利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明是在鐵路車輛上設(shè)置激光測(cè)距儀，從車輛檢測(cè)從地上在線路上方設(shè)置的支撐物的技術(shù)，是對(duì)在行駛中取得的激光測(cè)距儀的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行變換而將干擾和支撐物分離的技術(shù)。此處，支撐物是指，固定鐵路中的架空線(trolley line)等的器具。如圖1所示，支撐物有室外用(明亮區(qū)間)支撐物12和隧道用支撐物13，都沿枕木方向設(shè)置。其中，如圖1所示，相對(duì)車輛14的行進(jìn)方向(圖中的白色箭頭指示的方向。以下相同)，室外用支撐物12設(shè)置于架空線11的左右，隧道用支撐物13被設(shè)置成橫切架空線11。
[0003]在鐵路中的架線檢測(cè)裝置中，需要掌握行駛中的本車輛的位置。為了掌握該位置，使用探測(cè)在地上設(shè)置的支撐物的位置的方法，所以支撐物探測(cè)非常重要。作為支撐物探測(cè)手段，從行駛中的車輛通過(guò)激光測(cè)距儀進(jìn)行探測(cè)的手段的精度最好。作為與使用了激光測(cè)距儀的位置測(cè)定關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)，有以下舉出的技術(shù)。
[0004]在下述專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，在根據(jù)包括來(lái)自激光測(cè)距儀的取得數(shù)據(jù)的位置觀測(cè)數(shù)據(jù)確定送電線的位置和其支撐物的位置的激光隔離測(cè)量系統(tǒng)中，設(shè)置數(shù)碼相機(jī)以使該數(shù)碼相機(jī)的攝像范圍相對(duì)激光測(cè)距儀的掃描范圍成為規(guī)定的關(guān)系，根據(jù)時(shí)刻信息將來(lái)自數(shù)碼相機(jī)的靜止圖像數(shù)據(jù)和來(lái)自激光測(cè)距儀的取得數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，從而在基于靜止圖像數(shù)據(jù)的圖像上顯示根據(jù)位置觀測(cè)數(shù)據(jù)確定的支撐物的位置。
[0005]在下述專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，將隧道方向的軸作為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)，通過(guò)激光測(cè)距儀在圓周方向上掃描隧道內(nèi)壁面，測(cè)定直至隧道內(nèi)壁面的距離或者表示該距離的移位的位置數(shù)據(jù)，也能夠測(cè)定支撐物。
[0006]另外，在下述專利文獻(xiàn)3中，記載了如下技術(shù):用設(shè)置于車輛的照相機(jī)對(duì)受電弓附近進(jìn)行攝像，對(duì)該照相機(jī)的影像輸出使用圖像處理來(lái)探測(cè)障礙物(此處的障礙物是指，在規(guī)定范圍以下與受電弓接近、而有與受電弓碰撞的風(fēng)險(xiǎn)的物體)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-58255號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2002-168617號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本專利第40787798號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0013]然而，在上述專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，有支撐物顯現(xiàn)在靜止圖像中的可能性，需要用于從靜止圖像中探測(cè)支撐物的其它手段。另外，還考慮到在該靜止圖像中的背景中隧道壁面的圖樣或大樓等復(fù)雜地顯現(xiàn)，但難以從復(fù)雜的背景正確地探測(cè)支撐物。
[0014]另外，在上述專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，激光的旋轉(zhuǎn)周期具有上限，所以在高速行駛的車輛中測(cè)定的情況下，有可能在激光的旋轉(zhuǎn)周期之間支撐物通過(guò)而無(wú)法探測(cè)支撐物。
[0015]進(jìn)而，在上述專利文獻(xiàn)3記載的技術(shù)中，對(duì)照相機(jī)影像有30fps或60fps等攝像周期的制約，所以與專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)同樣地，有在高速行駛的車輛中在攝像周期的期間障礙物通過(guò)，而無(wú)法探測(cè)障礙物的可能性。
[0016]本發(fā)明的目的在于，如上所述，為了解決在現(xiàn)有技術(shù)中難以正確地探測(cè)鐵路車輛中的支撐物這樣的問(wèn)題，提供一種裝置，在車輛上設(shè)置激光測(cè)距儀而從車輛探測(cè)從地上在線路上方設(shè)置的支撐物，并且變換在行駛中取得的激光測(cè)距儀的距離數(shù)據(jù)而區(qū)分干擾和支撐物。
[0017]解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案
[0018]解決上述課題的第一發(fā)明提供一種利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置，其特征在于，具備:
