[发明专利]一种基于惯导角度量测的轨道平面最佳线形确定方法

摘要

本发明公开了一种基于惯导角度量测的轨道平面最佳线形确定方法，目的在于，符合铁路轨道技术规范要求、结果精度高、处理过程计算量小、数据处理时间短，所采用的技术方案为：在基于惯导角度量测的基础上，结合轨道平面最佳线形优化模型，首先根据定长曲率曲线最小二乘拟合斜率变化对轨道进行概略分段，然后使用组合迭代算法进行精确分段并拟合最佳线形参数。

主权项

1.一种基于惯导角度量测的轨道平面最佳线形确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对轨道平面进行惯导角度量测得到惯导方向角数据序列，将惯导方向角数据序列沿线路里程差分得到各检测点处的曲率变化特征，并与检测点处的里程组成有序的曲率‑里程序列，从而得到曲率‑里程曲线；2)对步骤1)的曲率‑里程曲线中的检测点i的前后两段数据和分别应用最小二乘直线拟合算法进行拟合，m_i表示测点i处的里程，k_i表示测点i处的曲率，计算前一段拟合曲线与后一段拟合曲线的斜率差，根据轨道线形曲率特征以及曲率曲线基于最小二乘拟合斜率变化规律，对线形进行分段得到多组分段点坐标，从而将轨道平面分为多段基本线元组；3)对每一段基本线元组的分段点，首先根据轨道线形曲率特征拟合线形，然后组合迭代至该基本线元组最优，再处理下一基本线元组，最后对多段基本线元组进行整合后即得到整条轨道的最佳线形参数，从而确定最佳线形；根据轨道线形曲率特征拟合线形的步骤包括：首先确定起点、一组分段点以及终点横坐标(M₀,M₁,M₂,M₃,M₄,M_e)，然后结合轨道平面线形曲率的特征，按照以下原则确定其曲率值：其中，直线段曲率为0，圆曲线段曲率正比于1/R，M_j代表测点j的横坐标，ω的值是横坐标为M₂至M₃的测点曲率值的平均数，E(k(M₂),k(M₂+1),…,k(M₃))代表对k(M₂),k(M₂+1),…,k(M₃)一系列数求平均，最后将坐标确定的各点逐次相连后得到拟合的曲率‑里程曲线，沿里程积分后得到拟合的方向角‑里程曲线，并计算每一分段点组合下的目标函数值；组合迭代的具体步骤为：首先确定迭代进行的搜索域范围，代入概略分段点轨道线形为初始目标解(dS,X)，利用目标函数计算初始目标函数值f(dS,X)，所述目标函数为：min(f(dS,X))＝∑Δ_i²，dS是自变量，对dS沿里程进行积分可得S，其中S是为轨道每一量测点里程及该里程处拟合方向角的有序集合，X为量测数据里程、方向角的有序集合，Δ_i＝α_i‑α_i'表示测点方向角α_i与拟合方向角α_i'的偏差；然后在搜索域内改变分段点组合，重新确定轨道线形(dS_n,X)，计算目标函数值f(dS_n,X)，若f(dS_n,X)＜f(dS,X)，则接受新解，否则接受原解；最后判断是否遍历搜索域内的所有分段点组合，是则算法终止，否则重复步骤2)。