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申请/专利权人：山西九月时空信息技术有限公司

摘要：本发明涉及火车装车领域，具体是指一种无人智能化火车装车系统，包括3D显示模块、煤仓滞煤疏通模块、车厢定位模块、牵引控制模块、装车监控平台，本发明采用激光雷达传感器实时生成装车场景3D模型，提出了一种快速从点云中提取语义标记的表面段的方法，直接用于火车装车场景的重建；采用无源RFID技术，将RFID标签依次安装在火车轨道枕木侧壁，RFID标签中仅仅存储火车轨道枕木的唯一ID数据，ID数据读取速度快，根据火车轨道枕木的固定位置，得到火车车厢的具体定位，对各种型号的车厢型号均适用，具有良好的可移植性，安装便捷、拆卸简单、成本低廉。

主权项：1.一种无人智能化火车装车系统，其特征在于：包括3D显示模块、煤仓滞煤疏通模块、车厢定位模块、牵引控制模块、装车监控平台，具体包括以下内容：所述3D显示模块包括激光雷达传感器；所述激光雷达传感器固定设于火车轨道的一侧；3D显示模块采用网格构建方法，生成点云网格，获得3D装车模型，将3D装车模型上传至装车监控平台；所述煤仓滞煤疏通模块包括皮带、空气炮、超声波煤量传感器；所述皮带一端与煤仓底部固定连接，皮带另一端与火车车厢顶部固定连接，所述空气炮固定设于煤仓内壁，所述超声波煤量传感器固定设于煤仓底部，超声波煤量传感器与空气炮电性连接；煤仓滞煤疏通模块通过超声波煤量传感器实时监测煤仓状态并上传至装车监控平台，当超声波煤量传感器检测不到煤流时，空气炮自动启动，疏通煤仓积煤；所述车厢定位模块包括RFID标签、RFID读写器、光闸传感器；车厢定位模块采用RFID序列定位方法，确定火车车厢的位置；RFID标签设有多个，依次安装在火车轨道枕木侧壁，RFID标签中存储标识各自所在火车轨道枕木的唯一的ID数据；所述RFID读写器安装在火车车厢侧壁，随着火车车厢运动，读取RFID标签，获得ID数据，并将最新读取的ID数据传输至装车监控平台和牵引控制模块；所述光闸传感器安装在火车轨道两侧，测量火车速度；所述牵引控制模块包括牵引车；所述牵引车滑动卡接设于火车轨道上，牵引控制模块根据ID数据和火车轨道枕木的固定位置，计算得到火车车厢的定位信息，将定位信息上传至装车监控平台，并控制牵引车牵引火车车厢至指定的装车位置；所述装车监控平台从煤仓滞煤疏通模块获取煤仓状态，从牵引控制模块获取定位信息，对3D装车模型进行渲染着色，实现可视化展示；车厢定位模块采用RFID序列定位方法，所述RFID序列定位方法具体包括以下步骤：步骤Q1：设置RFID标签与RFID读写器之间的垂直高度，调整RFID标签与RFID读写器之间传输的信号强度；步骤Q2：光闸传感器测量火车当前速度；步骤Q3：计算定位精度，所用公式如下： ；式中，表示火车车厢的位置精度，RFID标签进入RFID读写器识别范围的时间，RFID标签离开RFID读写器识别范围的时间，表示火车当前速度；步骤Q4：RFID标签存储标识自身所在火车轨道枕木的唯一的ID数据，RFID读写器读取RFID标签，获得ID数据，并将最新读取的ID数据传输至装车监控平台和牵引控制模块；3D显示模块采用网格构建方法，所述网格构建方法具体包括以下步骤：步骤S1：构建点云网格；所有激光雷达传感器组成激光雷达阵列，激光雷达阵列在旋转的过程中，以固定间隔进行跳跃采样，获得点云的相关数据，形成点云网格，点云定义如下： ；式中，表示点云网格中任一一点，表示激光雷达传感器的恒定垂直角度，表示随着激光雷达阵列旋转而变化的水平角度，是以球坐标系形式表示的点的具体坐标；步骤S2：计算表面法线；根据点云网格，计算点云网格中每个点云的表面法线；步骤S3：估计表面段；根据表面法线，划分表面段，并生成描述每个表面段的特征向量；步骤S4：语义标记；将特征向量输入到使用机器学习构建的分类器中，分类器为表面段分配语义标签；步骤S5：3D重建；根据表面段进行火车车厢3D重建，得到3D装车模型，将3D装车模型上传至装车监控平台，由装车监控平台对3D装车模型进行渲染着色，实现可视化展示。

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