地铁非接触式障碍物检测系统的设计开题报告

全文总字数：2803字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代化进程不断加快，越来越多的城市开始发展城市轨道交通行业。地铁虽然被称为“最安全的城市交通工具”，但是从其发展的历史来说，大的灾难性性事故已不在少数，根据统计，地铁事故的主要原因有车辆故障、轨道故障、行车限界内出现障碍物、人为拥挤、人为破坏、信号系统故障等等其中行车路线上出现障碍物是运营时的一种主要安全隐患，与障碍物的碰撞，轻则导致车体受损，严重的甚至会引起地铁车辆出轨。由此可见行之有效的障碍物检测装置，对于地铁系统的运营安全是十分必要的。

国外现状：国外对非接触障碍物研究较早，非接触障碍物检测系统最初是智能车的重要组成部分。国际上将非接触障碍物的检测应用于铁轨开始于７０年代末，美国、日本、澳大利亚等发达国家，将图像处理与分析技术相结合，但是没有很好的解决这类问题。一是受制于计算机硬件的发展水平：二是受制于计算机图像处理与仿真技术结合的限制，在关键领域还未突破。随着技术的不断发展，欧美等发达国家开始出现非接触障碍物检测装置；紧随其后的是日本的轨道交通产业，其障碍物检测系统应用也较为成熟。目前的非接触障碍物检测技术主要是基于两类传感器：激光雷达传感器和视觉传感器。

国内现状：国内对于非接触障碍物检测研发较晚。向荣等人针对机车障碍物检测的实时性要求，对列车前方图像信息分析，提出了一种快速超视距障碍物识别方法。浙大信息学院针对铁路的将点，设计了一套以图像特征提取和特征分析等数字图像处理方法为理论支撑的路轨检测系统。哈尔滨工业大学的易艺婷利用超声波测距传感器，设计了一种实用性强的障碍物检测方案，利用三个检测不同方位障碍物距离信息的超声波传感器来获取行进过程中的障碍物信息，优化摆放位置与摆放角度，根据渡越时间法，计算障碍物的距离，检测障碍物，实验证明该方法能够识别大部分障碍物等。

2. 研究的基本内容与方案

通过查阅国内外文献，列车前方障碍物检测技术主要分为三种：

1）基于激光雷达的障碍物检测系统：激光雷达发射激光束，遇到前方障碍物后反射，通过激光反射点的数据来判断障碍物。

2）基于视觉系统的障碍物检测系统：它主要是由摄像机拍摄图像，将图像传输至ＰＣ机上分析的一种基于计算机视觉的障碍物检测。

3. 研究计划与安排

第1—3周查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成外文资料翻译和开题报告；

第4—7周设计方案拟定、计算，完成系统基本构成；

第8—10周 选型、设计系统关键部位，分析实现策略；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] hiroki mukojima and daisuke deguchi，“moving camera background-subtruction for obstacle detection on railway tracks”published by institute of electrical and electronics engineers inc,2016.

[2] 李炯，张志超，赵凯，何滨兵，徐友春．城市环境多激光雷达融合的障碍物检测与跟踪.中国机械工程.2019.11.

[3] 曲越.城轨列车非接触式障碍物检测系统的研究.北京交通大学.2017.03.