[发明专利]用于障碍物识别和避开的系统和方法

说明书

背景技术

世界上许多火车事故发生是由于铁路上或铁路旁的障碍物的存在，该障碍物以机车司机看不见的形式存在或在不允许避免撞上该障碍物的距离范围内可见。避免这样的障碍物的冲击取决于各种因素，包括例如，取决于环境和天气的可见度；取决于铁轨轨道形式(弯曲、隧道等)和地形(遮挡视线的小山、岩石等)的可见度；在意识到障碍物存在的时刻火车的速度和质量(总动能)；以及障碍物的尺寸、位置和颜色(物体具体可见度)。这些因素中的每一个对于为避免障碍物事故而停止正在运行的火车所要求的距离和时间都有直接影响。一些直接影响完全停止距离，一些影响注意到物体并将该物体界定为障碍物的能力。

在很多情况下，机车司机的典型决定时间，正在运行的火车的总质量以及火车典型的行驶速度表明检测到障碍物、确定紧急刹车并使火车停止的距离超过1-2千米。这样的距离表明为了避免障碍物事故，机车司机需要能够看见距离两千米或类似距离的物体，并且能够确定观察到的物体是否确实是必须避开的障碍物，之后能够操作刹车工具——所有都要在刹车距离用尽之前。需要一种系统和方法来帮助并支持机车司机获取沿铁路的物体、评估其存在的危险并且采取操作决定，确定是否需要火车刹车——所有这些都要足够快以允许火车在撞上障碍物之前安全刹车。

发明内容

公开了根据本发明的实施方式的火车障碍物识别的方法，所述方法包括：从安装在火车机车上的红外(IR)传感器接收红外图像，所述IR传感器面对行驶的方向；获取振动概况；基于所述振动概况从所述IR图像过滤掉振动的影响；基于预先准备的规则和参数确定所述IR图像是否包含障碍物图像以及该障碍物是否对所述火车的行驶形成威胁；以及如果所述IR图像包含障碍物的图像，提供警报信号。

根据本发明的实施方式，所述方法进一步包括基于铁轨和它们的背景之间的温度差检测所述IR图像中的铁轨。

根据又进一步的实施方式，在火车行驶之前储存振动概况。

根据又进一步的实施方式，所述方法进一步包括火车机车的振动概况的动态研究。

根据又另外的实施方式，所述方法进一步包括在被检测铁轨的周围界定感兴趣区域并且在所述感兴趣区域内检测物体。

根据又另外的实施方式，所述方法包括：在所述接收到的IR帧中估计移动物体的移动方向；考虑所述火车在所述连续的IR图像的所述获取之间已通过的距离，比较连续的IR图像中的所述移动物体的位置；将所述移动物体在连续的IR图像之间已经移动的所述距离除以所述IR图像的所述获取之间的时间段；以及基于所述移动物体的移动的速度和方向，确定该移动物体是否对所述火车构成威胁。

根据本发明的实施方式的用于铁路障碍物识别的方法进一步包括从全球定位系统(GPS)单元获取位置数据；基于所述位置数据追踪火车的行驶；以及在所述火车靠近具有有限可见度的铁轨路段时提供信息。

所述方法进一步包括，将火车前方的铁轨路段的预存图像与在火车行驶中获取的帧比较以便核实所述铁轨和所述铁轨邻近区域中的变化，并且基于所述比较检测障碍物，。

根据本发明的实施方式的用于铁路障碍物识别的方法，其中，评估铁路条件进一步包括，通过观察在获取的铁路图像中的铁轨的两条轨道之间的距离，检测轨道弯曲。

公开了一种用于铁路障碍物识别的系统，所述系统包括：红外(IR)传感器，面对行驶方向安装，以便获取IR图像；处理和通信单元，被配置为执行前述任意一项权利要求所述的方法的所述步骤；以及机车司机操作单元，被配置为向使用者呈现所述警报信号。

一种用于铁路障碍物识别的系统，其中，所述IR传感器在范围为8-12微米的范围内可操作。

附图说明

在说明书的总结部分具体指出并明显地要求保护被认为是本发明的本主题。但是，在结合附图阅读时，参照下文的具体实施方式可最好地理解就组织和操作方法两者而言的本发明及其物体、特征和优点，在附图中：

图1A和图1B图示地描绘了根据本发明的实施方式的配备有用于铁路障碍物识别和避开的系统的火车；

图2A为根据本发明的实施方式的用于铁路障碍物识别和避开的系统的示意方框图；

图2B为根据本发明的实施方式的处理和通信单元的示意方框图；

图3为描绘了根据本发明的实施方式的SNR、POD和FAR的大小之间的关系的示例性曲线图；

图4示意性地图示了根据本发明的实施方式的MW和LW波长范围内的IR波长的可转移性作为紊动系数；