本發明涉及車門控制領域，尤其涉及一種高鐵車門防夾機構。
背景技術：
高鐵具有以下幾個特點。
1、高速鐵路非常平順，以保證行車安全和舒適性，高速鐵路都是無縫鋼軌，而且時速300公里以上的高速鐵路采用的是無砟軌道，就是沒有石子的整體式道床來保證平順性。
2、高速鐵路的彎道少，彎道半徑大，道岔都是可動心高速道岔。
3、大量采用高架橋梁和隧道。來保證平順性和縮短距離。
4、高速鐵路的接觸網，就是火車頂上的電線的懸掛方式也與普通鐵路不同，來保證高速動車組的接觸穩定和耐久性。
5、高速鐵路的信號控制系統比普通鐵路高級，因為發車密度大，車速快，安全性一定要高。
然而，高鐵的控制還需要進一步完善，例如高鐵對車門的打開和關閉的實時性要求非常高，為了節省時間，每次進站耗時很少，車門打開和關閉速度很快，容易給尚來不及進入高鐵列車的人們造成傷害。現有技術中尚不存在高精度的高鐵車門防夾機構。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明提供了一種高鐵車門防夾機構，能夠在接收到所述存在目標信號時，啟動圖像捕獲設備、白平衡處理設備、參數提取設備、精細濾波設備、粗糙濾波設備以及圖像識別設備，在接收到人體識別信號時，向電機驅動設備發送停止控制信號，在接收到無人體信號時，發出減速控制信號，還能夠在接收到無目標信號時，關閉所述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備，停止所述電力轉換設備對述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備的電力供應。
根據本發明的一方面，提供了一種高鐵車門防夾機構，所述機構包括超聲波檢測設備、交流永磁同步伺服電機、電機驅動設備、正交式光電編碼器以及主控制器，所述超聲波檢測設備設置在高鐵車門的關閉端，向與高鐵車門對面的封閉端發送超聲波信號并對反射的超聲波進行接收，基于反射的超聲波信號的接收時間確定在高鐵車門的關閉端和與高鐵車門對面的封閉端之間是否存在目標；
其中，與高鐵車門對面的封閉端用于和高鐵車門的關閉端接觸以實現高鐵車門關閉；
所述交流永磁同步伺服電機用于驅動所述高鐵車門水平移動以實現所述高鐵車門的關閉，所述交流永磁同步伺服電機包括電機轉子，所述電機驅動設備與所述交流永磁同步伺服電機連接，用于實現對所述交流永磁同步伺服電機的驅動控制，所述正交式光電編碼器與所述電機轉子連接，用于確定高鐵車門的關閉端的實時位置以及高鐵車門的關閉速度，所述主控制器分別與所述超聲波檢測設備、所述交流永磁同步伺服電機、所述電機驅動設備以及所述正交式光電編碼器連接，用于基于所述正交式光電編碼器的輸出和所述超聲波檢測設備的輸出，確定發送給所述電機驅動設備的控制數據。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中：
所述超聲波檢測設備包括超聲波發送器、超聲波接收器以及at89c51單片機，所述超聲波發送器和所述超聲波接收器都設置在高鐵車門的關閉端。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中：
所述at89c51單片機分別與所述超聲波發送器和所述超聲波接收器連接，用于確定所述超聲波發送器的超聲波發送時間和所述超聲波接收器的超聲波接收時間之間的時間差值，并基于所述時間差值和超聲波的傳播速度確定在高鐵車門的關閉端和與高鐵車門對面的封閉端之間是否存在目標。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中：
所述正交式光電編碼器輸出高鐵車門的關閉端的實時位置以及高鐵車門的關閉速度；
其中，所述at89c51單片機還與所述正交式光電編碼器連接，用于基于高鐵車門的關閉端的實時位置確定高鐵車門的關閉端到與高鐵車門對面的封閉端的實時距離；
其中，所述at89c51單片機基于所述時間差值和超聲波的傳播速度確定在高鐵車門的關閉端和與高鐵車門對面的封閉端之間是否存在目標包括：將所述時間差值的一半與超聲波的傳播速度相乘以獲得反射距離，將所述反射距離與所述實時距離進行比較，當所述反射距離小于所述實時距離達到預設距離閾值時，發出存在目標信號，否則，發出無目標信號。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中，所述機構還包括：
電力轉換設備，與高鐵的310伏直流電源連接，用于將310伏直流電源的310伏直流電壓轉換成1.8伏、3.3伏、5伏以及12伏電壓輸出，為所述機構的各個部件提供電力供應；
