一种基于高精度地图的列车运行方法及其系统与流程

1.本发明涉及交通列车运行技术领域，具体涉及一种基于高精度地图的列车运行方法及其系统。


背景技术：

2.目前在信号系统中列车运行完全依赖配置的线路离散式电子地图，电子地图中包括线路信息，信标位置信息、道岔信息、站台信息以及折返轨信息等。列车在运行中通过定位并查找地图的这些信息进行定位。但是，所有数据都是固定的原始地图，不具备实时性检测功能，信息量少，缺少更多的环境感知。只能通过电子地图进行运行，无法进行突发情况的应变处理、并降低了列车的自助处理能力。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于高精度地图的列车运行方法及其系统。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于高精度地图的列车运行方法，包括以下步骤：
5.s1、通过多个先导列车的运行进行三维空间地图测绘、并存储在ats系统中，其中，地图测绘是基于列车上的车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导采集的信息进行测绘建立高精度电子地图，并将多个先导列车测绘后的地图进行融合形成母图存储在ats系统中；
6.车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导均与融合主机连接；
7.车载激光雷达和车载双目视觉，对先导列车全线实时运行时的信息进行采集，建立高精度电子地图并存储在ats系统中；
8.车载惯导，利用传感器获取的数据，实现先导列车行驶速度、位置、方向等信息的解算与显示，以及实时显示先导列车行驶轨迹、对车载双目视觉和车载激光雷达的数据进行融合修正，构建三维点云图(在列车开通运营之前，通过人工驾驶对线路进行构图，利用激光雷达和车载双目视觉通过点云构建三维高精度地图，采用标定的方式，转换为统一的坐标空间，车载惯导对双目视觉以及车载激光雷达进行修正；同时将信标的位置进行确认，获取列车精确的位置，以可视化方式监督系统工作状况)；构建的三维高精度地图包括：线路的限界、线路附件、弯道、道岔和/或三维空间信息等。
9.s2、运营列车唤醒后进行待命，ats系统通过地面服务器将高精度电子地图和时刻表下发给运营列车，运营列车匹配本地电子地图并更新；
10.s3、运营列车根据ats系统下发的高精度电子地图和时刻表进行自主运行，通过车载双目视觉和激光雷达在运行过程中对全线进行实时建立三维地图，在运行过程中进行实时的建图，用于运营列车的定位与速度检测，并与唤醒时ats系统下发的高精度电子地图进行匹配，运营列车实时运行或回库后将与ats系统中存储的母图不一致的部分通过融合主机上传至控制中心，ats系统将当天运行的实时建立的高精度电子地图与ats系统中的母图
进行对比，如果不一致，则采用多数表决原则对ats系统中存储的母图进行更新。
11.优选地，所述车载激光雷达和车载双目视觉所采集的信息还包括对异物侵线采集的信息，采集的异物侵线信息包括：跌落物、道岔状态、轨道状态、信号指示灯、站台限界、接触网状态和隧道空间状态。
12.优选地，所述针对线路异常能够进行感知，同时在运行过程中，出现与地面的通信中断，列车能够继续自动驾驶(限速)，不需要人工干预，通过环境感知确认道岔状态和/或信号灯指示，以便继续运行。
13.一种基于高精度地图的列车运行系统，包括融合主机、车载激光雷达、车载双目视觉、车载惯导和ats系统；融合主机与ats系统通过无线通信网络方式连接；融合主机，用于数据融合、构建高精度地图和存储地图，再将构建的高精度地图发送并存储在本地和ats系统中；ats系统，用于下发高精度电子地图和时刻表、并进行地图的比对与更新、用于发送接收的列车实测数据和列车属性信息、对母图进行更新；车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导通过以太网连接在融合主机中，融合主机构建地图，并将构建的地图与母图进行比对，并将不一致的信息及位置发送至ats系统，ats系统进行多数原则选择，进行更新母图。
