[发明专利]一种铁路落石的检测与定位方法、装置

权利要求书

1.一种铁路落石的检测与定位方法，其特征在于，包括步骤：

S1.采集铁轨传导的声音；

S2.通过短时能量计算和短时能量频率计算分析判断步骤S1中的声音声频是否为正常声频或异常声频；

S3.若步骤S2中判断出为异常声频，向铁路值班室发出异常区域信息、警示或危险信号；

S4.采用无人机对警示信号发出的异常区域进行巡航，验证危险源；

步骤S2具体包括：

S21.以采样周期为t1对铁轨传导的声音进行短时能量计算，设定短时能量的门阈值Ex，作为界定环境作用的轻微声与列车正常行驶摩擦铁轨声、落石撞击铁轨声的重声的短时能量界限；

S22.对获得的重声信号段，取每时间t2内的最大短时能量，其最大短时能量对应时刻记作T_n；其中0.5s≤t1≤0.8s，0.01≤t2≤0.03s；

S23.计算步骤S22中获取的高短时能量的频率，根据列车正常行驶撞击铁轨连接处的周期性，判断该声频为列车正常行驶撞击铁轨声频或其他可疑声音；再从落石撞击铁轨声的短时能量迅速衰减，进一步从短时能量衰减速度对可疑声进行判别是否为落石撞击铁轨声；最后，尚不能准确判别的可疑声音为异常声频；

步骤S23具体为：

判断预设百分比的高短时能量对应时刻Tn是否满足条件A：T_m+h-T_m+h-1T_m+h+1-T_m+hk1T_m+h-k1T_m+h-1；若满足A则判断火车由远处正常向传感器行驶，发出正常信号；若不满足A，则判断预设百分比的高短时能量对应时刻Tn是否满足条件B：T_m+h-T_m+h-1T_m+h+1-T_m+hk1T_m+h-k1T_m+h-1且E_m+h+1k1E_m+h；若满足B，则判断火车由传感器正常向远处行驶；若不满足B条件，则再判断是否满足条件E_m+h+1k2E_m+h，若判断为假，则发出预警信号，若判断为真，则发出危险信号；

其中，T₀、T₁、T₂……T_n为短时能量中，每0.5s内一系列高短时能量所对应的时刻，对应高短时能量E₀、E₁、E₂……En；Em为系列En中最大的能量值,对应的时刻为Tm；0.7≤k1≤0.8，0.4≤k2≤0.5。

2.根据权利要求1所述的铁路落石的检测与定位方法，其特征在于，所述步骤S22的具体为：

S221.先取声音段前0.5s内按帧长160，帧移40计算每帧短时能量，取出其最大值作为短时能量参考标准E_T，并取该帧中间时刻作为第一个高短时能量对应时刻值；从该帧结束后以帧长160，帧移160依次计算下一各帧的短时能量E_y,以E_y0.5E_T作为是否是高短时能量判断标准，

S222.若当前帧为非高短时能量，则计算下一帧；若当前帧为高短时能量帧，则判断是否与前一帧是同一次撞击铁轨连接处，以前一次的时间与此次的时间差是否大于Δt作为判断标准；如判断为是，更新前一次的高短时能量对应时刻值，如判断为否，则依次记录对应的时刻值T_n，直至重声声音段结束；其中，0.1s≤Δt≤0.2s。

3.根据权利要求1或2所述的铁路落石的检测与定位方法，其特征在于，所述步骤S23中的呈现周期性的短时能量的预设百分比大于等于85％。

4.根据权利要求1所述的铁路落石的检测与定位方法，其特征在于，t1＝0.5s，t2＝0.01s，k1＝0.8，k2＝0.5，Δt＝0.2s。