本公開屬于軌道交通，尤其涉及一種列車測速定位方法、系統、存儲介質及電子設備。

背景技術：

1、軌道交通列車定位技術方面，對于輪軌車輛長期以來大多采用速度傳感器加雷達加速器等方式，因受輪徑值變化影響，速傳等設備需要進行定期人工維護否則會存在安全風險，而非輪軌車輛還沒有一個成熟的定位方案。

2、目前，利用激光對地面定位點測距準確的特點，通過在不同周期內對于相近環境下，主要障礙特征點距離的變化，準確的判斷出列車在空間中的相對位置變化情況，進而計算出列車的速度、加速度等信息；并且，激光還可對周圍環境進行同步掃描建圖，以方便后續使用。

3、目前二維激光測速定位的主要方法為先通過建圖算法建立地圖，然后再與地圖進行比較，推算出當前所在的位置；需要預先進行離線建圖，并且需要在車載設備中部署列車所有可能運行到的線路地圖，這在有些軌道交通中無法滿足運營需求。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本公開提供了一種列車測速定位方法、系統、存儲介質及電子設備，在列車上安裝二維激光傳感器，二維激光傳感器用于掃描列車周邊的環境，生成原始數據，獲取原始數據中的掃描圖片。掃描圖片包括多個掃描點，在多個掃描點中確定出特征點；根據兩幀掃描圖片中的特征點，確定出特征點組，使用特征點組確定出位移距離，多個連續的位移距離生成列車位移的累計狀態，進而確定列車的定位和車速。

2、本發明通過如下技術方案實現：

3、第一方面，本公開實施例提供了一種列車測速定位方法，所述方法包括：

4、接收原始數據，所述原始數據包括列車周邊環境的掃描圖片；其中，所述原始數據通過二維激光傳感器掃描列車周邊環境生成；

5、提取所述掃描圖片中的多個掃描點，對每個所述掃描點進行直線擬合，根據每個所述掃描點的直線擬合結果，確定所述掃描圖片中的特征點；

6、將兩幀所述掃描圖片中的所述特征點進行匹配，獲取兩幀所述掃描圖片的特征點組，通過所述特征點組確定兩幀所述掃描圖片對應的位移距離；

7、根據連續的多個所述位移距離，計算列車位移的累計狀態，根據所述累計狀態，確定列車的定位和車速。

8、進一步的，

9、根據所述累計狀態，生成列車行駛地圖；其中，所述列車行駛地圖包括使用特征點表征的軌道周邊環境。

10、進一步的，

11、將所述掃描圖片中的多個所述掃描點繪制在二維直角坐標系中；

12、目標掃描點與其前后相鄰n個掃描點組成的集合，使用最小二乘法，進行直線擬合，對目標掃描點進行直線擬合的擬合公式包括：

13、；

14、；

15、其中，為n個掃描點和目標掃描點在x軸上的坐標平均數，為n個掃描點和目標掃描點在y軸上的坐標平均數，其中，n為自然數；為掃描點x軸上的橫坐標，為掃描點y軸上的縱坐標，i為自然數；k為掃描點擬合出的直線在二維坐標系中的斜率，m為擬合直線在y軸上的截距。

16、進一步的，

17、根據每個所述掃描點的直線擬合結果，確定每個所述掃描點的擬合直線特征；

18、根據所述擬合直線特征，從所述掃描圖片中的所述掃描點中選取所述特征點；其中，

19、所述擬合直線特征包括第一特征和第二特征；以一個掃描點作為選取點，所述選取點兩側的掃描點的擬合直線形成的夾角，確定為所述第一特征；所述掃描點到其擬合直線的距離，確定為所述第二特征。

