本发明提供了一种列车防护装置与方法，涉及高速列车领域。该列车防护装置与方法利用雷达装置探测列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息；再利用控制器依据相对位置信息控制光学监控系统采集飞行目标的图像信息；利用控制器判断飞行目标是否为无人机；若飞行目标为无人机时，利用控制器控制一气囊控制总成驱动安全气囊充气并弹出，从而使得安全气囊将无人机弹开，从而避免了处于高速行驶状态下的列车受到无人机的的正面撞击，从而在一定程度上避免了交通事故的发生。
1.一种列车防护装置，安装于一列车的车头，其特征在于，包括有雷达装置、控制电路板、光学监控系统、气囊控制总成以及安全气囊，所述控制电路板布置有控制器，所述控制器分别与所述雷达装置、所述光学监控系统以及所述气囊控制总成电连接，所述气囊控制总成与所述安全气囊连接，所述雷达装置用于探测列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息，所述控制器用于依据所述相对位置信息控制所述光学监控系统采集所述飞行目标的图像信息，并判断所述飞行目标是否为无人机，如果是，则控制所述气囊控制总成驱动所述安全气囊充气并弹出；
所述相对位置信息包括飞行目标相对于所述雷达装置的方位角、距离值以及俯仰角，所述控制器用于依据飞行目标相对于所述雷达装置的方位角、距离值、高度以及雷达装置的地理位置信息计算出焦距数据以及生成控制指令，所述光学监控系统用于依据所述焦距数据以及所述控制指令采集飞行目标的图像信息。
2.根据权利要求1所述的列车防护装置，其特征在于，所述列车防护装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制器电连接，所述控制器还用于依据算式S1＝C1+D×cos(β)×cos(θ)，S2＝C2+D×cos(β)×sin(θ)，G＝H+D×sin(β)分别计算出无人机的经度、纬度以及高度以获得无人机的地理位置信息，并将所述无人机的地理位置信息通过所述无线通信模块发出，其中，C1为所述雷达装置的经度，C2为所述雷达装置的纬度，H为所述雷达装置的高度，θ为无人机的方位角，β无人机的俯仰角，S1为无人机的经度，S2为无人机的纬度，G为无人机的高度，D为所述距离值。
3.根据权利要求1所述的列车防护装置，其特征在于，所述光学监控系统包括基座、第一电机驱动组件以及数字高清摄像头，所述第一电机驱动组件、所述数字高清摄像头均安装于所述基座，所述第一电机驱动组件、所述数字高清摄像头以及所述控制器均电连接，所述控制器还用于依据所述焦距数据控制所述数字高清摄像头变焦，并依据控制指令控制所述第一电机驱动组件驱动所述数字高清摄像头转动以采集飞行目标的图像信息。
4.根据权利要求1所述的列车防护装置，其特征在于，所述气囊控制总成包括有第二电机驱动组件、置放盒、弹簧、拉杆以及气体发生器，所述第二电机驱动组件、所述气体发生器均与所述控制器电连接，所述安全气囊置放于所述置放盒内且所述置放盒的一侧设置有开口，所述弹簧的一端与所述置放盒的底部连接，所述弹簧的另一端与所述安全气囊连接，所述拉杆的一端与所述弹簧的另一端接触并将弹簧压缩，所述气体发生器的出气口与所述安全气囊的进气口导通，所述控制器用于若所述飞行目标为无人机时，控制所述气体发生器产生气体并控制所述第二电机驱动组件驱动所述拉杆脱离所述弹簧。
5.一种列车防护方法，其特征在于，所述列车防护方法包括：
利用一雷达装置探测一列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息；
利用一控制器依据所述相对位置信息控制一光学监控系统采集所述飞行目标的图像信息；
若所述飞行目标为无人机时，利用所述控制器控制一气囊控制总成驱动一安全气囊充气并弹出；
其中，所述相对位置信息包括飞行目标相对于所述雷达装置的方位角、距离值以及俯仰角，所述利用一控制器依据所述相对位置信息控制一光学监控系统采集所述飞行目标的图像信息的步骤包括：利用所述控制器依据飞行目标相对于所述雷达装置的方位角、距离值、高度以及雷达装置的地理位置信息计算出焦距数据以及生成控制指令；
利用所述光学监控系统依据所述焦距数据以及所述控制指令采集飞行目标的图像信息。
6.根据权利要求5所述的列车防护方法，其特征在于，所述列车防护方法还包括：
