專利名稱：使用捕獲的圖像導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法
相關(guān)技術(shù)的交叉引用
本申請是提交日為2005年6月6日的美國部分繼續(xù)申請No.11/146,831的部分繼續(xù)并且要求其權(quán)益，該美國部分繼續(xù)申請No.11/146,831依次要求提交日為2003年2月10日的美國專利申請No.10/361,968的權(quán)益，該美國專利申請No.10/361,968依次要求提交日為2002年6月4日的美國臨時(shí)申請No.60/385,645的權(quán)益。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)平臺(tái)(如機(jī)車、汽車、船只和飛行器)中使用導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)變得普遍。一種最普通的導(dǎo)航系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)，這里也稱為GPS。GPS使用從多個(gè)近地軌道衛(wèi)星接收的信號(hào)來確定地球上的GPS接收器的位置。GPS接收器同時(shí)利用來自若干衛(wèi)星的信號(hào)、使用三角測量來計(jì)算它的位置。因此，為了GPS精確地確定它的位置，需要連續(xù)接收若干衛(wèi)星信號(hào)。為了GPS接收器接收足夠的信號(hào)強(qiáng)度，每個(gè)衛(wèi)星必須處于接收器的直接視線中。
因此，只要障礙物阻礙視線(如公路天橋、樹葉、高大的建筑物等)就變得不起作用對GPS接收器來說非常普遍。因此，一些導(dǎo)航系統(tǒng)給GPS接收機(jī)增加航位推算(dead reckoning)能力，以便在GPS接收器不起作用時(shí)允許連續(xù)導(dǎo)航。航位推算通過保持跟蹤相對于在GPS丟失其信號(hào)前移動(dòng)平臺(tái)的最后已知位置的移動(dòng)平臺(tái)位置來工作。
航位推算依賴于來自其它設(shè)備(如陀螺儀、加速計(jì)、速度計(jì)和轉(zhuǎn)速計(jì))的輸入。系統(tǒng)在航位推算模式下運(yùn)行越久，航位推算系統(tǒng)的精度降低。換句話說，依賴于航位推算而沒有由例如GPS接收器提供的正確位置的確認(rèn)越久，偏離真實(shí)位置的誤差越大。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要改進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)。


發(fā)明內(nèi)容
這里公開了一種涉及通過陸標(biāo)識(shí)別的移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)航的方法。該方法包括用移動(dòng)平臺(tái)上的至少一個(gè)成像設(shè)備捕獲圖像，并且通過比較捕獲的圖像和存儲(chǔ)在標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的數(shù)據(jù)庫中的陸標(biāo)的圖像來識(shí)別捕獲的圖像。該方法還包括通過跟蹤相對于標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的位置的移動(dòng)平臺(tái)的位置，導(dǎo)航該移動(dòng)平臺(tái)。
這里還公開一種涉及用于提供計(jì)算機(jī)環(huán)境中的移動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)航的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的方法。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括由處理電路可讀并且存儲(chǔ)指令的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令由處理電路執(zhí)行，用于便利所述方法。所述方法包括從移動(dòng)平臺(tái)處的至少一個(gè)成像設(shè)備接收圖像，并且通過比較捕獲的圖像和存儲(chǔ)在標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的數(shù)據(jù)庫中的陸標(biāo)的圖像來識(shí)別捕獲的圖像。所述方法還包括通過跟蹤相對于標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的位置的移動(dòng)平臺(tái)的位置，導(dǎo)航該移動(dòng)平臺(tái)。
這里還公開一種涉及用于移動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)航系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于捕獲陸標(biāo)的圖像的移動(dòng)平臺(tái)處的成像設(shè)備，以及用于存儲(chǔ)多個(gè)標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫。所述系統(tǒng)還包括用于比較和識(shí)別接收的陸標(biāo)圖像與存儲(chǔ)的陸標(biāo)圖像、并且基于識(shí)別的陸標(biāo)的已知位置跟蹤移動(dòng)平臺(tái)的位置的處理器。



圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的示例性機(jī)車視頻記錄器和記錄系統(tǒng)的方塊圖； 圖2是描述具有集成診斷、遙測和記錄系統(tǒng)的示例性車載系統(tǒng)的方塊圖； 圖3描述示例性機(jī)車視頻記錄器和記錄系統(tǒng)的示例性數(shù)據(jù)流圖； 圖4描述示例性機(jī)車視頻記錄器和記錄系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示例性數(shù)據(jù)流圖； 圖5描述圖1的機(jī)車視頻記錄器和記錄系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；以及 圖6描述用于選擇和取回圖像數(shù)據(jù)的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

具體實(shí)施例方式 參照圖1，通常顯示為5的機(jī)車視頻記錄器和記錄系統(tǒng)包括系統(tǒng)200的車載組和“車外”系統(tǒng)300。事件記錄器功能包括記錄和傳輸相關(guān)的視頻、地理數(shù)據(jù)和機(jī)車操作參數(shù)，以便輔助解決涉及RR道口(crossing)事件、列車出軌、碰撞和路旁設(shè)備檢查和維護(hù)的問題。另外，該視頻記錄器和記錄系統(tǒng)5可以用來執(zhí)行跟蹤條件、路旁設(shè)備和操作者列車管理的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。此外，該視頻記錄器和記錄系統(tǒng)5可以用來協(xié)助導(dǎo)航。
由機(jī)車視頻記錄器和記錄系統(tǒng)5提供的數(shù)據(jù)收集、處理和無線傳輸使得用戶能夠迅速地響應(yīng)于發(fā)生在遍及鐵路網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)的許多機(jī)車內(nèi)和機(jī)車周圍的問題。事件數(shù)據(jù)傳輸可以配置為基于各種機(jī)車條件、地理位置和情況而發(fā)生。另外，事件數(shù)據(jù)可以從機(jī)車?yán)?請求)或推出(傳輸)。例如，基于選擇的操作條件(例如，緊急制動(dòng)應(yīng)用)、地理位置(例如，在鐵路道口的附近)、選擇的或?qū)С龅年P(guān)注運(yùn)行區(qū)域(例如，高車輪滑動(dòng)或機(jī)車超速區(qū)域限制)、或時(shí)間驅(qū)動(dòng)消息(例如，一天發(fā)送一次)，數(shù)據(jù)可以從機(jī)車22發(fā)送到車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心310。車外中央監(jiān)控和數(shù)據(jù)中心310也可以根據(jù)需要從特定機(jī)車請求和取回?cái)?shù)據(jù)。
無線通信連接也使得車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心310能夠提供額外的功能，包括系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷以及移動(dòng)車載系統(tǒng)200的遠(yuǎn)程配置管理。
圖2是描述具有集成診斷、遙測和記錄系統(tǒng)系統(tǒng)5(以下表示為系統(tǒng)5)的示例性車載系統(tǒng)200的方塊圖。系統(tǒng)5包括管理單元10或處理器(以下表示為管理單元10)，其提供如可以實(shí)現(xiàn)的各種接口和處理的命令和控制。另外，管理單元10還可以包括診斷和事件記錄能力。事件記錄例如確定選擇的參數(shù)來觀察、評估，并且如果需要?jiǎng)t保存或記錄。
