[发明专利]一种基于激光雷达的隧道内列车主动障碍物检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于激光雷达的隧道内列车主动障碍物检测系统及方法，该系统包括激光雷达、车载主机、网络交换机、显示设备、告警装置和制动装置；所述的车载主机通过网络交换机分别连接车头前置的激光雷达和显示设备，所述的车载主机通过数字输出接口分别连接告警装置和制动装置；所述的车载主机通过对激光雷达点云数据的处理分析，提取列车前方的轨行区空间特征，并根据识别到的轨行区对列车前方障碍物进行检测。与现有技术相比，本发明具有部署简单，结构轻量化，成本低，实时性好，检测结果稳定、准确，安全可靠等优点。

技术领域

本发明涉及轨道交通自主检测与防护领域，尤其是涉及一种基于激光雷达的隧道内列车主动障碍物检测系统及方法。

背景技术

随着地铁技术的快速发展以及城市地铁交通网的越来越密集、复杂，地铁的运行速度越来越快，自动化程度越来越高，对于信号系统的安全、可靠以及效率提出了更高的要求。当前对于地铁信号系统来说，从传统的司机驾驶，到目前的自动驾驶，主要是听指令行车，列车从调度中心获取移动授权然后动车，并控制运行速度，这可以满足绝大多数运营的需求，但是对于一些意外的特殊场景，仍然会存在一定的安全隐患。近年来，也发生了一些事故案例，譬如，因为外部施工单位私自打桩击穿隧道导致列车车头撞击受损；地铁车辆撞上轨道旁未关闭到位的人防门事故；以及多起地铁车辆追尾事故。这些意外出现在轨道上的障碍物，未来必将成为自动驾驶的最大挑战。因此，地铁自动驾驶不仅应具有听令行车的耳朵，同时应具备自主防护的眼睛，用于处理一些可能的障碍物侵限事件，从而提高列车的运行安全与效率。

经过多年的发展，汽车领域的自动驾驶技术，已经逐步走向成熟。很多自动驾驶领域的技术，也逐渐扩展到其它领域，譬如多传感器技术的融合，深度学习以及大数据处理技术，这也给轨道交通带来了新的机遇，它可以为轨道交通提供自主检测与防护的眼睛。目前激光点云在轨道交通领域的使用与研究尚处于早期阶段，加之地铁隧道内独特的空间结构特性，隧道与地面道路环境差异较大，为激光雷达在地铁内的使用也带来了挑战。

在地铁内要实现防撞预警功能，首要任务是识别出地铁的安全运行空间，即地铁轨道的轨行区，当前方轨行区的空间确定后，才能够对前方探测到的物体进行障碍物判别。目前地面道路针对前方道路的行驶区域判别，综合了雷达SLAM与GNSS定位系统，能够做到非常精确的车辆定位，从而根据构建好的点云地图来区分行驶区域。但地铁隧道绝大部分位于地下，无法通过卫星信号进行定位，且隧道一般都是长管道，从激光点云数据中可识别的空间特征非常少，利用SLAM技术在地铁隧道内实时定位也难以实现。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于激光雷达的隧道内列车主动障碍物检测系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种基于激光雷达的隧道内列车主动障碍物检测系统，该系统包括激光雷达、车载主机、网络交换机、显示设备、告警装置和制动装置；

所述的车载主机通过网络交换机分别连接车头前置的激光雷达和显示设备，所述的车载主机通过数字输出接口分别连接告警装置和制动装置；

所述的车载主机通过对激光雷达点云数据的处理分析，提取列车前方的轨行区空间特征，并根据识别到的轨行区对列车前方障碍物进行检测。

作为优选的技术方案，所述的制动装置包括车辆常规制动和车辆紧急制动；

所述的车载主机为实时接收并处理激光雷达采集到的点云数据，并将处理识别的结果进行对外输出，并控制告警设备、列车常规制动、列车紧急制动；

所述的激光雷达为采集点云数据的传感器，并实时向车载主机输出采集到的点云数据；

所述的网络交换机用于实时传输点云数据与处理结果。