一种公交车车门控制系统的制作方法

本发明属于城市公共交通车辆的车门控制，具体是一种公交车车门控制系统。

背景技术：

1、公交车门控制系统中，光幕传感器被广泛用于检测门区是否存在乘客或异物。常规控制逻辑将光幕输出处理为“有遮挡”或“无遮挡”的二值状态，并以该状态的清零作为允许关门或执行锁止的触发条件；这种处理方式将安全判决建立在当前采样时刻的瞬时值之上，而不追溯遮挡信号消失前的空间分布与运动趋势；当乘客携带柔性物品上车时，包带、衣角或雨伞尖等物体在主体通过门区后，其尾部往往沿门缝边界拖拽滑移，在光幕平面上的投影面积急剧缩小并最终消失；在此过程中，常规逻辑无法区分“遮挡物已完全离开门区”与“遮挡物正在门缝附近缩减至不可见”这两种本质不同的物理场景；光幕信号清零的瞬间，系统即认为门区安全，驱动门体进入锁止行程；然而，此时柔性物体的末端可能恰好卡入啮合线，由于物体截面小且质地柔软，门体驱动电机的电流增量不足以触发常规防夹阈值，形成夹持但未反转的状态。

2、与此同时，公交车门普遍采用气动或电动执行机构，关门速度受气源压力波动或电池电压变化的影响存在显著差异。固定时间窗的缓存策略用于记录遮挡物的历史位置时，会因门速不同而覆盖不同的物理位移区间，导致低速关门时缓存时间过长、高速关门时关键数据尚未被记录便已丢失；此外，公交车在满载或坡道停靠时车架发生弹性扭转变形，门框与光幕安装支架之间的相对位置产生偏移，出厂预设的门缝危险区域坐标与实际啮合位置之间出现偏差，进一步削弱了基于固定空间坐标的安全判定逻辑的可靠性；在上述变量共同作用下，基于“当前无遮挡即允许关门”的判定准则难以有效处理遮挡物在门缝附近消失这一临界过程；如何在门体进入锁止行程之前，对遮挡物在消失阶段的运动趋势和空间位置进行连续性判断，成为提升公交车门安全性的关键所在。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种公交车车门控制系统，用于解决现有技术在门体进入锁止行程之前，无法对遮挡物在消失阶段的运动趋势和空间位置进行连续性判断；

2、本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种在门体进入锁止行程之前，可以对遮挡物在消失阶段的运动趋势和空间位置进行连续性判断的公交车车门控制系统。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种公交车车门控制系统，其特征在于，包括：

5、数据获取模块：获取光幕矩阵、编码器脉冲和电流采样；以编码器脉冲增量触发位移步进帧，同步记录各帧的光幕快照和编码器绝对脉冲值；

6、特征提取模块：对光幕快照进行连通域分析，提取各遮挡斑块的面积、质心和跨帧运动矢量；

7、动态计算模块：根据关门初始标定区间的边缘遮挡坐标计算动态校准矢量并平移预设危险多边形生成自适应掩膜；

8、滑脱预警模块：根据以位移步进帧维护的环形缓存区内相同斑块的运动矢量在关门方向上的投影生成方向标志位，并根据缓存区内斑块面积变化与对应时刻电流变化的联合判定生成滑脱预警标志；

9、决策分析模块：根据自适应掩膜与质心的空间关系，结合方向标志位和滑脱预警标志，执行正交约束状态机决策，输出控制指令；根据控制指令驱动车门执行机构。

10、本发明具备下述有益效果：

11、1、通过以编码器脉冲增量作为位移步进事件的触发基准，使光幕矩阵的采样与门体实际物理行程严格对齐，彻底消除了气源压力波动或电池电压变化引起的速度扰动对各计算环节的影响，固定时间窗在低速关门时缓存冗余数据、高速关门时关键帧丢失的双向失效被有效规避，关门速度的随机变化不再影响遮挡物轨迹记录的空间一致性；

12、2、通过在关门初始标定阶段对光幕边缘遮挡坐标进行实时提取并与出厂基准比较，生成反映车架当前扭转变形量的动态校准矢量，并将该矢量用于预设危险多边形的逐顶点平移，使得自适应掩膜随车身弹性变形同步漂移，出厂预设的门缝危险区域坐标与实际啮合线位置之间的偏差被实时修正，车架变形量达到毫米级时危险边界的空间定位误差仍被约束在预设匹配阈值范围内；

13、3、通过将遮挡物质心的运动矢量投影至关门前进方向生成三态方向标志，并将该方向标志作为空间危险区域报警的逆向否决条件——当方向标志为正向远离时，即便质心落入掩膜内部也不触发降速，系统维持额定速度闭合——解决了空间坐标报警但物体已安全抽离时系统仍减速干预的矛盾；同时，通过计算光幕面积相对缩减率与电机电流方差，并在二者分别低于预设阈值且方向标志为负向时生成滑脱预警标志，利用光学域与电磁域特征正交验证的方式实现了对柔性异物滑脱的间接识别，无需额外压力传感器即可区分柔性挤压与刚性卡滞；

14、4、通过设计包含快速闭合、安全抽离锁止、力矩限幅缓步闭合和异常自检四个状态的正交约束状态机，并将方向标志优先否决、柔性滑脱预警、力矩限幅三段式退出判定以及异常跳变时的数据回填机制整合为同一决策框架，系统能够在遮挡物消失过程中对空间位置、运动方向、负载力矩进行多物理量并行判定，在状态机层面消除了单一时间切片判决导致的“已安全”与“已夹持”的二元误判空间，关门动作的安全判决边界由单一光幕信号清零时刻收敛为多特征正交验证通过的闭合曲面。

