[发明专利]惯性轨道测量仪动态校准系统、方法及其应用

说明书

惯性轨道测量仪动态校准系统、方法及其应用，该系统是基于双速度传感器与车载天线阵列组合的惯性轨道测量仪动态校准系统，包括轨道、轨距传感器、惯性传感器、差分基站；车载天线阵列每根地面天线中心位置都具备对应的工程坐标系坐标；并且同一根地面天线至少与两个差分基站的数据进行解算；轨道采用速度传感器进行速度测量,并配合轨距传感器进行航向角偏移测量；将该速度变化和角度变化用于惯性传感器的加速度和角速度校准；所述差分基站通过无线通信链路与所述车载天线阵列实现无线通信。本发明解决了惯性轨道测量仪校准需要静态停留的问题，避免了现有技术在开始测量前必须静态校准的问题，实现惯性轨道测量仪的动态校准。

技术领域

本发明属于铁路轨道测量技术领域，涉及一种惯性轨道测量仪动态校准方法及其应用，尤其是涉及一种基于双速度传感器与多天线阵列组合的惯性轨道测量仪动态校准方法及其应用。

背景技术

轨道测量仪是铁路测量专用设备，用于轨道内外部几何参数测量。传统的惯性轨道测量仪（简称“测量小车”），测量前需要进行绝对校准，主要校准方式有：

1.全站仪校准

（1）把CPⅢ成果输入到全站仪中，先对测区内CPⅢ控制点进行检查，确保控制点数据(平面坐标及高程)正确无误，检查控制点是否受到破坏。全站仪观测周边8个CPⅢ点进行不整平自由设站，如果现场条件不满足，至少应使用6个控制点。全站仪不整平自由设站平差计算后东坐标、北坐标和高程的中误差应在1mm以内，方向的中误差应在2秒以内，否则应重新设站。与测量小车同向的控制点参与自由设站平差计算时弃用要谨慎。

（2）设站后要使用控制点检核全站仪设站，搬站前也要再次检核，以证实此次设站测量结果的可靠性；如测量条件不佳，测量期间可增加检核次数。采集数据时测量小车要停稳，全站仪采用精确模式，棱镜要正对全站仪。

（3）全站仪自由设站观测完成后，得到全站仪自由设站处的三维坐标和高程，通过无线通讯将数据传送至测量分析软件，结合轨距、超高等信息进行数据处理后推算得到测量小车初始位置的三维坐标。

2、激光断面仪校准

将测量小车放置在垂直于单个固定目标（可是CPⅢ控制点或固定桩轨道控制点）的位置。将激光定位仪激光大致对准垂直方向，并点击“测量”按钮。将激光对准距离 2m，垂直角5°的固定目标上安置的十字靶标中心。激光定位仪校准时将进行距离和角度测量，整个校准过程需要保持测量小车静止，进而小车获得初始位置处的三维坐标。

3、单天线GNSS静态校准

（1）将轨道测量小车上的流动站安装在对中杆上测量几个已知控制点，检核已知控制点偏差的方式判断测量精度。

（2）将天线安置在测量小车的横梁卡槽中心，将全球导航定位系统GNSS基准站接收到的数据通过网络实时传输给流动站（测量小车）中的GNSS接收机。小车数据分析软件将采集到的数据、流动站采集到的GNSS数据以及检测出的轨道内部几何参数进行数据融合，计算出对应里程处的轨道中线三维坐标和轨面高程。

方式1 采用光学测量方法，需要观测多个已知标定点，需要提前将已知点成果输入数据分析软件，全站仪进行自由设站观测至少6个标定点，观测完成后根据自由网平差结果选择并剔除坐标不符值超限（设站残差建议控制在0.7mm（东坐标、北坐标、高程）、2.0″（方位角））的控制点。整个校准过程小车需要保持静止。

方式2采用光学测量方法，需要利用单个已知标定点，如CPIII或固定桩轨道控制点；需要提前将已知点成果输入，采用强制对中安置于轨道测量小车上的全站仪或激光定位仪照准已知控制点，获取测量小车距已知控制点间距离和角度，进而反算得到小车中心的三维坐标和小车初始位置姿态。该过程同样需要在静止情况下进行。