轨道交通障碍探测方法及装置与流程

本发明属于轨道交通安全技术领域，尤其涉及一种轨道交通障碍探测方法及装置。

背景技术：

近年来，国内高速铁路项目发展迅猛，高速铁路可以实现250km/h至380km/h的运行速度，甚至部分磁悬浮列车的运行速度可以达到600km/h。给人们的出行带来了更多的便利，截至2019年年底，我国铁路营业里程达到13.9万公里以上，其中高速铁路3.5万公里，居世界第一。

然而，高速铁路给人们出行带来便利的同时，由于其运行速度快，自然也就增加了遇到障碍时的风险性，因此，需要提供一种高效的障碍探测以及风险预估方案以保证列车运行的安全性。

技术实现要素：

本申请提供一种轨道交通障碍探测方法及装置，用以降低高速铁路运行时的安全风险。

本发明第一方面提供一种轨道交通障碍探测方法，方法包括：

控制激光探测装置对轨道交通列车前进方向目标区域内轨道各位置的轨道宽度进行测量；

将测量得到的所述轨道各位置的轨道宽度与列车轨道标准宽度进行比对，得到所述轨道各位置对应的校准参数；

对目标区域持续进行激光探测以确定所述目标区域是否存在障碍物；

若所述目标区域存在障碍物，则探测所述障碍物的第一状态；

利用所述障碍物对应轨道位置的校准参数对所述第一状态进行校准，得到所述障碍物的第二状态，从而实现对轨道交通的障碍探测。

本发明第二方面提供一种轨道交通障碍探测装置，装置包括：

轨道宽度测量模块，用于控制激光探测装置对轨道交通列车前进方向目标区域内轨道各位置的轨道宽度进行测量；

校准参数确定模块，用于将测量得到的所述轨道各位置的轨道宽度与列车轨道标准宽度进行比对，得到所述轨道各位置对应的校准参数；

障碍判断模块，用于对目标区域进行激光探测以确定所述目标区域是否存在障碍物；

第一状态确定模块，用于当所述目标区域存在障碍物时，探测所述障碍物的第一状态；

校准模块，用于利用所述障碍物对应轨道位置的校准参数对所述第一状态进行校准，得到所述障碍物的第二状态，从而实现对轨道交通的障碍探测。

本发明第三方面提供一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中且可以在所述处理器上执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面提供的轨道交通障碍探测方法中的步骤。

本发明第四方面提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面提供的轨道交通障碍探测方法中的步骤。

从上述描述可知，本申请提供的轨道交通障碍探测方法，方法包括：控制激光探测装置对轨道交通列车前进方向目标区域内轨道各位置的轨道宽度进行测量；将测量得到的轨道各位置的轨道宽度与列车轨道标准宽度进行比对，得到轨道各位置对应的校准参数；对目标区域持续进行激光探测以确定目标区域是否存在障碍物；若目标区域存在障碍物，则探测障碍物的第一状态；利用障碍对应轨道位置的校准参数对第一状态进行校准，得到障碍物的第二状态，从而实现对轨道交通的障碍探测。本方法在列车行进过程中，持续对列车行进方向目标区域内的轨道宽度进行测量并与标准轨道进行校准，确定轨道各位置的校准参数。在确定目标区域存在障碍物后，再利用障碍物对应的轨道位置的校准参数对探测到的障碍物的状态进行校准，得到更为准确的障碍物状态信息，从而提高了轨道交通障碍探测的准确性，保证了轨道交通运行时的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的轨道交通障碍探测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的轨道交通障碍探测装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供电子装置的结构示意图。

具体实施方式

为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本发明提供的轨道交通障碍探测方法的流程示意图，方法包括：

