[发明专利]一种有轨机车轨道曲率获取方法

权利要求书

1.一种有轨机车轨道曲率获取方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一、针对某前方安装相机的有轨机车，获取机车当前GPS信号，并判断通讯信号是否通畅；如果是，进入步骤二，否则，进入步骤五；

步骤二、机车沿轨道行驶，实时向卫星发送某位置请求信息；

步骤三、卫星直接给机车反馈信号或者卫星向总控制室发送机车的反馈信号；

步骤四、机车控制器或总控制室查询该轨道路段在设计图纸上对应的道路曲率，与机车实时通讯发送当前轨道曲率；

步骤五、相机实时拍摄机车前方的某段轨道，对相机拍摄的图像进行预处理；

步骤六、对预处理后的每张图像分别进行坐标变换，将每段轨道的实际坐标转换到相机像素点坐标，并进行标定；

步骤七、利用标定好的相机像素点坐标，结合轨道曲率估计算法计算该段轨道的曲率；

具体步骤为：

步骤701、从相机拍摄的轨道底端开始到2米范围之内的轨道，当做直线；并转换成每张图像的标准线；

步骤702、针对该段轨道的每张图像，从轨道的像素点中，等间距依次选择四个像素点坐标(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，(x4,y4)；

步骤703、分别连接(x1,y1)，(x2,y2)两个像素点和(x3,y3)，(x4,y4)两个像素点，得到两条弦；

步骤704、分别做两条弦的中垂线，联立中垂线方程得到该段轨道的曲率中心坐标(x0,y0)；

中垂线方程如下：

步骤705、利用曲率中心坐标(x0,y0)和像素点(x1,y1)，计算该段轨道的半径R；

步骤706、利用该段轨道的半径R取倒数，得到该段轨道的曲率；

步骤八、判断轨道曲率估计算法能否实时输出轨道曲率，如果是，将计算的机车当前位置的轨道曲率输出；否则，控制左右轮扭矩一样，输出轨道曲率ρ＝0。

2.如权利要求1所述的一种有轨机车轨道曲率获取方法，其特征在于：步骤三中所述的反馈信号为：表征地理位置的GPS信号。

3.如权利要求1所述的一种有轨机车轨道曲率获取方法，其特征在于：步骤五中所述的预处理包括：图像去噪、边缘检测与轨道识别。

4.如权利要求1所述的一种有轨机车轨道曲率获取方法，其特征在于：步骤六中所述的坐标变换公式如下：

P_C＝P_b*TR

P_C为相机像素点坐标；P_b为实际轨道坐标；TR为坐标变换矩阵，不同的相机对应的变换矩阵不同；

(x,y,z)表示相机在列车坐标系下的位置坐标；(γ,β,α)表示相机在列车坐标系下的姿态角参数，分别为相机先后绕列车坐标系的x轴、y轴和Z轴旋转γ度、β度和α度。

5.如权利要求1所述的一种有轨机车轨道曲率获取方法，其特征在于：步骤八中所述的不能实时输出的情况包括：

1)、当前机车控制器运算量较大，导致轨道图像不能被及时处理，控制器不能实时获得当前轨道曲率信息；

2)、相机采集的图像上或铁轨上存在障碍物，当前轨道信息无法实时输出轨道曲率。