智能轨道车的分岔轨道识别方法和装置与流程

本发明属于轨道交通技术领域，特别涉及一种智能轨道车的分岔轨道识别方法和装置。

背景技术：

智能轨道系统应用于医院物流、监狱巡检、工地运输、工厂物料转移、客货运输等领域，其包括智能轨道车和轨道。智能轨道车采用悬挂式车辆，可自动运行。轨道带有分岔，在分岔点形成有多个分岔轨道。在一个智能轨道系统中可承载多辆独立运行的智能轨道车，并保证各车辆运行安全无碰撞。智能轨道车具备定位功能，使用无线通信的方式与路侧设备(或称轨旁设备)交互信息。在路侧设备协调下，智能轨道车具有防碰撞功能，能够根据任务线路自主选择轨道路径，并对前方障碍物实现避让。

智能轨道车的尺寸小，运行速度较agv(automatedguidedvehicle，自动导航车)快，这种运行方式对车辆的定位精度要求很高，可达到0.5m以内。由于智能轨道系统的轨道分岔多，车辆对分岔后分岔轨道的定位就非常重要，要在过道岔的过程中检测出车辆的轨道变化，才能更精确的对车辆在路网中的位置进行确定。

现有技术中的识别方法是：在轨道拓扑连接处部署标签，如rfid(radiofrequencyidentification，射频识别)、二维码或磁条，智能轨道车沿轨道运行时，仅在轨道拓扑连接处进行定位，然后通过定位结果识别出所行驶的分岔轨道。由于采用了标签，增加了部署工作量和部署难度，且定位标签暴露于外部环境，极易受到损害，导致可靠性差。

技术实现要素：

针对现有技术中至少存在的定位标签部署不易，且定位标签暴露于外部环境导致的可靠性差的不足，本发明一方面提供了一种智能轨道车的分岔轨道识别方法，其包括：获取智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角；根据智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，计算转角差；根据所述转角差和获取的道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道。

在如上所述的分岔轨道识别方法中，优选地，所述获取智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，包括：获取智能轨道车的当前定位位置；根据所述当前定位位置，判断所述智能轨道车是否驶出道岔区域；若判断为是，则获取与所述当前定位位置对应的当前指向角，所述当前指向角用于表征智能轨道车驶出道岔区域时的指向角；根据所述当前定位位置和道岔长度，确定驶入前位置；获取与所述驶入前位置对应的驶入前指向角，所述驶入前指向角用于表征智能轨道车驶入道岔区域时的指向角。

在如上所述的分岔轨道识别方法中，优选地，所述获取与所述当前位置对应的当前指向角之前，还包括：每行驶预设距离获取一个指向角，所述指向角通过按所述预设距离积分得到，所述预设距离大于智能轨道车的定位精度并小于道岔长度；获取与所述指向角对应的指向角位置；所述获取与所述当前定位位置对应的当前指向角，包括：从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与当前定位位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为当前指向角；所述获取与所述驶入前位置对应的驶入前指向角，包括：从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与驶入前位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为驶入前指向角。

在如上所述的分岔轨道识别方法中，优选地，所述根据智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，计算转角差，包括：计算智能轨道车驶出道岔区域时的指向角与驶入道岔区域时的指向角之差；将计算的结果作为所述转角差。

在如上所述的分岔轨道识别方法中，优选地，所述根据所述转角差和获取的各分岔轨道与转向角的对应关系，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道，包括：根据智能轨道车的轨道电子地图，获取道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系；在所述对应关系中，查找与所述转角差一致的转向角；根据查找到的与所述转角差一致的转向角，在所述对应关系中，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道。

本发明另一方面提供了一种智能轨道车的分岔轨道识别装置，其包括：获取模块，用于获取智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角；计算模块，与所述获取模块连接，用于根据所述智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，计算转角差；识别模块，与所述计算模块连接，用于根据所述转角差和获取的道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道。

