一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统及其进行高铁障碍判定与告警的自动化处理方法，所示系统主要包括数据通讯单元、数据库操作单元、目标显示单元、目标处理单元、雷达参数设置单元、障碍告警单元和状态管理单元；通过将实时获取的雷达回波特征与预先采集、存储的无障碍情况下的雷达回波特征进行多次比对的方法探测铁路线上是否存在障碍物，并在有障碍物的情况下发出告警信息；同时可以对雷达的工作参数进行设置的人机交互系统。本发明专利技术的高铁路障探测与告警雷达显示控制系统进行高铁障碍判定与告警的自动化处理方法，能使告警探测雷达的障碍判定与告警更加简单、直观化。

A high-speed rail obstacle detection and warning radar display control system

The invention discloses a high iron roadblock detection and warning radar display control system and high iron barrier determination and automatic processing system of the alarm system is shown mainly includes data communication unit, database operation unit, target display unit, processing unit, radar target parameter setting unit, alarm unit and disorder state management unit; the method of radar echo characteristics and obstacles under the condition of pre acquisition and storage of radar echo characteristics of real-time access to multiple alignment of the railway line detect whether there are obstacles, and in the case of obstacle warning information; at the same time can be set for human-computer interaction system working parameters of radar. The invention discloses an automatic processing method of high-speed iron obstacle detection and warning radar display control system for high-speed rail obstacle detection and warning, which can make the obstacle detection and alarm of the warning detection radar more simple and visual.

【技术实现步骤摘要】
一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统
本专利技术涉及雷达探测
，具体是涉及一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统。
技术介绍
目前，随着高速铁路的发展，高速铁路网不断建设，高铁已经成为出行首选方式之一。高铁速度快，而且国内大部分高铁以高架形式铺设，如何保证高铁的安全行驶显得至关重要。铁路环境与天气、路况等有关，与传统的光电探测相比，雷达探测不受天气、能见度、白昼的影响，探测距离远于光电探测、探测范围上可动态调整及设置，但其探测信息为雷达回波数据，与光电相比，专业性强，无法直观判定障碍，故需要对雷达回波进行处理，完成障碍判定与告警。目前障碍判定与告警的方式有两种，一种是以光电等成像设备的成像画面直接判定障碍，一种是以探测雷达等探测设备的反射回波数据进行算法解算、数据比对等间接判断。第一种方法可直接通过成像画面判定障碍，直观、简单、方便，但因为光学设备容易受天气等因素影响，在天气恶劣条件下成像效果很差，甚至无法判定障碍；第二种方法是利用总调度方式管控，但总调度方式对铁路沿线临时出现的障碍难以及时调度控制，及时性差；而针对铁路应用的探测雷达数据的障碍判定与告警目前尚且没有。如果可以采用实时获取的雷达回波特征与预先采集、存储的无障碍情况下的雷达回波特征进行多次比对的方法探测铁路线上是否存在障碍物，并在有障碍物的情况下发出告警信息，将可以很好的解决这个问题。
技术实现思路
