基于图形识别的列车定位与追踪管理方法、设备及介质
阅读说明：本技术 基于图形识别的列车定位与追踪管理方法、设备及介质 (Train positioning and tracking management method, equipment and medium based on pattern recognition ) 是由 李晶 曾翠峰 徐海贵 汪小勇 李德宏 于 2021-10-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于图形识别的列车定位与追踪管理方法、设备及介质,该方法通过安装在线路中的高速摄像头扫描列车两端顶部涂装的列车唯一识别码,获取列车的详细信息,从而实现对列车在线路中所处位置的定位与跟踪。与现有技术相比,本发明具有填补了在部分轨道交通信号系统中在降级模式下列车自动监控系统ATS无法追踪列车的问题,在系统异常时可以提供一种独立的列车追踪方法,保证在降级模式下ATS不丢失列车位置,增加了运营在异常情况下对现有列车位置的掌握程度,加快了异常排除后系统恢复的进程,增强了系统的安全性以及冗余度。(The invention relates to a train positioning and tracking management method, equipment and a medium based on pattern recognition. Compared with the prior art, the method has the advantages that the problem that the ATS of the automatic train monitoring system cannot track the train in the degradation mode in a partial rail transit signal system is solved, an independent train tracking method can be provided when the system is abnormal, the ATS cannot lose the position of the train in the degradation mode, the mastering degree of the position of the existing train in the abnormal operation condition is increased, the system recovery process after abnormal removal is accelerated, and the safety and the redundancy of the system are enhanced.)
技术领域
本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种基于图形识别的列车定位与追踪管理方法、设备及介质。
背景技术
在基于连续双向车地通信的列车控制系统(简称CBTC系统)中，当系统发生问题进入降级模式时，通过计轴设备来确定轨道占用状况，即判断相关的轨道上在当前时间内是否有列车。计轴设备无法获知列车的详细信息，例如车辆编号，即无法做到车辆追踪，在列车自动监控系统上无法显示完整的信息给调度人员，从而增加了调度难度，调度人员只能确认相关区域内有无列车但无法定位到指定列车。
在最新的系统中，例如基于车车通信的列车自主运行系统(TACS系统)，利用其强大的安全性取消了计轴设备(不影响系统安全)，这也导致了在某些极端状况下(例如列车通行中断)，会导致列车自动监控系统无法获取列车位置，增加调度工作的难度。
虽然上述问题不会影响系统的安全性，但会增加运营以及调度人员在降级模式下出现失误的可能性，因此如何将完整的列车追踪信息提供给列车自动监控系统以在降级模式下辅助运行人员进行人工操作，从而来进一步提高系统的安全性，成为需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于图形识别的列车定位与追踪管理方法、设备及介质。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明第一方面，提供了一种基于图形识别的列车定位与追踪管理方法，该方法通过安装在线路中的高速摄像头扫描列车两端顶部涂装的列车唯一识别码，获取列车的详细信息，从而实现对列车在线路中所处位置的定位与跟踪。
作为优选的技术方案，所述的实现对列车在线路中所处位置的定位与跟踪包括：
不考虑列车所处于降级模式或正常运营模式，信号系统能通过摄像头回传的信息中的列车唯一识别码来正确地跟踪列车位置。
作为优选的技术方案，所述的实现对列车在线路中所处位置的定位与跟踪包括：
信号系统处于正常工作时，使用原有的方式追踪列车，摄像头处于正常工作状态但对回传的数据不进行进一步处理，当信号系统出现异常且列车自动监控系统ATS无法正确的跟踪到列车时，使用摄像头进行列车跟踪。
作为优选的技术方案，所述的实现对列车在线路中所处位置的定位与跟踪包括：
利用回传的图片识别其中的列车唯一识别码以确认列车编号，同时利用已记录的摄像头位置获取列车位置。
作为优选的技术方案，当完整识别到车辆上预先印制的二个识别码时，可分辨列车两端的位置，并确认具体列车编号以及行驶方向。
作为优选的技术方案，当信号系统仅识别到一个识别码时，可确认列车编号并上传列车所处区段实现模糊追踪。
作为优选的技术方案，所述的高速摄像机捕捉的数据直接回传列车自动监控系统进行处理，或回传轨旁云计算工控机形成结构化数据后回传列车自动监控系统。
作为优选的技术方案，所述的高速摄像机安装时需满足摄像头的摄像范围可覆盖单节车厢顶部，并记录其安装位置，其中安装位置包含精确位置以及安装区段。
作为优选的技术方案，所述的列车唯一识别码为二维码形式，每辆车的两个识别码需包含列车的唯一编号以及识别码所处端点信息。
作为优选的技术方案，所述的列车唯一识别码所提供信息可供信号系统判断列车编号以及行驶方向，同时通过匹配获取识别码的摄像头位置或其所处区域对其进行跟踪定位。
作为优选的技术方案，所述的高速摄像头包括识别码检测模块，在未检测到列车进入摄像头摄像范围内时，识别码检测模块为休眠，仅仅检测是否有列车进入摄像范围。
作为优选的技术方案，当成功检测到列车时，开始检测列车唯一识别码，检测到的列车唯一识别码将会被保存，此时不会计算列车位置，直到检测出列车的时长超过阈值或检测不到列车为止，开始计算列车位置，计算完成后当前所记录的列车唯一识别码会被清空。