管理單元10可以包括但不限于如要求來執(zhí)行這里描述的處理的計(jì)算機(jī)或處理器、邏輯、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)、寄存器、定時(shí)、中斷和輸入/輸出信號(hào)接口。管理單元10接收來自各種傳感器和系統(tǒng)的輸入，并且生成到各種傳感器和系統(tǒng)的輸出信號(hào)。圖3描述集成的診斷、遙測和記錄系統(tǒng)5的處理功能和數(shù)據(jù)流的頂級(jí)方塊圖。將要理解的是，盡管在示例性實(shí)施例中多數(shù)處理描述為駐留在管理單元10中，但這種配置只是說明性的。各種處理和功能可以分布在一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)元件中，而不偏離權(quán)利要求的范圍和寬度。
在示例性實(shí)施例中，管理單元10執(zhí)行或便利以下處理 來自各種輸入的數(shù)據(jù)(視頻、GPS、機(jī)車數(shù)據(jù))的收集； 數(shù)據(jù)的處理； 數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)； 用于確定適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)動(dòng)作(發(fā)送數(shù)據(jù)、文件(file)管理、視頻控制)的邏輯計(jì)算； 視頻設(shè)備的控制(開/關(guān)、時(shí)間和位置激活、圖像質(zhì)量設(shè)置等)； 音頻/視頻數(shù)據(jù)與參數(shù)和事件數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)； 與無線網(wǎng)絡(luò)接口； 處理來自車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心310的命令；以及 系統(tǒng)診斷和健康狀態(tài)。
管理單元10的事件記錄能力接收來自機(jī)車系統(tǒng)30的機(jī)車數(shù)據(jù)，其包括但不限于加速度、速度、方向、制動(dòng)條件、車輪滑動(dòng)等。管理單元10和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12可以基于先進(jìn)先出(first-in，first-out)連續(xù)地指引和便利各種機(jī)車數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12中。這允許系統(tǒng)獲取導(dǎo)致(lead up to)事件的機(jī)車數(shù)據(jù)?？商娲?，在檢測事件時(shí)或經(jīng)由操作者在車上或從車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心310控制機(jī)車22，管理單元10可以開始在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12中存儲(chǔ)機(jī)車數(shù)據(jù)。使用已知技術(shù)(例如，車輛傳感器，如加速計(jì)、速度傳感器、機(jī)車操作傳感器等)執(zhí)行事件的檢測。
管理單元10在執(zhí)行上述處理中可以與存儲(chǔ)的信息的數(shù)據(jù)庫32(下面描述)一起和與其對照地利用各種信號(hào)。數(shù)據(jù)庫32可以用來便利選擇的數(shù)據(jù)與選擇的或指定的事件的關(guān)聯(lián)。此外，數(shù)據(jù)庫32可以用來識(shí)別一類事件或各事件和一組選擇的圖像、操作參數(shù)、或優(yōu)選地與這種事件關(guān)聯(lián)或有關(guān)的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫32不但可以用來例如確定列車在鐵路軌道上占據(jù)的位置，還可以用來確定感興趣的即將到來的目標(biāo)相對于列車的位置的定位或用于事件和視頻記錄的期望輸入。例如，路旁信號(hào)設(shè)備、道口80、橋、軌道中的彎道等。該信息可以用來確定傳感器或成像設(shè)備(這里也表示為音頻/視頻系統(tǒng)14的相機(jī)142)的選通。例如，在示例性實(shí)施例中，管理單元10確定列車關(guān)于存儲(chǔ)在上述車載數(shù)據(jù)庫32中的軌道路線定位數(shù)據(jù)所處的位置。通過這種處理，列車的地理坐標(biāo)可以與上述數(shù)據(jù)庫32信息比較，以便不但確定列車正在哪條軌道上進(jìn)行，而且確定列車在軌道上占據(jù)的特定段和位置。當(dāng)管理單元10已經(jīng)確定或建立期望的定位和希望的輸入的位置(例如，即將到來的道口80、路旁信號(hào)設(shè)備等)時(shí)，管理單元10可以可選地指引音頻視頻系統(tǒng)14和傳感器裝置142(例如，相機(jī)或特定相機(jī))來聚焦即將到來的期望輸入(例如，即將到來的路旁信號(hào)設(shè)備)。另外，管理單元10可以指引涉及機(jī)車22的操作的選擇的參數(shù)或環(huán)境參數(shù)和數(shù)據(jù)的記錄。這些數(shù)據(jù)然后可以容易地與選擇的視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以便提供對機(jī)車22的操作和過去的事件的詳細(xì)洞察。
進(jìn)一步展開上面列舉的一些優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的各實(shí)施例可以從多個(gè)平行軌道中識(shí)別列車實(shí)際所處哪個(gè)特定軌道。這種信息的益處是用于積極的列車控制和自動(dòng)列車操作系統(tǒng)的能力。自動(dòng)列車操作系統(tǒng)需要精確地知道列車位于哪條軌道，使得其可以實(shí)施不同的速度限制和運(yùn)動(dòng)授權(quán)。
在另一示例性實(shí)施例中，管理單元10可以用來便利車載系統(tǒng)診斷的操作和對系統(tǒng)5或其組件的健康監(jiān)控。例如，在示例性實(shí)施例中，管理單元10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12和車載通信系統(tǒng)50可以用來檢測和存儲(chǔ)相關(guān)操作系統(tǒng)參數(shù)和信息(如管理單元10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12或系統(tǒng)5的其它組件的診斷和/或故障)、并且將相關(guān)操作系統(tǒng)參數(shù)和信息發(fā)送到車外中心數(shù)據(jù)中心310。診斷還可以識(shí)別組件狀態(tài)和故障或不可操作性，包括但不限于掉電、音頻/視頻系統(tǒng)14和其組件的操作的失敗、成像數(shù)據(jù)的丟失、故障的定位和時(shí)間。
車載系統(tǒng)200還可以包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12配置為展示用于捕獲和記錄數(shù)據(jù)的足夠容量，以便便利在此公開的功能的執(zhí)行。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12提供合適的存儲(chǔ)容量，如在示例性實(shí)施例中的2G字節(jié)的存儲(chǔ)器。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12使用閃速存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12還可以包括非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。此外，在一個(gè)配置中，管理單元10可以包括用于診斷和狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的非易失性存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12的一部分。
