一种列车自动联挂方法、系统、设备和存储介质与流程

1.本技术涉及列车领域，特别是涉及一种列车自动联挂方法、系统、设备和存储介质。


背景技术：

2.列车自动联挂过程中需要实时检测前方的被联挂列车。在联挂过程中，可能存在行人等障碍物侵限的情形，现有技术公开了车辆连挂的部分技术。例如，公开号为cn112606788a公开了一种车辆异动保护方法，包括实时获取车辆的当前位姿；基于预建地图判断所述当前位姿是否属于风险区域，所述预建地图上标注有风险区域；响应于所述当前位姿属于风险区域，判断所述当前位姿是否存在异动可能；以及响应于所述当前位姿存在异动可能，产生异动报警。但是，上述公开文件中列车自动联挂系统无法有效的准确检测前方目标，更没法判断目标的属性为列车或侵限障碍物。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种列车自动联挂方法、系统、设备和存储介质。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种列车自动联挂方法，该方法包括：
5.通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
6.基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
7.根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
8.待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
9.进一步的，所述通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测，包括：
10.在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；
11.在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；
12.预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；
13.根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。
14.进一步的，所述基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别，包括：
15.根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得
到若干个独立的检测目标；
16.将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；
17.根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。
18.进一步的，所述根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正，包括：
19.毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；
20.将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；
21.匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；
22.将被联挂列车运动状态与预建地图融合。
23.另一方面，本发明实施例还提供了一种列车自动联挂系统，包括：
24.列车定位模块，用于通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
25.目标识别模块，用于基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
26.状态修正模块，用于根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
27.挂车作业模块，用于待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
28.进一步的，所述列车定位模块包括预设定位单元，所述预设定位单元用于：
29.在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；
30.在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；
31.预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；
32.根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。
33.进一步的，所述目标识别模块包括目标判断单元，所述目标判断单元用于：
34.根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的检测目标；
35.将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；
36.根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。
37.进一步的，所述状态修正模块包括报警分类单元，所述报警分类单元用于：
38.毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；
39.将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；
40.匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；
41.将被联挂列车运动状态与预建地图融合。
42.本发明实施例还提供了一种计算机设备，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以下步骤：
43.通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
44.基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
45.根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
46.待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
47.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
48.通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
49.基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
50.根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
51.待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
52.上述列车自动联挂方法、系统、设备和存储介质，该方法包括：通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。本技术是基于预建地图信息、gnss/ins组合导航定位信息、激光雷达的点云信息、毫米波雷达的目标位置和速度信息的融合实现被联挂列车和侵限障碍物检测，并将结果发送到列车自动驾驶系统，由ato控制列车低速向前行驶完成挂车或者紧急制动。在挂车过程中实时输出被联挂列车的位置和速度信息，通知ato执行不同的策略，挂车过程无需人工干预，作业效率高，安全性好，冲击小。
附图说明
53.图1为一个实施例中列车自动联挂方法的流程示意图；
54.图2为一个实施例中预建列车定位信息的流程示意图；
55.图3为一个实施例中被联挂列车和侵限障碍物识别的流程示意图；
56.图4为一个实施例中被联挂列车运动状态修正的流程示意图；
57.图5为一个实施例中列车自动联挂系统的结构框图；
58.图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
59.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
60.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种列车自动联挂方法，所述方法包括：
61.步骤101，通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
62.步骤102，基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
63.步骤103，根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
64.步骤104，待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
65.具体地，本实施例基于预建地图信息、gnss/ins组合导航定位信息、激光雷达的点云信息、毫米波雷达的目标位置和速度信息的融合实现被联挂列车和侵限障碍物检测，并将结果发送到列车自动驾驶系统(automatic train operation，ato)，由ato控制列车低速向前行驶完成挂车或者紧急制动。在挂车过程中实时输出被联挂列车的位置和速度信息，通知ato执行不同的策略，挂车过程无需人工干预，作业效率高，安全性好，冲击小。
66.在一个实施例中，如图2所示，预建列车定位信息的流程包括以下步骤：
67.步骤201，在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；
68.步骤202，在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；
69.步骤203，预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；
70.步骤204，根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。