在如上所述的分岔轨道识别装置中，优选地，所述获取模块包括：当前定位位置获取单元，用于获取智能轨道车的当前定位位置；判断单元，与所述当前定位位置获取单元连接，用于根据所述当前定位位置判断所述智能轨道车是否驶出道岔区域；当前指向角获取单元，与所述判断单元连接，用于若所述判断单元判断为是，则获取与所述当前位置对应的当前指向角，所述当前指向角用于表征智能轨道车驶出道岔区域时的指向角；确定单元，与所述当前定位位置获取单元连接，用于根据所述当前定位位置和道岔长度确定驶入前位置；驶入前指向角获取单元，与所述确定单元连接，用于获取与所述驶入前位置对应的驶入前指向角，所述驶入前指向角用于表征智能轨道车驶入道岔区域时的指向角。

在如上所述的分岔轨道识别装置中，优选地，所述获取模块还包括：指向角获取单元，用于每行驶预设距离获取一个指向角，所述指向角通过按所述预设距离积分得到，所述预设距离大于智能轨道车的定位精度并小于道岔长度；指向角位置获取单元，与所述指向角获取单元连接，用于获取与所述指向角对应的指向角位置；对应地，所述当前指向角获取单元还与所述指向角获取单元和指向角位置获取单元连接，用于从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与当前定位位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为当前指向角；对应地，所述驶入前指向角获取单元还与所述指向角获取单元和指向角位置获取单元连接，用于从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与驶入前位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为驶入前指向角。

在如上所述的分岔轨道识别装置中，优选地，所述计算模块包括：计算单元，用于计算智能轨道车驶出道岔区域时的指向角与驶入道岔区域时的指向角之差；得到单元，与所述计算单元连接，用于将计算的结果作为转角差。

在如上所述的分岔轨道识别装置中，优选地，所述识别模块包括：对应关系获取单元，用于根据智能轨道车的轨道电子地图，获取道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系；查找单元，与所述对应关系获取单元连接，用于在所述对应关系中，查找与所述转角差一致的转向角；识别单元，与所述查找单元和所述对应关系获取单元分别连接，用于根据查找到的与所述转角差一致的转向角，在所述对应关系中，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过获取智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角；根据智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，计算转角差；根据转角差和获取的道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道，降低了智能轨道车对外部环境的影响以及对速度的要求(识别标签对速度有一定的要求)，使得本方法可以稳定抗干扰。同时本方法与智能轨道车的绝对朝向无关，可以使用低成本的传感器(即陀螺仪)实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种智能轨道车的分岔轨道识别方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种智能轨道车的分岔轨道识别装置的流程示意图。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

智能轨道车上配置有用于定位的定位装置，如gps定位装置，可以轻易地获取智能轨道车在轨道延伸方向上的位置。由于智能轨道系统的轨道分岔较多，定位装置的定位精度有限，在加之外部环境的影响，所以当智能轨道车要从一条轨道经分岔点驶入另一条轨道时，通常难以准确地获取当前所在轨道是相邻分岔轨道中的哪一条，如此为智能轨道车安全运行增加了风险，基于此，参见图1，本发明实施例提供了一种智能轨道车的分岔轨道识别方法，其包括以下步骤：

步骤101，获取智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角。

道岔区域是指轨道分岔点附近的一定范围，当智能轨道车驶入该区域时，表明智能轨道车将要进行分岔动作，即从一条轨道将要驶入与其连接的多条分岔轨道中的一条分岔轨道，当智能轨道车驶出该区域时，表明智能轨道车分岔动作已完成，已沿分岔轨道行驶。道岔区域的范围可以根据实际情况具体配置，例如可以是以分岔点为圆心，r为半径所形成的圆，r为正数，其大小视实际情况确定；还可以是以分岔点为起点，沿各分岔轨道的延伸方向延伸距离l所形成的范围，l为正数，其大小视实际情况确定。