1.一种公交车车门控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，以编码器脉冲增量触发位移步进帧，具体包括：以固定周期读取编码器脉冲累计值并与位移锁存变量比较；当所述编码器脉冲累计值相对所述位移锁存变量的增量等于零时，判定发生一次位移步进事件，触发对应帧的数据处理并将所述位移锁存变量更新为当前编码器脉冲累计值；当所述增量小于一个脉冲单位时，不触发光幕矩阵的帧处理；为每次位移步进事件分配单调递增的帧序号，并将当前编码器绝对脉冲值与所述帧序号绑定。

3.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，对所述光幕快照进行连通域分析，提取各遮挡斑块的面积、质心和跨帧运动矢量，具体包括：采用八连通域标记算法扫描所述光幕快照，将被遮挡单元中彼此在八连通意义下相邻的单元聚合成遮挡斑块；统计各斑块中被遮挡单元总数作为所述面积，计算被遮挡单元的行索引和列索引的算术平均值作为质心的纵坐标和横坐标；剔除面积小于两个单元的最小斑块；计算当前帧各斑块质心与上一帧各斑块质心的距离，将所述距离小于预设匹配阈值的斑块对关联为同一物理遮挡物并继承其全局标识号，根据当前帧质心与上一帧质心的坐标差值生成所述跨帧运动矢量。

4.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，根据关门初始标定区间的边缘遮挡坐标计算动态校准矢量，具体包括：在关门行程初始阶段编码器绝对脉冲值未超过预设标定脉冲阈值的区间内，连续缓存预设数量个位移步进帧中位于光幕最外侧两列边缘的被遮挡斑块质心坐标；将当前测得的最外侧两列质心坐标均值与出厂预存的无变形状态基准坐标均值分别求差，得到水平方向和垂直方向的偏移分量；以所述水平偏移分量和垂直偏移分量构成所述动态校准矢量。

5.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，平移预设危险多边形生成自适应掩膜，具体包括：读取预存的静态危险多边形的各顶点坐标，所述静态危险多边形圈定出厂状态下门缝合拢条所在的光幕区域；将所述动态校准矢量的水平偏移分量叠加至各顶点的水平坐标，将垂直偏移分量叠加至各顶点的垂直坐标，以平移后的顶点集合围成的多边形区域作为当前关门行程的自适应掩膜。

6.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，以位移步进帧维护环形缓存区，具体包括：在内存中开辟具有预设存储深度的环形缓存区，每个存储单元存放单帧中全部遮挡斑块的结构化数据；监测当前编码器绝对脉冲值，当所述编码器绝对脉冲值大于预设的末段行程触发阈值时，每发生一次位移步进事件，将当前帧的遮挡斑块数据写入所述环形缓存区的队尾并同步移除队首的最旧帧数据，使所述环形缓存区始终维持最近预设数量个位移步进帧的遮挡斑块数据。

7.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，根据以位移步进帧维护的环形缓存区内相同斑块的运动矢量在关门方向上的投影生成方向标志位，具体包括：获取系统预存的关门运动前进方向单位向量；对于所述环形缓存区中连续两帧内具有相同全局标识号的遮挡斑块，将其跨帧运动矢量投影至所述关门运动前进方向，计算投影标量；当所述投影标量大于等于正向阈值时判定遮挡物沿关门方向远离门缝，输出正向标志；当所述投影标量小于负向阈值时判定遮挡物沿关门方向趋近门缝，输出负向标志；当所述投影标量介于正向阈值与负向阈值之间时判定遮挡物在关门方向上停滞或横向搓动，输出零向标志。

8.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，根据缓存区内斑块面积变化与对应时刻电流变化的联合判定生成滑脱预警标志，具体包括：从所述环形缓存区中提取具有相同全局标识号的遮挡斑块在连续多个位移步进帧内的面积序列及对应帧时刻的电流有效值序列；计算所述电流有效值序列的离散程度指标和所述面积序列的相对缩减比率；当所述方向标志位为负向标志、所述相对缩减比率小于预设面积缩减阈值、且所述电流有效值序列的离散程度指标小于预设电流平稳阈值时，三种条件同时成立时生成滑脱预警标志，否则所述滑脱预警标志不生成。

9.根据权利要求1所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，执行正交约束状态机决策，具体包括：采用射线法判定各遮挡斑块的质心坐标是否落入所述自适应掩膜围成的多边形内部；当所有斑块质心均位于多边形外部时维持速度环控制模式以额定速度闭合；当存在斑块质心落入多边形内部时读取对应斑块的方向标志位；若所述方向标志位为正向标志，维持额定速度闭合并在编码器绝对脉冲值达到全关脉冲值时输出锁止指令；若所述方向标志位为负向标志或零向标志或者所述滑脱预警标志已生成，切换为力矩限幅控制模式，并以受限力矩执行缓步闭合，直至满足预设退出条件。

10.根据权利要求9所述的一种公交车车门控制系统，其特征在于，以受限力矩执行缓步闭合时，还包括：在力矩限幅模式下监测连续两次位移步进事件之间的时间间隔；当所述时间间隔呈持续递增趋势且编码器绝对脉冲值达到全关脉冲值时输出锁止指令；当编码器脉冲连续停滞超过预设停滞时长阈值且电流值未触及力矩限幅上限，并且停滞解除后的多个连续位移步进帧中脉冲时间间隔平均值相较停滞前多个有效脉冲时间间隔平均值缩小超过预设比例阈值时，判定柔性异物已滑脱，强制以当前位置为闭合位置输出锁止指令；当电流瞬时值触及力矩限幅上限时输出全速回退指令。