一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法技术方案

本发明专利技术涉及轨道技术领域，具体涉及一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法。采用惯导系统与流动站测量铁路轨道上的测量坐标，使用北斗定位设备接收铁路轨道上的测量坐标，将由两种方式得到的测量坐标均转化为线路坐标之后进行融合，得到精度更高的线路坐标，使用该精度更高的线路坐标进行铁路轨道的平顺性评价，本发明专利技术所提供的方法无需使用全站仪进行设站测量，不仅节约了测量时间，提高了测量效率，还能够保证测量结果的精度。还能够保证测量结果的精度。还能够保证测量结果的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法


[0001]本专利技术涉及一种评价轨道平顺性的方法，特别是一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法。

技术介绍

[0002]在铁路轨道使用一段时间后需要测量铁路轨道上多个点的位置，以及该位置处的里程、航向角与俯仰角，以判断铁路轨道的平顺性是否仍满足使用要求。
[0003]目前多利用现有技术(如中国专利公开号CN209553210U)中所提供的具有的惯导轨道几何状态动态检测仪(以下简称惯导小车)，惯导小车上安装有惯性导航设备以及里程计，能够记录惯导小车沿铁路轨道行走时，每个轨道点的里程，利用CPIII控制点与全站仪沿铁路轨道进行设站，可以测得设站点的横向偏差以及高程偏差，再结合惯导小车所记录的所有轨道点位置处的里程，便能够得到铁路轨道上各点的线路坐标(包括里程，横向偏差与高程偏差)，通过线路坐标便能够评价铁路轨道的平顺性。其中CPIII控制点布置在铁路轨道的两侧，能够用于测量设站点的位置；除CPIII控制点外，铁路两侧还设置有CPII控制点，利用CPII控制点测得的设站点的位置精度相对较低。
[0004]由于上述方法在得到设站点的线路坐标时用到了CPIII控制点，测得的设站点的线路坐标的精度高，但是每隔一段距离需要使用全站仪进行设站测量的操作，因此测量效率低。此外，对于测量结果的精度要求相对较低的有砟轨道上各点的坐标时，可利用CPII控制点进行测量。
[0005]目前采用北斗定位设备能够测量轨道上各点的测量坐标(在测量坐标系中的坐标)，利用现有的方法可将轨道上各点的测量坐标转化为线路坐标。直接利用北斗定位设备快速测得的轨道上各点的测量坐标具有测量值精度较低且测量值在真实值附近上下波动的特点；总体上，测量值与真实值之间的误差服从均值为0的正态分布。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：针对采用现有技术测量有砟铁路轨道的轨道点的线路坐标时，采用惯导小车结合全站仪设站测量的方法效率低，采用北斗定位设备测量的坐标精度低的问题，提供一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法，采用惯导系统，所述惯导系统包括惯性导航设备、惯导小车与里程计，所述惯性导航设备与所述里程计安装在所述惯导小车上；所述惯导小车上还设置有北斗定位设备与流动站，所述北斗定位设备能够得到自身位置处的测量坐标；CPII控制点处设置有基准站；包括如下步骤：
[0009]S1：初始化惯导系统，调试北斗定位设备，使北斗定位设备接收的测量坐标满足精度要求；使所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走，在所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走过程中，由北斗定位设备接收的测
量坐标记为第一测量坐标，由惯导系统与流动站测得的测量坐标记为第二测量坐标；由里程计采集待测铁路轨道段上各点的里程、航向角与俯仰角；
[0010]S2：将所述第一测量坐标转换为线路坐标，并记为第一线路坐标；将所述第二测量坐标转换为线路坐标，并记为第二线路坐标；
[0011]S3：将所述第一线路坐标与所述第二线路坐标进行融合，得到第三线路坐标；
[0012]S5：利用所述第三线路坐标与待测铁路轨道段上各点的里程、航向角以及俯仰角进行待测铁路轨道段的平顺性评价。
[0013]采用上述技术方案对精度要求不高的有砟段铁路轨道的平顺性进行评价，无需使用全站仪进行设站测量，节约了测量时间，提高了测量效率，通过利用惯性系统测量的测量坐标连续性好与北斗定位设备接收的测量坐标的误差均值为零的特点，同时利用惯导系统与北斗定位设备采集待测铁路轨道上各点的测量坐标，之后将测量坐标转化为线路坐标，并将通过北斗定位设备与通过惯导系统得到的线路坐标进行融合，得到第三线路坐标，第三线路坐标具有连续性好且与真实值的偏差小的特点，再通过第三线路坐标与待测铁路轨道段上各点的里程、航向角与俯仰角评价待测铁路轨道段的平顺性。采用上述方法，不仅能够缩短测量时间，提高测量效率，还能够保证测量结果的精度。
[0014]作为本专利技术的优选方案，所述S1中，在所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走过程中，以至少40Hz的频率通过所述惯导系统、所述流动站与所述里程计同步采集铁路轨道上各位置的测量坐标、里程、航向角与俯仰角；
[0015]惯导小车每行走T1距离，停下惯导小车20秒至30秒，在停下处使用北斗定位设备多次接收该处铁路轨道的测量坐标并取均值，并将每次取得的均值均作为第一测量坐标；其中，北斗定位设备接收测量坐标的频率不低于1Hz，T1的取值范围为120m
‑
180m。
