本公開屬于軌道交通，尤其涉及一種列車測速定位方法、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、軌道交通列車定位技術(shù)方面，對于輪軌車輛長期以來大多采用速度傳感器加雷達(dá)加速器等方式，因受輪徑值變化影響，速傳等設(shè)備需要進(jìn)行定期人工維護(hù)否則會(huì)存在安全風(fēng)險(xiǎn)，而非輪軌車輛還沒有一個(gè)成熟的定位方案。

2、目前，利用激光對地面定位點(diǎn)測距準(zhǔn)確的特點(diǎn)，通過在不同周期內(nèi)對于相近環(huán)境下，主要障礙特征點(diǎn)距離的變化，準(zhǔn)確的判斷出列車在空間中的相對位置變化情況，進(jìn)而計(jì)算出列車的速度、加速度等信息；并且，激光還可對周圍環(huán)境進(jìn)行同步掃描建圖，以方便后續(xù)使用。

3、目前二維激光測速定位的主要方法為先通過建圖算法建立地圖，然后再與地圖進(jìn)行比較，推算出當(dāng)前所在的位置；需要預(yù)先進(jìn)行離線建圖，并且需要在車載設(shè)備中部署列車所有可能運(yùn)行到的線路地圖，這在有些軌道交通中無法滿足運(yùn)營需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本公開提供了一種列車測速定位方法、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)及電子設(shè)備，在列車上安裝二維激光傳感器，二維激光傳感器用于掃描列車周邊的環(huán)境，生成原始數(shù)據(jù)，獲取原始數(shù)據(jù)中的掃描圖片。掃描圖片包括多個(gè)掃描點(diǎn)，在多個(gè)掃描點(diǎn)中確定出特征點(diǎn)；根據(jù)兩幀掃描圖片中的特征點(diǎn)，確定出特征點(diǎn)組，使用特征點(diǎn)組確定出位移距離，多個(gè)連續(xù)的位移距離生成列車位移的累計(jì)狀態(tài)，進(jìn)而確定列車的定位和車速。

2、本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本公開實(shí)施例提供了一種列車測速定位方法，所述方法包括：

4、接收原始數(shù)據(jù)，所述原始數(shù)據(jù)包括列車周邊環(huán)境的掃描圖片；其中，所述原始數(shù)據(jù)通過二維激光傳感器掃描列車周邊環(huán)境生成；

5、提取所述掃描圖片中的多個(gè)掃描點(diǎn)，對每個(gè)所述掃描點(diǎn)進(jìn)行直線擬合，根據(jù)每個(gè)所述掃描點(diǎn)的直線擬合結(jié)果，確定所述掃描圖片中的特征點(diǎn)；

6、將兩幀所述掃描圖片中的所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，獲取兩幀所述掃描圖片的特征點(diǎn)組，通過所述特征點(diǎn)組確定兩幀所述掃描圖片對應(yīng)的位移距離；

7、根據(jù)連續(xù)的多個(gè)所述位移距離，計(jì)算列車位移的累計(jì)狀態(tài)，根據(jù)所述累計(jì)狀態(tài)，確定列車的定位和車速。

8、進(jìn)一步的，

9、根據(jù)所述累計(jì)狀態(tài)，生成列車行駛地圖；其中，所述列車行駛地圖包括使用特征點(diǎn)表征的軌道周邊環(huán)境。

10、進(jìn)一步的，

11、將所述掃描圖片中的多個(gè)所述掃描點(diǎn)繪制在二維直角坐標(biāo)系中；

12、目標(biāo)掃描點(diǎn)與其前后相鄰n個(gè)掃描點(diǎn)組成的集合，使用最小二乘法，進(jìn)行直線擬合，對目標(biāo)掃描點(diǎn)進(jìn)行直線擬合的擬合公式包括：

13、；

14、；

15、其中，為n個(gè)掃描點(diǎn)和目標(biāo)掃描點(diǎn)在x軸上的坐標(biāo)平均數(shù)，為n個(gè)掃描點(diǎn)和目標(biāo)掃描點(diǎn)在y軸上的坐標(biāo)平均數(shù)，其中，n為自然數(shù)；為掃描點(diǎn)x軸上的橫坐標(biāo)，為掃描點(diǎn)y軸上的縱坐標(biāo)，i為自然數(shù)；k為掃描點(diǎn)擬合出的直線在二維坐標(biāo)系中的斜率，m為擬合直線在y軸上的截距。

16、進(jìn)一步的，

17、根據(jù)每個(gè)所述掃描點(diǎn)的直線擬合結(jié)果，確定每個(gè)所述掃描點(diǎn)的擬合直線特征；

18、根據(jù)所述擬合直線特征，從所述掃描圖片中的所述掃描點(diǎn)中選取所述特征點(diǎn)；其中，

19、所述擬合直線特征包括第一特征和第二特征；以一個(gè)掃描點(diǎn)作為選取點(diǎn)，所述選取點(diǎn)兩側(cè)的掃描點(diǎn)的擬合直線形成的夾角，確定為所述第一特征；所述掃描點(diǎn)到其擬合直線的距離，確定為所述第二特征。

