专利名称：城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识别方法
技术领域：
本发明属于模式识别技术，特别涉及一种城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识 别方法。
背景技术：
闸机作为自动检票设备，是城市轨道交通的自动售检票(Automatic Fare Collection, AFC)系统中的关键设备之一。闸机利用其内部的智能模式识别系统对乘客在闸机通道内 的通过行为进行识别，以确定和识别通过者的各种通过行为，从而实现自动检票。其目标 是可以拦阻无票闯入或尾随逃票者，保护拖带行李或携带儿童的乘客正常通过(不被闸机 关闭的门扇夹住)，加快乘客通行速度。轨道交通专用闸机由于配备了智能化的通过行为 模式识别系统，使闸机对乘客的通过行为的控制更加灵活有效，为实现按里程计费的AFC 系统奠定了实施基础。可以说，该智能识别系统是闸机的"眼睛"，属于闸机的重要组成 部分，它的优劣不仅是衡量闸机性能的重要指标，而且关系到地铁系统运营效益是否得到 可靠保障。当前，闸机的智能识别系统已经成为城市轨道交通领域的研究热点。从20世 纟^70年代开始，瑞典Gunnebo、韩国Sumsung、美国Cubic、日本信号(NP)等公司开 始研究和开发适合于城市轨道交通的闸机智能识别系统，并被世界上许多城市的轨道交通 系统所采用；20世纪卯年开始，我国的一些公司和研究机构也对闸机智能识别系统进行 了尝试性研究。虽然安装上述识别系统的国外闸机产品已经得到了广泛的应用，但是它们 普遍存在识别率不高(<=70%)、乘客通行速度慢(进站闸机60人每分钟)等问题，并不 能完全满足城市轨道交通快速发展的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识 别方法。针对当前闸机智能识别系统研究中存在的不足，提出了一种新的适合于城市轨道 交通剪式门闸机的基于事件识别的技术。 本发明的技术方案是
一种城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识别方法，其特征在于 采用事件识别的红外传感器总共有18对，均采用对射式红外传感器，4对传感器为安
5全传感器布置在闸机的门区，14对安装在闸机左右两侧面；传感器的布局位置在闸机的通
道上的分区内；
闸机通道分区将闸机组成的通道分为若干个区域，由左至右分别为LZonel、 LZone2、LZone3、 RZone3、 RZone2和RZonelj
区域LZonel包括4个红外传感器，区域LZone2包括2个红外传感器，区域LZonel包括l个红外传感器，区域RZone3包括1个红外传感器，区域RZone2包括2个红外传感器，区域RZonel包括4个红外传感器；
事件的定义-
定义事件evew。，该事件表示没有运动个体在通道中；
定义事件eve"/,，该事件表示运动个体进入区域LZonel;
定义事件eww^，该事件表示运动个体进入区域LZone2;
定义事件evew^ ，该事件表示运动个体进入区域LZone3;
定义事件evew"，该事件表示运动个体进入区域RZcme3;
定义事件eve"G ，该事件表示运动个体进入区域RZone2;
定义事件evew6 ，该事件表示运动个体进入区域RZonel;
定义事件evew^，当乘客在闸机的非接触式IC卡读写器上刷了车票，而且进入通道并
处于通道中某个区域时间过长时，有票超时事件evew^发生；对于每一个通道区域，都被
设定了一个有票超时时间；当刷卡乘客位于某个区域的时间超过这个设定的超时时间时，有票超时事件就发生了；例如，假设通道的区域LZonel设定了有票超时时间为1500ms，
如果刷卡乘客进入区域LZonel并在区域LZonel中停留，当停留时间超过1500ms时，有票超时事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理(请求主控模块控制蜂鸣器进行有票超时报警)，以便提醒乘客应该迅速通过通道，不要长时间站在区域LZonel内；定义有票超时事件就是为了提高乘客的通行速度，避免一个刷票乘客长时间占用通道；
定义事件ew/^，当乘客没有在读卡机上刷车票，而且该乘客进入通道并处于通道中某个区域时间过长时，无票超时事件eve加8发生；对于每一个通道区域，都被设定了一个
