[发明专利]一种基于双天线GNSS/INS的轨向不平顺测量方法

说明书

本发明公开了一种基于双天线GNSS/INS的轨向不平顺测量方法。本发明针对现有技术的不足，以轨检仪为载体，构建动态基准站来实现双天线GNSS高精度差分测量，利用测得的高精度GNSS数据来校正INS的累积误差，得到铁轨一侧轨向数据后综合轨距数据得到铁轨另一侧的轨向数据，从而得到连续、准确的轨向不平顺测量数据。本发明包括以下步骤：步骤1：设备安装；步骤2：设备初始化；步骤3：数据测量；步骤4：数据融合；步骤5：轨向计算。

技术领域

本发明涉及铁路工务线路检测领域，尤其涉及一种基于双天线GNSS/INS的轨向不平顺测量方法。

背景技术

轨向(曲线段称为正矢)是指由于钢轨硬弯、扣件松动、缓和曲线顺坡不良等原因造成的钢轨内侧面测量点沿纵向的水平变化量，轨向值的大小反映了轨道左右两轨前进的方向。轨向对于行车的平稳性有重要意义，因为轨向不良会引起列车左右摇摆，加剧轮轨横向力，从而引起线路病害，对高速行车尤其如此。严重的轨向不平顺将会引起很大的横向力，可能使轨枕、扣件不良地段的钢轨倾翻或轨排横移，在无缝线路上，还会引起胀轨跑道，危及行车安全。

使用轨检仪进行轨向不平顺测量的重点和难点是要解决测量过程中严重的误差积累问题，而造成这一问题的原因是轨检仪测量轨向不平顺的核心测量元件是惯性器件。惯性器件有着短期测量精度高、数据更新率高、抗干扰能力强等优点，但其测量过程不参考外部环境而是通过内部积分计算进行，因此误差将随时间快速累积。而且这个累积误差属于原理上的问题，所以只能通过附加外部手段对其进行校正，这样就影响了测量的连续性，也使检测算法变得更加复杂。

因此有必要设计一种改进的轨向不平顺测量方法，在保证测量精度的前提下，不受累计误差的影响，实现全天候、长时间、连续的轨向不平顺测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双天线GNSS/INS的轨向不平顺测量方法。

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种基于双天线GNSS/INS的轨向不平顺测量方法，该方法以轨检仪为载体，构建动态基准站来实现GNSS高精度差分测量，利用测得的高精度GNSS数据来校正INS的累积误差，得到铁轨一侧轨向数据后综合轨距数据得到铁轨另一侧的轨向数据，从而得到连续、准确的轨向不平顺测量数据。

本发明的技术方案是：

一种基于双天线GNSS/INS的轨向不平顺测量方法，包括以下步骤：

步骤1：设备安装。将设备安装在载体上并与控制系统相连，双天线间保持一定距离，双天线安装位置的中点与INS测量模块测量位置重合；

步骤2：设备初始化。将系统通电，通过控制系统对设备进行参数设置，完成设备的初始校正，使INS测量和GNSS测量开始时刻相同，使设备开始记录数据；

步骤3：数据测量。推动轨检仪在铁轨上前进，INS测量模块和双天线GNSS测量模块以各自的测量频率对所在位置进行连续实时动态测量，得到各自的位置测量数据；

步骤4：数据融合。将测得的INS测量数据和双天线GNSS测量数据按照一定的判定依据和融合算法进行融合，得到最终的测量点位置测量数据，并传输给上位机进行存储、计算、分析；

步骤5：轨向计算。通过得到的测量点位置测量数据计算出一侧轨道的轨向数据，综合轨检仪测得的轨距计算出另一侧轨向数据，分析轨道不平顺情况。

所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：将INS测量模块的测量数据(x₀,y₀)做为INS测量的最终输出位置测量数据(x_INS,y_INS)；