20、進(jìn)一步的，

21、在選取出的所述特征點(diǎn)中，確定邊緣特征點(diǎn)，所述邊緣特征點(diǎn)對應(yīng)列車周邊環(huán)境或障礙物的邊緣位置。

22、進(jìn)一步的，

23、通過兩幀所述掃描圖片的所述特征點(diǎn)的所述第一特征，結(jié)合兩幀所述掃描圖片中的所述特征點(diǎn)的位置，將兩幀所述掃描圖片中的所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；

24、獲取兩幀所述掃描圖片的所述特征點(diǎn)組；所述特征點(diǎn)組包括兩幀所述掃描圖片對應(yīng)的重合特征點(diǎn)和兩幀掃描圖片中對應(yīng)的邊緣特征點(diǎn)；

25、通過所述特征點(diǎn)組，使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算兩幀掃描圖片對應(yīng)的所述位移距離。

26、進(jìn)一步的，

27、將所述特征點(diǎn)組中，兩幀所述掃描圖片中對應(yīng)的所述邊緣特征點(diǎn)，與所述特征點(diǎn)組中的所述重合特征點(diǎn)分別進(jìn)行連接，生成兩條參考直線，兩條所述參考直線形成的夾角為兩幀所述掃描圖片對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度；

28、確定兩幀所述掃描圖片中對應(yīng)的所述邊緣特征點(diǎn)的坐標(biāo)，使用所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣確定兩幀所述掃描圖片的所述位移距離，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣如下：

29、；

30、其中，對應(yīng)，為兩幀所述掃描圖片中，前一幀的所述邊緣特征點(diǎn)的坐標(biāo)；對應(yīng)，為兩幀所述掃描圖片中，對應(yīng)的后一幀所述邊緣特征點(diǎn)的坐標(biāo)；為，b為，c為，d為，為兩幀所述掃描圖片的所述旋轉(zhuǎn)角度；為兩幀所述掃描圖片在x軸方向上的位移距離，為兩幀所述掃描圖片在y軸方向上的位移距離。

31、進(jìn)一步的，

32、將所述掃描圖片中的所述特征點(diǎn)與參考地圖中的典型特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，校準(zhǔn)列車定位。

33、進(jìn)一步的，

34、預(yù)生成所述參考地圖；其中，所述參考地圖包括使用所述典型特征點(diǎn)和非典型特征點(diǎn)表征的軌道周邊環(huán)境，每個(gè)所述典型特征點(diǎn)包括對應(yīng)的生命參數(shù)值，所述生命參數(shù)值用于表征列車行駛地圖中的所述典型特征點(diǎn)的使用頻率；

35、將所述掃描圖片的特征點(diǎn)與列車周邊環(huán)境中的所述典型特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，匹配成功的所述典型特征點(diǎn)的所述生命參數(shù)值提高，未匹配成功的所述典型特征點(diǎn)的所述生命參數(shù)值下降。

36、第二方面，基于同一發(fā)明構(gòu)思，本公開實(shí)施例還提供了一種列車測速定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)獲取模塊、特征點(diǎn)確定模塊、位移運(yùn)算模塊和定位測速模塊；

37、所述數(shù)據(jù)獲取模塊，用于接收原始數(shù)據(jù)，所述原始數(shù)據(jù)包括列車周邊環(huán)境的掃描圖片；其中，所述原始數(shù)據(jù)通過二維激光傳感器掃描列車周邊環(huán)境生成；

38、所述特征點(diǎn)確定模塊，用于提取所述掃描圖片中的多個(gè)掃描點(diǎn)，對每個(gè)所述掃描點(diǎn)進(jìn)行直線擬合，根據(jù)每個(gè)所述掃描點(diǎn)的直線擬合結(jié)果，確定所述掃描圖片中的特征點(diǎn)；

39、所述位移運(yùn)算模塊，用于將兩幀所述掃描圖片中的所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，獲取兩幀所述掃描圖片的特征點(diǎn)組，通過所述特征點(diǎn)組確定兩幀所述掃描圖片對應(yīng)的位移距離；

40、所述定位測速模塊，用于根據(jù)連續(xù)的多個(gè)所述位移距離，計(jì)算列車位移的累計(jì)狀態(tài)，根據(jù)所述累計(jì)狀態(tài)，確定列車的定位和車速。

41、第三方面，基于同一發(fā)明構(gòu)思，本公開實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有一個(gè)或者多個(gè)程序，當(dāng)該一個(gè)或者多個(gè)程序被執(zhí)行時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)前述的列車測速定位方法。

42、第四方面，基于同一發(fā)明構(gòu)思，本公開實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，包括處理器、通信接口、前述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和通信總線。其中，處理器、通信接口、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)通過通信總線相互間的通信。其中，處理器用于執(zhí)行前述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中所存儲(chǔ)的程序。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開具有如下優(yōu)點(diǎn)：

44、1、有效規(guī)避列車電磁干擾對測速及定位功能的影響，并且無需預(yù)先進(jìn)行離線繪制地圖即可實(shí)現(xiàn)定位；

45、2、選用二維激光傳感器用于列車定位和測速，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本低，并且可應(yīng)用于軌枕部署無明顯特征的軌道交通運(yùn)行環(huán)境中列車定位和測速，還可以用于不同輪徑值的列車或非輪軌車輛的定位和測速；

46、3、實(shí)現(xiàn)定位和測速的算法簡潔，占用內(nèi)存小，計(jì)算速度快，提高了定位和測速的實(shí)時(shí)性。

47、本公開的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本公開而了解。本公開的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。