【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道变形监测，尤其涉及一种基于全站仪的轨道变形监测方法及系统。
技术介绍
1、全站仪是一种集光学测量和电子测量于一体的高精度测量仪器，其通过集成的电子测距仪、电子测角仪和数据处理系统，能够测量目标点的水平角、垂直角和斜距等参数。
2、由于全站仪的高精度和自动化测量能力，现已成为轨道变形监测的重要工具。轨道变形监测是确保铁路和地铁线路安全运营的重要环节，轨道的变形会直接影响列车的平稳运行，严重时可能导致脱轨等安全事故。目前，在对全站仪监测得到的测量数据进行轨道变形分析的过程中，通常是采用坐标测量的方式，并需要使用后台服务系统进行二次数据处理和加工，因此，存在数据误差较大、对全站仪测量数据进行计算处理时实时性和准确性较差的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种基于全站仪的轨道变形监测方法及系统，以解决目前在根据全站仪监测得到的测量数据进行轨道变形分析处理的过程中，存在的数据误差较大、实时性和准确性较差的问题。
2、本专利技术第一方面公开了一种基于全站仪的轨道变形监测方法，该方法包括以下步骤：
3、步骤s1、在客户端上安装全站仪智能监测嵌入式控制软件，并在软件界面新建目标工程，进行服务器设置，建立客户端与全站仪控制器的连接，通过客户端执行对全站仪控制器的访问操作；
4、步骤s2、在目标工程中新建轨道变形监测任务，基于轨道变形监测任务进行测量任务参数设置；
5、步骤s3、通过全站仪控制器基于测
6、步骤s4、通过温度传感器对环境进行温度监测，得到第二测量数据；
7、步骤s5、通过全站仪控制器对第一测量数据和第二测量数据执行获取操作和数据处理操作，得到第一处理数据，并对第一处理数据进行三维平差计算，得到观测点的三维形变量；
8、步骤s6、根据观测点的三维形变量计算得到轨道的几何参数，并基于轨道的几何参数在客户端中生成轨道变形分析报告；
9、其中，轨道的几何参数包括轨距、轨道高低、轨道方向、三角坑、轨道正失。
10、进一步地，所述步骤s2中的测量任务参数设置包括基本设置、限差设置、任务计划设置、数据处理设置、仪器温度设置、观测点设置以及测站设立设置；其中，基本设置包括ts序列号、测站点点名设置、测回数设置、是否归零观测、测回观测模式、单目标最大尝试观测次数、单任务最大尝试测回数、仪器连接方式。
11、进一步地，所述第一测量数据包括观测点的水平角、垂直角和距离，所述第一测量数据的测量方式为远程多测回全圆观测监测；其中，水平角为全站仪与观测点在水平方向上的夹角，垂直角为全站仪与观测点在竖直方向上的夹角，距离为仪器到观测点的斜距和平距。
12、进一步地，所述步骤s5中的数据处理操作包括：
13、采用线性回归算法基于第二测量数据对第一测量数据执行温度补偿，得到第一处理数据。
14、进一步地，所述步骤s5中对第一处理数据进行三维平差计算，得到观测点的三维形变量具体包括：
15、将部分观测点作为拟稳点，使用拟稳平差方式进行初步调整，求得观测点初值；
16、在得到观测点初值后，通过经典平差方式进行平差计算得到观测点的三维形变量。
17、进一步地，在基于轨道的几何参数在客户端中生成轨道变形分析报告前，所述方法还包括采用卡尔曼滤波算法对轨道的几何参数执行优化处理，具体包括：
18、预测状态；
19、预测误差协方差；
20、计算测量残差；
21、校正测量残差；
22、计算卡尔曼增益；
23、使用校正后的测量残差和卡尔曼增益更新状态估计；
24、更新误差协方差矩阵。
25、进一步地，所述机器学习模型m的训练过程包括：
26、收集实际测量计算得到的轨道几何参数zk，以及预测数据其中具体为通过卡尔曼滤波预测步骤得到的轨道几何参数，基于测量残差计算公式，将zk作为特征向量x，测量残差vk作为目标向量y；
27、通过随机森林回归算法构建机器学习模型m，并基于特征向量x，目标向量y对机器学习模型m进行训练，学习得到m(vk)校正值，来预测测量残差vk中的系统误差。
28、进一步地，所述基于轨道的几何参数在客户端中生成轨道变形分析报告具体包括：
29、获取当前周期和之前周期轨道的几何参数，计算当前周期和之前周期之间轨道几何参数的差异，得到各个参数的变形量，基于各个参数的变形量分析得到轨道变形分析报告；其中，轨道变形分析报告包括轨道几何尺寸偏差状态、轨道本次变化量、轨道累计变化量、轨道几何尺寸实测值、轨道几何改正数、轨道初值设置、轨道尺寸变化量曲线。
30、进一步地，新建的轨道变形监测任务的数量大于等于1个，当新建的轨道变形监测任务大于1个时，每个任务对应一台全站仪，并对每台全站仪监测得到的测量数据进行联合平差计算。
31、本专利技术第二方面公开了一种基于全站仪的轨道变形监测系统，该系统基于第一方面公开的方法实现，系统包括客户端、全站仪、全站仪控制器、温度传感器、太阳能控制器；
32、所述客户端用于安装全站仪智能监测嵌入式控制软件，供用户通过软件界面新建目标工程，并进行服务器设置，建立客户端与全站仪控制器的连接；并通过软件界面在目标工程中新建轨道变形监测任务，基于轨道变形监测任务进行测量任务参数设置；
33、所述全站仪控制器设置传输单元，用于接收客户端发送的测量任务参数，并基于测量任务参数对全站仪下发测量指令；
