[发明专利]一种列车速度和加速度实时测量方法及装置

权利要求书

1.一种列车速度和加速度实时测量方法，其特征在于，所述方法包括：

利用结构光3D传感器实时获取列车车体表面3D轮廓，以当前帧作为参考，截取前一帧的部分点云区域作为匹配点云；

基于ICP算法将前一帧匹配点云向当前帧的参考点云进行匹配，获得匹配后的平移向量T，利用平移向量的距离除以两帧之间的时间间隔t，得到当前移动速度；

重复迭代当前移动速度，实现列车速度的实时测量。

2.根据权利要求1所述的列车速度和加速度实时测量方法，其特征在于，所述基于ICP算法的步骤包括：

假设前一帧截取的匹配点云为：

P＝{p₁,p₂,...,p_Np}

当前帧参考点云为：

X＝{x₁,x₂,...,x_Nx}

对每一个匹配点p_i，在X中求得距离最近的M个点保证3≤M≤10，其中，/是距离最近的点；

使用LM或最小二乘法计算X_M的拟合平面，得到单位法向量n_i；使用迭代优化算法，求出T，使得：

假设前一帧和当前帧的时间间隔为t，则速度为：

v＝||T||/t，方向为向量T的方向。

3.根据权利要求1所述的列车速度和加速度实时测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

在轨道外侧固定安装结构光3D传感器，使其在列车经过时能够获得列车车体3D表面轮廓；

在来车方向前安装车轮传感器，能够感知列车驶入，并启动3D传感器进行测量；

设置固定的时间间隔t，使得3D传感器按照固定频率输出点云数据。

4.根据权利要求3所述的列车速度和加速度实时测量方法，其特征在于，所述时间间隔t要根据传感器最大频率以及测量范围和最大车速确定：假设3D传感器每次的测量视野范围为L，该线路列车行驶速度限速为Vmax，则t＜L/2*Vmax。

5.根据权利要求1所述的列车速度和加速度实时测量方法，其特征在于，所述匹配点云的选择包括：

在最后一帧的前一帧3D点云输出数据中，在测量视野范围中，选择来车方向小于L/2的点云数据作为匹配点云。

以最后一帧的3D点云数据为参考点云，基于ICP算法将前一帧选取的匹配点云向参考点云进行匹配。

6.一种列车速度和加速度实时测量装置，其特征在于，包括：设于钢轨上的车轮传感器、结构光3D传感器；

所述结构光3D传感器固定安装在轨道外侧，用于能够获得列车车体3D表面轮廓；

所述车轮传感器用于感知列车驶入，并启动3D传感器进行测量。