圖像捕獲設備，設置在高鐵車門的關閉端，面向與高鐵車門對面的封閉端進行封閉端圖像數據捕獲，以獲得封閉端圖像；
白平衡處理設備，用于接收封閉端圖像，并對白平衡圖像執行自適應白平衡處理，以獲得白平衡圖像；
參數提取設備，與白平衡處理設備連接，用于接收白平衡圖像，基于白平衡圖像的各個像素點的像素值確定白平衡圖像像素值的均方差以作為目標均方差輸出，對白平衡圖像進行噪聲分析，以獲得噪聲幅值排序前三大的三個主要噪聲信號，基于三個主要噪聲信號以及白平衡圖像確定白平衡圖像的信噪比以作為目標信噪比輸出；
所述主控設備與參數提取設備連接，用于接收目標均方差和目標信噪比，在目標信噪比小于等于預設信噪比閾值且目標均方差大于等于預設均方差閾值時，發出精細濾波信號，否則，發出粗糙濾波信號；
精細濾波設備，與所述主控設備連接，用于在接收到精細濾波信號時，觸發精細濾波設備對白平衡圖像的濾波操作，具體濾波操作為：對接收到的白平衡圖像進行小波分解以獲得ll、lh、hl和hh四個子帶，確定hh子帶的均值，基于該均值計算小波收縮的最優閾值，基于小波收縮的最優閾值進行白平衡圖像的小波重構以獲取精細濾波設備輸出的濾波圖像；
粗糙濾波設備，與所述主控設備連接，用于在接收到粗糙濾波信號時，觸發粗糙濾波設備對白平衡圖像的濾波操作，具體濾波操作為：對接收到的白平衡圖像進行線性濾波處理以獲取粗糙濾波設備輸出的濾波圖像；
圖像捕獲設備白平衡處理設備參數提取設備精細濾波設備粗糙濾波設備圖像識別設備，與精細濾波設備和粗糙濾波設備分別連接，用于接收精細濾波設備或粗糙濾波設備輸出的濾波圖像，基于預設人體外形特征對濾波圖像進行人體檢測，并在檢測到人體時，發出人體識別信號，否則發出無人體信號；
所述主控制器分別與所述圖像識別設備、所述at89c51單片機以及所述電機驅動設備連接，用于在接收到所述存在目標信號時，啟動所述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備，在接收到人體識別信號時，向所述電機驅動設備發送停止控制信號，在接收到無人體信號時，發出減速控制信號；
其中，所述主控制器在接收到無目標信號時，關閉所述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備，停止所述電力轉換設備對述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備的電力供應。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中：
所述主控制器在啟動所述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備時，恢復所述電力轉換設備對述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備的電力供應。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中：
所述電機驅動設備在接收到所述停止控制信號時，停止所述交流永磁同步伺服電機的運行以停止高鐵車門的關閉端向與高鐵車門對面的封閉端方向的水平移動。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中：
所述電機驅動設備在接收到所述減速控制信號時，降低所述交流永磁同步伺服電機的運行速度以減速高鐵車門的關閉端向與高鐵車門對面的封閉端方向的水平移動。
更具體地，在所述高鐵車門防夾機構中，還包括：
異常報警設備，與所述正交式光電編碼器與所述電機轉子連接，用于接收高鐵車門的關閉端的實時位置以及高鐵車門的關閉速度，并在高鐵車門的關閉端的實時位置異常時發出位置異常報警信號，在高鐵車門的關閉速度異常時發出速度異常報警信號。
附圖說明
以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中：
圖1為根據本發明實施方案示出的高鐵車門防夾機構的結構方框圖。
附圖標記：1超聲波檢測設備；2交流永磁同步伺服電機；3電機驅動設備；4正交式光電編碼器；5主控制器
具體實施方式
下面將參照附圖對本發明的高鐵車門防夾機構的實施方案進行詳細說明。
