[发明专利]一种铁路轨道平顺性实时检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种铁路轨道平顺性实时检测方法，其特征在于，应用于一种铁路轨道平顺性实时检测装置，所述检测装置包括车体以及搭载在所述车体上的惯性测量单元、北斗接收机、里程计、轨距仪、FPGA板卡以及5G通信模块；所述车体的车轮沿待检测铁路轨道运动，所述惯性测量单元位于所述铁路轨道中某一轨道的正上方；以所述惯性测量单元的中心为原点建立载体坐标系，其中，载体坐标系的x轴方向为所述车体的前进方向，所述载体坐标系的y轴方向为所述前进方向的右侧方向，所述载体坐标系的z轴方向为根据x轴和y轴，按右手定理确定的方向；所述北斗接收机位于所述载体坐标系的y轴上；所述里程计安装于x轴对应的车轮上；所述轨距仪安装于所述里程计对侧的车轮上；FPGA用于对所述惯性测量单元、北斗接收机、里程计和轨距仪采集到的数据进行时间同步，并基于北斗实时PPP-AR/INS/里程计松组合技术对待检测铁路轨道的不平顺性进行检测；所述5G通信模块用于接收北斗卫星实时精密轨道、钟差、码间偏差、未矫正相位延迟数据和传输不平顺性检测结果；

所述方法包括：

在所述检测装置沿所述待检测轨道运动过程中：

基于惯性导航系统实时确定各时刻的位置信息、速度信息和姿态信息，所述位置信息为空间坐标信息；

基于北斗卫星导航系统实时PPP-AR确定各时刻的位置信息和速度信息，其中，采用5G通信模块获取北斗卫星实时精密轨道、钟差、未矫正相位延迟、码间偏差；

基于里程计实时确定各时刻的速度信息；

利用卡尔曼滤波对基于惯性导航系统确定的各时刻的位置信息和速度信息、基于北斗卫星导航系统确定的各时刻的位置信息和速度信息以及基于里程计确定的各时刻的速度信息进行松组合处理，得到各时刻融合滤波后的位置信息以及姿态信息；

根据各时刻融合滤波后的位置信息，确定所述检测装置的运动轨迹；

在所述检测装置完成沿所述待检测轨道的运动时：

根据相邻轨道枕木的设计间距以及所述检测装置的运动轨迹，确定各轨道枕木的位置坐标，其中，第一根轨道枕木位于所述运动轨迹的起点；

根据轨道枕木的位置坐标确定轨道枕木的实测正矢；

根据轨道枕木的实测正矢和设计正矢计算所述待检测轨道的方向不平顺性；

根据轨距仪测得的轨距以及融合滤波后的姿态信息中的横滚角信息计算所述待检测轨道的高低不平顺性；

采用5G通信模块传输检测结果。

2.根据权利要求1所述的铁路轨道平顺性实时检测方法，其特征在于，在进行松组合之前，还包括：

对基于惯性导航系统确定的各时刻的位置信息和速度信息、基于北斗卫星导航系统确定的各时刻的位置信息和速度信息以及基于里程计确定的各时刻的速度信息进行参考系的统一。

3.根据权利要求1所述的铁路轨道平顺性实时检测方法，其特征在于，在得到各时刻融合滤波后的位置信息和姿态信息之后，还包括：对各时刻融合滤波后的位置信息和姿态信息进行平滑处理。