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嶺緯軌道交通檢測(cè)解決方案

作者: 嶺緯科技發(fā)表時(shí)間:2021-07-28 15:18:32

  1. 1. 技術(shù)原理
  1. 1.1 激光雷達(dá)技術(shù)


嶺緯智能(Neuvition)Titan M1-R 縱向700線(xiàn),最遠(yuǎn)600mm有效探測(cè)距離,基于1550nm激光回波信號(hào)測(cè)量技術(shù)采集列車(chē)前方畫(huà)面點(diǎn)云數(shù)據(jù),系統(tǒng)支持接入IMU 加速度數(shù)據(jù),GNSS高精度GPS信息, 結(jié)合點(diǎn)云拼接算法生成3D高精度軌道線(xiàn)地圖,并且通過(guò)標(biāo)定生成數(shù)據(jù)地圖。檢測(cè)車(chē)通過(guò)每天獲取的新點(diǎn)云數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)主機(jī),系統(tǒng)通過(guò)算法將雷達(dá)獲取的前方新點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析(與數(shù)據(jù)地圖做對(duì)比) 和存儲(chǔ),主要用于近距離軌道線(xiàn)的檢測(cè)、侵限、障礙物檢測(cè)。
 嶺緯智能(Neuvition)激光雷達(dá)具備高分辨率,檢測(cè)精度高, 回波強(qiáng)度準(zhǔn)確等技術(shù)特點(diǎn), 同時(shí)兼顧了俯仰方向的角度覆蓋和角分辨率, 達(dá)到如下效果:
–有效抵抗環(huán)境光照強(qiáng)度對(duì)檢測(cè)的干擾;
–豎直視場(chǎng)兼顧覆蓋和網(wǎng)格分辨率, 角分辨率最高 H0.01°*V0.01°;
–工業(yè)化車(chē)規(guī)設(shè)計(jì), 已經(jīng)具備符合列車(chē)車(chē)載平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)、 振動(dòng)、 電磁干擾及溫濕度環(huán)境的第三方認(rèn)證測(cè)試報(bào)告。
檢測(cè)場(chǎng)景效果圖如下所示:

圖 1 激光雷達(dá)檢測(cè)場(chǎng)景圖

  1. 1.2 AI 視覺(jué)技術(shù)


嶺緯智能(Neuvition)Titan M1-R激光雷達(dá)自帶攝像頭,實(shí)時(shí)采集列車(chē)前方畫(huà)面并發(fā)送到系統(tǒng)的主機(jī),主機(jī)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法并將點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為輔助信息,智能識(shí)別出軌道上的目標(biāo)物體,在視頻流中標(biāo)記并儲(chǔ)存,將處理后的視頻流通過(guò)內(nèi)部接口傳輸至數(shù)據(jù)融合處理模塊,主要用于中遠(yuǎn)距離軌道線(xiàn)識(shí)別,物體識(shí)別等,檢測(cè)場(chǎng)景效果。


1.3 數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)

數(shù)據(jù)融合處理單元實(shí)時(shí)接收傳感器的點(diǎn)云和視頻流數(shù)據(jù),對(duì)傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行時(shí)間和空間的配準(zhǔn)和關(guān)聯(lián),繼而精準(zhǔn)識(shí)別出軌道線(xiàn),劃分出目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域。系統(tǒng)就可以快速?gòu)狞c(diǎn)云數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)提出取出軌道轉(zhuǎn)彎半徑、鋼軌數(shù)據(jù)與標(biāo)定好的數(shù)據(jù)地圖進(jìn)行比對(duì)、分析。一旦比對(duì)的數(shù)據(jù)超出系統(tǒng)設(shè)定的閥值,系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出報(bào)警提示,并提供故障線(xiàn)路的位置信息,方便鐵路維護(hù)人員快速找出故障地點(diǎn),及時(shí)維護(hù)。系統(tǒng)可以根據(jù)客戶(hù)的需求提供不同容量的儲(chǔ)存空間,來(lái)保存巡檢信息,方便檢修人員查閱、分析。具體實(shí)現(xiàn)流程:


a. 目標(biāo)檢測(cè)模塊: 采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法, 智能實(shí)時(shí)檢測(cè)障礙物, 其中流程包括
特征提取, 邊框回歸, 分類(lèi)器分類(lèi);
b. 鐵軌分割模塊: 采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法, 智能實(shí)時(shí)識(shí)別出鐵軌;
c. 推測(cè)補(bǔ)償模塊: 采用卡爾曼濾波算法跟蹤補(bǔ)償目標(biāo)物體的實(shí)時(shí)位置;
d. 數(shù)據(jù)融合處理模塊:目標(biāo)識(shí)別結(jié)果將傳輸至數(shù)據(jù)融合處理模塊;

  • 2. 產(chǎn)品參數(shù)

2.1產(chǎn)品尺寸:

2.2傳感器參數(shù)

測(cè)距方法ToF 飛行時(shí)間測(cè)距
探測(cè)距離1 ~ 200m (20% 物體反射率);精度: ±2cm;
激光返回模式多次回波
分辨率水平 1750 ;垂直 480 ;
視場(chǎng)角水平 45°;垂直 25°;
角分辨率水平 0.03°;垂直 0.05°;
幀頻1fps ~ 30fps
重復(fù)率最大 1,500,000 點(diǎn)/秒;200m 探測(cè)距離典型值 500,000 點(diǎn)/秒;

3.應(yīng)用案例

3.1軌道線(xiàn)鋼軌形變量檢測(cè)

檢測(cè)結(jié)論:激光雷達(dá)最大檢測(cè)誤差4.5mm,符合參數(shù)需求。

3.2 扣件識(shí)別檢測(cè)

功能描述:軌道扣件識(shí)別,檢測(cè)扣件功能是否完好

實(shí)現(xiàn)原理:通過(guò)搭建深度學(xué)習(xí)環(huán)境,將數(shù)據(jù)集輸入Faster R-CNN模型進(jìn)行訓(xùn)練和識(shí)別;選擇合適的評(píng)價(jià)模型和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)果分析。該方法對(duì)鐵路扣件的檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到97.3%,

3.3 軌道交通接觸網(wǎng)檢測(cè)

功能描述:檢測(cè)接觸網(wǎng)的導(dǎo)高值和拉出值

實(shí)現(xiàn)原理:得益于嶺緯科技激光雷達(dá)的每秒 150 萬(wàn)高頻次激光測(cè)量頻率和54000Hz 激光掃描頻率, 點(diǎn)云輸出刷新率可達(dá) 500Hz, 嶺緯科技雷達(dá)可以支持20km/h慢速移動(dòng)小車(chē)測(cè)量和快速在線(xiàn)檢測(cè)車(chē)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。

3.4 軌道交通侵限檢測(cè)

功能描述:檢測(cè)軌道沿線(xiàn)異物入侵,檢修工人工具遺落

實(shí)現(xiàn)原理:列車(chē)主動(dòng)障礙物檢測(cè)功能通過(guò) AI 視覺(jué)及激光雷達(dá)技術(shù), 結(jié)合系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,實(shí)現(xiàn)列車(chē)前方280m范圍內(nèi)軌道上侵界障礙物體(最小200mm*200mm)的識(shí)別、檢測(cè)。