无票超时时间；当未刷卡乘客位于某个区域的时间超过这个设定的超时时间时，无票超时事件就发生了；例如，假设通道的区域LZonel设定了无票超时时间为3000ms，如果未刷卡乘客进入区域LZonel并在区域LZonel中停留，当停留时间超过3000ms时，无票超时事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理(请求主控模块控制嗡鸣器进行无票超时报警)，以便提醒乘客应该在规定的时间内刷车票，不要长时间站在区域LZonel内；定义无票超时事件就是为了提高乘客的通行速度，既允许乘客先进入通道再刷车票，
6又避免一个无票乘客长时间占用通道；此外，还解决了一个故意逃票的乘客先行进入通道，
等待其他人给自己刷票的逃票问题；
定义事件eve;^，当乘客在读卡机上刷车票后，而且该乘客由于某些原因没有在规定 的时间内通过通道时，票超时事件evew"发生；本文对每一张刷过的车票都设定一个相同 的票超时时间，当刷卡乘客没有在这个设定的超时时间内通过闸机时，票超时事件就发生 了；例如，假设票超时时间为8000ms，这就意味着刷票乘客必须在8000ms内通过闸机； 如果刷票乘客没有在8000ms内通过通道，则票超时事件就会发生，通道控制模块识别出 该事件，并作出处理(使该车票变为无效票)；定义票超时事件同样也是为了提高乘客的 通行速度，从而规定了乘客必须在规定的时间内通过通道，避免一个乘客长时间占用通道；
如果类型为evew"的事件后，又发生类型为eiw^的事件，并且这两个事件之间不存
在类型为eve""或ew"^的事件，则将这样的事件对称为通行事件对，记为(we""，eve""); 软件与硬件模块
该识别技术的算法
第1步，从模块ConfigMgr中获得识别功能参数等闸机的参数，以及从模块
TicketCounter中，获得总票数，然后继续下一步；
第2步，判断识别功能是否被关闭；如果被关闭，则返回第1步，否则继续下一步
第3步，调用CGeneralQueue::Get()从IRSBuffer中获得一个红外传感器的状态数据；
根据事件的定义，分析该传感器状态数据，获得当前事件，然后继续下一步；
第4步，判断当前事件是否为事件even";如果是，则发送有票超时消息，然后返回
第l步；否则，继续下一步；
第5歩，判断当前事件是否为事件evewrs;如果是，则发送无票超时消息，然后返回
第l步；否则，继续下一步；
第6步，判断当前事件是否为事件ew"";如果是，则发送票超时消息，并将主子机
的票数减一，再根据票数发送关门消息，然后返回第1步；否则，继续下一步；
第7步，判断当前事件是否为事件eve"/。；如果是，则将事件^""的标识设置为0，
然后返回第l歩；否则，继续下一步；
第8步，判断当前事件是否为事件ewnq;如果是，则将事件even"的标识设置为1， 然后返回第l步；否则，继续下一步；
第9步，判断当前事件是否为事件eW/^;如果不是，则返回第l步；如果是，则判 断事件evw"是否发生；如果没有发生，则返回第l步；否则，继续下一步；
第10步，将事件evew"的标识设置为O,并且将识别出的乘客数量设置为1;如果识别出的乘客数量大于主子机的票数，则发送存在闻入或尾随者消息，并根据票数，发送合法乘客消息，将票数清零，发送关门消息，然后返回第l步；否则，根据乘客数量，发送合法乘客消息，将票数减掉乘客的数量，并根据当前票数，发送关门消息，然后返回第1步。
本发明效果是
使用红外传感器作为事件识别方法的探测工具。用于事件识别的红外传感器总共有18对，均采用对射式红外传感器，硬件设备简单。利用Polana与Nelson提出的运动由动作、行为和事件组成的思想，提出运动个体的概念，进而提出事件识别方法，该识别技术能够识别的最小单位就是运动个体。对于运动个体，它的运动过程可以由一个动作序列来描述。根据预定义的行为和事件，分析这个动作序列，可以获得运动过程中存在的行为和事件，从而形成一个事件序列。使用这个事件序列同样可以描述运动个体的运动过程。该事件识别方法针对尾随、闯入等逃票现象、乘客带箱包等复杂情况，定义了通行事件对等复合事件。通过分析事件序列，就可以判断出通过通道的人数，与闸机确认的有效票数相比较，就可检出持票者、尾随者、闯入者、多人连续通过等。通过大量的仿真和实际试验，使用本发明的事件识别方法的剪式门闸机能提高识别率(达到85%)和乘客通行速度(进站闸机90人每分钟)。
整个识别软件既可以自成体系由ECU模块实施,又可以直接安装在闸机的主控模块DCU内，后一途径有更高的集成度和实时响应性，可更好地利用闸机自身已有的硬件资源。
图1是城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识别方法的传感器的布局位2是闸机组成的通道被分为若干个区域结构示意3是城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识别方法的程序流程图