高鐵具有載客量高、耗時少、安全性好、正點率高、舒適方便以及能耗較低等優點。還能夠對對沿線地區經濟發展起到了推進和均衡作用；促進了沿線城市經濟發展和國土開發；沿線企業數量增加使國稅和地稅相應增加；節約能源和減少環境污染。同時能夠帶動沿線經濟，沿線城市煥發新活力高鐵對工業化和城鎮化的發展起到了非常重要的促進作用，促使高鐵沿線中心城市與衛星城鎮選擇重新“布局”，即以高鐵中心城市輻射和帶動周邊城市同步發展。
由于高鐵每進入一個沿線車站，要求停留的時間都非常短，只有這樣，才能盡量提高通行速度，加快行駛效率。在短暫的開門和關門操作中，如果乘客反應不及時，或者耽誤了進入車廂的時間，急匆匆地跑入車廂內，很容易造成高鐵車門傷人的事故發生。為了克服上述不足，本發明搭建了一種高鐵車門防夾機構，用于解決上述技術問題。
圖1為根據本發明實施方案示出的高鐵車門防夾機構的結構方框圖，所述機構包括超聲波檢測設備、交流永磁同步伺服電機、電機驅動設備、正交式光電編碼器以及主控制器，所述超聲波檢測設備設置在高鐵車門的關閉端，向與高鐵車門對面的封閉端發送超聲波信號并對反射的超聲波進行接收，基于反射的超聲波信號的接收時間確定在高鐵車門的關閉端和與高鐵車門對面的封閉端之間是否存在目標；
其中，與高鐵車門對面的封閉端用于和高鐵車門的關閉端接觸以實現高鐵車門關閉；
所述交流永磁同步伺服電機用于驅動所述高鐵車門水平移動以實現所述高鐵車門的關閉，所述交流永磁同步伺服電機包括電機轉子，所述電機驅動設備與所述交流永磁同步伺服電機連接，用于實現對所述交流永磁同步伺服電機的驅動控制，所述正交式光電編碼器與所述電機轉子連接，用于確定高鐵車門的關閉端的實時位置以及高鐵車門的關閉速度，所述主控制器分別與所述超聲波檢測設備、所述交流永磁同步伺服電機、所述電機驅動設備以及所述正交式光電編碼器連接，用于基于所述正交式光電編碼器的輸出和所述超聲波檢測設備的輸出，確定發送給所述電機驅動設備的控制數據。
接著，繼續對本發明的高鐵車門防夾機構的具體結構進行進一步的說明。
在所述高鐵車門防夾機構中：所述超聲波檢測設備包括超聲波發送器、超聲波接收器以及at89c51單片機，所述超聲波發送器和所述超聲波接收器都設置在高鐵車門的關閉端。
在所述高鐵車門防夾機構中：所述at89c51單片機分別與所述超聲波發送器和所述超聲波接收器連接，用于確定所述超聲波發送器的超聲波發送時間和所述超聲波接收器的超聲波接收時間之間的時間差值，并基于所述時間差值和超聲波的傳播速度確定在高鐵車門的關閉端和與高鐵車門對面的封閉端之間是否存在目標。
在所述高鐵車門防夾機構中：
所述正交式光電編碼器輸出高鐵車門的關閉端的實時位置以及高鐵車門的關閉速度；
其中，所述at89c51單片機還與所述正交式光電編碼器連接，用于基于高鐵車門的關閉端的實時位置確定高鐵車門的關閉端到與高鐵車門對面的封閉端的實時距離；
其中，所述at89c51單片機基于所述時間差值和超聲波的傳播速度確定在高鐵車門的關閉端和與高鐵車門對面的封閉端之間是否存在目標包括：將所述時間差值的一半與超聲波的傳播速度相乘以獲得反射距離，將所述反射距離與所述實時距離進行比較，當所述反射距離小于所述實時距離達到預設距離閾值時，發出存在目標信號，否則，發出無目標信號。
在所述高鐵車門防夾機構中，所述機構還包括：
電力轉換設備，與高鐵的310伏直流電源連接，用于將310伏直流電源的310伏直流電壓轉換成1.8伏、3.3伏、5伏以及12伏電壓輸出，為所述機構的各個部件提供電力供應；
圖像捕獲設備，設置在高鐵車門的關閉端，面向與高鐵車門對面的封閉端進行封閉端圖像數據捕獲，以獲得封閉端圖像；
白平衡處理設備，用于接收封閉端圖像，并對白平衡圖像執行自適應白平衡處理，以獲得白平衡圖像；
參數提取設備，與白平衡處理設備連接，用于接收白平衡圖像，基于白平衡圖像的各個像素點的像素值確定白平衡圖像像素值的均方差以作為目標均方差輸出，對白平衡圖像進行噪聲分析，以獲得噪聲幅值排序前三大的三個主要噪聲信號，基于三個主要噪聲信號以及白平衡圖像確定白平衡圖像的信噪比以作為目標信噪比輸出；
所述主控設備與參數提取設備連接，用于接收目標均方差和目標信噪比，在目標信噪比小于等于預設信噪比閾值且目標均方差大于等于預設均方差閾值時，發出精細濾波信號，否則，發出粗糙濾波信號；
精細濾波設備，與所述主控設備連接，用于在接收到精細濾波信號時，觸發精細濾波設備對白平衡圖像的濾波操作，具體濾波操作為：對接收到的白平衡圖像進行小波分解以獲得ll、lh、hl和hh四個子帶，確定hh子帶的均值，基于該均值計算小波收縮的最優閾值，基于小波收縮的最優閾值進行白平衡圖像的小波重構以獲取精細濾波設備輸出的濾波圖像；
粗糙濾波設備，與所述主控設備連接，用于在接收到粗糙濾波信號時，觸發粗糙濾波設備對白平衡圖像的濾波操作，具體濾波操作為：對接收到的白平衡圖像進行線性濾波處理以獲取粗糙濾波設備輸出的濾波圖像；