如圖2所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12包括外殼13，外殼13優(yōu)選地在事件(例如，選擇的定位、操作條件、或涉及機(jī)車的事故)期間保護(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備12免受機(jī)械和電子損害，以便保護(hù)保持在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備12中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備12優(yōu)選為足夠存儲(chǔ)容量的固態(tài)、非易失性存儲(chǔ)器，以便提供與選擇的事件相關(guān)聯(lián)的重要時(shí)間段(例如，15分鐘)的機(jī)車數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)的長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。再次，將要理解的是，盡管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備12在此描述為與管理單元10分離的實(shí)體，但任一或兩者都可以配置為分離或組合的，以及與這里公開的系統(tǒng)5的其它元件組合。另外，應(yīng)該理解盡管這里描述了處理和功能性的特定劃分，但是這種劃分只是說明性的以便于公開。許多其它相似功能性的安排和劃分現(xiàn)在可能是顯而易見的。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12還可以用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫32，其包括可以與獲取的數(shù)據(jù)和參數(shù)結(jié)合使用的各種信息。特別地，數(shù)據(jù)庫32可以用來將獲取的數(shù)據(jù)與選擇的事件或各事件相關(guān)聯(lián)。例如，數(shù)據(jù)庫32可以與導(dǎo)航系統(tǒng)20(例如，全球定位系統(tǒng)(GPS))協(xié)作用來便利位置確定、局部化(localizing)和用于用作定位、位置、時(shí)間、路旁狀態(tài)等功能的數(shù)據(jù)和視頻記錄的選通的確定或評估、以及包括前述至少一項(xiàng)的組合。數(shù)據(jù)塊32可以包括數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括但不限于(i)鐵路軌道路線的位置和軌道繪圖，(ii)在這些鐵路軌道路線中的彎道和道岔(switch)的位置和方位，(iii)在每條鐵路軌道路線上的每個(gè)路旁設(shè)備的位置，(iv)每個(gè)路旁設(shè)備的類型(例如，道口門、道岔、信號(hào)、背景形狀、燈的數(shù)目、可能的顏色組合)，(v)每個(gè)路旁設(shè)備指向的方向(例如，往東或往西等)和與每個(gè)路旁設(shè)備相關(guān)的特定軌道(例如，主軌道或旁軌)，(vi)相對于特定軌道的每個(gè)路旁設(shè)備的定位和列車正進(jìn)行的方向(例如，向右、向左、向上)，(vii)應(yīng)該開始目標(biāo)的成像的與每個(gè)路旁設(shè)備的距離，以及(viii)路旁設(shè)備的工作(例如，燈正在工作、喇叭或鈴正在工作、道口欄木(gate arm)正在移動(dòng)等)。如下所述，數(shù)據(jù)庫32還可以包括屬于以下的特征數(shù)據(jù)(x)在全部相關(guān)鐵路軌道路徑上的其它類型的道口80或每條公路的位置，以及(xi)應(yīng)該開始成像的每個(gè)道口的距離。該位置數(shù)據(jù)典型地通過參照里程碑78距離而固定到每條鐵路路線的標(biāo)識(shí)。此外，數(shù)據(jù)庫32還包括與各種類型的事件相關(guān)聯(lián)的各種操作和環(huán)境參數(shù)。數(shù)據(jù)庫32可以用來識(shí)別特定類型的事件、將與選擇的事件相關(guān)的環(huán)境和操作參數(shù)。
音頻/視頻系統(tǒng)14耦合到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12，并且可選地耦合到管理單元10。音頻/視頻系統(tǒng)14生成音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，其直接存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12中或與系統(tǒng)5中可用的操作和環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)存儲(chǔ)。在示例性實(shí)施例中，音頻/視頻系統(tǒng)14獲取數(shù)字音頻和數(shù)字視頻信息。然而，可選地可以使用模擬設(shè)備。音頻/視頻系統(tǒng)14包括一個(gè)或多個(gè)相機(jī)和/或麥克風(fēng)，其根據(jù)希望指向獲得希望的視頻和音頻信息。音頻/視頻系統(tǒng)14包括輸入/或傳感裝置142，其可以例如采取多種已知相機(jī)和/或麥克風(fēng)(包括這類相機(jī)，其特征為即使在相對長的距離也可以被外部控制來用高清晰度將相機(jī)對準(zhǔn)即將到來的目標(biāo)的對準(zhǔn)和縮放機(jī)制)的任一種的形式。此外，在示例性實(shí)施例中，可以使用具有照明效果的控制、分辨率、對音頻的音量控制、成像的頻率、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和關(guān)于音頻/視頻系統(tǒng)參數(shù)的信息的傳感單元142。傳感單元142(例如，相機(jī)和/或麥克風(fēng))用來生成指示目標(biāo)(如即將到來的路旁設(shè)備、道口80或被聚焦的軌道條件)的圖像的視頻信號(hào)。此外，音頻/視頻系統(tǒng)14和更具體的傳感裝置142還可以利用便利低/無光圖像收集或指定圖像的收集的視頻技術(shù)。例如特定圖像的紅外線和檢測，例如，閃光的紅色道口燈。
音頻/視頻系統(tǒng)14還可以包括處理裝置144，其可以采取在信號(hào)處理領(lǐng)域已知的若干類型的硬件和軟件實(shí)施例的任一種的形式，用于操作和處理捕獲的數(shù)據(jù)。使用任意數(shù)目的適當(dāng)建立的信號(hào)處理技術(shù)，處理裝置144用來處理通過傳感裝置142(例如，(各)相機(jī)和/或麥克風(fēng))生成的視頻信號(hào)，使得即將到來的路旁信號(hào)設(shè)備、從那里來的信號(hào)方向信息、道口80或軌道條件為可辨別的。選擇用于處理裝置144的特定技術(shù)和硬件/軟件實(shí)現(xiàn)是公知的，并且是希望的性能、特性、成本等的函數(shù)(function)。
由傳感裝置142(例如，相機(jī)和/或麥克風(fēng))生成的音頻/視頻數(shù)據(jù)可以由處理裝置144處理，以試圖使得即將到來的希望的輸入以及在那附近出現(xiàn)的任何信息為可辨別的。此外，處理可以包括即將到來的希望輸入的特性(例如，特定的信號(hào)信息、道口狀態(tài)或障礙物、道口門狀態(tài)、道口門照明狀態(tài)、道口門可聽見的警報(bào)等)的確定。
傳感裝置142(例如，(各)相機(jī)和/或(各)麥克風(fēng))可以指向機(jī)車的前面。另外，傳感裝置142可以指向機(jī)車22的任一側(cè)或機(jī)車22的后面，或多個(gè)相機(jī)142可以用來捕獲來自多個(gè)區(qū)域的圖像。這種配置保留路旁信號(hào)信息、道口狀態(tài)和在災(zāi)難事件中的軌道上或附近的項(xiàng)目(item)的視覺記錄。此外，連同管理單元10的事件和數(shù)據(jù)記錄能力，可以捕獲視頻數(shù)據(jù)并且以與其它機(jī)車參數(shù)(如診斷、以及機(jī)車操作特性和參數(shù))通用的時(shí)間標(biāo)簽方式存儲(chǔ)，以便便利事件調(diào)查和操作者評估。另外，一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)可以用來記錄音頻，如路旁設(shè)備燈、聲音和操作、機(jī)車操作聲音、或機(jī)車?yán)鹊膽?yīng)用。
音頻/視頻系統(tǒng)14可以可選地以顯示單元146為特征，以便為列車操作者顯示很多種收集的數(shù)據(jù)情報(bào)或信息來便利機(jī)車的操作或診斷。顯示單元146可以以選擇的視頻數(shù)據(jù)和操作參數(shù)為特征，選擇的視頻數(shù)據(jù)和操作參數(shù)包括但不限于路旁信號(hào)方向、速度、動(dòng)力(power)等。顯示單元146還可以以用來為列車操作者提供由(各)相機(jī)142產(chǎn)生的實(shí)際視頻圖像的圖形顯示為特征。顯示單元146還用來顯示補(bǔ)充信息，如即將到來的鐵路軌道部分的輪廓、制動(dòng)列車所需的估計(jì)距離、鐵路運(yùn)行授權(quán)的區(qū)域覆蓋或其它數(shù)據(jù)等。
音頻/視頻系統(tǒng)14還可以用來檢測和反應(yīng)鐵路軌道上的障礙物。該配置將協(xié)助沿著鐵路路線行進(jìn)的列車的操作者，所述鐵路路線與公路或其它類型的鐵路軌道道口相交。
視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)(如果使用)可以基于先進(jìn)先出使用連續(xù)回路方法連續(xù)地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12中。在事件出現(xiàn)時(shí)，音頻/視頻數(shù)據(jù)被保留在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12中。這增強(qiáng)了確定事件的原因的能力。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12的容量可以根據(jù)需要增加以便存儲(chǔ)額外的音頻/視頻數(shù)據(jù)或機(jī)車數(shù)據(jù)。此外，這允許管理單元10指引導(dǎo)致事件的預(yù)定量的視頻/音頻數(shù)據(jù)的記錄?？商娲?，音頻/視頻系統(tǒng)14可以配置來開始成像/觀測，并且在檢測事件、選擇的事件時(shí)或基于操作和環(huán)境參數(shù)等時(shí)，將視頻/音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)12用于記錄。
