[发明专利]一种车载全站仪位置参数的测量方法

摘要

一种车载全站仪位置参数精确测量方法，先对车载全站仪位置参数进行粗测；然后测得车载全站仪位置参数的修正量，最后得到车载全站仪位置的精确参数值。本发明在车载全站仪轨道精测方法的模型中，找到了车载全站仪位置参数精测的数学模型及方法，可直接用于全站仪位置参数的求解，有效提高了车载全站仪位置参数的测量精度，适用于高速铁路无砟轨道的快速精调与日常维护。

主权项

1.一种车载全站仪位置参数精确测量方法，其特征是按如下步骤：(1)车载全站仪位置参数测量全站仪安装于轨道检查仪上，设D为车载全站仪站点位置到轨道检查仪右轨作用边的横向距离，H为车载全站仪站点位置到轨道检查仪所在轨道面的垂向距离；建立小车空间直角坐标系：坐标系原点位于车载全站仪站点位置(Xs,Ys,Zs)，X′轴正方向为线路方向，Z′轴垂直于轨道检查仪所在的轨道平面，向上为正方向，Y′轴与X′轴和Z′轴垂直，遵守左手空间直角坐标系定则；轨道检查仪在轨道上停稳，由小车内部传感器测得当前点轨道的轨距g，根据小车空间直角坐标系定义，当前轨道中线点的坐标(xC,yC,zC)为：用车载全站仪依次测量≥3个CPIII控制点，完成免置平设站，得到车载全站仪站点坐标(XS,YS,ZS)；结合轨道中线设计线形，确定出轨道检查仪所在轨道纵断面的位置，进而计算出该位置轨道设计中线坐标(XD,YD,ZD)，采用公式(2)将轨道设计中线坐标(XD,YD,ZD)转换成小车空间直角坐标系下的坐标(xD,yD,zD)：其中R为小车空间直角坐标系与大地坐标系之间的坐标旋转矩阵；在小车空间直角坐标系下，根据轨道实际中线坐标和设计中线坐标的位置关系，得到线路横向偏差和垂向偏差：Eh＝‑(yC‑yD)cosα‑(zC‑zD)sinα   (3)Ev＝‑(yC‑yD)sinα+(zC‑zD)cosα   (4)其中，α为水平倾角，可由小车倾角传感器测量得到；结合轨道已知的横向偏差Eh和垂向偏差Ev，将公式(1)和(2)代入公式(3)和(4)，联立方程组便可求解车载全站仪位置参数D和H；(2)车载全站仪位置参数精确测量将轨道检查仪移动至另一位置停稳，测量轨距g1和水平倾角α1，轨道已知的横向偏差和垂向偏差记为Eh1和Ev1；车载全站仪依次测量≥3个CPIII控制点，完成免置平设站，得到车载全站仪站点坐标(XS1,YS1,ZS1)，通过公式(2)，得到小车空间直角坐标系下的轨道中线设计坐标(xD1,yD1,zD1)；重复以上步骤一次以上移动轨道检查仪，测量轨距gi和水平倾角αi，轨道已知的横向偏差和垂向偏差记为Ehi和Evi；车载全站仪依次测量≥3个CPIII控制点，进行免置平设站，得到车载全站仪站点坐标(XSi,YSi,ZSi)和小车空间直角坐标系下的轨道中线设计坐标(xDi,yDi,zDi)；将步骤(1)得到的位置参数D和H的基础上，利用多余观测量gi,αi,yDi和zDi，得误差方程：δEh＝cosαiδD+sinαiδH+(D‑gi/2+yDi)cosαi+(H+zDi)sinαi‑Ehi   (5)δEv＝sinαiδD‑cosαiδH+(D‑gi/2+yDi)sinαi‑(H+zDi)cosαi‑Evi   (6)其中：δEh和δEv为横向偏差和垂向偏差的误差，δD和δH为位置参数D和H的修正量；将误差方程表示为矩阵形式：其中：根据最小二乘原理，为其设定条件：VTPV＝min，得到BTPV＝0，利用矩阵求逆或解高斯方程的方法求解修改量δx：δx＝(BTPB)‑1BTPl   (7)其中P为单位权阵，最终得到车载全站仪位置参数精确测量值D′和H′：