圖像捕獲設備白平衡處理設備參數提取設備精細濾波設備粗糙濾波設備圖像識別設備，與精細濾波設備和粗糙濾波設備分別連接，用于接收精細濾波設備或粗糙濾波設備輸出的濾波圖像，基于預設人體外形特征對濾波圖像進行人體檢測，并在檢測到人體時，發出人體識別信號，否則發出無人體信號；
所述主控制器分別與所述圖像識別設備、所述at89c51單片機以及所述電機驅動設備連接，用于在接收到所述存在目標信號時，啟動所述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備，在接收到人體識別信號時，向所述電機驅動設備發送停止控制信號，在接收到無人體信號時，發出減速控制信號；
其中，所述主控制器在接收到無目標信號時，關閉所述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備，停止所述電力轉換設備對述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備的電力供應。
在所述高鐵車門防夾機構中：所述主控制器在啟動所述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備時，恢復所述電力轉換設備對述圖像捕獲設備、所述白平衡處理設備、所述參數提取設備、所述精細濾波設備、所述粗糙濾波設備以及所述圖像識別設備的電力供應。
在所述高鐵車門防夾機構中：所述電機驅動設備在接收到所述停止控制信號時，停止所述交流永磁同步伺服電機的運行以停止高鐵車門的關閉端向與高鐵車門對面的封閉端方向的水平移動。
在所述高鐵車門防夾機構中：所述電機驅動設備在接收到所述減速控制信號時，降低所述交流永磁同步伺服電機的運行速度以減速高鐵車門的關閉端向與高鐵車門對面的封閉端方向的水平移動。
在所述高鐵車門防夾機構中，還包括：異常報警設備，與所述正交式光電編碼器與所述電機轉子連接，用于接收高鐵車門的關閉端的實時位置以及高鐵車門的關閉速度，并在高鐵車門的關閉端的實時位置異常時發出位置異常報警信號，在高鐵車門的關閉速度異常時發出速度異常報警信號。
另外，所述圖像捕獲設備可包括cmos圖像傳感器。cmos圖像傳感器是一種典型的固體成像傳感器，與ccd有著共同的歷史淵源。cmos圖像傳感器通常由像敏單元陣列、行驅動器、列驅動器、時序控制邏輯、ad轉換器、數據總線輸出接口、控制接口等幾部分組成,這幾部分通常都被集成在同一塊硅片上。其工作過程一般可分為復位、光電轉換、積分、讀出幾部分。
在cmos圖像傳感器芯片上還可以集成其他數字信號處理電路，如ad轉換器、自動曝光量控制、非均勻補償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正等，為了進行快速計算甚至可以將具有可編程功能的dsp器件與cmos器件集成在一起，從而組成單片數字相機及圖像處理系統。
1963年morrison發表了可計算傳感器，這是一種可以利用光導效應測定光斑位置的結構，成為cmos圖像傳感器發展的開端。1995年低噪聲的cmos有源像素傳感器單片數字相機獲得成功。
cmos圖像傳感器具有以下幾個優點：1)、隨機窗口讀取能力。隨機窗口讀取操作是cmos圖像傳感器在功能上優于ccd的一個方面，也稱之為感興趣區域選取。此外，cmos圖像傳感器的高集成特性使其很容易實現同時開多個跟蹤窗口的功能。2)、抗輻射能力。總的來說，cmos圖像傳感器潛在的抗輻射性能相對于ccd性能有重要增強。3)、系統復雜程度和可靠性。采用cmos圖像傳感器可以大大地簡化系統硬件結構。4)、非破壞性數據讀出方式。5)、優化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元結構中集成了多個功能晶體管的原因，cmos圖像傳感器也存在著若干缺點，主要是噪聲和填充率兩個指標。鑒于cmos圖像傳感器相對優越的性能，使得cmos圖像傳感器在各個領域得到了廣泛的應用。
采用本發明的高鐵車門防夾機構，針對現有技術中高鐵車門安全性能不高的技術問題，通過改造高鐵車門控制系統，增加了多種參數檢測設備和定制的、高精度的圖像處理設備對高鐵車門附近的情況進行檢測和分析，在上述分析的基礎上，確定是否有人經過以及是否啟動應急方案，快速打開車門，以保證乘客的人身安全。
可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。