本技術(shù)涉及電力電子控制，尤其涉及一種基于激光雷達(dá)的車輛鐵路平板檢測方法。

背景技術(shù)：

1、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸車輛時，通常在列車上采用鐵路平板裝載車輛的方式運(yùn)輸。在裝載如吊車和特種車等體型龐大的重型車輛時，必須使車輛中心與鐵路平板中心基本重合，并對車輛進(jìn)行鋼纜固定，才能在列車快速轉(zhuǎn)彎時不會發(fā)生側(cè)翻事故。車輛在鐵路平板上行駛時，由于鐵路平板大部分處于駕駛員的盲區(qū)，要使車輛中心與鐵路平板中心滿足規(guī)范要求的難道較大，通常采用人工輔助引導(dǎo)的方式。經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員和引導(dǎo)員也要用十幾分鐘才能精確完成一個大型車輛的裝載任務(wù)，費(fèi)時費(fèi)力。

2、目前，一種基于三維激光雷達(dá)裝置的裝備自動裝載偏差識別方法及系統(tǒng)（專利號：114460600a）記載了，利用三維激光雷達(dá)裝置識別到鐵路平板區(qū)域，將三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理后獲得平板邊沿的擬合直線，并以此為基礎(chǔ)計算出車輛中心相對于鐵路平板中心的距離偏差和角度偏差。該方法在數(shù)據(jù)處理時，需要將數(shù)據(jù)從三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)二維平面坐標(biāo)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合。實(shí)時性差、計算復(fù)雜度高。同時，雷達(dá)需要安裝在車頭的中心點(diǎn)，且需要一定的傾角才能實(shí)現(xiàn)功能，因此，在車輛的安裝位置受限，在實(shí)際使用中需要大量的前期校準(zhǔn)工作，針對不同的車型需要定制各自的安裝方案，這對于高頻率和大批量的車輛鐵路平板裝載而言無疑是耗時費(fèi)力的。

3、鑒于此，本技術(shù)亟需提供一種能夠提高識別實(shí)時性和計算簡便度的同時，減少車輛的安裝位置受限，減少前期校準(zhǔn)工作，以及提高不同的車型的安裝方案的一致性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于激光雷達(dá)的車輛鐵路平板檢測方法、激光雷達(dá)裝置、車輛和激光雷達(dá)裝置的處理單元，能夠提高識別實(shí)時性和計算簡便度的同時，減少車輛的安裝位置受限，以及提高不同的車型的安裝方案的一致性。

2、申請第一方面提供一種基于激光雷達(dá)的車輛鐵路平板檢測方法，應(yīng)用于激光雷達(dá)裝置的處理單元，激光雷達(dá)裝置安裝于車輛，方法包括，獲取激光雷達(dá)裝置的激光雷達(dá)感測到的鐵路平板的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括多個二維點(diǎn)數(shù)據(jù)；確定掃描角度為預(yù)設(shè)角度的二維點(diǎn)數(shù)據(jù)為正投影點(diǎn)，正投影點(diǎn)為激光雷達(dá)的掃描線發(fā)射孔在鐵路平板的正投影點(diǎn)；根據(jù)相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)之間的掃描角度的角度差值，從正投影點(diǎn)開始遍歷二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，若相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)的掃描距離的差值大于距離閾值，確定相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)中較小的掃描距離對應(yīng)的二維點(diǎn)數(shù)據(jù)為鐵路平板的邊緣點(diǎn)，邊緣點(diǎn)包括第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)；基于三角函數(shù)，根據(jù)第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的掃描距離和掃描角度，確定第一邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第一距離，以及第二邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第二距離；根據(jù)第一距離與第二距離的偏差，檢測車輛是否偏移鐵路平板的中心。

3、第一方面的一些實(shí)施例中，基于三角函數(shù)，根據(jù)第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的掃描距離和掃描角度，確定第一邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第一距離，以及第二邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第二距離，包括：根據(jù)余弦定理，以及第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的掃描距離和掃描角度，得到鐵路平板的邊緣長度;根據(jù)邊緣長度、第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的掃描距離，得到以第一邊緣點(diǎn)為頂點(diǎn)的第一夾角的余弦值，以及以第二邊緣點(diǎn)為頂點(diǎn)的第二夾角的余弦值；根據(jù)第一邊緣點(diǎn)的掃描距離和第一夾角的余弦值，得到第一邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第一距離；根據(jù)第二邊緣點(diǎn)的掃描距離和第二夾角的余弦值，得到第二邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第二距離。

4、第一方面的一些實(shí)施例中，根據(jù)第一距離與第二距離的偏差，檢測車輛是否偏移鐵路平板的中心，包括：若第一距離與第二距離不相等，確定車輛偏移鐵路平板的中心；若第一距離與第二距離相等，確定車輛不偏移鐵路平板的中心。

5、第一方面的一些實(shí)施例中，根據(jù)第一夾角的余弦值，確定第一夾角的第一正切值；根據(jù)第二夾角的余弦值，確定第二夾角的第二正切值；保留正切值小于或等于第一正切值或第二正切值的二維點(diǎn)數(shù)據(jù)，得到保留后的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；根據(jù)保留后的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)重新確定第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)。