具体实施例方式
一种城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识别方法，采用事件识别的红外传感器总共有18对，均采用对射式红外传感器，4对传感器为安全传感器布置在闸机的门区，14对安装在闸机左右两侧面；(如图1所示)传感器的布局位置在闸机的通道上的分区内；传感器的布局位置如图1中的0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、8、 9、 10、 11、 12、 13位置。.如图2所示的闸机通道分区将闸机组成的通道分为若干个区域，由左至右分别为LZonel、 LZone2、 LZone3、 RZone3、 RZone2和RZonel;区域LZonel包括4个红外传感器，区域LZone2包括2个红外传感器，区域LZonel 每括l个红外传感器，区域RZone3包括l个红外传感器，区域RZone2包括2个红外传感 器，区域RZonel包括4个红外传感器；如图2的分布。
轨道交通专用闸机的通行事件识别，依靠安装在闸机侧面的一组红外传感器来进行通 过事件的具体检测，
事件的定义-
定义事件evew。，该事件表示没有运动个体在通道中。 定义事件evew,，该事件表示运动个体进入区域LZonel 。 定义事件eve"^ ，该事件表示运动个体进入区域LZone2。 定义事件eve/^ ，该事件表示运动个体进入区域LZone3。 定义事件eww"，该事件表示运动个体进入区域RZone3。 定义事件eve"^，该事件表示运动个体进入区域RZone2。 定义事件eve"^ ，该事件表示运动个体进入区域RZonel 。
定义事件eww/,，当乘客在闸机的非接触式IC卡读写器上刷了车票，而且进入通道并 处于通道中某个区域时间过长时，有票超时事件eve"^发生。对于每一个通道区域，都被 设定了一个有票超时时间。当刷卡乘客位于某个区域的时间超过这个设定的超时时间时， 有票超时事件就发生了。例如，假设通道的区域LZonel设定了有票超时时间为1500ms， 如果刷卡乘客进入区域LZonel并在区域LZonel中停留，当停留时间超过1500ms时，有 票超时事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理(请求主控模块控制蜂鸣 器进行有票超时报警)，以便提醒乘客应该迅速通过通道，不要长时间站在区域LZonel内。 定义有票超时事件就是为了提高乘客的通行速度，避免一个刷票乘客长时间占用通道。
定义事件eve/^，当乘客没有在读卡机上刷车票，而且该乘客进入通道并处于通道中 某个区域时间过长时，无票超时事件evew^发生。对于每一个通道区域，都被设定了一个 无票超时时间。当未刷卡乘客位于某个区域的时间超过这个设定的超时时间时，无票超时 事件就发生了。例如，假设通道的区域LZonel设定了无票超时时间为3000ms,如果未刷 卡乘客进入区域LZonel并在区域LZonel中停留，当停留时间超过3000ms时，无票超时 事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理(请求主控模块控制嗡鸣器进行 无票超时报警)，以便提醒乘客应该在规定的时间内刷车票，不要长时间站在区域LZonel 内。定义无票超时事件就是为了提高乘客的通行速度，既允许乘客先进入通道再刷车票， 又避免一个无票乘客长时间占用通道。此外，还解决了一个故意逃票的乘客先行进入通道， 等待其他人给自己刷票的逃票问题。定义事件eve""，当乘客在读卡机上刷车票后，而且该乘客由于某些原因没有在规定的时间内通过通道时，票超时事件eve""发生。本文对每一张刷过的车票都设定一个相同
的票超时时间，当刷卡乘客没有在这个设定的超时时间内通过闸机时，票超时事件就发生了。例如，假设票超时时间为8000ms，这就意味着刷票乘客必须在8000ms内通过闸机。如果刷票乘客没有在8000ms内通过通道，则票超时事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理(使该车票变为无效票)。定义票超时事件同样也是为了提高乘客的通行速度，从而规定了乘客必须在规定的时间内通过通道，避免一个乘客长时间占用通道。如果类型为eww"的事件后，又发生类型为ew^^的事件，并且这两个事件之间不存在类型为evew"或eve"^的事件，则将这样的事件对称为通行事件对，记为(eveW4，ew^5)。软件与硬件模块-