本专利技术解决的第一个技术问题是提供一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统，通过将实时获取的雷达回波特征与预先采集、存储的无障碍情况下的雷达回波特征进行多次比对的方法探测铁路线上是否存在障碍物，并在有障碍物的情况下发出告警信息；同时可以对雷达的工作参数进行设置的人机交互系统。本专利技术解决的第二个技术问题是提供一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统进行高铁障碍判定与告警的自动化处理方法，能使告警探测雷达的障碍判定与告警更加简单、直观化。为解决上述第一个技术问题，本专利技术的技术方案为：一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统(简称高铁显控系统CSCI)，主要包括数据通讯单元、数据库操作单元、目标显示单元、目标处理单元、雷达参数设置单元、障碍告警单元和状态管理单元；所述雷达参数设置单元控制雷达的工作状态，并向所述数据通讯单元传输雷达参数信息，GPS接收器将GPS数据传送至数据通讯单元，数据通讯单元通过串口接收及发送数据，实现整个系统的信息交换，数据通讯单元向所述数据库操作单元传输GPS数据信息、目标数据信息，向所述目标处理单元传输目标数据，数据库操作单元实现数据库的建立、更新、维护及实时访问功能，目标处理单元接收数字处理系统上报回波信息进行解析处理，目标处理单元向所述目标显示单元和所述障碍告警单元传输解析后的目标数据信息，目标显示单元对接收的雷达回波数据信息进行实时绘制显示，数据库操作单元向所述障碍告警单元传送模板表内的目标数据信息，障碍告警单元将实时数据与模板数据库比对判断是否有障碍物，并实时告警；所述状态管理单元实时接收数据通讯单元传输的各项信息。进一步地，在上述方案中，所述状态管理单元包括雷达状态显示、GPS状态数据显示、串口数据实时显示和告警状态显示部分。雷达状态显示包括雷达俯仰角、方位角、信噪比、系统时间、自检信息、系统状态。GPS状态数据显示包括经度、纬度、速度、定位星数、时间。串口数据实时显示，实时显示雷达数据串口、GPS串口和雷达状态命令串口接收到的数据信息。告警状态显示部分包括告警灯和告警信息显示框。进一步地，在上述方案中，所述数据库操作单元根据道路信息建立无障碍路况下铁路沿线地物电磁特征统计模板数据库。具体建立方法为：(1)单帧数据的获取雷达回波特征统计数据库的建立需要利用高分辨探障雷达在无障碍条件下对不同气象条件、不同季节、不同区间的铁路线进行多次数据采集实验。通过对获取的高分辨一维距离像的距离细分辨单元内的回波幅度数据进行统计平均处理，从而，在雷达实际工作环境中获得铁路沿线地物真实的雷达回波电磁特性统计数据。结合车载高精度GPS地理坐标对其进行数据重排和对准处理后，形成以GPS地理坐标为数据选择依据的雷达回波电磁特性统计数据库。根据雷达距离波门设置，对距离波门内的回波数据进行高分辨处理，并将“高分辨一维距离像”的回波幅度序列传输给显控软件；软件根据GPS系统的定位数据，实时解算出列车的绝对位置(即列车当前位置与列车起点站的距离)；然后根据绝对距离、距离波门下限及幅度序列对应的距离间隔(或称距离分辨率)，计算出幅度序列相应的绝对距离，按绝对距离沿铁路线建立数据库。例如，在t1时刻，地理坐标为GPS坐标1，列车绝对距离为R1，波门下限为rmin,波门范围内距离分辨率为ΔR，分辨单元个数为i,为了便于说明这里先假设为8，经信号处理第i(1～8)个单元内雷达回波幅度为G1Ai，则如表1按绝对距离建立索引为：表1：单帧雷达回波特征信息距离单元号GPS坐标绝对距离幅度1G1R1+rmin+ΔRG1A12G1R1+rmin+2*ΔRG1A23G1R1+rmin+3*ΔRG1A3…………7G1R1+rmin+7*ΔRG1A78G1R1+rmin+8*ΔRG1A8(2)相邻帧数据的关联单帧数据的构成如上所述。经过一个数据帧周期，列车向前行驶一段距离，列车的绝对位置由变为，地理坐标变为GPS坐标2，距离分辨单元内的回波幅度也会发生相应的变化，设为G2Ai，如表2所示：表2：前后两帧数据的关联设在一个数据帧周期内，列车前进1个距离分辨单元，如上表所示即，在前一帧数据存入数据库后，根据后一帧的数据对数据库相应距离的统计数据进行更新。在绝对距离为的距离单元内，经过多次数据采集以后，能够获得的雷达回波幅度统计特征包括：最大值，最小值及平均值。依此类推，在正常行车情况下，对雷达回波特征数据进行录取，并按绝对距离，以二维数组的形式，建立不同季节不同天气条件下的参考特征数据库。进一步地，数据库的更新与维护方法为：根据高铁路障探测与告警雷达显示控制系统的功能要求，在列车实时运行过程中，雷达系统也会实时的给软件传送类似表1的数据，显控软件除了要完成数据比对(下文将详细叙述)外，还需要按照数据库的建立流程，对实时数据进行数据关联并进行临时存储。