当车辆在30 km/h 的时候，通过采用帧率较高的摄像头来增大图像的采样，同时通过缩短二维码的解码时间，并在图像比较模糊的情况下通过图像的修正来尽可能还原图像，达到识别效果，而提高识别二维码的进度，便能够进一步提高距离测算。

车辆在5 km/h 以下时，由于车速较慢，识别二维码的距离精度相对较高，准确引导的过程可以通过逐渐增加二维码的布放来进一步加强。

4）图像处理性能优化

传统的图像处理技术时间开销较大，难以在处理板有限的资源条件下完成计算。研发团队经过对处理算法进行优化（包括图像增强，目标识别，二维码解码，距离测量几个部分），能在较短的时间内完成二维码的图像处理、解码和测距。

5）二维码设计方案

不同的二维码编码方案各有其实用场景。常见 的 二 维 码 方 案 包 括：QR 编 码、PDF417、DataMatrix 等，研发团队经过不断探索，选定了一种可靠、适用的编码方案。

此外，经过对编码进行适当的加密处理后，通过其他设备无法读取该二维码或解码后无法解析其含义。

6）测量可靠性问题

研发团队从以下4 个方面着手提高测量可靠性：

编码可靠性：经过现场验证，本系统在25%遮挡情况下可识别；

防止伪信标：连续布放的信标ID 为一个连续单调递增的序列，当新获取的序列值和跨越的距离值之间不匹配时，即可判定该信标为伪造或错放。

针对信标的丢失问题：系统通过一次性部署两个以上的相同二维码解决。如果一个损坏，另一个还可以使用。而假定两个都丢失的话，还可以采用按照升序的方式将后续的二维码不间断进行识别和检测。

连续布放信标：在连续的测量区段，按一定间隔连续布放二维码，确保能够及时有效地连续提供位置信息。

3.5 地铁环境下激光雷达避障信号高精度采集技术研究

地铁列车在行驶过程中，如遇轨道内有障碍物（车、人、危险物等），不加以识别检测，将对列车的安全行驶造成很大的影响。激光雷达用于复杂地铁环境对于障碍物识别检测的任务十分契合，经过现场不断验证，最终本系统选用激光雷达作为轨道内识别检测障碍物的解决方案。激光雷达设备主要用于地铁列车前方障碍物的识别检测，从而对控制车速、保障乘客安全起着举足轻重的作用。

根据地铁列车应用背景，开展了如下的研究内容。

1）激光雷达模块远距离高分辨率测量

根据地铁列车行车实际场景，列车典型速度为80 km/h，此速度下地铁列车的制动距离为215 m，即激光雷达需要有至少215 m 的有效测量量程，且雷达模块能在200 多米无误地识别出前方障碍物，做到不漏检、能识别，如图4 所示。

图4 地铁列车雷达模块在地铁隧道中200 m外探测靶板实测Fig.4 Actual measurement of radar module of metro train by detection target board 200 meters away in metro tunnel

2）场景内非目标物分辨/剔除，防误报

列车在隧道内部行进空间内行驶，激光雷达探测单元将视场内的所有目标物扫描出来并输出，为准确识别目标物，将隧道内的其他固定设施如隧道壁、铁轨、地面等剔除；只保留列车行进区间内的非固定目标物作为信号给到系统，如图5 所示。

图5 地铁列车雷达模块原始点云图和ROI设定Fig.5 Original point cloud image and ROI setting of metro radar module

雷达模块连续5 次运行周期检测到目标后启动报警系统，以防止误报。

4 新型地铁列车自主定位及主动防护系统技术优势

4.1 列车自主定位

在应用列车自主定位系统时，惯导系统可以实现速度测量，实现列车位置实时自我定位，相比于传统的速度传感器具有更高的精度，通过特有二维码图标测距方式在列车进站时匹配车载VOBC 预存的地图配置，确认图标所对应的绝对位置进行精准定位校核，实现不依赖轨旁轨道电路或应答器的列车自主定位。

采用惯导和图像实现列车自主定位，可以取代传统的速度传感器和应答器的技术方案，具有精度高、工程施工灵活等优点，奠定列车自主智能运行基础。

4.2 列车前方障碍主动感知

采用激光雷达感知列车行进前方的路段环境，将点云数据作适当运算处理后，在各种路况下准确获得前方轨道上方而非隧道墙面的障碍物信息，不依赖定位和中心控制，不仅能避免发生列车追尾事故，还能探测人员、物体等其他各类障碍物，实现列车主动防护。

文章来源：《新型工业化》 网址: http://www.xxgyhzz.cn/qikandaodu/2021/0624/1027.html