[发明专利]一种城铁障碍物及脱轨检测系统

说明书

本发明提供一种城铁障碍物及脱轨检测系统，包括车载主机、列车控制系统和若干数据采集传感器，所述脱轨检测模块和障碍物检测模块以及数据采集传感器分别与所述车载主机通信连接，所述障碍物检测模块包括毫米波雷达、激光雷达和摄像机，所述毫米波雷达用于采集列车前方的3D点云数据；毫米波雷达用于采集列车前方的2D点云数据，摄像机用于采集列车前方的图像信息；所述毫米波雷达、激光雷达和摄像机分别与车载主机通信连接，所述车载主机与所述列车控制系统通信连接；分别对障碍物信息以及脱轨信息进行判定，并经过车载主机进行精密分析和计算，综合评估列车当前所处情况，并输出到列车控制系统进行制动或其他控制。

技术领域

本发明涉及自动驾驶领域，具体涉及一种集成视觉检测、雷达检测的多功能集成的城铁障碍物及脱轨检测系统。

背景技术

随着科技的不断发展，我国的铁路建设同样发展迅速，并且近年来经过多次提速，大量的特快列车、直达列车开始运行。在2007年第六次提速后，铁道部开行“和谐号”动车组，时速可高达200公里以上。尤其是高速铁路陆续建成，如京广高铁、京沪高铁、沪昆高铁，运行最高时速达到350公里。除轮轨外，磁悬浮列车也作为城际轨道交通的一部分。在列车的运行速度越来越快的情况下，列车的行驶安全问题也越来越被重视，基于自动驾驶技术的飞速发展，列车行驶过程中的障碍物和脱轨检测显得尤为重要。

现有技术中的障碍物和脱轨检测存在的缺陷是，在列车高速行驶过程中，对于采集的数据信息的处理方式不够完善，因而导致系统运行过程中无法稳定判断列车脱轨情况以及前方障碍物情况，以及及时对列车控制系统反馈信号并输出控制。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种城铁障碍物及脱轨检测系统，通过激光雷达、毫米波雷达以及摄像机和脱轨检测模块分别对障碍物信息以及脱轨信息进行判定，并经过车载主机进行精密分析和计算，综合评估列车当前所处情况，并技术输出到列车控制系统进行制动或其他控制。

根据本发明的第一方面，提供了一种城铁障碍物及脱轨检测系统，包括脱轨检测模块和障碍物检测模块，所述脱轨检测模块和障碍物检测模块分别用于对列车与轨道之间的位置关系和列车前方障碍物信息进行检测；

还包括车载主机、列车控制系统和若干数据采集传感器，所述脱轨检测模块和障碍物检测模块以及数据采集传感器分别与所述车载主机通信连接，所述障碍物检测模块包括毫米波雷达、激光雷达和摄像机，所述毫米波雷达用于采集列车前方的3D点云数据；毫米波雷达用于采集列车前方的2D点云数据，摄像机用于采集列车前方的图像信息；所述毫米波雷达、激光雷达和摄像机分别与车载主机通信连接，所述车载主机与所述列车控制系统通信连接；

所述车载主机用于对毫米波雷达、激光雷达、摄像机以及数据采集传感器所采集的数据信息进行分析处理，并结合脱轨检测模块的检测数据对车辆当前风险状态进行判定，并输出控制或报警信号到列车控制系统。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述车载主机包括：

图像目标分割单元，所述图像目标分割单元用于分离图像中的物体轮廓、背景轮廓和轨道线轮廓；

轨道线分割单元，所述轨道线分割单元用于确定轨道的位置和前进方向，并通过轨道前进方向以及列车轮廓数据判定车体在空间中的位置和大小；

传感器特征融合单元，所述传感器特征融合单元用于将摄像机采集的图像信息和毫米波雷达与激光雷达获取的坐标信息进行坐标统一，并确定图像中物体的坐标以及相对于列车的速度；

障碍物判定单元，所述障碍物判定单元用于判定物体运动轨迹是否会和列车轮廓相交；

碰撞风险/脱轨风险判定单元，所述碰撞风险/脱轨风险判定单元用于根据脱轨检测模块、障碍物判定单元、轨道线分割单元的数据信息进行综合判断当前列车所处环境和状态是否存在碰撞风险和脱轨风险，并将该信息发送至列车控制系统；