通過收集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12中的機(jī)車數(shù)據(jù)、音頻/視頻數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)等，集成的診斷、遙測和視頻記錄系統(tǒng)5便利機(jī)車事件的分析。存儲(chǔ)在相同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12中的環(huán)境和機(jī)車操作參數(shù)數(shù)據(jù)的增加簡化了系統(tǒng)5的配置和集成，并且進(jìn)一步增強(qiáng)了調(diào)查機(jī)車事件的能力。此外，如在此所公開的，將如所公開的存儲(chǔ)和事件或數(shù)據(jù)記錄能力與可遠(yuǎn)程配置通信系統(tǒng)50鏈接進(jìn)一步便利數(shù)據(jù)捕獲、分析和事故調(diào)查，如可以由車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心310指引。
現(xiàn)在繼續(xù)圖1和圖2的描述，集成的診斷、遙測和視頻記錄系統(tǒng)5還可以包括通信系統(tǒng)50，其與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12并且可選地與音頻/視頻系統(tǒng)14和管理單元10集成。在示例性實(shí)施例中，通信系統(tǒng)50包括用作可以便利特定通信或環(huán)境的多個(gè)通信系統(tǒng)，其包括但不限于無線衛(wèi)星通信系統(tǒng)、蜂窩通信系統(tǒng)、無線電、私人網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)絡(luò)WLAN等，以及包括前述的至少一種的組合。在示例性實(shí)施例中，無線通信系統(tǒng)可以用來傳輸對應(yīng)于選擇的事件或各事件的圖像數(shù)據(jù)、環(huán)境和操作參數(shù)數(shù)據(jù)到車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心310。
無線通信系統(tǒng)50可以包括車載接收器52和發(fā)送器54。無線通信系統(tǒng)50提供在各機(jī)車之間和從機(jī)車22到車外處理中心300傳輸數(shù)據(jù)的裝置。可選地，無線通信系統(tǒng)可以用于到系統(tǒng)5的通信用于診斷、數(shù)據(jù)下載、上載等。另外，無線通信系統(tǒng)50提供從車外處理中心300接收命令和請求的裝置。例如，關(guān)于傳輸協(xié)議、信道、傳輸格式、傳輸定時(shí)器、分組大小、頻率等以及包括前述至少一個(gè)的組合的命令。此外，還可以經(jīng)由手動(dòng)(有線的)接口從安裝了管理單元10的機(jī)車取回?cái)?shù)據(jù)，并且下載到另一計(jì)算機(jī)或甚至管理單元10存儲(chǔ)器移除。
再一次繼續(xù)圖1和圖2的描述，集成的診斷、遙測和視頻記錄系統(tǒng)5還可以包括導(dǎo)航系統(tǒng)20。導(dǎo)航系統(tǒng)20可以用來確定列車/機(jī)車22在地球上占據(jù)的位置。在示例性實(shí)施例中，導(dǎo)航系統(tǒng)采取全球定位系統(tǒng)(以下GPS)的形式，GPS可以接收信號(hào)并且確定全球坐標(biāo)(如緯度和經(jīng)度)、方向信息、速度和時(shí)間。GPS提供地理、運(yùn)動(dòng)和時(shí)間數(shù)據(jù)到管理單元10，以便便利選擇的圖像、操作和環(huán)境參數(shù)與序時(shí)時(shí)間和/或地理位置的相關(guān)。時(shí)間標(biāo)簽數(shù)據(jù)可以包括但不限于序時(shí)時(shí)間、傳輸時(shí)間等。地理數(shù)據(jù)可以包括但不限于緯度、經(jīng)度、速度等。在示例性實(shí)施例中，GPS系統(tǒng)包括但不限于機(jī)車22安裝的天線和接收器/計(jì)算機(jī)，其處理來自近地軌道衛(wèi)星的信號(hào)以提供上述數(shù)據(jù)。
在示例性實(shí)施例中，GPS接收器應(yīng)該優(yōu)選地足夠精確以便識(shí)別列車所在的彎道或道口。因而，GPS接收器自身可以提供的數(shù)據(jù)可以只是列車的精確位置的估計(jì)。GPS還可以與其它導(dǎo)航輔助設(shè)備結(jié)合，以便進(jìn)一步便利位置的精確確定。GPS信息可以進(jìn)一步與存儲(chǔ)的關(guān)于軌道的信息結(jié)合，以便進(jìn)一步便利機(jī)車(從而列車)在軌道上相對于固定路點(diǎn)或?qū)嶓w(例如路旁信號(hào)設(shè)備或道口)的位置的確定。
機(jī)車系統(tǒng)30包括但不限于各種傳感器和數(shù)據(jù)源，其提供輸入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12和/或管理單元10。一個(gè)源是提供關(guān)于操作性能和機(jī)車的狀態(tài)的數(shù)據(jù)的機(jī)車控制系統(tǒng)30。例如，關(guān)于動(dòng)力命令、引擎速度、機(jī)車速度、牽引反饋、氣動(dòng)制動(dòng)、制動(dòng)壓力、動(dòng)態(tài)制動(dòng)、負(fù)載、節(jié)流閥、操作故障、環(huán)境溫度、命令的參數(shù)等的數(shù)據(jù)。另一數(shù)據(jù)源是機(jī)車“列車線(trainline)”-這些(分立)信號(hào)在列車中的各機(jī)車之間進(jìn)行，并且提供機(jī)車的操作狀態(tài)。例如，“列車線”包括關(guān)于操作者的動(dòng)力/制動(dòng)命令、方向呼叫、動(dòng)力模式等。此外，還可以直接從各種機(jī)車和環(huán)境傳感器40、控制電路和設(shè)備(例如，軌道幾何監(jiān)視器、煙霧和火災(zāi)探測器、化學(xué)或燃料探測器)、備用引擎和備用緊急制動(dòng)或其它數(shù)據(jù)收集設(shè)備(如數(shù)據(jù)事件記錄器、機(jī)車?yán)群椭甘锯彽?收集數(shù)據(jù)?？梢杂^測和記錄的另外的環(huán)境和操作參數(shù)可以包括但不限于天氣條件，例如雨、雪、霧等；喇叭和燈、軌道條件、軌道拓?fù)?、仰角方向和運(yùn)行方向(heading)。
返回圖1和圖2，車外數(shù)據(jù)處理中心300與無線通信系統(tǒng)接口，并且管理到機(jī)車和來自機(jī)車的文件和命令。車外數(shù)據(jù)處理中心300采用車外無線通信系統(tǒng)320來與車載系統(tǒng)200接口。無線通信系統(tǒng)320可以包括但不限于發(fā)送器和接收器(未示出)，用于衛(wèi)星通信、無線電、蜂窩等以及包括前述的至少一個(gè)的組合。車外數(shù)據(jù)處理中心300將數(shù)據(jù)處理為對用戶有價(jià)值的數(shù)據(jù)。監(jiān)控和診斷服務(wù)中心(MDSC)310處理由該系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，并且提供事件重放服務(wù)和診斷建議。MDSC 310還使用該系統(tǒng)來執(zhí)行機(jī)車22和周圍元件(如鐵軌、信號(hào)和道口設(shè)備)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。具有通信系統(tǒng)320的MDSC 310發(fā)送請求到車載系統(tǒng)200，用于希望的圖像、環(huán)境和操作參數(shù)數(shù)據(jù)的選擇。有利地，該系統(tǒng)可以用來選擇在選擇的條件(如當(dāng)機(jī)車22在指定的時(shí)間接近或到達(dá)希望的位置、路旁信號(hào)設(shè)備等)下要被存儲(chǔ)和/或傳輸?shù)杰囃釳DSC 310的指定數(shù)據(jù)。MDSC 310還可以用來遠(yuǎn)程修改無線通信系統(tǒng)50的配置。MDSC310還監(jiān)控音頻/視頻系統(tǒng)14、機(jī)車系統(tǒng)30、導(dǎo)航系統(tǒng)20和無線通信系統(tǒng)50的健康，并且執(zhí)行需要的維護(hù)(例如，硬件和軟件版本跟蹤)。原始數(shù)據(jù)和診斷建議由MDSC 310經(jīng)由web頁或商業(yè)到商業(yè)(business-to-business)文件傳輸與各個(gè)顧客交換。