[0016]上述技术方案中，仅每间隔一段距离由北斗定位设备接收铁路轨道的测量坐标，因此需要在该位置接收多次测量坐标之后取均值，以保证后续融合过程中，能够得到精度较高的第三线路坐标，确保对待测铁路轨道段的平顺性评价结果接近实际情况。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述S3中，所述融合方式为：利用所述第一线路坐标对所述第二线路坐标进行二维坐标系间的变换，得到第三线路坐标，使所述第三线路坐标与所述第一线路坐标位于同一坐标系内，且由所述第三线路坐标连成的曲线能够穿过所述第一线路坐标。
[0018]利用由北斗定位设备得到的线路坐标对由惯导系统以及流动站得到的第二线路坐标进行二维坐标系间的变换，得到的第三线路坐标在具有第二线路坐标连续性好的同时，还具有第一线路坐标在真实值上下波动、均值为零的特点，使第三线路坐标精度更高。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述S1中，在所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走过程中，以至少40Hz的频率通过所述惯导系统、所述流动站与所述里程计同步采集铁路轨道上各位置的测量坐标、里程、航向角与俯仰角，并将采集的测量坐标作为第二测量坐标；所述北斗定位设备以至少1Hz的频率接收铁路轨道上各位置的测量坐标，并将接收到的测量坐标作为第一测量坐标；在待测铁路轨道段的起点位置处使用北斗定位设备多次接收第一测量坐标，并将起点位置处所有第一测量坐标的均值记为第三测量坐标；在待测铁路轨道段的终点位置处停下惯导小车，并使用北斗定位设备多次接收第一测量坐标，将终点位置处所有第一测量坐标的均值记为第四测量坐标。在所述S2中，将所
述第三测量坐标转化为线路坐标，并将得到的线路坐标记为第四线路坐标，将所述第四测量坐标转化为线路坐标，并将得到的线路坐标记为第五线路坐标；在所述S3中，使用所述第一线路坐标、第四线路坐标、所述第五线路坐标与所述第二线路坐标进行融合，得到所述第三线路坐标。
[0020]上述技术方案在采集待测铁路轨道段上各位置的测量坐标时，仅需在待测铁路轨道段的终点处停下惯导小车，测量效率更高；北斗定位设备接收测量坐标的频率至少为1Hz，能够提供足够多的第一测量坐标数量；还在待测铁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法，其特征在于，采用惯导系统，所述惯导系统包括惯性导航设备、惯导小车与里程计，所述惯性导航设备与所述里程计安装在所述惯导小车上；所述惯导小车上还设置有北斗定位设备与流动站，所述北斗定位设备能够得到自身位置处的测量坐标；CPII控制点处设置有基准站；包括如下步骤：S1：初始化惯导系统，调试北斗定位设备，使北斗定位设备接收的测量坐标满足精度要求；使所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走，在所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走过程中，由北斗定位设备接收的测量坐标记为第一测量坐标，由惯导系统与流动站测得的测量坐标记为第二测量坐标；由里程计采集待测铁路轨道段上各点的里程、航向角与俯仰角；S2：将所述第一测量坐标转换为线路坐标，并记为第一线路坐标(11)；将所述第二测量坐标转换为线路坐标，并记为第二线路坐标；S3：将所述第一线路坐标(11)与所述第二线路坐标进行融合，得到第三线路坐标；S4：利用所述第三线路坐标与待测铁路轨道段上各点的里程、航向角以及俯仰角进行待测铁路轨道段的平顺性评价。2.根据权利要求1所述的一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法，其特征在于，所述S1中，在所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走过程中，以至少40Hz的频率通过所述惯导系统、所述流动站与所述里程计同步采集铁路轨道上各位置的测量坐标、里程、航向角与俯仰角；惯导小车每行走T1距离，停下惯导小车20秒至30秒，在停下处使用北斗定位设备多次接收该处铁路轨道的测量坐标并取均值，并将每次取得的均值均作为第一测量坐标；其中，北斗定位设备接收测量坐标的频率不低于1Hz，T1的取值范围为120m
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180m。3.根据权利要求2所述的一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法，其特征在于，所述S3中，所述融合方式为：利用所述第一线路坐标(11)对所述第二线路坐标进行二维坐标系间的变换，得到第三线路坐标，使所述第三线路坐标与所述第一线路坐标(11)位于同一坐标系内，且由所述第三线路坐标连成的曲线能够穿过所述第一线路坐标(11)。4.根据权利要求1所述的一种利用北斗定位设备和惯导系统评价轨道平顺性的方法，其特征在于，所述S1中，在所述惯导小车从待测铁路轨道段的起点向待测轨道段的终点行走过程中，以至少40Hz的频率通过所述惯导系统、所述流动站与所述里程计同步采集铁路轨道上各位置的测量坐标、里程、航向角与俯仰角，并将采集的测量坐标作为第二测量坐标；所述北斗定位设备以至少1Hz的频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国祥，郑子天，刘志鹏，梅熙，赖鸿斌，陈海军，刘畅，赵龙，杨锋，刘竹均，曹体涛，王一川，周震，刘志，赵有兵，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
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