整个识别软件既可以自成体系由ECU模块实施，又可以直接安装在闸机的主控模块DCU内，后一途径有更高的集成度和实时响应性，可更好地利用闸机自身已有的硬件资源。'该识别技术的算法
第1步，从模块ConfigMgr中获得识别功能参数等闸机的参数，以及从模块TicketCounter中，获得总票数，然后继续下一步；
第2步，判断识别功能是否被关闭。如果被关闭，则返回第1步，否则继续下一步
第3步，调用CGeneralQueue::Get()从IRSBuffer中获得一个红外传感器的状态数据。根据事件的定义，分析该传感器状态数据，获得当前事件，然后继续下一步；
第4步，判断当前事件是否为事件eww,。如果是，则发送有票超时消息，然后返回
第1步。否则，继续下一步；
第5步，判断当前事件是否为事件ewWs。如果是，则发送无票超时消息，然后返回
第1步。否则，继续下一步；
第6步，判断当前事件是否为事件eveA^。如果是，则发送票超时消息，并将主子机
的票数减一，再根据票数发送关门消息，然后返回第1步。否则，继续下一步；
第7步，判断当前事件是否为事件evew。。如果是，则将事件evM"的标识设置为O，
然后返回第1步。否则，继续下一步；
第8步，判断当前事件是否为事件even"。如果是，则将事件ewn"的标识设置为1，
然后返回第l步。否则，继续下一步；
第9步，判断当前事件是否为事件eve"^。如果不是，则返回第1步。如果是，则判断事件ew""是否发生。如果没有发生，则返回第1步。否则，继续下一步；
第10步，将事件eve"^的标识设置为0，并且将识别出的乘客数量设置为1。如果识
10别出的乘客数量大于主子机的票数，则发送存在闯入或尾随者消息，并根据票数，发送合 法乘客消息，将票数清零，发送关门消息，然后返回第l步。否则，根据乘客数量，发送 合法乘客消息，将票数减掉乘客的数量，并根据当前票数，发送关门消息，然后返回第1 步。
该发明的事件识别方法已经安装在地铁专用的剪式门闸机中。实地测试表明对于乘 客的各种通过行为，例如拖带行李箱、前推残疾人轮椅、携带大型购物袋、缓慢或快速 通过、进入通道后反手刷卡、通道内滞留、多人连续通行、双向进入、进入后又退出、强 行闯入、尾随逃票等不同事件，均有很高的识别率和很低的误报率，已经完全达到实用的 效果。该事件识别方法还可以根据不同轨道交通工具的自身特点，稍作修改应用在城际客 运铁路专线AFC系统的闸机中。也可以用在城市快速公交系统AFC的闸机中，以及作为 通行智能化技术应用在大型商厦和运动场馆的出入口控制闸机中。
权利要求
1、一种城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识别方法，其特征在于采用事件识别的红外传感器总共有18对，均采用对射式红外传感器，4对传感器为安全传感器布置在闸机的门区，14对安装在闸机左右两侧面；传感器的布局位置在闸机的通道上的分区内；闸机通道分区将闸机组成的通道分为若干个区域，由左至右分别为LZone1、LZone2、LZone3、RZone3、RZone2和RZone1；区域LZone1包括4个红外传感器，区域LZone2包括2个红外传感器，区域LZone1包括1个红外传感器，区域RZone3包括1个红外传感器，区域RZone2包括2个红外传感器，区域RZone1包括4个红外传感器；事件的定义定义事件event0，该事件表示没有运动个体在通道中；定义事件event1，该事件表示运动个体进入区域LZone1；定义事件event2，该事件表示运动个体进入区域LZone2；定义事件event3，该事件表示运动个体进入区域LZone3；定义事件event4，该事件表示运动个体进入区域RZone3；定义事件event5，该事件表示运动个体进入区域RZone2；定义事件event6，该事件表示运动个体进入区域RZone1；定义事件event7，当乘客在闸机的非接触式IC卡读写器上刷了车票，而且进入通道并处于通道中某个区域时间过长时，有票超时事件event7发生；对于每一个通道区域，都被设定了一个有票超时时间；当刷卡乘客位于某个区域的时间超过这个设定的超时时间时，有票超时事件就发生了；例如，假设通道的区域LZone1设定了有票超时时间为1500ms，如果刷卡乘客进入区域LZone1并在区域LZone1中停留，当停留时间超过1500ms时，有票超时事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理请求主控模块控制蜂鸣器进行有票超时报警，以便提醒乘客应该迅速通过通道，不要长时间站在区域LZone1内；定义有票超时事件就是为了提高乘客的通行速度，避免一个刷票乘客长时间占