作为优选的技术方案，所述的高速摄像头获取的视频数据将以rtmp协议传输至列车自动监控系统或轨旁工控机。
作为优选的技术方案，所述的轨旁工控机进行视频切帧并识别其中信息后将其结构化，将完成图片数据结构化后使用CRC校验的方式回传列车自动监控系统。
根据本发明第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
根据本发明第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明通过增加摄像头以及车顶识别识别码实现对列车信息的获取，对比已有的计轴只提供轨道占用信息，本方法可提供列车的详细信息至列车自动监控系统增强了系统的可用性。
2)本发明在实际部署时可更具现有系统算力规划由中心端计算或新增轨旁工控机进行图像处理，提升了系统鲁棒性；
3)本发明在为完整识别两个识别码时依然可以追踪列车大致位置，保证了系统的鲁棒性；
4)本发明可以支撑运营/调度人员对指定列车的跟踪，保证了系统的安全性。
5)本发明可通过针对每辆车识别到的不同内容以及识别码的个数提供不同精准度的信息，提高了系统的可用性。
附图说明
图1为本发明摄像头的列车追踪系统总体架构图；
图2为本发明列车向下游行驶时精确定位示意图；
图3为本发明列车向上游行驶时精确定位示意图；
图4为本发明仅能识别一个识别码时所在区段示意图；
图5为本发明系统处理内部逻辑示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明一种基于图形识别的列车定位与追踪管理的方法，该方法通过在线路中安装摄像头，以及在列车两端顶部涂装的列车唯一识别码，实现对列车在线路中所处位置的跟踪。本发明方法可以用于保证在系统降级模式下对列车的追踪。本发明具有填补了在部分轨道交通信号系统中在降级模式下列车自动监控系统(ATS)无法追踪列车的问题，在系统异常时可以提供一种独立的列车追踪方法，保证在降级模式下ATS不丢失列车位置，增加了运营在异常情况下对现有列车位置的掌握程度，加快了异常排除后系统恢复的进程，增强了系统的安全性以及冗余度。
实现对列车在线路中所处位置的跟踪具体包括：
1)不考虑列车所处于降级模式或正常运营模式，系统能通过摄像头回传的信息中的列车唯一识别码正确的跟踪列车位置。
2)当信号系统处于正常工作时，使用原有的方式追踪列车，摄像头处于正常工作状态但对回传的数据不进行进一步处理，当系统出现异常列车自动监控系统(ATS)无法正确的跟踪到列车时，使用摄像头进行列车跟踪。
3)利用回传的图片识别其中的列车唯一识别码以确认列车编号，同时利用已记录的摄像头位置获取列车位置。当完整识别到车辆上预先印制的二个识别码时，可分辨列车两端的位置，并可确认具体列车编号以及行驶方向。当系统仅识别到一个识别码时，可确认列车编号并上传列车所处区段实现模糊追踪。
高速摄像机捕捉的数据可直接回传列车自动监控系统进行处理，或回传轨旁云计算工控机形成结构化数据后回传列车自动监控系统(ATS)。
识别码可以二维码或其它形式，每辆车的两个识别码需包含列车的唯一编号，以及对于每辆车的每个端点有唯一编号。
如图1所示，基于摄像头的列车追踪方法包含高速摄像头，轨旁工控机(可选)以及列车自动监控系统(ATS)。高速摄像头安装时需满足摄像头的摄像范围可覆盖单节车厢顶部，并记录其安装位置，位置包含精确位置，以及安装区段。同时在列车顶部涂装识别码，识别码可以二维码等形式存在可提供列车编号，识别码所处端点等信息，所提供信息可供系统判断列车编号以及行驶方向，同时通过匹配获取识别码的摄像头位置或其所处区域对其进行跟踪定位。
同时为了满足与现有轨道交通信号系统的适配，摄像头的列车追踪方法可使用轨旁工控机或直连列车自动监控系统或同时配置，现有轨道信号系统可以根据自身情况灵活选择硬件部署以及信息传输方案。
在系统处理逻辑方面如图5所示，在未检测到列车进入摄像头摄像范围内时，识别码检测模块为休眠，仅仅检测是否有列车进入摄像范围。当成功检测到列车时，开始检测识别码，检测到的列车识别码将会被保存，此时不会计算列车位置，直到检测出列车的时长超过阈值或检测不到列车为止，开始计算列车位置，计算完成后当前所记录的识别码会被清空。其中超过阈值认为列车停在了摄像范围内。摄像头获取的视频数据将以rtmp协议传输至列车自动监控系统(ATS)或轨旁工控机，在工控机中进行视频切帧并识别其中信息并将其结构化。rtmp具有低延迟高可靠性的优点，能有效保证视频数据的传输的完成性。在轨旁工控机解决方案中，当工控机完成图片数据结构化后使用CRC校验的方式回传列车自动监控系统(ATS)。当选择两种模式都部署的时候，进行二次校验以保证追踪的准确度。
当识别到同一列车上的两个识别码时，如图2，图3所示，列车通过列车端点上涂装的两个不同的识别码判定当前的行驶方向，当向下游行驶时，车尾位置为摄像头所在位置X，车头位置为从位置X往上游D米D为列车全车长度。当识别列车向上游行驶时，车头位置为摄像头所在位置X，车尾位置为从位置X往上游D米D为列车全车长度。并通过识别码识别列车编号以形成列车完成列车的完整追踪信息。对同一辆列车当且仅当检测出一个识别码时如图4所示，系统无法判定列车行驶方向，追踪时采用模糊追踪，即判定列车处于捕捉到其信息的摄像头所在区段Z，即判定为列车进入区间Z范围，并获取列车编号行成其追踪信息。
以上是关于方法实施例的介绍，以下通过电子设备和存储介质的实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
本发明电子设备包括中央处理单元(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。
设备中的多个部件连接至I/O接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如本发明方法。例如，在一些实施例中，本发明方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到RAM并由CPU执行时，可以执行上文描述的本发明方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行本发明方法。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)等等。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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