本发明涉及一种铁路线路障碍物自动识别方法，具体的说，涉及了一种基于二维激光雷达的铁路线路障碍物自动识别方法。
背景技术：
目前，铁路沿线的危险区段如隧道口、路堑、高边坡等区域，对于铁路线路上的落石等障碍物，没有有效的监测手段，全靠人工巡检和司机报告等。对于体积较大的落石或滞留在铁路上的动物等障碍物，一旦没有及时发现，容易被运行的列车撞到，进而引发行车事故。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求比较理想的技术解决方案。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种基于二维激光雷达的铁路线路障碍物自动识别方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于二维激光雷达的铁路线路障碍物自动识别方法，包括以下步骤：
1）通过安装在铁路线路上方的二维激光雷达进行往复步进平面扫描，获取往复平面扫描数据，根据所述往复平面扫描数据初步判断是否存在障碍物；
2）若初步判断存在障碍物，则将所述往复平面扫描数据和预存背景数据进行比对以判断障碍物是否属于临时障碍物，若是，则初步获得所述临时障碍物的存在角度范围；
3）在所述临时障碍物的存在角度范围内进行单次步进平面扫描，获得所述临时障碍物的精准障碍物信息；
4）根据所述临时障碍物的精准障碍物信息和预存的钢轨位置判断所述临时障碍物是否是列车车轮，若不是，则进一步比对所述临时障碍物的精准障碍物信息和全局障碍物列表中已有临时障碍物的精准障碍物信息，判断所述全局障碍物列表中是否含有所述临时障碍物信息，若含有，则判断所述临时障碍物静止，并将全局障碍物列表中与所述临时障碍物不一致的已有临时障碍物的精准障碍物信息删除；若未含有，则判断所述临时障碍物为新增障碍物，将全局障碍物列表中已有临时障碍物的精准障碍物信息删除，并将所述临时障碍物的精准障碍物信息添加到全局障碍物列表中；
5）累计全局障碍物列表中每个临时障碍物的精准障碍物信息的存在时长，当累计的存在时长超过预设时间阈值时，则产生报警信息。
基于上述，所述往复步进平面扫描包括顺次步进平面扫描和逆次步进平面扫描，所述顺次步进平面扫描的扫描范围为0-180，步进角度为k；所述逆次步进平面扫描的扫描范围为180-0，步进角度为k；所述单次步进平面扫描的扫描范围为所述临时障碍物的存在角度范围，步进角度为m，且m小于k。
基于上述，所述精准障碍物信息包括所述临时障碍物的精准边界角度和精准位置信息。
基于上述，1）中根据所述往复平面扫描数据初步判断是否存在障碍物的具体方法为：若所述顺次步进平面扫描和所述逆次步进平面扫描均在同一角度范围内检测到物体，则判定该物体为障碍物。
基于上述，所述预存背景数据为预先通过往复平面扫描获得的铁路沿线数据。
基于上述，在3）中，若经过单次步进平面扫描，发现识别出的临时障碍物的个数大于等于二，且两个相邻的临时障碍物的相邻边界的距离差小于预设距离阈值，则将这两个相邻的临时障碍物合并为一个临时障碍物，所述临时障碍物的边界角度分别为相邻两个临时障碍物的外边界角度。
基于上述，4）中判断所述临时障碍物是否是列车车轮的方法是:比较所述临时障碍物的精准位置信息和预存的钢轨位置，若所述临时障碍物的精准位置信息和预存的钢轨位置的误差小于预设误差值域，则判定所述临时障碍物为列车车轮。
基于上述，4）中比对所述精准障碍物信息和全局障碍物列表中的精准障碍物信息的具体方法为：比较所述临时障碍物的精准边界角度和全局障碍物列表中已有临时障碍物的精准边界角度，若边界角度误差小于预设角度误差阈值，则判断所述全局障碍物列表中含有所述临时障碍物信息；否则判断所述全局障碍物列表中未含有所述临时障碍物信息。
基于上述，所述往复步进平面扫描的扫描周期为10毫秒至30秒。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明只有当往复步进平面扫描的两次扫描均检测到该物体时才初步认定该物体为障碍物，这种这种方法确保了障碍物的稳定性，减少了降水、降雪落叶或落石等情况对障碍物判断的影响；通过比较往复平面扫描数据和预存背景数据判断该障碍物是否属于临时障碍物，以减少因电线杆等固定障碍物的影响而造成的误判；通过二次精细扫描获得临时障碍物的精准边界信息和精准位置信息，并通过进一步基于临时障碍物的精准边界信息和精准位置信息判断该临时障碍物是否是车轮进一步减少误判的可能性；累计临时障碍物的存在时长，并在累计的存在时长超过预设时间阈值时，产生报警信息以提醒列车监控中心及时清除该临时障碍物，保证列车通行的安全，具有设计科学、结构简单、安全性能高的优点。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种基于二维激光雷达的铁路线路障碍物自动识别方法，包括以下步骤：