34、所述全站仪用于根据测量指令对观测点进行测量，得到第一测量数据；
35、所述温度传感器用于对环境进行温度监测，得到第二测量数据；
36、所述全站仪控制器的传输单元还用于对第一测量数据和第二测量数据执行获取操作，全站仪控制器还设置有数据处理单元，用于对第一测量数据和第二测量数据执行数据处理操作，得到第一处理数据，并对第一处理数据进行三维平差计算，得到观测点的三维形变量；
37、所述客户端还用于根据观测点的三维形变量计算得到轨道的几何参数，并基于轨道的几何参数在客户端中生成轨道变形分析报告；其中，轨道的几何参数包括轨距、轨道高低、轨道方向、三角坑、轨道正失；
38、所述太阳能控制器用于对全站仪、全站仪控制器、温度传感器执行供电控制。
39、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
40、本专利技术通过全站仪获取轨道观测点水平角、垂直角、距离等测量数据，并设置温度传感器，基于温度传感器的监测数据对全站仪的轨道变形测量数据进行温度补偿，通过全站仪控制器实现对轨道变形测量数据的平差计算，实时、准确地得到观测点的三维形变量，并通过卡尔曼滤波算法和机器学习算法对轨道的几何参数数据进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述步骤S2中的测量任务参数设置包括基本设置、限差设置、任务计划设置、数据处理设置、仪器温度设置、观测点设置以及测站设立设置；其中，基本设置包括TS序列号、测站点点名设置、测回数设置、是否归零观测、测回观测模式、单目标最大尝试观测次数、单任务最大尝试测回数、仪器连接方式。
3.根据权利要求1所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述第一测量数据包括观测点的水平角、垂直角和距离，所述第一测量数据的测量方式为远程多测回全圆观测监测；其中，水平角为全站仪与观测点在水平方向上的夹角，垂直角为全站仪与观测点在竖直方向上的夹角，距离为仪器到观测点的斜距和平距。
4.根据权利要求3所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述步骤S5中的数据处理操作包括：
5.根据权利要求4所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述步骤S5中对第一处理数据进行三维平差计算，得到观测点的三维形变量具体
6.根据权利要求5所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，在基于轨道的几何参数在客户端中生成轨道变形分析报告前，所述方法还包括采用卡尔曼滤波算法对轨道的几何参数执行优化处理，具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述机器学习模型M的训练过程包括：
8.根据权利要求7所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述基于轨道的几何参数在客户端中生成轨道变形分析报告具体包括：
9.根据权利要求8所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，新建的轨道变形监测任务的数量大于等于1个，当新建的轨道变形监测任务大于1个时，每个任务对应一台全站仪，并对每台全站仪监测得到的测量数据进行联合平差计算。
10.一种基于全站仪的轨道变形监测系统，所述系统基于权利要求1-9任一项所述的方法实现，其特征在于，所述系统包括客户端、全站仪、全站仪控制器、温度传感器、太阳能控制器；
...【技术特征摘要】
1.一种基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述步骤s2中的测量任务参数设置包括基本设置、限差设置、任务计划设置、数据处理设置、仪器温度设置、观测点设置以及测站设立设置；其中，基本设置包括ts序列号、测站点点名设置、测回数设置、是否归零观测、测回观测模式、单目标最大尝试观测次数、单任务最大尝试测回数、仪器连接方式。
3.根据权利要求1所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述第一测量数据包括观测点的水平角、垂直角和距离，所述第一测量数据的测量方式为远程多测回全圆观测监测；其中，水平角为全站仪与观测点在水平方向上的夹角，垂直角为全站仪与观测点在竖直方向上的夹角，距离为仪器到观测点的斜距和平距。
4.根据权利要求3所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述步骤s5中的数据处理操作包括：
5.根据权利要求4所述的基于全站仪的轨道变形监测方法，其特征在于，所述步骤s5中对...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓杰，马育麟，贾伟，黄宇，易盛，高英俏，张奕珂，
申请(专利权)人：杭州石峦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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