基于雷达技术的列车运行安全预警系统研究 |
| 2012-08-22 10:01 作者：王梦娇 孙首仪 叶坚 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
|
|
硅谷网8月22日消息 《硅谷》杂志2012年第14期刊文称，随着高铁的快速发展，其安全性日益成为人们关注的焦点。为此提出，将雷达技术应用于行车，通过图像对比分析的方法判断运行列车前方路况。首先，利用试运行列车的车载雷达定距采集运行前方数千米范围内的图像信息，录入数据库作为原始信息；然后，将雷达系统装载于本线路列车，再次定距采集图像信息，与原始图像对比判断前方路况，若遇险情自动预警。此安全预警系统旨在延长司机视距，发挥司机主观能动性，提高列车运行安全性。
随着高速铁路的快速发展，运行安全日益受到人们的关注。在大雨、雷电等恶劣天气条件下，铁路闭塞区间的轨道电路很可能出现异常，直接影响正常的行车调度，从而造成巨大的安全隐患。
针对提高列车运行安全问题，本论文提出一个基于雷达技术的列车运行安全预警系统的概念，旨在通过雷达技术探测运行前方的路况，以间接增加司机的视距，实现在紧急情况下的提前预警。该系统的意义在于通过司机对雷达探测系统的监控，降低行车危险系数，通过增强主观能动性，弥补电子设备易受干扰和不稳定等方面的不足。
2雷达及合成孔径雷达（SAR）
雷达是英文Radar的音译，由天线、发射机、接收机、信号处理机、和终端设备组成。
合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar）是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一个较大的等效天线孔径的雷达。合成孔径雷达的基本原理就是，采用信号处理的方法产生一个等效的大孔径天线，从而获得很高的方位分辨率。SAR主要依靠雷达平台的直线运动，等效的在空间形成很长的线阵列，从而能获得很高的方位分辨力，而被测物体固定时能获得被测物体的清晰图像。SAR的合成孔径长度可达数百米甚至更长，从而可获得很高的方位分辨力和小的横向分辨单元。
3基于雷达技术的列车运行安全预警系统的功能分析
首先，在机车前中心线位置安放雷达。
系统投入使用前，首先要对线路进行图像采样并存储作为基准图像。具体如下：实验列车在安全运行的状态下，应用该系统每隔1km对运行线路上的和线路周围的一定范围内的环境进行图像拍摄，拍摄距离6km。将拍摄数据存入到原始数据库，作为基准图像。
将雷达探测系统装载于本线路其它列车。正常运行时，应用机载雷达进行图像采集。列车每隔1km进行定点扫描，扫描距离6km。将收集的数据传输到车载计算机中，与基准图像进行对比，系统通过分析作出判断。若图像对比发现前方危险，系统则向列车司机发出报警。
为实现雷达沿铁路线的定点与定距扫描，在车站出站某处设置起点，并将系统与列车里程表相关联。从出站的固定点开始，每经1km系统自动扫描一次。为减少因列车运行里程的加大而造成的误差，线路中每个车站出口处都设置用于作为基准定的拍摄点，列车每经一站，拍摄起点重置。
基本流程图：
4铁路障碍物识别系统仿真
4.1图像特点
4.1.1背景的动态性
1）由于列车振动引起的摄像平台抖动造成的图像抖动，主要有两方面的影响：①使单帧图像模糊；②使图像帧具有一定的抖动偏差。
2）列车运行使图像背景以及前景都有整体的快速移动。
4.1.2背景的复杂性
列车所处的室外场景内容丰富，包含有大量相似的前景目标模式，且背景中的自然景物也可能是动态的（如随风晃动的草木等），使得背景灰度不仅非均匀分布，而且还随时间不规则地变化。
4.2图像处理
4.2.1图像预处理
1）图像灰度化；将图像灰度化将大大减少图像处理的数据，提高图像处理的效率。
2）平滑滤波；对图像做消除噪音或者降噪的平滑滤波处理，可以抑制图像上可能含有的各种噪音，以改善图像质量，方便后续处理。
3）图像增强；图像增强的目的是获得清晰图像，对铁轨、障碍物、背景之间在色彩和亮度上的差进行增幅，可以使背景中的目标的姿态显示出来，为后续处理带来方便。
4）边缘检测；对于图像处理来说，边缘检测是重要的操作之一，利用所提取的边缘可以识别特定的物体、求两幅图像的对应点等。
5）图像二值化处理：图像经过前面的平滑滤波和边缘检测后，减少了很多无用信息，但是还包含着大量环境信息，为了进一步突出铁轨的边缘信息减少其他无用信息，确定铁轨确切位置，需要对图像进行二值化处理。
4.2.2障碍物检测
经过前面的操作后，再将无障碍物背景图像与背景图像进行差帧运算即可以得到障碍物大致轮廓。
4.3结语
合成孔径雷达技术的研究近年来在我国取得重要发展，而将雷达成像，图像匹配的技术应用于列车运行安全预警，时时监控运行轨道状况将引发铁路发展的变革。虽然目前国内外基于雷达技术的列车研究系统处于空白状态，但成熟的雷达探测和图像匹配技术为此已奠定良好的基础。（原文载于《硅谷》杂志2012年第14期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载） |
|
|
|
【对“基于雷达技术的列车运行安全预警系统研究”发布评论】 |
版权及免责声明：
① 本网站部分投稿来源于“网友”，涉及投资、理财、消费等内容，请亲们反复甄别，切勿轻信。本网站部分由赞助商提供的内容属于【广告】性质，仅供阅读，不构成具体实施建议，请谨慎对待。据此操作，风险自担。
② 内容来源注明“硅谷网”及其相关称谓的文字、图片和音视频，版权均属本网站所有，任何媒体、网站或个人需经本网站许可方可复制或转载，并在使用时必须注明来源【硅谷网】或对应来源，违者本网站将依法追究责任。
③ 注明来源为各大报纸、杂志、网站及其他媒体的文章，文章原作者享有著作权，本网站转载其他媒体稿件是为传播更多的信息，并不代表赞同其观点和对其真实性负责，本网站不承担此类稿件侵权行为的连带责任。
④ 本网站不对非自身发布内容的真实性、合法性、准确性作担保。若硅谷网因为自身和转载内容，涉及到侵权、违法等问题，请有关单位或个人速与本网站取得联系（联系电话：01057255600），我们将第一时间核实处理。
|
|
|
|
