[發明專利]基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置

在審

• 申請號: 202110704853.3
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113568002A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 呂紅強;洪天華;杜警;黃濤;熊鋼
• 申請（專利權）人: 中車南京浦鎮車輛有限公司
• 主分類號: G01S17/931
• 分類號: G01S17/931;G01S17/86
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

本發明涉及基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，包括：激光雷達、視覺傳感器和控制主機，激光雷達和視覺傳感器分別實時采集車輛前方的點云數據和視頻數據，并發送給控制主機；控制主機對接收到的點云數據和視頻數據進行障礙物融合檢測，實現障礙物識別，并輸出前方障礙物信息，障礙物信息至少包括障礙物距離和障礙物類型。本發明將視覺目標檢測技術和激光雷達檢測技術相融合，具體來說將兩種數據進行時空同步，然后對識別結果進行邏輯判斷并輸出障礙物類型和位置信息。本發明的障礙物檢測結果準確率高，能夠適應何種環境下的障礙物檢測。

技術領域

本發明涉及軌道車輛主動障礙物檢測技術,特別涉及一種基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置。

背景技術

地鐵列車在運行時，需要對軌面上方突發侵入或隧道結構設備落下的障礙物進行實時檢測。傳統駕駛模式下一般依靠司機目視判斷，但隨著無人駕駛模式的引入，主動障礙物檢測功能已成為自動駕駛車輛的基本配置。

視覺目標檢測技術是排除圖像或視頻環境中如光照、遮擋等因素的干擾，在物體數量不確定、物體外觀不一致的情況下找出圖像或視頻中的感興趣物體，同時準確檢測出它們的位置和大小。

激光雷達目標檢測技術是對雷達掃描形成的龐大點云數據進行雜散點濾波、體素濾波及平面分割，得到不包含地平面的濾波后點云，再通過智能算法尋找目標物體的大小及方位。

激光雷達和相機均可實現障礙物檢測，但雷達監測缺少障礙物類型信息，缺少軌道信息；相機監測缺少障礙物距離信息、障礙物具體尺寸信息。

純相機檢測方案存在一下缺陷：

1、受天氣因素影響大，無法滿足雨天，霧天環境下應用，惡劣天氣下成像較差；

2、受光照因素影響大，光照過強或偏弱以及環境亮度快速變化時，成像效果較差；

3、相機視覺測距整個過程CPU資源消耗極大，伴隨設備功耗等增加，會導致主機散熱設計困難。

相機與毫米波雷達組合的方案，一定程度上可以提高系統環境適應性，但仍然存在明顯的弊端和不足：

1、毫米波雷達作為障礙物檢測時，其檢測范圍為一個平面，無法實現三維空間內的完整檢測；即使前方反饋有目標信息，也無法獲知該目標的具體位置，軌道內部還是外部，空中還是地面，存在大量誤報情況；

2、毫米波雷達對目標探測方向和位置反饋較差，不能精確定位障礙物；

3、行業內雖已有“3D”毫米波雷達的嘗試，但其垂直方向檢測角度很小，角度分辨率很低，無法真正工程化安裝和檢測使用。

采用低線激光雷達一定程度上可優化方案成本，但同時會導致嚴重的系統功能和性能縮小，導致系統無法滿足項目實際使用。

1、雷達線數降低會關聯降低雷達空間分辨率和雷達點云密度降低，系統無法對各種尺寸(尤其是小尺寸障礙物)和形狀的障礙物進行可靠檢測和識別，存在漏報風險，降低系統安全防護性能；

2、低線雷達角度分辨率大，距離一旦增加，對障礙物識別性能急劇下降，常見的32/64線雷達僅能是實現150米以內的檢測，遠小于標準車需求的300米及以上檢測性能需求。

發明內容

本發明的目的主要是針對上述現有技術中的問題，提供基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，將雷達數據和圖像數據進行融合，提高了障礙物檢測的準確率。

為了達到本發明目的，本發明提供的基于激光和圖像數據融合的軌道交通主動障礙物檢測裝置，包括：

激光雷達——安裝于車頭，實時采集車輛前方的點云數據，并發送給控制主機；

視覺傳感器——安裝于車頭，實時采集車輛前方視頻數據，并發送給控制主機；

控制主機——對接收到的點云數據和視頻數據進行障礙物融合檢測，實現障礙物識別，并輸出前方障礙物信息，所述障礙物信息至少包括障礙物距離和障礙物類型。