该步骤的实现方式包括以下内容：

获取智能轨道车的当前定位位置；根据当前定位位置，判断智能轨道车是否驶出道岔区域；若判断智能轨道车是位于道岔区域内，则获取与当前位置对应的当前指向角；根据当前定位位置和道岔长度，确定驶入前位置；获取与驶入前位置对应的驶入前指向角，其中，当前指向角用于表征智能轨道车驶出道岔区域时的指向角，驶入前指向角用于表征智能轨道车驶入道岔区域时的指向角。

具体而言，获取当前定位位置的方式可以是卫星导航定位方式，此时智能轨道车上配置有卫星导航定位装置，如gps定位装置，为了提高定位精度，可以是差分gps定位装置；还可以是卫星导航+车轮传感器的定位方式，此时，通过车轮传感器可以获取自某一gps定位点开始并在到达下一gps定位点车轮前车轮转过的圈数，然后通过车轮的周长和转过的圈数算出与该某一gps定位点之间的距离，从而根据该某一gps定位点和该距离得到当前定位位置。gps定位点为接收到gps定位信号的位置点。

得到当前定位位置后，通过轨道电子地图匹配技术可以知道智能轨道车位于哪个轨道，以及轨道上的延伸距离，根据该轨道上的延伸距离和前述道岔区域，可以判断出智能轨道车是否处在岔区，即道岔区域内。由于定位技术的偏差及外部环境的影响，可以据此判断是否处于道岔区域内，即智能轨道车在轨道延伸方向上的位置(公里标)，而不能判断智能轨道车实际位于道岔区域内的哪个分岔轨道。现有技术中相邻两个分岔轨道之间的间距可以是5m，当智能轨道车行驶时，会进一步增加识别相邻两个分岔轨道的难度。

若判断出智能轨道车是驶出道岔区域，则可以获取第一位置的当前指向角，该第一位置有时可能与当前定位位置是同一位置，有时还可能为在当前定位位置前方与当前定位位置相距s米处，s为正数，此时，在当前定位位置没有获得指向角，在第一位置处才获得指向角，第一位置为能获得指向角且距离当前定位位置最近的位置。

在获得当前指向角后，以第一位置为基点向后道岔长度n米处确定为驶入前位置，n为正数，该驶入前位置有时可能为获取指向角的位置，该指向角即是与驶入前位置对应的指向角；有时还可能为在后方并距离获取指向角的位置一定距离处，此时，在该驶入前位置没有获得指向角，在位于其后方并与其相距一定距离处获得了指向角，将该指向角作为与该驶入前位置对应的指向角。道岔长度根据道岔区域确定，可以是前述的r或者l。实际应用中，道岔长度可以是10m，还可以为其他值，本实施例对此不进行限定。总之，在若判断智能轨道车是驶出道岔区域，则可以开始做转角计算，即得到涉及转角计算用到的参数。

在获取与当前位置对应的当前指向角之前，分岔轨道识别方法还包括：

每行驶预设距离获取一个指向角，指向角为每预设距离转过的角度累加值，预设距离大于智能轨道车的定位精度并小于道岔长度；获取与指向角对应的指向角位置。

具体而言，该指向角通过陀螺仪测量得出，使用时，陀螺仪轴正向垂直地面朝上。智能轨道车行驶时，实时处理陀螺仪的角速度，累加成角度。每行驶预设距离记录一个指向角，换言之，将陀螺仪的按时间积分变成陀螺仪的按预设距离积分，因此在过道岔的过程中可以持续的记录并得到多个指向角，该预设距离可以是b米，b为正整数，如1，还可以为其他值。陀螺仪的时间积分为每秒转过的角度累加，陀螺仪的按预设距离积分为每预设距离转过的角度累加。优选地数倍预设距离等于道岔长度，当道岔长度为8～16m，定位精度为0.5米时，预设距离可以为1m。预设距离优选为整数。需要说明的是，陀螺仪的使用与智能轨道车外部环境无关，稳定抗干扰。

对应地，获取与当前定位位置对应的当前指向角，包括：从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与当前定位位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为当前指向角。对应地，获取与驶入前位置对应的驶入前指向角，包括：从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与驶入前位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为驶入前指向角。

