[发明专利]一种轨道平整度测量方法

权利要求书

1.一种轨道平整度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将具有加速度传感器、角速度传感器、磁传感器的行走机构放置在轨道上，并移动到轨道相应位置；

(2)获取加速度传感器、角速度传感器的原始数据，根据原始数据得出行走机构的俯仰角、偏航角和翻滚角；

(3)判断步骤(2)中获得的俯仰角、偏航角、翻滚角是否位于标准阈值区间内，如果位于标准阈值区间内则说明轨道平整，否则，轨道不平整；

所述步骤(2)具体包括；

(2.1)获取加速度传感器、角速度传感器的原始数据作为四元素，利用该四元素作为初值初始化四元素q₀、q₁、q₂、q₃，将四元素q₀、q₁、q₂、q₃转化为欧拉角θ、ψ、该组欧拉角作为第一组姿态角Q₀，θ、ψ、分别表示俯仰角、偏航角、翻滚角；

(2.2)对加速度传感器的原始数据进行中值滤波，得到加速度数据A-data，A-data包含分别对应x轴，y轴，z轴的A_x,A_y,A_z三个分量，利用这三个分量进行姿态解算，得到俯仰角θ，翻滚角以及z轴与重力加速度的夹角γ，其中

(2.3)获取磁传感器的原始数据并进行中值滤波，得到磁数据M-data，该数据包含三个分量M_x,M_y,M_z，然后进行倾斜补偿：

根据倾斜补偿结果得到偏航角其中θ、为步骤(2.2)中得到俯仰角、翻滚角；

(2.4)对角速度传感器的原始数据进行均值滤波得到角速度数据ω-data，对ω-data积分运算后得到对应的角度Q_k＝(ω_k-ω_b)dt+Q_k-1，其中，Q_k为当前时刻的角度；ω_k为角速度传感器当前时刻的角速度；λω_b为当前时刻角速度的偏移量；dt为采样周期；Q_k-1为前一时刻的角度值；

(2.5)将步骤(2.2)、(2.3)、(2.4)获得的俯仰角θ、翻滚角偏航角ψ、当前时刻的角度Q_k通过卡尔曼滤波算法进行融合得到第二组姿态角Q₁；

(2.6)将第一组姿态角Q₀和第二组姿态角Q₁通过一阶互补滤波进行融合，得到融合后数据Q_t＝αQ₀+βQ₁，根据融合后数据Q_t得到最终准确的俯仰角、翻滚角、偏航角，其中，α，β对应Q₀、Q₁置信权重，α+β＝1。

2.如权利要求1所述的轨道平整度测量方法，其特征在于，α取值范围为0.3-0.5，β取值范围：0.7～0.5。

3.如权利要求1所述的轨道平整度测量方法，其特征在于，所述行走机构上还安装有定位系统，该定位系统用于对行走机构进行定位，确定行走机构在轨道上的位置。

4.如权利要求1所述的轨道平整度测量方法，其特征在于，当俯仰角、偏航角、翻滚角不在标准阈值区间内时，行走机构停止走动并发出报警。