管理單元10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12、音頻/視頻記錄系統(tǒng)14、通信系統(tǒng)50、導(dǎo)航系統(tǒng)20、機(jī)車控制系統(tǒng)30和環(huán)境傳感器40可以在正常操作期間從機(jī)車電源VL供電。機(jī)車電源VL的源可以是由機(jī)車引擎驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。管理單元10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12、音頻/視頻記錄系統(tǒng)14、通信系統(tǒng)50和導(dǎo)航系統(tǒng)20可以可選地包括輔助電源(如電池34)。在機(jī)車電源VL故障或中斷期間，可以使用輔助電源34來便利繼續(xù)的操作?？商娲?，代替用于每個(gè)組件的分離的輔助電源，輔助電源可以在機(jī)車電源VL出故障或中斷的情況下補(bǔ)充機(jī)車電源VL，以便為系統(tǒng)5的選擇的各組件供電。在示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)12和音頻/視頻記錄系統(tǒng)14可以用輔助電源34供電?？蛇x地，管理單元10、通信系統(tǒng)50、導(dǎo)航系統(tǒng)20、機(jī)車控制系統(tǒng)30和環(huán)境傳感器40也可以用一個(gè)或多個(gè)輔助電源34供電。
圖4描述示例性機(jī)車視頻記錄器和記錄系統(tǒng)5的另一個(gè)實(shí)施例的示例性數(shù)據(jù)流圖。系統(tǒng)5可以包括車載系統(tǒng)200，車載系統(tǒng)200包括從音頻/視頻系統(tǒng)14、機(jī)車系統(tǒng)30和導(dǎo)航系統(tǒng)20接收數(shù)據(jù)的管理單元10。無線通信系統(tǒng)50提供車載系統(tǒng)200和車外數(shù)據(jù)處理中心300之間的雙向通信。車載系統(tǒng)200還包括環(huán)境傳感器70，其提供環(huán)境數(shù)據(jù)(如時(shí)間、天氣和照明條件)到管理單元10。管理單元10集成從各個(gè)數(shù)據(jù)源(如音頻/視頻系統(tǒng)14、機(jī)車系統(tǒng)30和環(huán)境傳感器70)接收的數(shù)據(jù)，并且將集成的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器60中。集成的信息可以包括視頻/音頻數(shù)據(jù)、機(jī)車控制數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)(如GPS位置)和時(shí)間數(shù)據(jù)?？梢瞥鎯?chǔ)器62可以冗余地存儲(chǔ)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器60中的信息?？梢瞥鎯?chǔ)器62可以從車載系統(tǒng)200移除，并且安裝到兼容設(shè)備(如下載播放器66)中，用于訪問存儲(chǔ)在可移除存儲(chǔ)器62中的內(nèi)容。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信息(例如，以編碼在GPS信號(hào)中的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的形式從導(dǎo)航系統(tǒng)20接收的)可以用來同步由管理單元10從各數(shù)據(jù)源接收的數(shù)據(jù)。例如，從每個(gè)源接收的數(shù)據(jù)可以用從GPS時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)得到的時(shí)間標(biāo)簽來標(biāo)記時(shí)間。因此，數(shù)據(jù)可以同步到統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而不是依賴于由各個(gè)數(shù)據(jù)源應(yīng)用到它們提供到管理單元10的數(shù)據(jù)的、可能相互不同步的獨(dú)立時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。通過為接收的數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，可以解決從具有獨(dú)立編碼的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的不同的源接收的數(shù)據(jù)之間的時(shí)間差異。在一個(gè)實(shí)施例中，統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)記可以由管理單元10應(yīng)用到數(shù)據(jù)；例如，在從各個(gè)數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)以便生成時(shí)間相關(guān)的集成信息時(shí)。在另一個(gè)實(shí)施例中，統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)記可以提供到各個(gè)數(shù)據(jù)源(如音頻/視頻系統(tǒng)14、機(jī)車系統(tǒng)30和環(huán)境傳感器70)的每一個(gè)。在數(shù)據(jù)被提供到管理單元10之前，統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)記可以由各個(gè)數(shù)據(jù)源用到由該源生成的時(shí)間標(biāo)簽數(shù)據(jù)，使得由管理單元10接收的數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)記到達(dá)。在另一個(gè)實(shí)施例中，統(tǒng)一的時(shí)間信息可以由另外的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)源(如由機(jī)車通信模塊單元或靶場儀器組(Inter-Range InstrumentationGroup，IRIG)時(shí)間標(biāo)簽生成器提供的機(jī)車時(shí)鐘)提供，以便同步由管理單元10接收的數(shù)據(jù)。
車載系統(tǒng)200還可以包括鐵路(RR)陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫68，用于提供鐵路陸標(biāo)標(biāo)簽到管理單元10。在數(shù)據(jù)生成時(shí)，陸標(biāo)標(biāo)簽可以與從對應(yīng)于機(jī)車的地理位置的數(shù)據(jù)源接收的數(shù)據(jù)(例如，由導(dǎo)航系統(tǒng)20傳感的)相關(guān)聯(lián)。這些陸標(biāo)標(biāo)簽(如里程碑78標(biāo)記、車站和道口標(biāo)簽)可以包括在數(shù)據(jù)捕獲的適當(dāng)?shù)乩硐嚓P(guān)位置處的集成視頻數(shù)據(jù)中，以便創(chuàng)建與陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)來允許用戶直觀地選擇陸標(biāo)標(biāo)簽，用于從集成信息取回?cái)?shù)據(jù)。例如，代替使用時(shí)間或地理位置參數(shù)來搜索集成的視頻數(shù)據(jù)，用戶可以選擇一個(gè)或多個(gè)陸標(biāo)標(biāo)簽(如里程碑)來定位希望的數(shù)據(jù)。通過使用陸標(biāo)標(biāo)簽，用戶可能不需要知道特定的時(shí)間或特定的地理位置來搜索希望的數(shù)據(jù)。結(jié)果，陸標(biāo)標(biāo)簽可以用來提供搜遍由管理單元10記錄的與陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的替代手段。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，當(dāng)由導(dǎo)航系統(tǒng)20提供的位置數(shù)據(jù)指示機(jī)車22處于對應(yīng)于陸標(biāo)76的位置的位置時(shí)，可以從數(shù)據(jù)庫68取回陸標(biāo)標(biāo)簽。然后可以將陸標(biāo)標(biāo)簽插入對應(yīng)于為該位置收集的數(shù)據(jù)的集成的視頻數(shù)據(jù)中。在另一個(gè)實(shí)施例中，來自導(dǎo)航系統(tǒng)20的位置信息可以直接提供到數(shù)據(jù)庫68，使得當(dāng)該位置數(shù)據(jù)指示機(jī)車22處于對應(yīng)于某個(gè)陸標(biāo)76的位置的位置時(shí)，由數(shù)據(jù)庫68提供合適的陸標(biāo)標(biāo)簽到系統(tǒng)10，用于并入集成的視頻數(shù)據(jù)中。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，捕獲的視頻圖像可以與陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫68相關(guān)聯(lián)，以便改進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)20的精度。例如，該關(guān)聯(lián)可以由管理單元10執(zhí)行，管理單元10可以執(zhí)行在根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)20的地理位置處捕獲的視頻圖像與存儲(chǔ)在陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫68中、位置標(biāo)記為位于相同的地理位置處或附近的圖像的比較。一旦陸標(biāo)76已經(jīng)被識(shí)別，導(dǎo)航系統(tǒng)20的地理位置就可以更新為附于數(shù)據(jù)庫68中的陸標(biāo)76的精確位置。為了幫助管理系統(tǒng)20比較和識(shí)別處理，可以根據(jù)列車正在進(jìn)行的方向和速度，從數(shù)據(jù)庫68中拉出即將到來的圖像的預(yù)期。在此情況下，例如可以通過調(diào)整視頻捕獲的幀速率、圖像的分辨率和相機(jī)142瞄準(zhǔn)的方向來控制視頻捕獲系統(tǒng)，以便改進(jìn)識(shí)別處理。