在列车运行至终点时，系统可以根据列车实际运行状况(是否出现险情)等对临时存储数据进行处理。可剔除出现险情点前后若干点数据后(整段无险情则无须剔除)，利用剩下的数据对原数据库进行更新(相同绝对距离下，回波幅度取大或取平均)。或者不更新，直接将临时数据删除。进一步地，数据库的访问及回波特征实时比对方法为：(1)统计特征数据的实时读取在列车运行过程中，雷达系统会传回前方距离波门内i个分辨单元的目标回波特征，GPS可解算出列车的绝对位置(距起点站的距离)。根据距离波门下限，可得到距离波门的绝对距离[Rmin,Rmax]，根据Rmin访问数据库，读取对应的Rmin～Rmax距离范围内的i个数据，考虑到GPS数据的定位误差，另外可在Rmin下读取1个分辨单元数据，及在Rmax上读取1个分辨单元数据(具体冗余分辨单元个数要根据GPS定位误差来定)，即读取[Rmin-nΔR,Rmax+nΔR]范围内的回波统计特征数据。(2)实时比对将雷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统，其特征在于，主要包括数据通讯单元、数据库操作单元、目标显示单元、目标处理单元、雷达参数设置单元、障碍告警单元和状态管理单元；所述雷达参数设置单元控制雷达的工作状态，并向所述数据通讯单元传输雷达参数信息，GPS接收器将GPS数据传送至数据通讯单元，数据通讯单元通过串口接收及发送数据，实现整个系统的信息交换，数据通讯单元向所述数据库操作单元传输GPS数据信息、目标数据信息，向所述目标处理单元传输目标数据，数据库操作单元实现数据库的建立、更新、维护及实时访问功能，目标处理单元接收数字处理系统上报回波信息进行解析处理，目标处理单元向所述目标显示单元和所述障碍告警单元传输解析后的目标数据信息，目标显显示示单元对接收的雷达回波数据信息进行实时绘制显示，数据库操作单元向所述障碍告警单元传送模板表内的目标数据信息，障碍告警单元将实时数据与模板数据库比对判断是否有障碍物，并实时告警；所述状态管理单元实时接收数据通讯单元传输的各项信息。

【技术特征摘要】
1.一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统，其特征在于，主要包括数据通讯单元、数据库操作单元、目标显示单元、目标处理单元、雷达参数设置单元、障碍告警单元和状态管理单元；所述雷达参数设置单元控制雷达的工作状态，并向所述数据通讯单元传输雷达参数信息，GPS接收器将GPS数据传送至数据通讯单元，数据通讯单元通过串口接收及发送数据，实现整个系统的信息交换，数据通讯单元向所述数据库操作单元传输GPS数据信息、目标数据信息，向所述目标处理单元传输目标数据，数据库操作单元实现数据库的建立、更新、维护及实时访问功能，目标处理单元接收数字处理系统上报回波信息进行解析处理，目标处理单元向所述目标显示单元和所述障碍告警单元传输解析后的目标数据信息，目标显显示示单元对接收的雷达回波数据信息进行实时绘制显示，数据库操作单元向所述障碍告警单元传送模板表内的目标数据信息，障碍告警单元将实时数据与模板数据库比对判断是否有障碍物，并实时告警；所述状态管理单元实时接收数据通讯单元传输的各项信息。2.根据权利要求1所述的一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统，其特征在于，所述状态管理单元包括雷达状态显示、GPS状态数据显示、串口数据实时显示和告警状态显示部分。3.根据权利要求2所述的一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统，其特征在于，所述数据库操作单元根据道路信息建立无障碍路况下铁路沿线地物电磁特征统计模板数据库。4.利用权利要求1至3所述的一种高铁路障探测与告警雷达显示控制系统进行高铁障碍判定与告警的自动化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：障碍告警单元接收经过目标处理单元解析后的目标数据信息；Step2：障碍告警单元根据目标数据内容，提取目标距离、幅度信息；接着根据目标的相对位置信息，结合GPS解算的雷达绝对位置信息，计算并设置目标的绝对距离；判定系统是否已经进入障碍判定模式，即将实时数据与参考模板数据库进行比对模式，如果进入判定模式，执行Step3，否则，退出程序；Step3：设置帧计数器，根据该帧目标数据的最大、最小距离设定数据获取条件，即获取模板数据库参考数值信息；Step4：在模板库有参考数值时，计算同一距离单元目标幅度值与模板幅度数值的对数值，与门限数值进行判定；若超过限定值时，该目标存储危险位；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永明，任丹，
申请(专利权)人：西安长远电子工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61