71.具体地，在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达。在挂车作业前，预建列车模板库和地图。预建列车模板库。进行若干次人工挂车，在此过程中采集激光点云数据。从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库。预建地图为预先采集的挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界。基
于gnss/ins信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置。根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。
72.在一个实施例中，如图3所示，被联挂列车和侵限障碍物识别的流程包括：
73.步骤301，根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的检测目标；
74.步骤302，将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；
75.步骤303，根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。
76.具体地，基于激光点云实现列车和侵限障碍物识别包括以下几点：
77.(1)点云聚类。障碍物具有一定的高度。为此，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的目标。
78.(2)将检测到的目标的坐标从激光雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中。
79.(3)判断目标是否在联挂列车前方的轨道区域。此时：(i)若所有目标均不在联挂列车前方的轨道区域，则认为前方无被联挂列车和侵限障碍物；(ii)当存在两个或两个以上的目标在联挂列车前方的轨道区域内时，认为至少有一个侵限障碍物；(iii)当有且仅有一个目标在联挂列车前方的轨道区域内时，需要确认该目标是列车还是侵限障碍物，此时进行如下处理。
80.将该目标与列车模板库内的列车模板进行匹配。设定宽度偏差阈值、高度偏差阈值、匹配偏差阈值，定义匹配误差为：
81.匹配偏差＝α|宽度偏差|+(1-α)|高度偏差|
82.其中，0＜α＜1为预设的系数。若该目标同时满足条件：(a)宽度偏差不超过宽度偏差阈值；(b)高度偏差不超过高度偏差阈值；(c)匹配偏差不超过匹配偏差阈值，认为该目标与该列车模板匹配成功。当该目标与多个列车模板匹配成功时，取匹配偏差最小的作为匹配成功的列车模板。若该目标不能同时满足条件(a)(b)(c)，则认为该目标是侵限障碍物。
83.(4)根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，自动联挂系统采取不同的策略：(i)前方无被联挂列车和侵限障碍物，自动联挂系统继续等待；(ii)前方存在侵限障碍物，自动联挂系统通知ato停车；(iii)前方仅存在被联挂列车，则根据被联挂列车的距离，通知ato以不同速度向前行驶。在相距较远时，联挂列车行驶速度较高，快速接近被联挂列车，节省挂车时间；越靠近被联挂列车，行驶速度应越低，但行驶速度不能低于预先给定的最小允许速度，降低挂车时的冲击。其中(i)和(ii)无需进行后续处理，(iii)则需要进行后续处理。
84.在一个实施例中，如图4所示，被联挂列车运动状态修正的流程包括：
85.步骤401，毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；
86.步骤402，将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；
87.步骤403，匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位
置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；
88.步骤404，将被联挂列车运动状态与预建地图融合。
89.具体地，基于多源信息融合实现被联挂列车运动状态修正包括以下几点：
90.(1)毫米波雷达检测输出。毫米波雷达直接输出一系列目标的位置和速度信息，与激光雷达类似，将这些目标的位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中。毫米波雷达的输出可以表示为其中其中分别为x和y方向的速度，下标i表示第i个目标。
91.(2)毫米波雷达和激光雷达数据融合。由于激光雷达仅输出一个被联挂列车目标，因此需要将该列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标。设激光雷达检测到的被联挂列车位置为(x0,y0)。计算距离di＝β|x
i-x0|+(1-β)|y
i-y0|，其中β为预设的系数。选择距离最小的目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车。不妨设第k个目标为毫米波雷达检测到的被联挂列车。
92.匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度。被联挂列车的运动状态可以表示为
93.(3)被联挂列车运动状态与预建地图融合。注意到在“一、联挂列车定位”中已经将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。在被联挂列车的运动状态中，位置(x0,y0)理论上应该处于轨道中心线上。实际中基于激光点云得到的位置(x0,y0)可能相对于轨道中心线存在一定偏差。为此，在轨道中心线上进行采样，获得一系列密集的采样点{(xj,yj)}。分别计算(x0,y0)与这些采样点之间的欧几里德距离选择距离最小的采样点作为被联挂列车最终的位置。设第m个点为距离最小的采样点，那么被联挂列车的运动状态可以表示为
94.其中，被联挂列车跟踪包括：
95.使用标准卡尔曼滤波跟踪被联挂列车。t时刻的状态变量x(t)为
[0096][0097]
状态预测方程为：
[0098][0099]
其中δt为时间间隔。
[0100]
t+1时刻的观测z(t)为
[0101][0102]
观测方程为z(t)＝x(t)。
[0103]
最后，将跟踪得到的被联挂列车位置(x,y)转换到联挂列车坐标系中。转换后的坐标(x
*
,y
*
)即为被联挂列车相对于联挂列车的位置。根据二者的前向距离，ato控制联挂列车向前行驶接近被联挂列车，直到联挂成功。前向距离越远，联挂列车速度越高；前向距离越近，联挂列车速度越低。这种行驶方式一方面可节省挂车时间，另一方面可降低挂车时的冲击。
[0104]
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0105]
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种列车自动联挂系统，包括：
[0106]
列车定位模块501，用于通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
[0107]
目标识别模块502，用于基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
[0108]
状态修正模块503，用于根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
[0109]
挂车作业模块504，用于待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
[0110]
在一个实施例中，如图5所示，所述列车定位模块501包括预设定位单元5011，所述预设定位单元5011用于：
[0111]
在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；
[0112]
在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；
[0113]
预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；
[0114]
根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。
[0115]
在一个实施例中，如图5所示，所述目标识别模块502包括目标判断单元5021，所述目标判断单元5021用于：
[0116]
根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的检测目标；
[0117]
将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；
[0118]
根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。
[0119]
在一个实施例中，如图5所示，所述状态修正模块503包括报警分类单元5031，所述报警分类单元5031用于：
[0120]
毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；
[0121]
将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；
[0122]
匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；
[0123]
将被联挂列车运动状态与预建地图融合。
[0124]
关于列车自动联挂系统的具体限定可以参见上文中对于列车自动联挂方法的限定，在此不再赘述。上述列车自动联挂系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0125]
图6示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。如图6所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现列车自动联挂方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行列车自动联挂方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0126]
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0127]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，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，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0128]