除了通過用附于數(shù)據(jù)庫68中的陸標(biāo)76的位置標(biāo)簽的精確位置更新列車的地理位置來改進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)20的精度外，可以基于數(shù)據(jù)庫68中的標(biāo)注位置的陸標(biāo)76的識(shí)別來執(zhí)行導(dǎo)航本身。在由于例如正穿過隧道或穿過城市區(qū)域(其中高大建筑物可能阻擋從列車到GPS衛(wèi)星的直接視線)而使GPS出現(xiàn)故障時(shí)，這可以提供一種導(dǎo)航的手段。實(shí)際上，基于陸標(biāo)識(shí)別的導(dǎo)航系統(tǒng)20可能只是列車的車載導(dǎo)航系統(tǒng)20。
單獨(dú)通過陸標(biāo)識(shí)別而沒有GPS的導(dǎo)航依賴于標(biāo)注位置的陸標(biāo)的精確識(shí)別。因此，可以采用若干方法來提高列車的位置相對于存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫68中的陸標(biāo)76的精度。這些方法包括但不限于航位推算法(dead reckoning)、陀螺儀、速度計(jì)、里程表和卡爾曼濾波器的并入，以便基于剛剛列舉的各種輸入來預(yù)測列車的位置。這些輸入將幫助車載管理單元10來限制可能在任何給定的時(shí)間可捕獲的數(shù)據(jù)庫68中的陸標(biāo)的可能數(shù)目，從而最大化成功識(shí)別的可能性。通過基于在連續(xù)的、均勻間隔的、由視頻相機(jī)142觀察的鐵路枕木之間通過的時(shí)間間隔來計(jì)算速度，可以獲得列車速度的額外精度。
對捕獲的視頻圖像的識(shí)別的依賴要求圖像有足夠的質(zhì)量，使得它們可以與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫68中的圖像可靠地比較。環(huán)境條件可以大大地影響捕獲圖像的質(zhì)量，因此現(xiàn)在將對處理這些條件進(jìn)行額外討論。黑暗和交替照明可以顯著影響捕獲的圖像，因此列車上的頭燈或多個(gè)頭燈瞄準(zhǔn)來照明正被捕獲的陸標(biāo)76可以為陸標(biāo)76提供已知強(qiáng)度和方向的照明，以便確保捕獲的圖像的足夠質(zhì)量。雨、雪、雨夾雪、霧和煙霧全部在空氣中展示微粒，其也可能使捕獲的圖像模糊。因?yàn)榭梢姽獠ㄩL容易被微粒散射，所以可能希望在捕獲期間用非可見波長光源來照明陸標(biāo)76。例如，紅外光不像可見光一樣容易被微粒偏轉(zhuǎn)，并且可以由視頻相機(jī)142捕獲，因而是用于列車上頭燈的良好候選。
為了更進(jìn)一步改進(jìn)一些陸標(biāo)76的識(shí)別的可靠性，可以并入放置發(fā)射特定輻射的發(fā)射陸標(biāo)76。通過選擇通常不使用的輻射的波長，發(fā)射陸標(biāo)76應(yīng)該容易地由管理系統(tǒng)10識(shí)別。這種發(fā)射陸標(biāo)76還可以是活動(dòng)的(active)，用作信標(biāo)(beacon)并且發(fā)出例如編碼的光脈沖的信號(hào)，所述信號(hào)將容易地被視頻相機(jī)142捕獲并且由管理系統(tǒng)10解碼。除了允許管理系統(tǒng)10精確地查明列車的位置外，這種信標(biāo)可以發(fā)送例如即將到來的交通情況的信息。這種發(fā)射陸標(biāo)76可以只在具有相機(jī)142的機(jī)車22在陸標(biāo)76附近時(shí)被激活。發(fā)射陸標(biāo)76的激活可以由車載系統(tǒng)200通過經(jīng)由無線通信系統(tǒng)50的無線通信來控制。發(fā)射陸標(biāo)76的激活可以被維持，只要機(jī)車22在陸標(biāo)76的指定范圍內(nèi)，或者可以被編程來在預(yù)定時(shí)間長度內(nèi)保持活動(dòng)。
捕獲的圖像的處理甚至可以用來識(shí)別路標(biāo)上的文本，如例如符號(hào)。例如，英里里程碑符號(hào)或里程碑78將是路標(biāo)76，其通過除了由數(shù)據(jù)庫68確定的位置外、通過英里位置來確定路標(biāo)76的位置，提供第二水平的位置驗(yàn)證。
因?yàn)槔绯鞘袇^(qū)域密集地分布有陸標(biāo)76，并且是GPS容易由于高大的建筑物而可不操作的區(qū)域，所以城市區(qū)域是很可能使用更高圖像分辨率的區(qū)域。陸標(biāo)76的額外高的數(shù)量和可能的位置，使得單個(gè)相機(jī)142難以能夠充分地捕獲感興趣的全部陸標(biāo)76。因此，可能希望在一些區(qū)域并入兩個(gè)或更多用于捕獲陸標(biāo)的相機(jī)142。多個(gè)相機(jī)142可以減少復(fù)位視場的需要和與單個(gè)相機(jī)142相關(guān)的時(shí)間。多個(gè)相機(jī)142還將允許在幾乎相反的方向觀察，如同時(shí)向右和向左。
盡管在此描述的各實(shí)施例已經(jīng)指向鐵路列車，但是應(yīng)該理解的是，移動(dòng)平臺(tái)可以是任何移動(dòng)結(jié)構(gòu)，如汽車、輪船、飛行器等。
在圖5中描述的本發(fā)明的另一個(gè)方面，車載系統(tǒng)200可以包括與管理單元10通信的陸標(biāo)傳感器69，用于提供陸標(biāo)標(biāo)簽。陸標(biāo)傳感器69可以配置為當(dāng)機(jī)車22足夠接近陸標(biāo)76時(shí)檢測接近機(jī)車22的實(shí)際陸標(biāo)76(如里程碑78或道口80)，以便允許陸標(biāo)傳感器69檢測實(shí)際陸標(biāo)76。由陸標(biāo)傳感器69檢測的實(shí)際陸標(biāo)76可以并入集成的信息，以便提供陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，陸標(biāo)傳感器69可以包括檢測位于接近要由通過的機(jī)車22檢測的實(shí)際路標(biāo)76的、各個(gè)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器84(如自動(dòng)的設(shè)備標(biāo)識(shí)符(AEI)標(biāo)簽)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器讀取器82(如AEI標(biāo)簽讀取器)。如上所述，相機(jī)142只是可能的陸標(biāo)傳感器69的一個(gè)示例。
為了減少需要存儲(chǔ)的集成的視頻數(shù)據(jù)量，系統(tǒng)10還可以包括數(shù)據(jù)分辨率模塊72，用于確定取決于各因素(如位置、時(shí)間、機(jī)車22的速度和RR陸標(biāo)76)要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的分辨率。例如，在某些情況下，如如果機(jī)車22正以高速度行進(jìn)、接近道口80或在城市區(qū)域進(jìn)行，則可能比正常需要更高的分辨率數(shù)據(jù)(如更高的視頻幀速率和/或圖像質(zhì)量)。結(jié)果，在某些情況下，如在機(jī)車22正以低速度在未開發(fā)的區(qū)域沿著平直鐵路行進(jìn)時(shí)，比正常需要更低的分辨率數(shù)據(jù)(如更低的視頻幀速率和/或圖像質(zhì)量)可以是符合要求的。因此，通過取決于機(jī)車運(yùn)行條件和機(jī)車22正行進(jìn)過的環(huán)境來減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求，可以節(jié)約數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量?；趶母鲾?shù)據(jù)源(如機(jī)車系統(tǒng)30和環(huán)境傳感器70)接收的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分辨率模塊72可以動(dòng)態(tài)地控制存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器62中的數(shù)據(jù)的分辨率。