[发明专利]基于车载Lidar点云的铁路轨道轨距和水平参数测量方法

摘要

本发明公开了一种基于车载Lidar点云的铁路轨道轨距和水平参数测量方法，步骤如下：S1.构建轨道模型；S2.将轨道模型与车载Lidar轨道点云做初始匹配；S3.将轨道模型与车载Lidar轨道点云做精确匹配，分别计算左右钢轨模型工作边和上踏面到对应的车载Lidar点云的距离，并根据钢轨模型工作边到车载Lidar点云的距离调整轨距；S4.重复步骤S3，迭代进行，直到钢轨模型工作边和上踏面到车载Lidar点云距离均小于设定的阈值为止。本发明实现铁路轨道几何参数高精度测量，实现了顾及轨距和水平参数的轨道模型与车载Lidar轨道点云的匹配，并基于轨道模型测量铁路轨道的轨距和水平参数，为使用车载Lidar技术进行铁路轨道测量提供了技术支撑。

主权项

1.一种基于车载Lidar点云的铁路轨道轨距和水平参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：按照标准轨距构建包括左右钢轨的三维的轨道模型（1），并在轨道模型（1）上分别标定左右钢轨的工作边（2）、上踏面（3）和轨顶中心（4），以及工作边（2）中距轨顶面16mm处的位置（5）；S2：将车载Lidar钢轨点云与轨道模型（1）做初始匹配，调整轨道模型的位置和姿态使其与车载Lidar钢轨点云一致；S3：建立轨道模型左右钢轨的工作边（2）及上踏面（3）与车载Lidar钢轨点云的对应关系，并根据最小二乘法求解匹配参数；根据匹配参数对模型的姿态和位置进行调整，并计算：左侧钢轨模型工作边与车载Lidar钢轨点云中对应位置的距离d1，左侧钢轨模型上踏面与车载Lidar钢轨点云中对应位置的距离d2，右侧钢轨模型工作边与车载Lidar钢轨点云中对应位置的距离d3，右侧钢轨模型上踏面与车载Lidar钢轨点云中对应位置的距离d4；根据d1和d3的均值修正轨道模型的轨距调整参数，使得模型轨距接近真实轨距；S4：重复步骤S3，迭代进行，直到d1、d2、d3和d4均小于设定的阈值为止；S5：匹配完成后的轨道模型的左右钢轨轨顶中心（4）的Z坐标差即为轨道的水平参数；匹配完成后的轨道模型的左右钢轨工作边中距轨顶面16mm处的位置（5）的距离即为轨距参数；所述S2的具体方法为：S21：分别计算车载Lidar钢轨点云和轨道模型的重心坐标；S22：基于钢轨模型中左侧轨顶中心计算左侧钢轨模型的主方向，并基于PCA算法计算车载Lidar钢轨点云中左侧钢轨点云的主方向；S23：平移轨道模型使其重心与车载Lidar钢轨点云的重心重合，并旋转轨道模型使左侧钢轨模型的主方向与车载Lidar钢轨点云中左侧钢轨点云的主方向一致。