载到内存。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，其特征在于：所述步骤S106的具体方法为：将已划分出的地图区间中最接近运行前方的地图段对应的信标号记为k，信标(k+1)是信标k前方的下一个信标，如果信标(k+1)到信标k的里程数大于等于分区距离阈值或者信标(k+1)对应尾地图段，则将信标(k+1)对应的地图段作为待加载的地图区间D2放入缓存，否则，继续查找信标数据库获取信标(k+1)前方的信标(k+2)到信标k的距离，直到信标(k+n)到信标k的距离大于等于分区距离阈值或者信标(k+n)对应尾地图段，将信标(k+1)到信标(k+n)对应的n个信标对应的地图段合并成一个待加载的地图区间D2放入缓存；如果缓存中不包含尾地图段，继续以同样的方式划分出地图区间D3和D4放入缓存，使当前地图区间前方至多有3个地图区间。
3.根据权利要求2所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，其特征在于：还包括步骤S108：如果不是首次加载地图，并且当前信标对应的地图段不在已加载地图中，将地图中已经加载的地图删除，重复上述步骤S104-S107加载地图到内存。
4.根据权利要求3所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，其特征在于：还包括步骤S109：如果不是首次加载地图，并且已加载地图区间包含当前信标对应的地图段：按步骤S105所述方法划分当前信标后方的一个地图区间，如果内存中已经加载了这个地图区间，从内存中删除这个地图区间后方的其他地图区间；否则，加载当前这个地图区间。
5.根据权利要求4所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，其特征在于：还包括步骤S110：如果内存中已经加载的地图区间中最前的地图区间不包含尾地图段，按步骤S106所述方法在最前的地图划分一个地图区间，并加载到内存。
6.根据权利要求5所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，其特征在于：还包括步骤S111：当列车运行并识别到新的信标时，按照步骤S109-S110所述方法加载地图，直到尾地图段被加载到内存中，地图加载完成。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法，其特征在于：根据内存大小和实际使用场景，设置分区距离阈值。
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如1-7中任一所述的一种无人驾驶列车地图数据的加载方法的步骤。
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