在另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)分辨率模塊72可以配置來例如通過改變數(shù)據(jù)源的操作模式(如音頻/視頻系統(tǒng)14的操作模式)，直接地控制由各個(gè)數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)的分辨率。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，經(jīng)由無線系統(tǒng)50與車載系統(tǒng)200通信的車外處理中心300可以包括系統(tǒng)更新模塊74，用于提供系統(tǒng)更新到車載系統(tǒng)200。系統(tǒng)更新模塊74可以提供系統(tǒng)配置更新，控制例如存儲(chǔ)什么數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)收集的采樣率。模塊74還可以配置用于用新的或修改的RR陸標(biāo)標(biāo)簽更新RR陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫68?？梢砸灾芷谛缘姆绞胶?或根據(jù)需要(如當(dāng)新的RR陸標(biāo)安裝在鐵路系統(tǒng)中時(shí))執(zhí)行系統(tǒng)更新。無線系統(tǒng)50可以配置為與無線電型通信系統(tǒng)、蜂窩型通信系統(tǒng)、或衛(wèi)星型通信系統(tǒng)兼容。通過配置用于不同類型的通信系統(tǒng)，可以選擇最經(jīng)濟(jì)的通信系統(tǒng)，以便在車載系統(tǒng)200和車外處理中心300之間提供通信。
下載設(shè)備64(如膝上型計(jì)算機(jī))可以連接到車載系統(tǒng)200，用于例如從存儲(chǔ)器60下載信息。在本發(fā)明的一個(gè)方面，下載設(shè)備64可以配置用于下載存儲(chǔ)器60的整個(gè)內(nèi)容，或用于下載存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器60中的信息的希望的部分。希望下載的部分可以基于標(biāo)準(zhǔn)(如時(shí)間標(biāo)簽、GPS位置和/或由管理單元10并入集成信息的RR陸標(biāo)標(biāo)簽)選擇。下載設(shè)備64可以連接到下載播放器66，用于重放存儲(chǔ)在下載設(shè)備64上的信息。當(dāng)可移除存儲(chǔ)器62安裝在下載播放器66中時(shí)，下載播放器66還可以用來播放存儲(chǔ)在可移除存儲(chǔ)器62中的信息，并且播放從車外處理中心300提供的信息。下載播放器66能夠顯示集成信息(包括數(shù)據(jù)、視頻和圖形信息)，并且還能夠同步在集成信息中編碼的時(shí)間標(biāo)簽、位置信息和/或RR陸標(biāo)標(biāo)簽。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備(如機(jī)車22車載的存儲(chǔ)器60和/或機(jī)車車外的存儲(chǔ)器304)中，用于之后取回并且提供到希望回顧該陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的用戶。可以壓縮陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)，以便最優(yōu)化存儲(chǔ)容量和正傳輸?shù)年憳?biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的傳輸帶寬。在本發(fā)明的一個(gè)方面，陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)可以以標(biāo)準(zhǔn)視頻格式(如MPEG或HDTV格式)格式化。
在一個(gè)實(shí)施例中，車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心300可以包括與存儲(chǔ)器304通信的處理器302，配置為用于從一個(gè)或多個(gè)機(jī)車車載系統(tǒng)200和/或其它源(如固定圖像記錄系統(tǒng))接收陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)，并且例如經(jīng)由因特網(wǎng)306將圖像數(shù)據(jù)或圖像數(shù)據(jù)的某些請求的部分提供給用戶。車外數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心300可以通過因特網(wǎng)306從希望觀看例如對應(yīng)于某些感興趣的陸標(biāo)或地理位置的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的用戶接收請求。請求的用戶可以通過指定陸標(biāo)位置(如一個(gè)或多個(gè)里程碑78)，選擇要觀看的圖像數(shù)據(jù)的希望的部分。處理器302通過訪問例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器304中的圖像數(shù)據(jù)以便取回與指定的里程碑或各里程碑78相關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)來響應(yīng)該請求。因此，更熟悉陸標(biāo)位置(例如，與地理坐標(biāo)相反)的用戶，能夠更容易的通過選擇希望的陸標(biāo)或各陸標(biāo)76來請求要觀看的與希望的陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。另外，用戶能夠通過時(shí)間標(biāo)簽選擇圖像數(shù)據(jù)，例如括出(bracket)要觀看的圖像數(shù)據(jù)的希望的時(shí)間段。
在另一方面，通過各種不同源(如機(jī)車安裝的相機(jī)142、固定相機(jī)或其它源)獲得的圖像數(shù)據(jù)可以根據(jù)公共圖像位置來組織和存儲(chǔ)(如在存儲(chǔ)器304中)。因此，可以給請求對應(yīng)于某個(gè)陸標(biāo)76(如某個(gè)里程碑78附近)圖像數(shù)據(jù)的用戶提供在由不同成像系統(tǒng)記錄的陸標(biāo)76附近記錄的圖像數(shù)據(jù)。
如圖6所示，用于通過陸標(biāo)位置訪問陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)86可以包括輸入設(shè)備94(如鍵盤)，用于通過例如經(jīng)由因特網(wǎng)306提供的陸標(biāo)位置選擇陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)86可以包括存儲(chǔ)設(shè)備88(如存儲(chǔ)器)，其存儲(chǔ)用于訪問陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)以便根據(jù)陸標(biāo)位置取回選擇的陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)代碼。響應(yīng)于輸入設(shè)備94的中央處理單元(CPU)90用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備88中的計(jì)算機(jī)代碼操作，以便從陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫68取回選擇的陸標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)，例如用于在輸出設(shè)備92(如監(jiān)視器)上顯示給用戶。用戶還可以經(jīng)由輸入設(shè)備94請求之前沒有存儲(chǔ)在陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫68中的額外的圖像，從而指引相機(jī)142記錄感興趣的陸標(biāo)76附近的區(qū)域的圖像。用戶還可以控制如上所討論的可能影響圖像質(zhì)量的其它參數(shù)或例如如機(jī)車22的速度的附加參數(shù)。
基于前面的說明書，描述的方法可以使用計(jì)算機(jī)編程或工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括計(jì)算機(jī)軟件、固件、硬件或其任何組合或子集，其中技術(shù)效果是提供用于生成例如從鐵路機(jī)車取得的陸標(biāo)相關(guān)的圖像的成像系統(tǒng)。任何這種作為結(jié)果的具有計(jì)算機(jī)可讀代碼手段的程序可以實(shí)現(xiàn)或提供在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，從而使得計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(即，它的商品)不旨在由此被限制，而是旨在廣泛覆蓋權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種通過陸標(biāo)識(shí)別的移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)航的方法，包括
