【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及线路障碍，尤其涉及一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统及方法。
技术介绍
1、铁道线路的安全是铁路运输永恒的主题，铁路线路上发生落石、滑坡、崩塌形成障碍物阻塞线路，危及行车安全，造成人员财产的损失。为加强铁道线路的防护管理确保铁路行车安全和人身安全，减少铁路内外人身伤亡事故，通过一定的监测设备来对铁道线路上障碍物的监测是铁路运营安全中必不可少的手段。
2、目前二维线路障碍系统已经广泛推广使用，三维线障还处于研发、完善、试点阶段，处于开始推广的阶段。三维线路障碍系统相比于二维线路障碍系统采集的点云信息量大，能有效的提高线障监测的准确率，减少误报的发生。
3、三维线路障碍系统中通常采用三维雷达进行线障监测，然而目前的三维雷达主要针对导航、避障等市场容量大的应用场合进行设计，不适合线障应用场合，三维雷达应用于线障系统中缺点如下：(1)三维雷达视野范围小，其垂直视角普遍小于25°。(2)设备成本高，三维雷达价格基本上是单线雷达价格的5倍以上，系统成本高。
技术实现思路
1、本申请提供了一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统及方法，以解决三维线路障碍系统监测视野范围小，系统成本高的问题。
2、第一方面，本申请提供了一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测报警系统，包括云台雷达、三维点云生成模块以及检测模块，所述云台雷达包括可旋转的云台和连接在所述云台上的单线雷达，所述云台雷达，被配置为实时采集目标线路的单线二维点云数据。
4、获取云台角度和单线二维点云数据，所述云台角度为所述云台的当前旋转角度，所述单线二维点云数据为所述单线雷达采集到的目标线路的单线二维点云数据。
5、根据所述云台角度，将所述单线二维点云数据转换为二维平面点云数据。
6、根据所述云台在旋转范围内对应的二维平面点云数据，生成所述目标线路的三维点云数据。
7、所述检测模块，被配置为获取所述三维点云数据，以及对所述三维点云数据进行障碍物识别，生成所述目标线路的障碍识别结果。
8、在一种实现方式中，所述三维点云生成模块还被配置为：
9、从所述云台旋转初始位置起，获取所述云台每转动预设角度后对应的二维平面点云数据，直至二维平面点云数据对应整个云台的旋转范围；其中，所述预设角度包括步进角度和旋转方向角度。
10、在一种实现方式中，所述云台上设置有通讯串口或通讯网口，所述三维点云生成模块通过所述通讯串口采集所述云台的云台角度，所述三维点云生成模块通过所述通讯网口接收所述单线雷达发送的单线二维点云数据。
11、在一种实现方式中，所述云台角度的采集频率大于所述单线二维点云数据的采集频率。
12、在一种实现方式中，所述当前旋转角度为摆动角度或转动角度。
13、在一种实现方式中，所述三维点云生成模块还被配置为：
14、将所述二维平面点云数据中二维数据点由极坐标转换至直角坐标。
15、基于所述云台雷达的校正参数，将直角坐标系下的二维数据点进行坐标变换，得到二维数据点坐标。
16、根据所述云台角度，将所述二维数据点坐标转换为三维数据点坐标。
17、在一种实现方式中，所述系统还包括现场报警设备以及前端控制设备；所述检测模块将所述目标线路的障碍识别结果发送至所述前端控制设备，所述前端控制设备根据所述障碍识别结果，生成报警信号，所述报警信号用于控制所述现场报警设备进行报警。
18、第二方面，本申请提供了一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测方法，所述方法应用于上述任意一项所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，所述方法包括：
19、获取云台角度和单线二维点云数据，所述云台角度为所述云台的当前旋转角度，所述单线二维点云数据为所述单线雷达采集到的目标线路的单线二维点云数据。
20、根据所述云台角度，将所述单线二维点云数据转换为二维平面点云数据。
21、根据若干个不同云台角度的二维平面点云数据，生成所述目标线路的三维点云数据。
22、对所述三维点云数据进行障碍物识别，生成所述目标线路的障碍识别结果。
23、第三方面，本申请提供了一种云台雷达，包括单线雷达和云台，所述云台包括云台转动基座和与所述云台转动基座连接的云台摆动支架，所述单线雷达与所述摆动支架连接，所述单线雷达的扫描平面与所述云台摆动支架的摆动平面垂直。
24、在一种实现方式中，所述云台转动基座的水平转动角度为0°-360°，所述云台摆动支架的垂直摆动角度为0°-180°。
25、由上述技术方案可知，本申请提供了一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统及方法，所述系统包括云台雷达、三维点云生成模块以及检测模块，所述云台雷达包括可旋转的云台和连接在所述云台上的单线雷达，所述方法应用于所述系统，所述方法包括：获取云台角度和单线二维点云数据，所述云台角度为所述云台的当前旋转角度，所述单线二维点云数据为所述单线雷达采集到的目标线路的单线二维点云数据；根据所述云台角度，将所述单线二维点云数据转换为二维平面点云数据；根据所述云台在旋转范围内对应的二维平面点云数据，生成所述目标线路的三维点云数据；对所述三维点云数据进行障碍物识别，生成所述目标线路的障碍识别结果。通过上述方法可以实现对铁路限界空间范围进行全面完整监测，对限界空间范围内所有影响列车运行的碍物进行准确识别，提高单台设备检测范围，大幅度降低线路障碍系统中单位距离的建设维护成本。
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1.一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，包括云台雷达、三维点云生成模块以及检测模块，所述云台雷达包括可旋转的云台和连接在所述云台上的单线雷达，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述三维点云生成模块还被配置为：
3.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述云台上设置有通讯串口或通讯网口，所述三维点云生成模块通过所述通讯串口采集所述云台的云台角度，所述三维点云生成模块通过所述通讯网口接收所述单线雷达发送的单线二维点云数据。
4.根据权利要求3所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述云台角度的采集频率大于所述单线二维点云数据的采集频率。
5.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述当前旋转角度为摆动角度或转动角度。
6.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述三维点云生成模块还被配置为：
7.根据权利要求1所述的基于云台雷达
8.一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7中任意一项所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，所述方法包括：
9.一种云台雷达，其特征在于，包括单线雷达和云台，所述云台包括云台转动基座和与所述云台转动基座连接的云台摆动支架，所述单线雷达与所述摆动支架连接，所述单线雷达的扫描平面与所述云台摆动支架的摆动平面垂直。
10.根据权利要求9所述的云台雷达，其特征在于，所述云台转动基座的水平转动角度为0°-360°，所述云台摆动支架的垂直摆动角度为0°-180°。
...【技术特征摘要】
1.一种基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，包括云台雷达、三维点云生成模块以及检测模块，所述云台雷达包括可旋转的云台和连接在所述云台上的单线雷达，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述三维点云生成模块还被配置为：
3.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述云台上设置有通讯串口或通讯网口，所述三维点云生成模块通过所述通讯串口采集所述云台的云台角度，所述三维点云生成模块通过所述通讯网口接收所述单线雷达发送的单线二维点云数据。
4.根据权利要求3所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述云台角度的采集频率大于所述单线二维点云数据的采集频率。
5.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测系统，其特征在于，所述当前旋转角度为摆动角度或转动角度。
6.根据权利要求1所述的基于云台雷达的三维线路障碍自动监测...
【专利技术属性】
技术研发人员：任国忠，常乐，王炳江，
申请(专利权)人：保定市天河电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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