[发明专利]低速轨道检测系统与方法

权利要求书

1.一种低速轨道检测系统，其特征在于，包括：惯性导航系统、里程计、轨距计和轨检车体；

轨检车体包括T形梁、多个行走轮；所述T形梁包括3个端，每个端的侧面上设置1个行走轮；

所述惯性导航系统设置在所述T形梁的上方，所述轨距计设置在所述T形梁内部，所述里程计安装在行走轮上；

所述惯性导航系统与所述里程计和所述轨距计通过电气接口连接，至少用于测量所述轨检车体的姿态、速度和位置数据，并结合里程计、轨距计的数据计算轨道几何状态。

2.根据权利要求1所述的低速轨道检测系统，其特征在于，惯性导航系统包括陀螺、加速度计、惯性器件电路、导航计算机和通用接口电路；其中，

陀螺用于测量角速度数据；

加速度计用于测量加速度数据；

惯性器件电路用于采集陀螺和加速度计的测量数据；

导航计算机至少用于完成惯性导航解算、里程计数据的解算、轨距计数据的解算、多种测量模型和误差补偿模型解算；

通用接口电路至少用于连接里程计和轨距计。

3.根据权利要求2所述的低速轨道检测系统，其特征在于，导航计算机包括系统误差校正模块、导航解算模块、最优估计模块、轨道检测解算模块和结果输出模块；

导航解算模块用于根据陀螺和加速度计的测量数据完成姿态解算、速度解算和位置解算；

系统误差校正模块用于校正系统误差和重力异常误差；

最优估计模块至少用于将惯性导航数据、里程计数据、轨距计数据对系统误差进行最优估计；

轨道检测解算模块用于轨道检测模型解算和误差补偿；

结果输出模块至少用于输出轨道检测数据、惯性导航数据和轨道的几何状态数据。

4.根据权利要求2所述的低速轨道检测系统，其特征在于，导航计算机还包括重力异常解算模块、轨道约束解算模块和车体动力学解算模块中的一个或多个模块；

重力异常解算模块用于计算重力异常数据，补偿实际重力与惯性导航解算过程中采用的重力模型之间的误差；

轨道约束解算模块用于装载低速轨道检测系统的检测车在轨道上的运动约束模型解算和误差补偿；

车体动力学解算模块用于车体动力学运动模型解算和误差补偿。

5.根据权利要求3所述的低速轨道检测系统，其特征在于，所述里程计为2个以上；

轨检车体还包括多个限位轮、整体预紧装置和轨距预紧装置，所述多个限位轮设置在所述T形梁的底部，包括分别设置在T形梁的3个端的行走限位轮和设置在位于同一侧铁轨的行走限位轮之间的轨距限位轮；整体预紧装置与所述行走限位轮连接，用于使行走限位轮紧靠钢轨内侧面；轨距预紧装置与所述轨距限位轮连接，用于使轨距限位轮紧靠钢轨内侧面。

6.根据权利要求1所述的低速轨道检测系统，其特征在于，还包括全站仪或卫星导航接收机，将惯性导航系统解算数据与全站仪或卫星导航接收机数据进行深度融合，提高轨道检测精度。

7.一种低速轨道检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

A：对惯性导航系统采用双位置对准方法进行初始对准；

B：根据轨道环境温度的变化特性对陀螺和加速度计的零偏、安装误差、标度因数进行温度标定和误差补偿；

C：采集陀螺、加速度计、里程计和轨距计的测量数据；

D：根据陀螺数据和加速度计数据、重力异常解算数据进行导航解算，并将导航解算的结果与里程计数据、轨距计数据、轨道约束解算模块的数据和车体动力学解算模块的数据进行最优估计；

E：对步骤D的最优估计结果进行轨道解算模型的解算和误差补偿，得到轨道检测结果。