20、進一步的，

21、在選取出的所述特征點中，確定邊緣特征點，所述邊緣特征點對應列車周邊環境或障礙物的邊緣位置。

22、進一步的，

23、通過兩幀所述掃描圖片的所述特征點的所述第一特征，結合兩幀所述掃描圖片中的所述特征點的位置，將兩幀所述掃描圖片中的所述特征點進行匹配；

24、獲取兩幀所述掃描圖片的所述特征點組；所述特征點組包括兩幀所述掃描圖片對應的重合特征點和兩幀掃描圖片中對應的邊緣特征點；

25、通過所述特征點組，使用坐標轉換矩陣計算兩幀掃描圖片對應的所述位移距離。

26、進一步的，

27、將所述特征點組中，兩幀所述掃描圖片中對應的所述邊緣特征點，與所述特征點組中的所述重合特征點分別進行連接，生成兩條參考直線，兩條所述參考直線形成的夾角為兩幀所述掃描圖片對應的旋轉角度；

28、確定兩幀所述掃描圖片中對應的所述邊緣特征點的坐標，使用所述坐標轉換矩陣確定兩幀所述掃描圖片的所述位移距離，所述坐標轉換矩陣如下：

29、；

30、其中，對應，為兩幀所述掃描圖片中，前一幀的所述邊緣特征點的坐標；對應，為兩幀所述掃描圖片中，對應的后一幀所述邊緣特征點的坐標；為，b為，c為，d為，為兩幀所述掃描圖片的所述旋轉角度；為兩幀所述掃描圖片在x軸方向上的位移距離，為兩幀所述掃描圖片在y軸方向上的位移距離。

31、進一步的，

32、將所述掃描圖片中的所述特征點與參考地圖中的典型特征點進行匹配，校準列車定位。

33、進一步的，

34、預生成所述參考地圖；其中，所述參考地圖包括使用所述典型特征點和非典型特征點表征的軌道周邊環境，每個所述典型特征點包括對應的生命參數值，所述生命參數值用于表征列車行駛地圖中的所述典型特征點的使用頻率；

35、將所述掃描圖片的特征點與列車周邊環境中的所述典型特征點進行匹配，匹配成功的所述典型特征點的所述生命參數值提高，未匹配成功的所述典型特征點的所述生命參數值下降。

36、第二方面，基于同一發明構思，本公開實施例還提供了一種列車測速定位系統，所述系統包括：數據獲取模塊、特征點確定模塊、位移運算模塊和定位測速模塊；

37、所述數據獲取模塊，用于接收原始數據，所述原始數據包括列車周邊環境的掃描圖片；其中，所述原始數據通過二維激光傳感器掃描列車周邊環境生成；

38、所述特征點確定模塊，用于提取所述掃描圖片中的多個掃描點，對每個所述掃描點進行直線擬合，根據每個所述掃描點的直線擬合結果，確定所述掃描圖片中的特征點；

39、所述位移運算模塊，用于將兩幀所述掃描圖片中的所述特征點進行匹配，獲取兩幀所述掃描圖片的特征點組，通過所述特征點組確定兩幀所述掃描圖片對應的位移距離；

40、所述定位測速模塊，用于根據連續的多個所述位移距離，計算列車位移的累計狀態，根據所述累計狀態，確定列車的定位和車速。

41、第三方面，基于同一發明構思，本公開實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質，存儲有一個或者多個程序，當該一個或者多個程序被執行時，可以實現前述的列車測速定位方法。

42、第四方面，基于同一發明構思，本公開實施例還提供了一種電子設備，包括處理器、通信接口、前述計算機可讀存儲介質和通信總線。其中，處理器、通信接口、計算機可讀存儲介質通過通信總線相互間的通信。其中，處理器用于執行前述計算機可讀存儲介質中所存儲的程序。

43、與現有技術相比，本公開具有如下優點：

44、1、有效規避列車電磁干擾對測速及定位功能的影響，并且無需預先進行離線繪制地圖即可實現定位；

45、2、選用二維激光傳感器用于列車定位和測速，結構簡單，安裝方便，成本低，并且可應用于軌枕部署無明顯特征的軌道交通運行環境中列車定位和測速，還可以用于不同輪徑值的列車或非輪軌車輛的定位和測速；

46、3、實現定位和測速的算法簡潔，占用內存小，計算速度快，提高了定位和測速的實時性。

47、本公開的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本公開而了解。本公開的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所指出的結構來實現和獲得。