[发明专利]一种基于毫米波雷达的轨道识别方法

说明书

本发明涉及一种基于毫米波雷达的轨道识别方法，通过所述方法分析安装在列车前方的毫米波雷达扫描得到的簇(Clusters)数据，得到描述轨道左右钢轨位置的空间表达式。所述方法包括以下步骤：根据簇的横向、纵向速度信息剔除无效数据；利用有效的簇数据在空间的分布关系对簇进行分类，选出可以定位轨道左右钢轨位置的特征簇；根据特征簇的空间位置轨道位置进行拟合，实现轨道识别。与现有的轨道识别方法相比，本发明具有响应速度快，使用范围广，受环境影响小，鲁棒性强等优点。

技术领域

本发明属于智能轨道交通领域，具体设计了一种基于毫米波雷达的轨道识别方法。

背景技术

障碍物入侵列车限界是影响正常列车行车安全的重要因素。对于轨道车辆车载主动障碍物检测系统，有效识别轨道的位置是判断障碍物入侵限界的关键步骤。此外，准确的轨道识别也可用于预测列车的行驶方向。

目前阶段用于轨道车辆主动障碍物检测的轨道识别大多基于摄像机图像的视觉探测。也有国外学者研究使用激光雷达识别钢轨的位置。“用于铁路交通中的车道识别、尤其用于轨道交通中的铁轨识别的方法、设备和铁路车辆、尤其轨道车辆”(申请公开号CN110325425A)和“基于计算机视觉的无人机铁路轨道线路识别方法”(申请公开号CN201910625187.7)申请了基于视觉的轨道车辆的设备需要满足在轨道识别方案。“基于曲线拟合的轨道图像识别后处理方法”(申请公开号CN 201811379681.1)申请了一种基于曲线拟合的轨道图像识别后处理方法。上述专利均基于视觉图像处理手段实现对轨道位置的检测。“基于毫米波交通雷达的公路车到自动识别方法”(专利号CN 10134954A)公开了一种通过处理雷达回波功率和自学习手段检测公路车道边界的方法，其实现目的和具体实现方法与本专利均不相同。

轨道列车设备需要在不同的天气环境下均能正常工作，但是摄像机和激光雷达在大雨大雾天气下检测效果不佳，基于上述设备的轨道识别方法在恶劣天气环境下难以产生正确的输出。毫米波雷达相比于激光雷达和摄像机，其工作性能受天气因素较小，能够实现全天候的正常工作。由于钢轨为金属材质，且在轨道中占有较大的体积，因此容易反射毫米波。在高架、隧道等多种路况下，毫米波雷达均对钢轨敏感，受多径效应影响较小。利用上述钢轨的特点，可以使用毫米波雷达识别钢轨的位置。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术上无法满足全天候轨道识别的机制缺陷，提供一种可以解决上述缺陷的基于毫米波雷达的轨道识别方法，可以通过毫米波雷达簇数据计算得到描述轨道左右钢轨位置的空间表达式。

本发明公开的基于毫米波雷达的轨道识别的方法，包括：

S100：根据毫米波雷达簇数据的速度信息筛选有效数据；

S200：利用有效的簇数据在空间的分布关系对簇进行分类，选出可以定位轨道左右钢轨位置的特征簇；

S300：根据特征簇的空间位置轨道特征进行曲线拟合，实现轨道识别。

上述利用毫米波雷达输出的簇数据，通过筛选有效数据，提取特征簇和轨道拟合，实现对轨道快速、有效的识别。

进一步的，上述S100具体为

S1001：收集当前时刻的雷达簇数据，记为{C₁,C₂,C₃......C_n}。对于其中的一种任意一个簇C_i，包括横坐标数据x_i，纵坐标数据y_i，横向速度数据v_xi和纵向速度数据v_yi。

S1002：根据横向速度和纵向数据设置自适应的速度阈值上下限V_Uthr、V_Lthr，其计算方式可表示为：