智能轨道车在行驶过程中，尤其是过道岔的过程中，会持续计算指向角，如此会得到一个对应关系，在这个对应关系中存储有指向角以及获取该指向角时智能轨道车所处的位置，当该位置位于道岔区域时，以相邻指向角之间的距离表示，当该位置位于道岔区域外时，可以以此时的定位位置表示。在知道与当前指向角对应的位置后，向后查询道岔长度，即可得到驶入前位置，关于如何查找与当前定位位置对应的当前指向角以及与驶入前位置对应的驶入前指向角，可参见前述关于第一位置和驶入前位置的描述，此处不再一一赘述。

步骤102，根据智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，计算转角差。

该步骤的实现方式包括以下内容：计算智能轨道车驶出道岔区域时的指向角与驶入道岔区域时的指向角之差；将计算的结果作为所述转角差。

该步骤是基于陀螺仪的相对转角检测技术实现，由于陀螺仪0位飘移，且绝对指向未知，所以这个指向角不具有智能轨道车指向含义，但是对两个指向角作差会有转向程度的物理意义，即与当前定位位置对应的指向角和与驶入前位置对应的指向角之差会有转向程度的物理意义，基于此使用一定距离上的转角差(即相隔道岔长度的转角差)判断分岔轨道，与车辆的绝对朝向无关，虽然陀螺0偏导致指向角精度很差，但通过转角差，在短距离上的角度差误差很小，可以使用低成本传感器(即陀螺仪)实现。

现有技术中，若指向角未经多传感器融合，是不能使用的，由于陀螺仪的指向角累加的起始是：每次上电从0开始，而上电时不知道陀螺仪指向何处，而且陀螺零飘严重，所以即使高端陀螺也不能用指向角，都是经多传感器融合后才能使用。但是使用指向角的差分值，可以忽略绝对指向，实现不融合的使用，即简化成不考虑多轴耦合。实际应用中，陀螺仪参数为零飘1度每秒时，费用大约7元每片，是低成本传感器，本方案可以采用这种陀螺仪实现。由于各地磁偏角不一样，若采用电子罗盘识别分岔轨道的话，电子罗盘受环境、电磁影响很大，极易受到干扰，过一段时间就得需要定期校准，使用不便，电子罗盘的精度不高。

步骤103，根据转角差和获取的各分岔轨道与转向角的对应关系，识别出轨道车所行驶的分岔轨道。

该步骤的实现方式包括以下内容：根据智能轨道车的轨道电子地图，获取道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系；在对应关系中，查找与转角差一致的转向角；根据查找到的与转角差一致的转向角，在对应关系中，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道。

具体而言，轨道车的电子地图中转向角是指轨道方向的变化，也就是说：道岔长度的末端相对道岔长度的始端的轨道变化角度，分岔轨道有几个，道岔长度的始端即有几个。每个分岔轨道的转向角是多少可以通过查询电子地图获取，据此可以得到分岔轨道与转向角的对应关系。

得到转角差后，在该对应关系中查找与转角差一致的角度，两者可以是相等，还可以相差预设角度，预设角度视实际应用情况确定，查找到后，将与其对应的分岔轨道作为识别出的分岔轨道。

下面以分岔轨道的数量为两个，两个分岔轨道为左侧分岔轨道和右侧分岔轨道，为例对本步骤进行说明：

从电子地图中得到此道岔的两个分岔轨道的转向角(或称转角值)分别是：左侧分岔轨道是右转1度，右侧分岔轨道是右转4度，当前指向角为67度，从电子地图中得到道岔长度12m，查询12m以前的指向角(即驶入前指向角)为70度，则可知，智能轨道车旋转了67-70＝-3度，以左为正，则测量出智能轨道车过岔右转了3度，以预设距离为1.5为例，|3-4|＝1<1.5，|3-1|＝2>1.5，由此可见，与右侧分岔轨道的理想值更接近，则认为智能轨道车进入了右侧分岔轨道，该右侧分岔轨道识别出的智能轨道车所行驶的分岔轨道。在其他的实施例中，还可以判断转角差与哪个分岔轨道的转向角最接近，以与最接近的转向角对应的分岔轨道作为识别出的智能轨道车所行驶的分岔轨道。