[0019]掃描式激光測(cè)距儀，在從鐵路車輛的頂上中央在枕木方向分開(kāi)的位置處設(shè)置兩臺(tái)以上，分別以枕木方向的旋轉(zhuǎn)軸為中心，掃描角度旋轉(zhuǎn)，對(duì)所述車輛上方的、室外用支撐物、隧道用支撐物以及隧道的內(nèi)壁面上部的隧道頂板進(jìn)行掃描；以及
[0020]支撐物探測(cè)部，根據(jù)從所述掃描式激光測(cè)距儀至照射了激光的掃描部位的距離d以及角度Θ的數(shù)據(jù)，探測(cè)室外用支撐物或者隧道用支撐物。
[0021]解決上述課題的第二發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置的特征在于，
[0022]在上述第一發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置中，
[0023]所述支撐物探測(cè)部具備:
[0024]處理電路，分別輸入兩臺(tái)以上的所述掃描式激光測(cè)距儀通過(guò)各自的掃描得到的所述距離d以及所述角度Θ，使時(shí)間t匹配，從而制作與相同的所述距離d、所述角度Θ以及所述時(shí)間t有關(guān)的坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)；
[0025](t，y)投影處理部，根據(jù)由所述處理電路制作的所述坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)，使用下述公式，描繪到關(guān)于所述時(shí)間t以及鉛直方向的y軸的投影面；
[0026]直線檢測(cè)部，根據(jù)從所述(t，y)投影處理部輸入的信息，使用已知的所述隧道頂板的高度和所述隧道用支撐物以及架空線的高度的值，對(duì)描繪的所述投影面上的所述數(shù)據(jù)的點(diǎn)的兩個(gè)集合分別進(jìn)行直線近似；以及
[0027]直線判定部，根據(jù)從所述直線檢測(cè)部輸入的信息，區(qū)分出所述y軸的值大的一方的集合是所述隧道頂板的所述數(shù)據(jù)的集合、所述y軸的值小的一方的集合是所述隧道用支撐物以及所述架空線的所述數(shù)據(jù)的集合，
[0028]y = d.cos Θ 。
[0029]解決上述課題的第三發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置的特征在于，
[0030]在上述第一發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置中，
[0031]所述支撐物探測(cè)部具備:
[0032]處理電路，分別輸入兩臺(tái)以上的所述掃描式激光測(cè)距儀通過(guò)各自的掃描得到的所述距離d以及所述角度Θ，使時(shí)間t匹配，從而制作與相同的所述距離d、所述角度Θ以及所述時(shí)間t有關(guān)的坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)；
[0033](t，x)投影處理部，根據(jù)由所述處理電路制作的所述坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)，使用下述公式，描繪到關(guān)于所述時(shí)間t以及相對(duì)所述車輛的行進(jìn)方向平行的X軸的絕對(duì)值的投影面；
[0034]直線檢測(cè)部，根據(jù)從所述(t，x)投影處理部輸入的信息，使用已知的所述車輛的行駛速度的值，對(duì)描繪的所述投影面上的所述數(shù)據(jù)的點(diǎn)的兩個(gè)集合分別進(jìn)行直線近似；以及
[0035]直線判定部，根據(jù)從所述直線檢測(cè)部輸入的信息，區(qū)分出所述兩個(gè)集合中的、所述直線的傾角陡峭的一方的集合是所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物的所述數(shù)據(jù)的集合，平緩的一方的集合是所述架空線的所述數(shù)據(jù)的集合，
[0036]X = d.sin Θ 。
[0037]解決上述課題的第四發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置的特征在于，
[0038]在上述第一發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置中，
[0039]所述支撐物探測(cè)部具備:
[0040]處理電路，分別輸入兩臺(tái)以上的所述掃描式激光測(cè)距儀通過(guò)各自的掃描得到的所述距離d以及所述角度Θ，使時(shí)間t匹配，從而制作與相同的所述距離d、所述角度Θ以及所述時(shí)間t有關(guān)的第一坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)；
[0041](X，y，t)坐標(biāo)變換部，根據(jù)從所述處理電路輸入的信息，使用下述公式，將所述第一坐標(biāo)上的所述數(shù)據(jù)變換到與相對(duì)所述車輛的行進(jìn)方向水平的X軸、相對(duì)所述車輛的行進(jìn)方向垂直的I軸以及所述時(shí)間t有關(guān)的第二坐標(biāo)；
[0042](t，y)投影處理部，根據(jù)從所述(x，y，t)坐標(biāo)變換部輸入的信息，將所述第二坐標(biāo)上的所述數(shù)據(jù)描繪到關(guān)于所述時(shí)間t以及所述y軸的第一投影面；
[0043]第一直線檢測(cè)部，根據(jù)從所述(t，y)投影處理部輸入的信息，使用已知的所述隧道頂板的高度和所述隧道用支撐物以及架空線的高度的值，對(duì)描繪的所述第一投影面上的所述數(shù)據(jù)的點(diǎn)的兩個(gè)集合分別進(jìn)行直線近似；
[0044]第一直線判定部，根據(jù)從所述第一直線檢測(cè)部輸入的信息，區(qū)分出所述y軸的值大的集合是所述隧道頂板的所述數(shù)據(jù)的集合、所述y軸的值小的集合是所述隧道用支撐物以及所述架空線的所述數(shù)據(jù)的集合；