14.本发明的有益效果在于：通过在列车的运行中，可对运行时的信息进行采集，从而可对列车运行的环境进行实时检测和感知；同时可对列车运行的地图实时建图并更新，有利于提高在空间上对列车进行实时的定位与监视的效果和反应速度。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
16.图1为本发明融合主机、车载激光雷达、车载双目视觉、车载惯导和ats系统之间系统框架图。
17.图2为本发明中的融合主机判断线路工况的系统框架图。
18.图3为本发明中的融合主机判断上线列车汇报数据情况的系统框架图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例一：如图1-3所示，一种基于高精度地图的列车运行系统，包括融合主机、车载激光雷达、车载双目视觉、车载惯导和ats系统；车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导通过以太网连接融合主机，融合主机与ats系统通过无线通信网络方式连接；融合主机，用于数据融合、构建高精度地图和存储地图，再将构建的高精度地图发送存储在本地以及ats系统中；ats系统(ats系统位于地面控制中心，包括数据存储服务器、应用服务器等)，用于下发高精度电子地图和时刻表、并进行地图的比对与更新、用于发送接收的列车实测数据
和列车属性信息、对母图进行更新；车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导通过以太网连接在融合主机中，融合主机构建地图，并将构建的地图与母图进行比对，并将不一致的信息及位置发送至ats系统，ats系统进行多数原则选择，进行更新母图；ats系统进行多数原则：即在列车运行过程中会通过车载双目视觉、车载激光雷达以及惯性导航进行实时建图，然后与ats系统当日下发的母本进行对比，通过三维点云数据(三维坐标融合)对比是否一致。
21.例如如果采用7列列车，那么其中有5列列车汇报的不一致数据时、且不一致的数据一致，那么ats系统自动修改母本数据，进行更新ats云端全局电子地图。
22.实施例二：如图1-3所示，在实施例一的基础上，高精度电子地图采用列车上的车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导对列车全线路进行高精度地图进行测绘(通过激光雷达、视觉等点云构建三维空间地图测绘)，并将三列列车(或三列以上数量的列车)测绘后的地图进行融合，建立高精度电子地图，并将多个先导列车测绘后的地图进行融合形成母图存储在ats系统和融合主机中。
23.当运营列车每天唤醒后，ats系统将高精度电子地图和时刻表下发至各个运营列车，运营列车与列车自身储存的本地全局电子地图进行对比、定位，并进行更新。
24.母图是由多列先导列车生成的高精度电子地图，并储存在ats系统中，每天运行时所有运营列车同样重新构建高精度电子地图，然后对比母图，将不一致的部分上传至ats系统，ats系统根据运行列车反馈的不一致的数据采用少数服从多数的原则判断，如果多运营列车的数据有修正，则修正原始的母图，并向occ告警，进行人工确认，即可获得最新母图。
25.各个列车根据高精度电子地图和时刻表进行自主运行，在运行过程中，通过车载双目视觉和激光雷达对列车运行的全线进行实时建立全线高精度电子地图(即是涵盖了所有列车的所有线路形成的高精度电子地图)，并与列车中储存的母图之间进行对比和定位，即通过形成的实时局部电子地图与列车中储存的高精度电子地图之间进行对比和定位(即对列车运行过程中对以下内容进行检查：是否有跌落物和异物、道岔状态、轨道状态、信号机、站台限界、接触网状态，隧道空间状态，形成实时局部电子地图)，并在列车回库后上报控制中心，(即当隧道出现裂缝被列车采集到后，列车中储存的高精度电子地图并不进行更新)，需要经过多数表决后，原存储在ats系统中的母图与形成的实时局部电子地图进行校验，并进行更新，最终更新到母图中；同时ats系统中的母图是保持最新状态的，列车每天唤醒后ats系统下发给列车的地图为更新过的。
26.如果列车运行中采集到隧道线路的点云以及激光数据构建一个建筑轮廓，如果在列车限界之外异常(与原始图不一致)，则存储，并上传ats系统进行比较，当多列车的异常汇报一致，则ats系统确认更新，并上报人工确认。如果在限制之内异常，当前车辆将紧急制动。