步骤101，控制激光探测装置对轨道交通列车前进方向目标区域内轨道各位置的轨道宽度进行测量；

步骤102，将测量得到的轨道各位置的轨道宽度与列车轨道标准宽度进行比对，得到轨道各位置对应的校准参数；

本申请实施例中，由于列车的运行速度很快，在高速运行时，列车周边的空气被压缩，导致列车周边的空气密度不均衡。一般情况下，列车前方距离列车的距离越近，其空气密度越大。在不同密度的空气中激光的传播速度也不相同，即激光在传输中会发生折射。因此在列车高速运行时，进行测距的激光在空气中的传播是曲线传播而非直线传播，因此激光探测装置探测的障碍物的状态也会与实际状态存在一定偏差。因此需要对激光探测装置探测到的障碍物状态信息进行校准。轨道列车在行进过程中，使用激光探测装置实时对列车前进方向上目标区域内的轨道进行轨道间距测量。由于空气中气体密度不均匀对激光探测会造成一定的干扰，因此测量得到的轨道各个位置的轨道宽度也会存在一定的差异。例如，测量的目标区域为轨道列车运行方向前方3～5km范围内，区域宽度可以设置为10m。那么测量列车前方3km位置处的轨道宽度与测量列车前方5km处的轨道宽度可能是存在差异的，可以理解的是，3km～5km处的轨道宽度可以是连续的数据。轨道上每个位置都对应一个宽度数据。然而，实际上轨道交通的轨道宽度是非常标准的一个固定的值，因此测量数据与实际数据之间的差异即为环境对探测造成的误差。因此，为使得障碍探测准确，需要对该误差进行校准。通过将轨道各位置的宽度测量值与轨道宽度标准值进行比对，得到轨道各位置对应的校准参数。可以理解的是，轨道各位置的校准参数也不是固定的，不同轨道位置对应的校准参数也是各不相同的。此处轨道位置并非仅指轨道上的位置，而是指轨道位置对应的垂直于列车运行方向的切面位置。

步骤103，对目标区域持续进行激光探测以确定目标区域是否存在障碍物；

在本申请实施例中，在轨道列车行进过程中，由于列车的运行速度较快，即使较小的障碍物也会对列车造成极大的损伤，因此需要实时对列车行进方向进行障碍检测。本发明采用激光进行障碍探测，激光器可以是激光二极管，发射的激光光源可以是紫外光也可以是红外光等人眼可见光波段以外波段的激光信号，以避免返回的光线对轨道列车驾驶人员造成影响以及避免对轨道周边行人或驾驶车辆的影响，同时也避免自然光对探测结果造成影响，进一步提高了探测结果的准确性s。探测的目标区域为列车行进方向轨道上方以及轨道两侧预设范围内。

具体的，首先向轨道列车运行方向的轨道上方以及轨道两侧预设范围内的目标区域发射激光，以对该目标区域进行障碍探测。当激光遇到障碍物时会发生反射。

然后，利用激光信号接收装置采集经障碍物反射而返回的激光信号，激光信号接收装置可以是摄像装置，该摄像装置的镜头前可设置滤波片，该滤波片可以滤除激光信号以外的光信号，从而使得探测结果更为准确。

接着再根据返回的激光信号判断目标区域内是否存在障碍物，可以理解的是，发射以及返回的激光都是点阵分布的，激光信号可以检测出反射物体的具体方位，当检测出反射物体不处于目标区域内时，可以判定该反射物体的威胁较小，可以判定目标区域内不存在障碍物。反之则判定目标区域内存在障碍物。

步骤104，若目标区域内存在障碍物，则探测障碍物的第一状态。

当探测确定目标区域中存在障碍物时，则需要对障碍物的状态进行进一步的探测，对障碍物的状态探测包括对障碍物的形状、距离探测点的距离以及障碍物的运动趋势进行探测。具体地，可以根据摄像装置拍摄的障碍物图像确定障碍物的形状，可以根据返回的激光信号利用三角法计算出障碍物距离探测点之间的距离，进一步地，由于激光探测可以探测出障碍物的三维空间坐标。再根据实时探测到的三维空间坐标，激光探测装置持续对障碍物的三维空间坐标进行测量，通过一段时间的测量，比如持续测量1s，从而确定障碍物的运动轨迹，进而确定障碍物的运动轨迹，从而可以预判出障碍物的运动趋势。由于激光在环境中传播会受空气密度的影响导致测试结果与实际结果有一定的偏差，因此以上探测的第一状态中包含的障碍物的形状、距离以及运动趋势记为第一形状、第一距离以及第一运动趋势。需要对上述第一状态进行进一步的校准以得到准确的障碍物状态。

步骤105，利用校准参数对第一状态进行校准，得到障碍物的第二状态，从而实现对轨道交通的探测。

在确定了障碍物的具体位置后，可以确定该位置对应轨道位置的校准参数，例如当障碍物的位置在列车前进方向距离列车三公里处，则确定对障碍物进行校准的校准参数为距离列车三公里处轨道位置对应的校准参数。确定校准参数后再利用该校准参数对步骤104中探测得到的障碍物的第一状态进行较准，具体地，利用该校准参数分别对第一形状、第一距离以及第一运动趋势进行校准，得到第二形状、第二距离以及第二运动趋势。从而确定障碍物的状态即为第二运动状态，即障碍物的形状为第二形状、障碍物的距离为第二距离以及障碍物的运动趋势为第二运动趋势，至此完成对轨道交通障碍物的探测。