通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
[0129]
基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
[0130]
根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
[0131]
待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
[0132]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0133]
在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；
[0134]
在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；
[0135]
预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；
[0136]
根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。
[0137]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0138]
根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的检测目标；
[0139]
将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；
[0140]
根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。
[0141]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0142]
毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；
[0143]
将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；
[0144]
匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；
[0145]
将被联挂列车运动状态与预建地图融合。
[0146]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0147]
通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；
[0148]
基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；
[0149]
根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；
[0150]
待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。
[0151]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0152]
在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；
[0153]
在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；
[0154]
预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；
[0155]
根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。
[0156]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0157]
根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的检测目标；
[0158]
将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；
[0159]
根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。
[0160]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0161]
毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；
[0162]
将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；
[0163]
匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；
[0164]
将被联挂列车运动状态与预建地图融合。
[0165]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
[0166]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0167]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种列车自动联挂方法，其特征在于，所述方法包括：通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。2.根据权利要求1所述的列车自动联挂方法，其特征在于，所述通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测，包括：在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。3.根据权利要求1所述的列车自动联挂方法，其特征在于，所述基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别，包括：根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的检测目标；将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。4.根据权利要求1所述的列车自动联挂方法，其特征在于，所述根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正，包括：毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；将被联挂列车运动状态与预建地图融合。5.一种列车自动联挂系统，其特征在于，包括：列车定位模块，用于通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；目标识别模块，用于基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基
于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；状态修正模块，用于根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ato以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；挂车作业模块，用于待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ato控制联挂列车完成挂车作业。6.根据权利要求5所述的列车自动联挂系统，其特征在于，所述列车定位模块包括预设定位单元，所述预设定位单元用于：在联挂列车上安装gnss/ins组合导航设备、激光雷达和毫米波雷达；在挂车作业前，进行若干次人工挂车，采集激光点云数据，从采集的激光点云数据中分离出被联挂列车的点云，建立列车模板库；预先采集挂车作业场地内的轨道信息，包括了轨道中心线、轨道的左右边界；根据联挂列车的航向和位置，确定联挂列车前方的轨道信息，并将轨道信息转换到联挂列车坐标系中。7.根据权利要求5所述的列车自动联挂系统，其特征在于，所述目标识别模块包括目标判断单元，所述目标判断单元用于：根据障碍物具有的高度，设定高程阈值，取高程在阈值范围内的点云进行聚类，得到若干个独立的检测目标；将检测目标的坐标从雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中，并判断检测目标是否在联挂列车前方的轨道区域；根据被联挂列车和侵限障碍物识别完成的结果，确定联挂列车的下一步运行状态。8.根据权利要求5所述的列车自动联挂系统，其特征在于，所述状态修正模块包括报警分类单元，所述报警分类单元用于：毫米波雷达输出一系列被联挂列车目标的位置和速度信息，将所述位置和速度信息从毫米波雷达坐标系转换到联挂列车坐标系中；将列车目标与毫米波雷达输出的多个目标进行匹配，确定毫米波雷达的哪一个目标为被联挂列车目标，并选择距离最小的列车目标作为毫米波雷达检测到的被联挂列车；匹配成功后，被联挂列车的位置取作激光雷达检测到的被联挂列车位置，被联挂列车的速度取作毫米波雷达检测到的被联挂列车速度；将被联挂列车运动状态与预建地图融合。9.一种计算机设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种列车自动联挂方法、系统、设备和存储介质。该方法包括：通过列车上导航和雷达设备，并根据预建的列车模板库和地图，对被联挂列车进行实时检测；基于导航信息，确定联挂列车的航向和在预建地图中的位置，并基于激光点云对被联挂列车和侵限障碍物进行识别；根据识别的结果，当联挂列车前方仅存在被联挂列车时，通知ATO以不同速度向前行驶，并对被联挂列车的运动状态进行修正；待对被联挂列车的运动状态修正完成后，对被联挂列车进行跟踪，将跟踪得到的被联挂列车位置坐标转换到联挂列车坐标系中，通过ATO控制联挂列车完成挂车作业。挂车过程无需人工干预，作业效率高，安全性好，冲击小。冲击小。冲击小。


技术研发人员：曾祥 冷冰涵 刘邦繁 陈贵滨 皮志超
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2023/8/5