[发明专利]一种高铁测量用惯性定位定向装置及方法

权利要求书

1.一种高铁测量用惯性定位定向装置，其特征在于，包括：

T字型检测车（1），由横杆和纵杆构成；

光纤惯导测量组件（2），安装于横杆与纵杆的交接点，用于测量检测小车角速度信息和加速度信息；

里程计（4），安装于T字型检测车（1）的三端点处的车轮上，用于测量车轮运动距离；

轨道尺（5），安装于T字型检测车（1）的纵杆下表面，用于测量高铁轨道宽度；

定位针（6），安装于T字型检测车（1）的纵杆下表面，用于为光纤惯导测量组件（2）提供测量基准；

计算机（9），分别与光纤惯导测量组件（2）、轨道尺（5）和里程计（4）电连接，用于对测量数据进行分析计算得到高铁的相关安全参数。

2.根据权利要求1所述的高铁测量用惯性定位定向装置，其特征在于，所述光纤惯导测量组件（2）包括光纤惯导（10）、手摇式四位置转位机构、磁屏蔽罩（11）和磁屏蔽底座（14），光纤惯导（10）位于手摇式四位置转位机构上，光纤惯导（10）和手摇式四位置转位机构一起置于磁屏蔽罩（11）和磁屏蔽底座（14）形成的密闭腔内。

3.根据权利要求2所述的高铁测量用惯性定位定向装置，其特征在于，所述手摇式四位置转位机构包括转动托盘（12）、摇杆（3）、齿轮传动机构和锁位机构，光纤惯导安装于转动托盘（12）上，转动托盘（12）通过齿轮传动机构连接摇杆（3），在摇杆（3）驱动下，转动托盘（12）能带动光纤惯导转动到0°、90°、180°、270°位置上并通过锁位机构锁紧，锁紧后角度固定精度优于20＂，其中在0°位置时光纤惯导的前端正对测量的前方。

4.根据权利要求2或3所述的高铁测量用惯性定位定向装置，其特征在于，所述光纤惯导包括光纤陀螺和石英加速度计，光纤陀螺在1h内的精度优于0.01°/h，石英加速度计在1h内的精度优于50μg。

5.根据权利要求1或2或3所述的高铁测量用惯性定位定向装置，其特征在于，所述T字型检测车的三端点处的三个车轮直径相同且不超过10cm，与车轮相连接的三个里程计的精度相同且不低于3600线/周。

6.利用权利要求1～5任意一项所述的装置进行高铁安全性能测量的方法，其特征在于，具体为：

（1）在高铁铁路路基地面上设置标记点，标记点尽量与CPII点接近且尽量位于两条铁轨之间的中间位置，利用GPS定位信息确定标记点的坐标值，定位精度优于2cm，且测距误差小于3mm；

（2）选取两个标记点作为测量的起点和终点，建立测量坐标系，测量坐标系的原点O位于起点上，X轴穿过起点和终点并由起点指向终点方向；

（3）将权利要求1～5任意一项所述的装置放置于高铁轨道上，定位针位于原点O，轨道尺顶紧两侧轨道的侧面；

（4）启动光纤惯导；将光纤惯导转至270°位置并锁紧，光纤惯导采集数据；再将光纤惯导转至90°位置并锁紧，光纤惯导采集数据；光纤惯导利用270°和90°位置采集的数据完成粗对准和自标定；自标定完成后，光纤惯导继续采集数据，利用该数据完成90°位置上的第一次精对准；90°位置精对准完成后，控制光纤惯导处于导航状态；将光纤惯导转至0°位置并锁紧，光纤惯导采集数据并完成0°位置第一次精对准，再利用90°位置精对准时的采集数据以及90度转至0度位置时采集的数据对0°位置第一次精对准结果进行修订；

（5）调整检测车前后位置与定位针的左右位置，使定位针正对测量起点，计算机接收起点定位参数信息即定位针相对两侧铁轨的距离、定位针相对测量起点的距离；

（6）推行T字型检测车，在推行的过程中计算机实时接收光纤惯导输出的检测小车角速度信息和加速度信息、里程计的距离增量信息、轨道尺输出的轨道宽度信息，依据这些信息进行检测小车在轨道上轨迹相关参数计算；

（7）检测车到达终点，调整检测车前后位置与定位针的左右位置，使定位针正对测量终点，计算机接收终点定位参数信息即定位针相对量侧铁轨的距离、定位针相对终点的距离；

（8）光纤惯导在0°位置处进行第二次精对准；将光纤惯导转动到90°位置，进行第二次精对准，利用0°位置第二次精对准时采集的数据对90°位置第二次精对准结果进行修正；

（9）计算机依据起点定位参数、检测小车在轨道上轨迹相关参数、终点定位参数以及90°位置第二次精对准修正结果进行轨道闭环测量。