用通道；定义事件event8，当乘客没有在读卡机上刷车票，而且该乘客进入通道并处于通道中某个区域时间过长时，无票超时事件event8发生；对于每一个通道区域，都被设定了一个无票超时时间；当未刷卡乘客位于某个区域的时间超过这个设定的超时时间时，无票超时事件就发生了；例如，假设通道的区域LZone1设定了无票超时时间为3000ms，如果未刷卡乘客进入区域LZone1并在区域LZone1中停留，当停留时间超过3000ms时，无票超时事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理请求主控模块控制嗡鸣器进行无票超时报警，以便提醒乘客应该在规定的时间内刷车票，不要长时间站在区域LZone1内；定义无票超时事件就是为了提高乘客的通行速度，既允许乘客先进入通道再刷车票，又避免一个无票乘客长时间占用通道；此外，还解决了一个故意逃票的乘客先行进入通道，等待其他人给自己刷票的逃票问题；定义事件event9，当乘客在读卡机上刷车票后，而且该乘客由于某些原因没有在规定的时间内通过通道时，票超时事件event9发生；本文对每一张刷过的车票都设定一个相同的票超时时间，当刷卡乘客没有在这个设定的超时时间内通过闸机时，票超时事件就发生了；假设票超时时间为8000ms，这就意味着刷票乘客必须在8000ms内通过闸机；如果刷票乘客没有在8000ms内通过通道，则票超时事件就会发生，通道控制模块识别出该事件，并作出处理使该车票变为无效票；定义票超时事件同样也是为了提高乘客的通行速度，从而规定了乘客必须在规定的时间内通过通道，避免一个乘客长时间占用通道；如果类型为event4的事件后，又发生类型为event5的事件，并且这两个事件之间不存在类型为event4或event5的事件，则将这样的事件对称为通行事件对，记为(event4，event5)；软件与硬件模块该识别技术的算法第1步，从模块ConfigMgr中获得识别功能参数等闸机的参数，以及从模块TicketCounter中，获得总票数，然后继续下一步；第2步，判断识别功能是否被关闭；如果被关闭，则返回第1步，否则继续下一步第3步，调用CGeneralQueue::Get()从IRSBuffer中获得一个红外传感器的状态数据；根据事件的定义，分析该传感器状态数据，获得当前事件，然后继续下一步；第4步，判断当前事件是否为事件event7；如果是，则发送有票超时消息，然后返回第1步；否则，继续下一步；第5步，判断当前事件是否为事件event8；如果是，则发送无票超时消息，然后返回第1步；否则，继续下一步；第6步，判断当前事件是否为事件event9；如果是，则发送票超时消息，并将主子机的票数减一，再根据票数发送关门消息，然后返回第1步；否则，继续下一步；第7步，判断当前事件是否为事件event0；如果是，则将事件event4的标识设置为0，然后返回第1步；否则，继续下一步；第8步，判断当前事件是否为事件event4；如果是，则将事件event4的标识设置为1，然后返回第1步；否则，继续下一步；第9步，判断当前事件是否为事件event5；如果不是，则返回第1步；如果是，则判断事件event4是否发生；如果没有发生，则返回第1步；否则，继续下一步；第10步，将事件event4的标识设置为0，并且将识别出的乘客数量设置为1；如果识别出的乘客数量大于主子机的票数，则发送存在闯入或尾随者消息，并根据票数，发送合法乘客消息，将票数清零，发送关门消息，然后返回第1步；否则，根据乘客数量，发送合法乘客消息，将票数减掉乘客的数量，并根据当前票数，发送关门消息，然后返回第1步。
全文摘要
一种城市轨道交通专用剪式门闸机的通行事件识别方法，采用事件识别的红外传感器总共有18对，均采用对射式红外传感器，安装在闸机侧面；传感器的布局位置在闸机的通道上的分区内；闸机通道分区将闸机组成的通道分为若干个区域，由左至右分别为LZone1、LZone2、LZone3、RZone3、RZone2和RZone1；采用一套程序识别。使用本发明的事件识别方法的剪式门闸机能提高识别率达到85％。乘客通行速度提高到进站闸机达到每分钟可通过90人。整个识别软件既可以自成体系由ECU模块实施，又可以直接安装在闸机的主控模块DCU内，后一途径有更高的集成度和实时响应性，可更好地利用闸机自身已有的硬件资源。
文档编号G07B11/00GK101482981SQ200810052679
公开日2009年7月15日 申请日期2008年4月9日 优先权日2008年4月9日
发明者任长明, 周长庆, 聪 商, 日 曲, 巍 李, 熊良送, 靖 赵, 黄友民 申请人:天津市先志越洋科技有限公司