利用所述控制器依据算式S1＝C1+D×cos(β)×cos(θ)，S2＝C2+D×cos(β)×sin(θ)，G＝H+D×sin(β)分别计算出无人机的经度、纬度以及高度以获得无人机的地理位置信息，其中，C1为所述雷达装置的经度，C2为所述雷达装置的纬度，H为所述雷达装置的高度，θ为无人机的方位角，β无人机的俯仰角，S1为无人机的经度，S2为无人机的纬度，G为无人机的高度，D为所述距离值；
利用所述控制器所述无人机的地理位置信息通过一无线通信模块发出。
7.根据权利要求5所述的列车防护方法，其特征在于，所述光学监控系统包括基座、第一电机驱动组件以及数字高清摄像头，所述第一电机驱动组件、所述数字高清摄像头均安装于所述基座，所述第一电机驱动组件、所述数字高清摄像头以及所述控制器均电连接，所述控制器还用于依据所述焦距数据控制所述数字高清摄像头变焦，并依据控制指令控制所述第一电机驱动组件驱动所述数字高清摄像头转动以采集飞行目标的图像信息。
8.根据权利要求5所述的列车防护方法，其特征在于，所述气囊控制总成包括有第二电机驱动组件、置放盒、弹簧、拉杆以及气体发生器，所述第二电机驱动组件、所述气体发生器均与所述控制器电连接，所述安全气囊置放于所述置放盒内且所述置放盒的一侧设置有开口，所述弹簧的一端与所述置放盒的底部连接，所述弹簧的另一端与所述安全气囊连接，且所述弹簧处于压缩状态时，所述弹簧的另一端与所述拉杆的一端接触，所述气体发生器的出气口与所述安全气囊的进气口导通，所述控制器用于若所述飞行目标为无人机时，控制所述气体发生器产生气体并控制所述第二电机驱动组件驱动所述拉杆脱离所述弹簧。
列车防护装置与方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高速列车领域，具体而言，涉及一种列车防护装置与方法。
背景技术
[0002] 现如今，随着高速列车技术的不断发展，列车的速度最快已经达到了300公里的时速，在未来列车的速度甚至会提升至接近400公里的时速。然而，列车的高速运行在带来了极大便捷性的同时也对其安全防护提出了更高的要求。目前的高速列车尚未针对与正面飞过来的硬质飞行目标(例如无人驾驶飞机)发生碰撞采取有效的防护措施，而在极高的时速下列车与硬质飞行目标正面撞击所造成的严重后果是不可估量的。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种列车防护装置与方法，以改善上述问题。
[0004] 第一方面，本发明实施例提供了列车防护装置，安装于一列车的车头，该列车防护装置包括有雷达装置、控制电路板、光学监控系统、气囊控制总成以及安全气囊，所述控制电路板布置有控制器，所述控制器分别与所述雷达装置、所述光学监控系统以及所述气囊控制总成电连接，所述气囊控制总成与所述安全气囊连接，所述雷达装置用于探测列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息，所述控制器用于依据所述相对位置信息控制所述光学监控系统采集所述飞行目标的图像信息，并判断所述飞行目标是否为无人机，如果是，则控制所述气囊控制总成驱动所述安全气囊充气并弹出。
[0005] 第二方面，本发明实施例还提供了一种列车防护方法，所述列车防护方法包括：
[0006] 利用一雷达装置探测一列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息；
[0007] 利用一控制器依据所述相对位置信息控制一光学监控系统采集所述飞行目标的图像信息；
[0008] 利用所述控制器判断所述飞行目标是否为无人机；
[0009] 若所述飞行目标为无人机时，利用所述控制器控制一气囊控制总成驱动所述安全气囊充气并弹出。
[0010] 与现有技术相比，本发明提供的一种列车防护装置与方法，利用雷达装置探测列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息；再利用控制器依据相对位置信息控制光学监控系统采集飞行目标的图像信息；利用控制器判断飞行目标是否为无人机；若飞行目标为无人机时，利用控制器控制一气囊控制总成驱动安全气囊充气并弹出，从而使得安全气囊将无人机弹开，从而避免了处于高速行驶状态下的列车受到无人机的的正面撞击，从而在一定程度上避免了交通事故的发生。
[0011] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0012] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0013] 图1为本发明实施例提供的一种列车防护装置的电路连接框图；
[0014] 图2为本发明实施例提供的气囊控制总成的结构示意图；