6、第一方面的一些實(shí)施例中，確定第一邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第一距離，以及第二邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第二距離之后，方法還包括：不斷重新獲取鐵路平板的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并基于重新獲取的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)確定新的第一距離和第二距離，直至處理單元獲取時長滿足計算周期后，得到第一距離集合和第二距離集合；去除第一距離集合和第二距離集合中的異常值；確定第一距離集合的平均值為第一目標(biāo)距離，以及第二距離集合的平均值為第二目標(biāo)距離；根據(jù)第一目標(biāo)距離與第二目標(biāo)距離的偏差，檢測車輛是否偏移鐵路平板的中心。

7、第一方面的一些實(shí)施例中，獲取激光雷達(dá)裝置偏離車輛中心的偏移距離；若偏移距離為激光雷達(dá)裝置以車輛中心向第一邊緣點(diǎn)偏移的距離，則在第一距離加上偏移距離，并在第二距離減去偏移距離，以調(diào)整第一距離和第二距離；若偏移距離為激光雷達(dá)裝置以車輛中心向第二邊緣點(diǎn)偏移的距離，則在第一距離減去偏移距離，并在第二距離加上偏移距離，以調(diào)整第一距離和第二距離；根據(jù)調(diào)整后的第一距離和第二距離之間的偏差，檢測車輛是否偏移鐵路平板的中心。

8、第一方面的一些實(shí)施例中，根據(jù)第一距離與第二距離的偏差，檢測車輛是否偏移鐵路平板的中心之后，方法還包括，將車輛是否偏移鐵路平板的中心的偏移結(jié)果發(fā)送至車輛。

9、本技術(shù)第二方面提供一種激光雷達(dá)裝置，激光雷達(dá)裝置安裝于車輛，激光雷達(dá)裝置包括激光雷達(dá)和處理單元，處理單元用于，獲取激光雷達(dá)裝置的激光雷達(dá)感測到的鐵路平板的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括多個二維點(diǎn)數(shù)據(jù)；確定掃描角度為預(yù)設(shè)角度的二維點(diǎn)數(shù)據(jù)為正投影點(diǎn)，正投影點(diǎn)為激光雷達(dá)的掃描線發(fā)射孔在鐵路平板的正投影點(diǎn)；根據(jù)相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)之間的掃描角度的角度差值，從正投影點(diǎn)開始遍歷二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，若相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)的掃描距離的差值大于距離閾值，確定相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)中較小的掃描距離對應(yīng)的二維點(diǎn)數(shù)據(jù)為鐵路平板的邊緣點(diǎn)，邊緣點(diǎn)包括第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)；基于三角函數(shù)，根據(jù)第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的掃描距離和掃描角度，確定第一邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第一距離，以及第二邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第二距離；根據(jù)第一距離與第二距離的偏差，檢測車輛是否偏移鐵路平板的中心。

10、本技術(shù)第三方面提供一種車輛，車輛上安裝有激光雷達(dá)裝置。

11、本技術(shù)第四方面提供一種處理單元，包括：處理器以及存儲器；存儲器與處理器耦合，存儲器用于存儲計算機(jī)程序代碼，處理器調(diào)用計算機(jī)程序代碼以使得處理單元執(zhí)行如第一方面的方法。

12、本技術(shù)提供的一種基于激光雷達(dá)的車輛鐵路平板檢測方法、激光雷達(dá)裝置、車輛和激光雷達(dá)裝置的處理單元，獲取激光雷達(dá)感測到的鐵路平板的包括多個二維點(diǎn)數(shù)據(jù)的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。接著，確定掃描角度為預(yù)設(shè)角度的二維點(diǎn)數(shù)據(jù)為激光雷達(dá)的掃描線發(fā)射孔在鐵路平板的正投影點(diǎn)，以及根據(jù)相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)之間的掃描角度的角度差值，從正投影點(diǎn)開始遍歷所述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，若相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)的掃描距離的差值大于距離閾值，確定相鄰二維點(diǎn)數(shù)據(jù)中較小的掃描距離對應(yīng)的二維點(diǎn)數(shù)據(jù)為鐵路平板的邊緣點(diǎn)，邊緣點(diǎn)包括第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)。再接著，基于三角函數(shù)，根據(jù)第一邊緣點(diǎn)和第二邊緣點(diǎn)的掃描距離和掃描角度，確定第一邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第一距離，以及第二邊緣點(diǎn)與正投影點(diǎn)之間的第二距離。最后，根據(jù)第一距離與第二距離之間的偏差，檢測車輛是否偏移鐵路平板的中心。

13、該檢測方法，無需使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高度信息，也無需將感測到的數(shù)據(jù)從三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)二維平面坐標(biāo)后進(jìn)行處理。檢測偏差的計算方式簡單，識別實(shí)時性高，運(yùn)算的空間復(fù)雜度低，需要的處理器資源較少。由于運(yùn)算的空間復(fù)雜度低，需要的處理器資源較少，可以把本技術(shù)提供的檢測方法直接部署在激光雷達(dá)裝置的處理單元中，激光雷達(dá)裝置可以便捷地安裝在不同的車輛上，以實(shí)現(xiàn)不同車輛在鐵路平板上是否偏移的檢測。安裝的傾角則在滿足激光雷達(dá)能夠掃描到鐵路平板的情況下可在0~90°之間調(diào)節(jié)，減少對安裝傾斜角的限制。同時，本技術(shù)的檢測偏差的計算方式，適用于不同車型的車輛，提高了不同車型的安裝方案一致性。