[0045](t，x)投影處理部，根據(jù)從所述(X，1，t)坐標(biāo)變換部以及所述第一直線判定部輸入的信息，將排除了所述隧道頂板的所述數(shù)據(jù)的集合之后的、所述第二坐標(biāo)上的所述數(shù)據(jù)描繪到關(guān)于所述時(shí)間t以及所述X軸的絕對(duì)值的第二投影面；
[0046]第二直線檢測(cè)部，根據(jù)從所述(t，x)投影處理部輸入的信息，使用已知的所述車輛的行駛速度的值，對(duì)描繪的所述第二投影面上的所述數(shù)據(jù)的點(diǎn)的兩個(gè)集合分別進(jìn)行直線近似；以及
[0047]第二直線判定部，根據(jù)從所述第二直線檢測(cè)部輸入的信息，區(qū)分出由所述第二直線檢測(cè)部處理過(guò)的所述兩個(gè)集合中的、所述直線的傾角陡峭的一方的集合是所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物的所述數(shù)據(jù)的集合，平緩的一方的集合是所述架空線的所述數(shù)據(jù)的集合，
[0048]X = d.sin Θ
[0049]y = d.cos Θ 0
[0050]解決上述課題的第五發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置的特征在于，
[0051]在上述第三發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置中，
[0052]所述支撐物探測(cè)部還具備:
[0053]支撐物計(jì)數(shù)部，根據(jù)從所述直線判定部輸入的信息，對(duì)自所述車輛從起點(diǎn)出發(fā)起探測(cè)到所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷當(dāng)前探測(cè)的所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物是從起點(diǎn)起的第幾個(gè)；以及
[0054]車輛位置計(jì)算部，依據(jù)預(yù)先設(shè)置的、對(duì)所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物從起點(diǎn)依次附加的編號(hào)與行駛距離的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)從所述支撐物計(jì)數(shù)部輸入的信息，計(jì)算所述行駛距離。
[0055]解決上述課題的第六發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置的特征在于，
[0056]在上述第四發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置中，
[0057]所述支撐物探測(cè)部還具備:
[0058]支撐物計(jì)數(shù)部，根據(jù)從所述第二直線判定部輸入的信息，對(duì)自所述車輛從起點(diǎn)出發(fā)起探測(cè)到所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷當(dāng)前探測(cè)的所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物是從起點(diǎn)起的第幾個(gè)；以及
[0059]車輛位置計(jì)算部，依據(jù)預(yù)先設(shè)置的、對(duì)所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物從起點(diǎn)依次附加的編號(hào)與行駛距離的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)從所述支撐物計(jì)數(shù)部輸入的信息，計(jì)算所述行駛距離。
[0060]解決上述課題的第七發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置的特征在于，
[0061]在上述第一發(fā)明的利用激光測(cè)定的支撐物探測(cè)裝置中，
[0062]所述支撐物探測(cè)部具備:
[0063]處理電路，分別輸入兩臺(tái)以上的所述掃描式激光測(cè)距儀通過(guò)各自的掃描得到的所述距離d以及所述角度Θ，使時(shí)間t匹配，從而制作與相同的所述距離d、所述角度Θ以及所述時(shí)間t有關(guān)的坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)；
[0064](t，x)投影處理部，根據(jù)由所述處理電路制作的所述坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)，使用下述公式，描繪到關(guān)于所述時(shí)間t以及相對(duì)所述車輛的行進(jìn)方向平行的X軸的絕對(duì)值的投影面；
[0065]直線檢測(cè)部，在所述行駛速度并非已知的情況下，根據(jù)從所述(t，x)投影處理部輸入的信息，使用設(shè)計(jì)速度，對(duì)描繪的所述投影面上的所述數(shù)據(jù)的點(diǎn)的兩個(gè)集合分別進(jìn)行直線近似；
[0066]直線判定部，根據(jù)從所述直線檢測(cè)部輸入的信息，區(qū)分出所述兩個(gè)集合中的、所述直線的傾角陡峭的一方的集合是所述室外用支撐物或者所述隧道用支撐物的所述數(shù)據(jù)的集合，平緩的一方的集合是所述架空線的所述數(shù)據(jù)的集合；
[0067]傾角測(cè)定部，根據(jù)從所述直線檢測(cè)部以及所述直線判定部輸入的信息，在所述投影面中，測(cè)定所述室外用支撐