根据上述描述可知，本申请实施例提供的轨道交通障碍探测方法，方法包括：控制激光探测装置对轨道交通列车前进方向目标区域内轨道各位置的轨道宽度进行测量；将测量得到的轨道各位置的轨道宽度与列车轨道标准宽度进行比对，得到轨道各位置对应的校准参数；对目标区域持续进行激光探测以确定目标区域是否存在障碍物；若目标区域存在障碍物，则探测障碍物的第一状态；利用障碍对应轨道位置的校准参数对第一状态进行校准，得到障碍物的第二状态，从而实现对轨道交通的障碍探测。本方法在列车行进过程中，持续对列车行进方向目标区域内的轨道宽度进行测量并与标准轨道进行校准，确定轨道各位置的校准参数。在确定目标区域存在障碍物后，再利用障碍物对应的轨道位置的校准参数对探测到的障碍物的状态进行校准，得到准确的障碍物状态信息，从而提高了轨道交通障碍探测的准确性，保证了轨道交通运行时的安全性。

进一步地，在探测得到障碍物的准确状态后，即确定障碍物的第二形状、第二距离以及第二运动趋势后，其中障碍物可能是人、小汽车或者动物等会发生移动的物体，也可能是泥石流、山崩以及树木倾覆等，在确定其运动趋势后，将障碍物的运动趋势进行预估，并将预估的运动趋势与列车行进轨迹进行比对，若存在碰撞风险，则发出警报声提醒列车驾驶人员，也可以对列车直接进行紧急制动并将危险信息发送至列车控制中心。

如图2所示，为本申请实施例提供的轨道交通障碍探测装置的结构示意图，装置包括：

轨道宽度测量模块201，用于控制激光探测装置对轨道交通列车前进方向目标区域内轨道各位置的轨道宽度进行测量；

校准参数确定模块202，用于将测量得到的轨道各位置的轨道宽度与列车轨道标准宽度进行比对，得到轨道各位置对应的校准参数；

障碍判断模块203，用于对目标区域进行激光探测以确定目标区域是否存在障碍物；

第一状态确定模块204，用于当目标区域存在障碍物时，探测障碍物的第一状态；

校准模块205，用于利用障碍物对应轨道位置的校准参数对所述第一状态进行校准，得到障碍物的第二状态。

可以理解的是，本申请实施例提供的轨道交通障碍探测装置的各模块的功能与图1实施例提供的轨道交通障碍探测方法的各步骤的内容一致，此处不再予以赘述。

进一步地，障碍判断模块203包括：

激光模块，用于向目标区域发射激光以进行障碍探测；

采集模块，用于采集返回的激光信号；

判断模块，用于根据返回的激光信号判断目标区域是否存在障碍物。

进一步地，第一状态确定模块204包括：

第一形状确定模块，用于根据摄像装置拍摄的障碍物图像确定障碍物的第一形状；

第一距离确定模块，用于根据返回的激光信号接收时间与激光发射时间之间的时间差，计算障碍物距离探测点位置的第一距离，以及确定障碍物的三维空间坐标；

第一运动趋势确定模块，根据障碍物的三维空间坐标的变化确定障碍物的第一运动趋势；

进一步地，该装置还包括：

预警模块，用于若根据运动趋势判断障碍物与轨道列车存在碰撞风险，则控制轨道列车进行紧急制动并向轨道列车驾驶人员及总控中心发送预警信号。

可以理解的是，上述装置的各模块的功能与前述轨道交通探测方法中的各步骤的内容一致，不再予以赘述。可以理解的是，上述各模块的功能也可以由现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)控制状态机进行实现。

如图3所示没本申请实施例提供的电子装置的结构示意图，该电子装置包括：

存储器301、处理器302、总线303及存储在存储器301上并可在处理器302上运行的计算机程序，存储器301和处理器302通过总线303连接。处理器302执行该计算机程序时，实现前述实施例中的轨道交通探测方法。其中，处理器的数量可以是一个或多个。

存储器301可以是高速随机存取记忆体(ram，randomaccessmemory)存储器，也可为非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器301用于存储可执行程序代码，处理器302与存储器301耦合。

本申请还提供了一种存储介质，该存储介质可以是存储器。该存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现图1实施例提供的轨道交通障碍探测方法中的各个步骤。进一步的，该计算机可存储介质还可以是u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。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。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块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，本申请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全部或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可读存储介质中，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)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本申请所提供的技术方案的描述，对于本领域的技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

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