铁路碎石道床检测散射能量提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种铁路碎石道床检测散射能量提取方法及装置，涉及轨道信号处理技术领域，其中该方法包括：对返回信号数据矩阵进行干扰去除，得到第一数据矩阵；计算第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数；根据第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数，对第一数据矩阵进行去除反射能量处理，得到第二数据矩阵；对第二数据矩阵中的元素值进行平方计算，得到第三数据矩阵；截取第三数据矩阵中轨枕以下的矩阵数据进行滤波处理得到第四数据矩阵；对第四矩阵中每预设数值列的元素值求均值或者期望值，得到铁路碎石道床检测区段内散射能量的强度。本发明专利技术可以准确提取铁路碎石道床检测散射能量。测散射能量。测散射能量。

【技术实现步骤摘要】
铁路碎石道床检测散射能量提取方法及装置


[0001]本专利技术涉及轨道信号处理
，尤其涉及铁路碎石道床检测散射能量提取方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]有砟轨道是普速铁路和部分高速铁路主要的轨道结构形式，随着服役时间增加，碎石道床内部的道砟在列车反复动荷载下发生粉化，碎屑与运输遗撒物逐渐侵入道床内部的空隙，使得道床发生脏污劣化，失去弹性及排水功能，影响列车行车品质及安全。铁路基础设施养护人员需定期对道床脏污状况进行评估，并针对劣化严重区段进行维修。
[0004]目前已有的基于地质雷达的碎石道床检测方法通过获取检测数据的瞬时能量对碎石道床进行评价，步骤包含背景去噪、滤波、增益调整、希尔伯特变换、提取包络、平滑等。在实际检测过程中，由降雨、富水导致的道床电性突变，使得检测结果的准确性受到影响，无法准确给出道床脏污状态。此外，部分清筛维修后的线路由于清筛层与未清筛层间存在电性突变，会产生大量反射回波，降低清筛区段的检测效果，削弱了地质雷达检测道床脏污的能力。目前缺少有效的铁路碎石道床检测散射能量提取方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种铁路碎石道床检测散射能量提取方法，用以准确提取铁路碎石道床检测散射能量，提高提取铁路碎石道床检测散射能量的效率，该方法包括：
[0006]使用地质雷达发送电磁波信号，接收电磁波信号经轨道反射后返回的返回信号，得到返回信号数据矩阵；其中，返回信号数据矩阵中的元素值代表返回信号的振幅，返回信号数据矩阵列数等于采样距离上的第一采样点数，返回信号数据矩阵行数等于采样通道中的第二采样点数，第二采样点数根据检测道床所需深度方向的精度分辨率确定；
[0007]根据轨枕间距确定窗口尺寸，根据窗口尺寸对返回信号数据矩阵进行干扰去除，得到第一数据矩阵；
[0008]根据第一数据矩阵中的元素值、以及第一数据矩阵的行数计算第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数；
[0009]根据第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数，对第一数据矩阵进行去除反射能量处理，得到第二数据矩阵；
[0010]对第二数据矩阵中的元素值进行平方计算，得到第三数据矩阵；
[0011]截取第三数据矩阵中轨枕以下的矩阵数据进行滤波处理，得到第四数据矩阵；
[0012]根据预设数值，对第四矩阵中每预设数值列的元素值求均值或者期望值，得到第五数据矩阵，根据第五数据矩阵中的元素值得到铁路碎石道床检测区段内散射能量的强度。
[0013]本专利技术实施例还提供一种铁路碎石道床检测散射能量提取装置，用以准确提取铁路碎石道床检测散射能量，提高提取铁路碎石道床检测散射能量的效率，该装置包括：
[0014]数据采集模块，用于使用地质雷达发送电磁波信号，接收电磁波信号经轨道反射后返回的返回信号，得到返回信号数据矩阵；其中，返回信号数据矩阵中的元素值代表返回信号的振幅，返回信号数据矩阵列数等于采样距离上的第一采样点数，返回信号数据矩阵行数等于采样通道中的第二采样点数，第二采样点数根据检测道床所需深度方向的精度分辨率确定；
[0015]第一处理模块，用于根据轨枕间距确定窗口尺寸，根据窗口尺寸对返回信号数据矩阵进行干扰去除，得到第一数据矩阵；
[0016]第二处理模块，用于根据第一数据矩阵中的元素值、以及第一数据矩阵的行数计算第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数；
[0017]第三处理模块，用于根据第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数，对第一数据矩阵进行去除反射能量处理，得到第二数据矩阵；
[0018]第四处理模块，用于对第二数据矩阵中的元素值进行平方计算，得到第三数据矩阵；
[0019]第五处理模块，用于截取第三数据矩阵中轨枕以下的矩阵数据进行滤波处理，得到第四数据矩阵；
[0020]第六处理模块，用于根据预设数值，对第四矩阵中每预设数值列的元素值求均值或者期望值，得到第五数据矩阵，根据第五数据矩阵中的元素值得到铁路碎石道床检测区段内散射能量的强度。
[0021]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述铁路碎石道床检测散射能量提取方法。
[0022]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述铁路碎石道床检测散射能量提取方法。
[0023]本专利技术实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述铁路碎石道床检测散射能量提取方法。