用移動(dòng)平臺(tái)處的至少一個(gè)成像設(shè)備捕獲圖像；
通過比較捕獲的圖像和存儲(chǔ)在標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的數(shù)據(jù)庫中的陸標(biāo)的圖像，識(shí)別捕獲的圖像；
通過跟蹤相對于標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的位置的移動(dòng)平臺(tái)的位置，導(dǎo)航該移動(dòng)平臺(tái)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
用車載全球定位系統(tǒng)(GPS)增強(qiáng)陸標(biāo)識(shí)別導(dǎo)航。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
并入航位推算法以增強(qiáng)導(dǎo)航精度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
通過預(yù)測移動(dòng)平臺(tái)的未來位置預(yù)期即將到來的陸標(biāo)的識(shí)別。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中
用卡爾曼濾波器計(jì)算移動(dòng)平臺(tái)的未來位置的預(yù)測。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
通過處理捕獲的圖像計(jì)算地面速度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中
圖像包括均勻間隔的鐵路枕木。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
捕獲可見波長外的圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中
捕獲的波長是紅外線。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
通過從移動(dòng)平臺(tái)發(fā)射輻射來照明陸標(biāo)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
處理捕獲的圖像以識(shí)別文本。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中
捕獲的圖像是視頻圖像。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
識(shí)別發(fā)射可由成像設(shè)備捕獲的輻射的發(fā)射陸標(biāo)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括
解碼在由發(fā)射陸標(biāo)發(fā)射的輻射中編碼的信息。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括
響應(yīng)于移動(dòng)平臺(tái)正處于發(fā)射陸標(biāo)附近，激活該發(fā)射陸標(biāo)。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
改變圖像捕獲參數(shù)以適應(yīng)正行進(jìn)的附近。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括
用輸入設(shè)備請求圖像捕獲參數(shù)。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中
移動(dòng)平臺(tái)是機(jī)車。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括
明確地識(shí)別移動(dòng)平臺(tái)實(shí)際上在多條軌道的哪條上。
20.一種用于在計(jì)算機(jī)環(huán)境中提供移動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)航的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括可由處理電路讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，并且該存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)用于由處理電路執(zhí)行的指令，用于便利一種方法，該方法包括
從移動(dòng)平臺(tái)處的至少一個(gè)成像設(shè)備接收圖像；
通過比較捕獲的圖像和存儲(chǔ)在標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的數(shù)據(jù)庫中的陸標(biāo)的圖像，識(shí)別捕獲的圖像；
通過跟蹤相對于識(shí)別的標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的位置的移動(dòng)平臺(tái)的位置，導(dǎo)航該移動(dòng)平臺(tái)。
21.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
用車載全球定位系統(tǒng)(GPS)增強(qiáng)陸標(biāo)識(shí)別導(dǎo)航。
22.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
通過預(yù)測移動(dòng)平臺(tái)的未來位置預(yù)期即將到來的陸標(biāo)的識(shí)別。
23.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
用卡爾曼濾波器預(yù)測移動(dòng)平臺(tái)的未來位置。
24.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
用各陸標(biāo)的識(shí)別之間的航位推算法計(jì)算移動(dòng)平臺(tái)的位置。
25.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
通過處理均勻間隔的鐵路枕木的圖像計(jì)算地面速度。
26.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
識(shí)別捕獲圖像中的文本。
27.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
解碼在接收的圖像中編碼的信息。
28.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，還包括
改變圖像捕獲參數(shù)以適應(yīng)正行進(jìn)的附近。
29.一種用于移動(dòng)平臺(tái)的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括
在移動(dòng)平臺(tái)處的成像設(shè)備，用于捕獲陸標(biāo)的圖像；
陸標(biāo)數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)多個(gè)標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像；
處理器，用于比較和識(shí)別接收的陸標(biāo)圖像和存儲(chǔ)的陸標(biāo)圖像，并且基于識(shí)別的陸標(biāo)的已知位置跟蹤移動(dòng)平臺(tái)的位置。
30.如權(quán)利要求29所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，還包括
全球定位系統(tǒng)(GPS)，用于增強(qiáng)基于陸標(biāo)識(shí)別的導(dǎo)航系統(tǒng)。
全文摘要
在此公開了一種涉及通過陸標(biāo)識(shí)別的移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)航的方法。該方法包括用移動(dòng)平臺(tái)上的至少一個(gè)成像設(shè)備捕獲圖像，并且通過比較捕獲的圖像和存儲(chǔ)在標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的數(shù)據(jù)庫中的陸標(biāo)的圖像來識(shí)別捕獲的圖像。該方法還包括通過跟蹤相對于標(biāo)記了位置的陸標(biāo)圖像的位置的移動(dòng)平臺(tái)的位置，導(dǎo)航該移動(dòng)平臺(tái)。
文檔編號(hào)B61L25/02GK101484346SQ200780024969
公開日2009年7月15日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者戴維·M·達(dá)文波特, 拉休爾·波蒂卡, 保羅·R·門唐卡, 格倫·R·謝弗 申請人:通用電氣公司