[发明专利]一种铁路轨道平顺性实时检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种铁路轨道平顺性实时检测装置及检测方法。该检测方法包括：在检测装置沿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；基于北斗卫星导航系统实时确定各时刻的位置信息和速度信息；基于里程计实时确定各时刻的速度信息；将上述数据作为卡尔曼滤波里的信息向量进行松组合处理，得到各时刻融合滤波后的位置信息以及姿态信息。在检测装置完成沿待检测轨道的运动时：根据融合滤波后的位置信息以及姿态信息实时确定待检测轨道的轨道方向不平顺性和高低不平顺性。本发明提供的铁路轨道平顺性实时检测装置及检测方法能够兼顾检测精度、检测效率以及实时性。

技术领域

本发明涉及铁路轨道平顺性检测技术领域，特别是涉及一种铁路轨道平顺性实时检测装置及检测方法。

背景技术

轨道检测的方法从线路是否空载分为动态检测和静态检测两部分。动态检测是利用动态轨检车对有载轨道检测几何参数的方法，静态检测是利用相对测量模式或绝对测量模式对空载轨道检测几何参数的方法。大型的动态轨检车虽然速度快但是精度不够，便利性不足，具有一定局限性。轨道静态检测分为相对测量和绝对测量，相对测量法主要有弦测法、惯性基准法，绝对测量主要有极坐标法、GNSS的PPK法等等。弦测法易受轨缝、轨道肥边等因素的影响，惯性测量精度易发散，极坐标法的全站仪对外界环境要求苛刻且测量速度慢，PPK法的卫星信号受环境影响被干扰、遮挡，影响定位结果的准确性且不具备实时性，均有一定不足。总结来说，传统的轨道检测技术存在难以兼顾检测精度、检测效率和实时性的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路轨道平顺性实时检测装置及检测方法，能够兼顾检测精度、检测效率以及实时性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

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；所述通信模块用于传输不平顺性检测结果。

本发明还提供了一种铁路轨道平顺性实时检测方法，该检测方法应用于本发明所提供的铁路轨道平顺性实时检测装置，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；