[0024]本专利技术实施例中，使用地质雷达发送电磁波信号，接收电磁波信号经轨道反射后返回的返回信号，得到返回信号数据矩阵；其中，返回信号数据矩阵中的元素值代表返回信号的振幅，返回信号数据矩阵列数等于采样距离上的第一采样点数，返回信号数据矩阵行数等于采样通道中的第二采样点数，第二采样点数根据检测道床所需深度方向的精度分辨率确定；根据轨枕间距确定窗口尺寸，根据窗口尺寸对返回信号数据矩阵进行干扰去除，得到第一数据矩阵；根据第一数据矩阵中的元素值、以及第一数据矩阵的行数计算第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数；根据第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数，对第一数据矩阵进行去除反射能量处理，得到第二数据矩阵；对第二数据矩阵中的元素值进行平方计算，得到第三数据矩阵；截取第三数据矩阵中轨枕以下的矩阵数据进行滤波处理，得到第四数据矩阵；根据预设数值，对第四矩阵中每预设数值列的元素值求均值或者期望值，得到第五数据矩阵，根据第五数据矩阵中的元素值得到铁路碎石道床检测区段内散射
能量的强度。这样，能够准确提取铁路碎石道床检测散射能量，提高提取铁路碎石道床检测散射能量的效率。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0026]图1为本专利技术实施例中提供的一种铁路碎石道床检测散射能量提取方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术实施例中提供的一种试验场地的线路结果示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例中提供的一种数据处理过程的效果示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例中提供的一种铁路碎石道床检测散射能量提取装置的示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例中提供的一种计算机设备的示意图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁路碎石道床检测散射能量提取方法，其特征在于，包括：使用地质雷达发送电磁波信号，接收电磁波信号经轨道反射后返回的返回信号，得到返回信号数据矩阵；其中，返回信号数据矩阵中的元素值代表返回信号的振幅，返回信号数据矩阵列数等于采样距离上的第一采样点数，返回信号数据矩阵行数等于采样通道中的第二采样点数，第二采样点数根据检测道床所需深度方向的精度分辨率确定；根据轨枕间距确定窗口尺寸，根据窗口尺寸对返回信号数据矩阵进行干扰去除，得到第一数据矩阵；根据第一数据矩阵中的元素值、以及第一数据矩阵的行数计算第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数；根据第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数，对第一数据矩阵进行去除反射能量处理，得到第二数据矩阵；对第二数据矩阵中的元素值进行平方计算，得到第三数据矩阵；截取第三数据矩阵中轨枕以下的矩阵数据进行滤波处理，得到第四数据矩阵；根据预设数值，对第四矩阵中每预设数值列的元素值求均值或者期望值，得到第五数据矩阵，根据第五数据矩阵中的元素值得到铁路碎石道床检测区段内散射能量的强度。2.如权利要求1所述的铁路碎石道床检测散射能量提取方法，其特征在于，根据窗口尺寸对返回信号数据矩阵进行干扰去除，得到第一数据矩阵，包括：根据窗口尺寸采用下述公式对返回信号数据矩阵进行干扰去除，得到第一数据矩阵：其中，y
i
(n)代表第一数据矩阵中的第i列元素值，x
i
(n)代表返回信号数据矩阵中的第i列元素值，Q代表窗口尺寸，x
k
(n)代表返回信号数据矩阵中的第k列元素值。3.如权利要求1所述的铁路碎石道床检测散射能量提取方法，其特征在于，根据第一数据矩阵中的元素值、以及第一数据矩阵的行数计算第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数，包括：根据第一数据矩阵中的元素值、以及第一数据矩阵的行数采用下述公式计算第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数：其中，N为第二采样点数，r
yiyi+1
为第一数据矩阵的第i列元素值和第i+1列元素值的相关系数，y
i
(n)为第一数据矩阵中的第i列元素值，y
i+1
(n)为第一数据举证中的第i+1列元素值。4.如权利要求1所述的铁路碎石道床检测散射能量提取方法，其特征在于，根据第一数据矩阵相邻两列数据之间的相关系数，对第一数据矩阵进行去除反射能量处理，得到第二数据矩阵，包括：针对第一数据矩阵中相关系数大于预设系数值的两列元素值，相减后得到第一新元素值列；
用第一新元素值列替换第一数据矩阵中的所述两列元素值，得到第二数据矩阵。5.如权利要求1所述的铁路碎石道床检测散射能量提取方法，其特征在于，截取第三数据矩阵中轨枕以下的矩阵数据进行滤波处理，得到第四数据矩阵，包括：根据精度分辨率从第三数据矩阵中确定轨枕以下数据对应的矩阵行数；根据轨枕以下数据对应的矩阵行数，从第三数据矩阵中截取轨枕以下的矩阵数据；对轨枕以下的矩阵数据采用FIR滤波器或者IIR滤波器进行滤波处理，滤除轨枕以下的矩阵数据中的低频信号数据、以及高频信号数据，得到第四数据矩阵；其中，滤波处理包括：带通、低通、高通至少一种。6.如权利要求1所述的铁路碎石道床检测散射能量提取方法，其特征在于，根据预设数值，对第四矩阵中每预设数值列的元素值求均值或者期望值，得到第五数据矩阵，包括：根据预设数值，对第四矩阵中每预设数值列的元素值求均值，得到第二新元素值列；使用每一预设数值列对应的第二新元素值列替换每一预设数值列，得到第五数据矩阵；或者根据预设数值，对第四矩阵中每预设数值列的元素值求期望值，得到第三新元素值列；使用每一预设数值列对应的第三新元素值列替换每一预设数值列，得到第五数据矩阵。7.一种铁路碎石道床检测散射能量提取装置，其特征在于，包括：数据采集模块，用于使用地质雷达发送电磁波信号，接收电磁波信号经轨道反射后返回...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭湛，王石磊，许永贤，刘贵宪，强伟乐，刘恒柏，李耀南，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京铁科英迈技术有限公司，
类型：发明
国别省市：