[0015] 图3为本发明实施例提供的光学监控系统的结构示意图；
[0016] 图4本发明实施例提供的一种列车防护方法的流程图。
[0017] 图标：101-雷达装置；102-控制器；103-光学监控系统；104-气囊控制总成；105-无线通信模块；106-第二电机驱动组件；107-置放盒；108-弹簧；109-拉杆；110-气体发生器；111-安全气囊；112-基座，113-数字高清摄像头；114-第一电机驱动组件。
具体实施方式
[0018] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0020] 请参阅图1，本发明实施例提供的一种列车防护装置，安装于一列车的车头，该列车可以为高铁或动车以及普快火车。该列车防护装置包括有雷达装置101、控制电路板、光学监控系统103、气囊控制总成104以及安全气囊111。控制电路板布置有控制器102，控制器102分别与雷达装置101、光学监控系统103以及气囊控制总成104电连接，气囊控制总成104与安全气囊111连接。
[0021] 雷达装置101可利用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息，另外，雷达装置101还存储有自身的地理位置信息，雷达装置101的地理位置信息包括有雷达装置101所在地理位置的经度、纬度以及高度。雷达装置101用于探测列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息，控制器102用于依据相对位置信息控制光学监控系统103采集飞行目标的图像信息，并判断飞行目标是否为无人机，如果是，则控制气囊控制总成104驱动安全气囊111充气并弹出。由于有的软质的飞行目标或飞行生物，例如气球、飞鸟以及蝙蝠等飞行目标，与列车发生碰撞或者发生碰撞不会造成交通事故，因此光学监控系统103对采集到飞行目标的图像信息利用图像识别算法进行判断飞行目标是否为无人机，从而可以排除飞行目标为气球、飞鸟的情况。
[0022] 具体地，相对位置信息包括飞行目标相对于雷达装置101的方位角、距离值以及俯仰角，控制器102用于依据飞行目标相对于雷达装置101的方位角、距离值、高度以及雷达装置101的地理位置信息计算出焦距数据以及生成控制指令，光学监控系统103用于依据焦距数据以及控制指令采集飞行目标的图像信息。
[0023] 更进一步地，本实施例中，如图3所示，光学监控系统103包括但不限于基座、第一电机驱动组件114以及数字高清摄像头113，第一电机驱动组件114、数字高清摄像头113均安装于基座，第一电机驱动组件114、数字高清摄像头113以及控制器102均电连接，控制器102还用于依据焦距数据控制数字高清摄像头113变焦，并依据控制指令控制第一电机驱动组件114驱动数字高清摄像头113转动对准飞行目标以采集飞行目标的图像信息。
[0024] 本实施例中，如图2所示，气囊控制总成104包括有但不限于第二电机驱动组件106、置放盒107、弹簧108、拉杆109以及气体发生器110。第二电机驱动组件106、气体发生器
110均与控制器102电连接，安全气囊111置放于置放盒107内且置放盒107的一侧设置有开口，弹簧108的一端与置放盒107的底部连接，弹簧108的另一端与安全气囊111连接，拉杆
109的一端与弹簧108的另一端接触并将弹簧108压缩。气体发生器110的出气口与安全气囊
111的进气口导通，控制器102用于若飞行目标为无人机时，控制气体发生器110产生气体，此时气体发生器110产生气体并逐渐充满气囊，同时控制器102控制第二电机驱动组件106驱动拉杆109脱离弹簧108，当拉杆109脱离弹簧108时，弹簧108将处于充气状态的安全气囊
111从置放盒107内通过置放盒107的开口弹出，安全气囊111被弹出后逐渐充满气体并悬浮于列车的车头的前方。
[0025] 另外，该列车防护装置还包括无线通信模块105，无线通信模块105与控制器102电连接，控制器102还用于依据算式S1＝C1+D×cos(β)×cos(θ)，S2＝C2+D×cos(β)×sin(θ)，G＝H+D×sin(β)分别计算出无人机的经度、纬度以及高度以获得无人机的地理位置信息，并将无人机的地理位置信息通过无线通信模块105发出，其中，C1为雷达装置101的经度，C2为雷达装置101的纬度，H为雷达装置101的高度，θ为无人机的方位角，β无人机的俯仰角，S1为无人机的经度，S2为无人机的纬度，G为无人机的高度，D为距离值。本实施例中，可将无人机的地理位置信息通过无线通信模块105发送至一后台服务器或与无人机的地理位置信息关联的巡逻人员的智能终端，以使工作人员及时对该区域进行管制，避免无人机操控者再次将无人机操控至列车轨道的上空。