1）通过安装在铁路线路上方的二维激光雷达进行往复步进平面扫描，获取往复平面扫描数据，根据所述往复平面扫描数据初步判断是否存在障碍物；
具体的，所述往复步进平面扫描包括顺次步进平面扫描和逆次步进平面扫描，所述顺次步进平面扫描的扫描范围为0-180，步进角度为k；所述逆次步进平面扫描的扫描范围为180-0，步进角度为k；若所述顺次步进平面扫描和所述逆次步进平面扫描均在同一扫描角度范围内检测到物体，则判定该物体为障碍物；优选的，k为0.1度至1度
2）若初步判断存在障碍物，则将所述往复平面扫描数据和预存背景数据进行比对以判断障碍物是否属于临时障碍物，若是，则初步获得所述临时障碍物的存在角度范围；其中，所述预存背景数据为预备阶段预先通过往复平面扫描获得的铁路沿线数据；
3）在所述临时障碍物的存在角度范围内进行单次步进平面扫描，获得所述临时障碍物的精准障碍物信息，所述障碍物信息包括临时障碍物的精准边界角度和精准位置信息；所述单次步进平面扫描的扫描范围为所述临时障碍物的存在角度范围，步进角度为m，且m小于k；优选的，m为0.01度；
4）根据所述临时障碍物的精准障碍物信息和预存的钢轨位置判断所述临时障碍物是否是列车车轮，若不是，则进一步比对所述临时障碍物的精准障碍物信息和全局障碍物列表中已有临时障碍物的精准障碍物信息，判断所述全局障碍物列表中是否含有所述临时障碍物信息，若含有，则判断所述临时障碍物静止，并将全局障碍物列表中与所述临时障碍物不一致的已有临时障碍物的精准障碍物信息删除；若未含有，则判断所述临时障碍物为新增障碍物，将全局障碍物列表中已有临时障碍物的精准障碍物信息删除，并将所述临时障碍物的精准障碍物信息添加到全局障碍物列表中；
5）累计全局障碍物列表中每个临时障碍物的精准障碍物信息的存在时长，当累计的存在时长超过预设时间阈值时，则产生报警信息，优选的，所述预设时间阈值为5秒至20秒。
优选的，所述往复步进平面扫描的扫描周期为10毫秒至30秒。
需要注意的是，预备阶段所述全局障碍物列表为空。
本发明只有当往复步进平面扫描的两次扫描均检测到该物体时才初步认定该物体为障碍物，这种这种方法确保了障碍物的稳定性，减少了降水、降雪落叶或落石等情况对障碍物判断的影响；通过比较往复平面扫描数据和预存背景数据判断该障碍物是否属于临时障碍物，以减少因电线杆等固定障碍物的影响而造成的误判；通过二次精细扫描获得临时障碍物的精准边界信息和精准位置信息，并通过进一步基于临时障碍物的精准边界信息和精准位置信息判断该临时障碍物是否是车轮进一步减少误判的可能性；累计临时障碍物的存在时长，并在累计的存在时长超过预设时间阈值时，产生报警信息以提醒列车监控中心及时清除该临时障碍物，保证列车通行的安全。
具体的，在3）中，若经过单次步进平面扫描，发现识别出的临时障碍物的个数大于等于二，且两个相邻的临时障碍物的相邻边界的距离差小于预设距离阈值如2厘米至10厘米，则将这两个相邻的临时障碍物合并为一个临时障碍物，所述临时障碍物的边界角度分别为相邻两个临时障碍物的外边界角度。如左临时障碍物和右临时障碍物的相邻边界的距离为1.5厘米，而预设距离阈值为3cm，显然左临时障碍物和右临时障碍物的相邻边界的距离差小于预设距离阈值，此时将左临时障碍物和右临时障碍物合并为一个大的临时障碍物，该大的临时障碍物的左边界为左临时障碍物的左边界，右边界为右临时障碍物的右边界，同时将原来左临时障碍物和右临时障碍物的间隔填充完整。
具体的，4）中判断所述临时障碍物是否是列车车轮的方法是:比较所述临时障碍物的精准位置信息和预存的钢轨位置，若所述临时障碍物的精准位置信息和预存的钢轨位置的误差小于预设误差值域，则判定所述临时障碍物为列车车轮。
具体的，4）中比对所述精准障碍物信息和全局障碍物列表中的精准障碍物信息的具体方法为：比较所述临时障碍物的精准边界角度和全局障碍物列表中已有临时障碍物的精准边界角度，若边界角度误差小于预设角度误差阈值，则判断所述全局障碍物列表中含有所述临时障碍物信息；否则判断所述全局障碍物列表中未含有所述临时障碍物信息。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。