[发明专利]一种基于激光扫描的铁路道口机车检测系统

说明书

本发明公开了一种基于激光扫描的铁路道口机车检测系统，包括系统和激光雷达，所述系统由激光雷达和机车检测算法构成，在铁路道口区域内安装激光雷达，继而划分区域检测范围，对铁路道口进行实时扫描形成动态数据，并采用道口背景自学习算法和机车区域检测算法来检测道口机车物体，然后从实时扫描数据中对场景内的目标进行提取处理，对当前的扫描机车物体目标进行鉴别和分类，再根据扫描数据建立机车驶入和驶离道口的时间状态数据序列，最后计算出机车的运行速度。本发明有效解决当前铁路道口复杂背景下机车检测方法少、检测稳定性差、功能不完善的问题，为无人化铁路道口全自动化安全运行提供支撑，进一步提高铁路道口安全监管的智能化水平。

技术领域

本发明涉及港口铁路交通智能监管技术领域，具体为一种基于激光扫描的铁路道口机车检测系统。

背景技术

我国现代铁路道口的短距离车辆的闯入警报检测技术的大多数检测系统控制逻辑简单，需要消耗大量的人力物力进行全程参与人工控制，对于铁路道口检测的研究，最早期采用的方法是轨道电路，由于轨道电路的缺点较多，例如功能单一，容易误报错，并且安装任务量大，随后发展采用基于红外传感技术的嵌入式监控系统，但此技术的检测精确度有限，还会因为传感器高度的差异从而影响最终的结果，所以不太适合目前工业现场的铁路道口检测实际应用，现阶段多是采用基于计轴传感器的报警检测系统，这一类方法的特点是运行稳定，安装简单，所以比较适合工业现场的实际应用。

随着报警检测系统的不断监测使用，在使用过程中发现了下述问题：

1.现有的一些报警检测系统的控制器相对来说比较复杂、可靠性不高，部分检测系统测距会受到一些其他因素(例如频段损耗等)的影响，而且它的检测仅仅被限制于测量目标物体的相对距离以及相对速度，因此无法准确识别到探测的对象；

2.且现有的一些检测系统都是被动的接受数据，其感知效果受环境因素影响较大，而且无法解决一些关键问题。

所以需要针对上述问题设计一种基于激光扫描的铁路道口机车检测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光扫描的铁路道口机车检测系统，以解决上述背景技术中提出现有的一些报警检测系统的控制器相对来说比较复杂、可靠性不高，部分检测系统测距会受到一些其他因素(例如频段损耗等)的影响，而且它的检测仅仅被限制于测量目标物体的相对距离以及相对速度，因此无法准确识别到探测的对象，且现有的一些检测系统都是被动的接受数据，其感知效果受环境因素影响较大，而且无法解决一些关键问题的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于激光扫描的铁路道口机车检测系统，包括系统、激光雷达、机车检测算法、路道口检测数据初始化、机车物体检测、机车行驶方向判别和机车速度计算，所述系统由激光雷达和机车检测算法构成，且机车检测方法由铁路道口检测数据初始化、机车物体检测、机车行驶方向判别机械机车速度计算构成，其中：

铁路道口检测数据初始化

对道口激光雷达扫描区域进行自定义绘制，再根据铁路道口现场工况对区域形状进行调整和边缘精修，得到需要的区域轮廓，区域划分采用“深度范围”表达方式，其数据结构的主要数据包括区域扫描角度的起始角和终止角，深度范围包括起始深度和终止深度，代表该区域在该扫描角度上的射线段距离范围，此扫描角度上的深度测量数据仅当位于此范围内时才是属于这个区域的，区域组完成几何定义之后，组内的区域都会被转换为统一的内部数据结构，采用极坐标表示，用来提高区域监测算法的效率，进一步利用道口背景自学习和机车区域监测算法来初始化背景轮廓，其中，道口背景自学习算法是指对当前场景的实时扫描数据进行一段时间的累积，从而探测到当前场景的背景轮廓，据此生成区域监测的背景数据；机车区域监测算法是指从实时扫描数据中对场景中所有位于监测区域组内的目标进行提取，根据运行控制参数对当前的监测目标进行分类和鉴别，剔除无关目标，对有效监测目标进行检测；

机车物体检测