通过获取智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角；根据智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，计算转角差；根据转角差和获取的道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道，降低了智能轨道车对外部环境的影响以及对速度的要求(识别标签对速度有一定的要求)，使得本方法可以稳定抗干扰。同时本方法与智能轨道车的绝对朝向无关，可以使用低成本的传感器(即陀螺仪)实现。还不需要在轨道上部署器件，降低了部署工作量以及难度。

参见图2，本发明实施例提供了一种智能轨道车的分岔轨道识别装置，其包括：获取模块201、计算模块202和识别模块203。

具体而言，获取模块201用于获取智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角。得到模块202与获取模块201连接，用于根据智能轨道车驶出道岔区域时的指向角和驶入道岔区域时的指向角，计算转角差。识别模块203与得到模块202连接，用于根据转角差和获取的道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道。

可选地，获取模块201包括：当前定位位置获取单元、判断单元、当前指向角获取单元、确定单元和驶入前指向角获取单元。当前位置获取单元用于获取智能轨道车的当前定位位置。判断单元与当前定位位置获取单元连接，用于根据当前定位位置判断智能轨道车是否驶出道岔区域。当前指向角获取单元与判断单元连接，用于若判断单元判断为是，则获取与当前定位位置对应的当前指向角，当前指向角用于表征智能轨道车驶出道岔区域时的指向角。确定单元与当前位置获取单元连接，用于根据当前定位位置和道岔长度确定驶入前位置。驶入前指向角获取单元与确定单元连接，用于获取与驶入前位置对应的驶入前指向角，驶入前指向角用于表征轨道车驶入道岔区域时的指向角。

可选地，获取模块还包括：指向角获取单元和指向角位置获取单元。指向角获取单元用于每行驶预设距离获取一个指向角，指向角通过按预设距离积分得到，预设距离大于智能轨道车的定位精度并小于道岔长度。指向角位置获取单元与指向角获取单元连接，用于获取与指向角对应的指向角位置；对应地，当前指向角获取单元还与指向角获取单元和指向角位置获取单元连接，用于从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与当前定位位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为当前指向角；对应地，驶入前指向角获取单元还与指向角获取单元和指向角位置获取单元连接，用于从获取的各指向角与指向角位置的对应关系中查找与驶入前位置对应的指向角位置，将与该查找到的结果对应的指向角作为驶入前指向角。

可选地，计算模块202包括：计算单元和得到单元。计算单元用于计算智能轨道车驶出道岔区域时的指向角与驶入道岔区域时的指向角之差。得到单元与计算单元连接，用于将计算的结果作为转角差。

可选地，识别模块203包括：对应关系获取单元、查找单元和识别单元。对应关系获取单元用于根据智能轨道车的轨道电子地图，获取道岔区域中各分岔轨道与转向角的对应关系。查找单元与对应关系获取单元连接，用于在对应关系中，查找与转角差一致的转向角。识别单元与查找单元和对应关系获取单元分别连接，用于根据查找到的与转角差一致的转向角，在对应关系中，识别出智能轨道车所行驶的分岔轨道。

需要说明的是，关于获取模块201、计算模块202和识别模块203的相关描述可以参见上述实施例中步骤101～步骤103的相关内容，此处不再一一赘述。

本发明实施例提供了一种智能轨道车的分岔轨道识别装置，其包括：存储器和处理器。处理器与存储器连接，被配置为基于存储在存储器中的指令，执行上述智能轨道车的分岔轨道识别方法。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令由处理器加载并执行实现上述智能轨道车的分岔轨道识别方法。计算机存储介质可以是只读存储器(rom)、随机存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

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