[0026] 请参阅图4，本发明实施例还提供了一种列车防护方法，列车防护方法包括：
[0027] 步骤S301：利用一雷达装置101探测一列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息。
[0028] 步骤S302：利用一控制器102依据相对位置信息控制一光学监控系统103采集飞行目标的图像信息。
[0029] 本实施例中，光学监控系统103包括基座、第一电机驱动组件114以及数字高清摄像头113，第一电机驱动组件114、数字高清摄像头113均安装于基座，第一电机驱动组件114、数字高清摄像头113以及控制器102均电连接，控制器102还用于依据焦距数据控制数字高清摄像头113变焦，并依据控制指令控制第一电机驱动组件114驱动数字高清摄像头
113转动以采集飞行目标的图像信息。
[0030] 具体地，相对位置信息包括飞行目标相对于雷达装置101的方位角、距离值以及俯仰角，步骤S302可以包括：
[0031] 步骤S3021：利用控制器102依据飞行目标相对于雷达装置101的方位角、距离值、高度以及雷达装置101的地理位置信息计算出焦距数据以及生成控制指令。
[0032] 步骤S3022：利用光学监控系统103依据焦距数据以及控制指令采集飞行目标的图像信息。
[0033] 步骤S303：利用控制器102判断飞行目标是否为无人机，若飞行目标为无人机，执行步骤S304。
[0034] 步骤S304：利用控制器102控制一气囊控制总成104驱动安全气囊111充气并弹出。
[0035] 具体地，本实施例中，气囊控制总成104包括有第二电机驱动组件106、置放盒107、弹簧108、拉杆109以及气体发生器110，第二电机驱动组件106、气体发生器110均与控制器102电连接，安全气囊111置放于置放盒107内且置放盒107的一侧设置有开口，弹簧108的一端与置放盒107的底部连接，弹簧108的另一端与安全气囊111连接，且弹簧108处于压缩状态时，弹簧108的另一端与拉杆109的一端接触，气体发生器110的出气口与安全气囊111的进气口导通，控制器102用于若飞行目标为无人机时，控制气体发生器110产生气体并控制第二电机驱动组件106驱动拉杆109脱离弹簧108。
[0036] 步骤S305：利用控制器102依据算式S1＝C1+D×cos(β)×cos(θ)，S2＝C2+D×cos(β)×sin(θ)，G＝H+D×sin(β)分别计算出无人机的经度、纬度以及高度以获得无人机的地理位置信息。
[0037] 其中，C1为雷达装置101的经度，C2为雷达装置101的纬度，H为雷达装置101的高度，θ为无人机的方位角，β无人机的俯仰角，S1为无人机的经度，S2为无人机的纬度，G为无人机的高度，D为距离值；
[0038] 步骤S306：利用控制器102无人机的地理位置信息通过一无线通信模块105发出。
[0039] 综上所述，本发明实施例提供的一种列车防护装置与方法，利用雷达装置探测列车前方的飞行目标，并在探测到飞行目标时采集飞行目标的相对位置信息；再利用控制器依据相对位置信息控制光学监控系统采集飞行目标的图像信息；利用控制器判断飞行目标是否为无人机；若飞行目标为无人机时，利用控制器控制一气囊控制总成驱动安全气囊充气并弹出，从而使得安全气囊将无人机弹开，从而避免了处于高速行驶状态下的列车受到无人机的的正面撞击，从而在一定程度上避免了交通事故的发生。
[0040] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0041] 另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0042] 所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0043] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0044] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
[0045] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