27.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于高精度地图的列车运行方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、通过多个先导列车的运行进行三维空间地图测绘、并存储在ats系统中，其中，地图测绘是基于列车上的车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导采集的信息进行测绘建立高精度电子地图，并将多个先导列车测绘后的地图进行融合形成母图存储在ats系统中；s2、运营列车唤醒后进行待命，ats系统通过地面服务器将高精度电子地图和时刻表下发给运营列车，运营列车匹配本地电子地图并更新；s3、运营列车根据ats系统下发的高精度电子地图和时刻表进行自主运行，通过车载双目视觉和激光雷达在运行过程中对全线进行实时建立三维地图，在运行过程中进行实时的建图，用于运营列车的定位与速度检测，并与唤醒时ats系统下发的高精度电子地图进行匹配，运营列车实时运行或回库后将与ats系统中存储的母图不一致的部分通过融合主机上传至控制中心，ats系统将当天运行的实时建立的高精度电子地图与ats系统中的母图进行对比，如果不一致，则采用多数表决原则对ats系统中存储的母图进行更新
。
2.如权利要求1所述的一种基于高精度地图的列车运行方法，其特征在于，车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导均与融合主机连接；车载激光雷达和车载双目视觉，对先导列车全线实时运行时的信息进行采集，建立高精度电子地图并存储在ats系统中；车载惯导，利用传感器获取的数据，实现先导列车行驶速度、位置、方向等信息的解算与显示，以及实时显示先导列车行驶轨迹、对车载双目视觉以及车载激光雷达的数据进行融合修正，构建三维点云图，获取列车精确的位置。3.如权利要求1所述的一种基于高精度地图的列车运行方法，其特征在于，车载激光雷达和车载双目视觉所采集的信息还包括对异物侵线采集的信息。4.如权利要求3所述的一种基于高精度地图的列车运行方法，其特征在于，采集的异物侵线信息包括：跌落物、道岔状态、轨道状态、信号指示灯、站台限界、接触网状态和隧道空间状态。5.如权利要求1所述的一种基于高精度地图的列车运行系统，其特征在于，包括融合主机、车载激光雷达、车载双目视觉、车载惯导和ats系统；车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导通过以太网连接融合主机，融合主机与ats系统通过无线通信网络方式连接；融合主机，用于数据融合、构建高精度地图和存储地图，再将构建的高精度地图发送并存储在本地以及ats系统中；ats系统，用于下发高精度电子地图和时刻表、并进行地图的比对与更新、用于发送接收的列车实测数据和列车属性信息、对母图进行更新；融合主机构建地图，并将构建的地图与母图进行比对，并将不一致的信息及位置发送至ats系统，ats系统进行多数原则选择，进行更新母图。

技术总结
本发明公开了一种基于高精度地图的列车运行方法及其系统，涉及交通列车运行技术领域，包括融合主机、车载激光雷达、车载双目视觉、车载惯导和ATS系统，融合主机与ATS系统之间通过无线通信方式连接；融合主机，用于数据融合、构建高精度地图和存储地图；车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导通过以太网连接融合主机；ATS系统，用于下发的高精度电子地图和时刻表、对母图进行更新；车载激光雷达、车载双目视觉和车载惯导通过以太网连接在融合主机中，融合主机构建地图。本发明具有通过对列车运行的环境进行实时检测和感知；可对列车运行的地图实时建图并更新，有利于提高在空间上对列车进行实时的定位与监视的效果和反应速度等优点。等优点。等优点。


技术研发人员：黄文杰 夏益韬 高琦 熊钢 宋德建 雷宇 檀骏 韩新雨
受保护的技术使用者：中车南京浦镇车辆有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/6/14