[發(fā)明專利]一種GPS軌道不平順檢測系統(tǒng)及其檢測方法

有效

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• 申請日: 2010-07-19
• 公開（公告）號: CN102337710A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 韓云飛
• 申請（專利權）人: 西安奧通數碼科技有限公司
• 主分類號: E01B35/00
• 分類號: E01B35/00
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 黃瑞華

1.一種GPS軌道不平順檢測系統(tǒng)，包括測量單元和數據后處理單元，其特征在于：所述測量單元包括活動設置在軌道表面的移動支架和測量裝置；所述測量裝置剛性固定在移動支架上，該測量裝置包括2個獨立設置的測量數據采集記錄儀；所述測量數據采集記錄儀用于實時測量移動支架的狀態(tài)數據并將每次測量的狀態(tài)數據按照時間順序排列記錄到數據記錄單元中；所述數據后處理單元用于離線處理數據記錄單元中記錄的狀態(tài)數據。

2.如權利要求1所述一種GPS軌道不平順檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述測量數據采集記錄儀由一個雙天線GPS定位定向儀、三個陀螺儀、三個加速度計和一個導航計算與數據記錄中心構成，其中雙天線GPS定位定向儀用于測量移動支架的絕對位置、運行速度、軌向方向角和傾斜角，三個陀螺儀測量移動支架的三維角速度，三個加速度計測量移動支架的三維加速度；所述導航計算與數據記錄中心對GPS定位定向儀所輸出的絕對位置、運行速度、軌向方向角和傾斜角以及三個陀螺儀所輸出的三維角速度和三個加速度計所輸出的三維加速度數據進行導航計算處理，得出精確的時間、絕對位置、軌向方向角和傾斜角，并按時間順序將狀態(tài)數據記錄在測量與數據采集記錄儀內部；所述移動支架的狀態(tài)數據是指移動支架的絕對位置、軌向方向角和傾斜角。

3.如權利要求1所述一種GPS軌道不平順檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述移動支架包括四個縱向移動支架和二個橫向移動支架，該四個縱向移動支架和二個橫向移動支架通過六個連接件活動連接，使所述移動支架成為一個ZZ型的非剛性結構。

4.如權利要求1所述一種GPS軌道不平順檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述移動支架與軌道之間設置有滑動裝置，該滑動裝置包括一個主安裝板、二個側安裝板、二個導向輪和一個主滾動輪；所述導向輪包括一個固定支架、第一活動軸、一個彈簧、第二活動軸和金屬軸承；所述主滾動輪由一個圓筒形尼龍件、二個金屬軸承和一個金屬軸組成。

5.一種GPS軌道不平順檢測方法，其特征在于，按照如下步驟：

(1)實時測量軌道的狀態(tài)數據并將其按照時間順序排列；所述狀態(tài)數據是指測量點的絕對位置、軌向方向角和傾斜角；

(2)將步驟(1)中絕對位置計算成相應的里程數據，并按照時間先后順序將里程數據進行排序；

(3)按照步驟(2)所得里程數據的順序將步驟(1)中的里程、軌向方向角和傾斜角按選定步長進行篩選排序；

(4)對步驟(3)中已排序的軌向方向角進行平滑處理，并在軌向方向里程坐標系中建立軌向方向測量曲線；

(5)根據軌向方向測量曲線的幾何特征劃分區(qū)段，確定每個區(qū)段內軌向方向平順曲線的類型；并在軌向方向測量曲線基礎上，用最小二乘法確定代表軌向方向平順曲線的軌向方向函數的參數，使軌向方向平順曲線與軌向方向測量曲線偏差值的平方和為最小；當軌向方向變量為零時，軌向方向平順曲線是直線型；當軌向方向變量為非零的常數時，軌向方向平順曲線是圓弧線型；當軌向方向變量為一次變量時，軌向方向平順曲線是過渡線型；

(6)通過軌向方向測量曲線與軌向方向平順曲線的差分，計算出軌向方向不平順曲線；

(7)以積分方式將軌向方向不平順曲線轉換成軌向幾何不平順曲線，以此得出軌向幾何不平順絕對值；

(8)使用不同的觀察波長對軌向幾何不平順絕對值進行處理計算，得出相應波長的軌向幾何不平順測量值；

(9)按里程順序讀取傾斜方向測量數據，并其進行平滑處理，在傾斜方向里程坐標系中，建立傾斜方向測量曲線；

(10)根據傾斜方向測量曲線的幾何特征劃分區(qū)段，確定每個區(qū)段內傾斜方向平順曲線的類型；并在傾斜方向測量曲線基礎上，用最小二乘法確定傾斜方向平順曲線的傾斜方向函數的參數，使傾斜方向平順曲線與傾斜方向測量曲線間偏差值的平方和為最小；當傾斜角方向變量為零時，傾斜方向平順曲線是直線型；當傾斜角方向變量為非零的常數時，傾斜方向平順曲線是圓弧線型；

(11)通過傾斜方向測量曲線與傾斜方向平順曲線的差分，計算出傾斜方向不平順曲線；

(12)用積分的方法將傾斜方向不平順曲線換算成軌道高低幾何不平順曲線，以此得出高低不平順的絕對值；

(13)使用不同的觀測波長對高低幾何不平順絕對值進行處理，計算出與波長相適應的高低幾何不平順測量值；所述觀測波長是指檢測軌道不平順的最大長度。