[發明專利]一種基于多技術融合的列車防護預警系統

在審

• 申請號: 202110286865.9
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112977541A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 苗壯
• 申請（專利權）人: 上海電氣泰雷茲交通自動化系統有限公司
• 主分類號: B61L15/00
• 分類號: B61L15/00;B61L23/04;B61L27/00
• 代理公司: 上海灣谷知識產權代理事務所(普通合伙) 31289
• 代理人: 肖進

1.一種基于多技術融合的列車防護預警系統，其特征在于，包括：車載檢測裝置、軌旁檢測裝置、轉轍機通信裝置、車載計算平臺、車載顯示設備和報警蜂鳴器，其中，

所述車載檢測裝置采集列車行進過程中前方的實時場景數據，并傳輸到所述車載計算平臺；

所述軌旁檢測裝置采集固定場景下的實時數據，檢測該場景下是否有異物侵入，并將檢測數據傳輸到所述車載計算平臺；

所述轉轍機通信裝置用于判斷道岔的開通方向，判斷列車的行駛路線，并與車載計算平臺進行通信；

所述車載計算平臺根據實時場景數據和固定場景下的實時數據識別是否存在障礙物，當存在障礙物時計算風險等級，并將障礙物圖像以及風險等級發送給所述車載顯示設備進行顯示，同時報警蜂鳴器點亮。

2.根據權利要求1所述的基于多技術融合的列車防護預警系統，其特征在于，所述車載檢測裝置包括：安裝在車體前方的短焦相機、長焦相機、廣視角激光雷達和長距離激光雷達，其中，

所述廣視角激光雷達和長距離激光雷達構成激光雷達檢測組件；所述短焦相機和長焦相機構成相機檢測組件；

在所述激光雷達檢測組件檢測范圍外，所述長焦相機檢測障礙物，獲得實時場景數據中的遠距離場景數據；

在所述激光雷達檢測組件檢測范圍內，所述激光雷達檢測組件和所述相機檢測組件同時檢測障礙物，獲得實時場景數據中的近距離場景數據；

所述車載計算平臺包括定位模塊、數據處理模塊和通信模塊，定位模塊獲取列車的實時位置和所處位置的限界信息，數據處理模塊將長距離激光雷達點云和廣視角激光雷達點云進行融合，并將點云數據投影至相機采集的圖像中，獲得融合圖像；通信模塊負責與轉轍機、軌旁檢測裝置以及其他列車上的車載計算平臺進行通信；

所述軌旁檢測裝置包括：圖像采集模塊、圖像預處理模塊、障礙物檢測模塊、遠程傳輸模塊，

所述圖像采集模塊采集地鐵限界內實時圖像，所述圖像預處理模塊對實時圖像進行預處理，得到灰度圖像；

所述障礙物檢測模塊將灰度圖像分割成若干個子塊，通過背景迭代法對這些子塊分別進行背景更新，判斷是否存在障礙物，獲得固定場景下的實時數據；

所述遠程傳輸模塊將固定場景下的實時數據傳輸到所述車載計算平臺上。

3.根據權利要求2所述的基于多技術融合的列車防護預警系統，其特征在于，所述車載計算平臺根據實時場景數據和固定場景下的實時數據，識別出障礙物，對障礙物的大小、形狀以及位置進行判斷：

若無障礙物、障礙物在地鐵限界之外或者障礙物較小而不會影響列車運行，設置為安全運行等級；

若障礙物距離列車在預設距離外，并且障礙物較大而會影響列車運行，設置為低危險等級，并將障礙物圖像發送給所述車載顯示器進行顯示；

若障礙物距離列車在預設距離內，并且障礙物較大而會影響列車運行，設置為高危險等級，并將障礙物圖像發送給所述車載顯示器進行顯示。

4.根據權利要求2所述的基于多技術融合的列車防護預警系統，其特征在于，所述的預處理包括灰度化、平滑濾波和圖像增強。

5.根據權利要求2所述的基于多技術融合的列車防護預警系統，其特征在于，所述車載計算平臺通過列車位置信息接口實時獲得列車位置。

6.根據權利要求2所述的基于多技術融合的列車防護預警系統，其特征在于，所述車載檢測設備和軌旁檢測設備安裝完成后，對其進行坐標系的初始標定：

設所述激光雷達檢測組件的一個點云數據P在世界坐標系的坐標為P(X,Y,Z)，這一點P在圖像坐標系中的坐標為p(u,v)，按如下的轉換關系：

將點P的圖像坐標轉換到世界坐標，其中，Z_c為點云數據到相機檢測組件光心之間的距離在光軸上的投影長度，M為參數矩陣，其值為：

其中，第一個矩陣為內參數矩陣，F_x、F_y分別為圖像平面中x、y方向的等效焦距，C_x、C_y分別為光軸與像面焦點在圖像平面中x、y方向的圖像坐標；第二個矩陣為外參數矩陣，R、T分別為3×3旋轉矩陣和3×1平移矩陣。