[發(fā)明專利]一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數(shù)測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510475274.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN105155372B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遲家升;宋光威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京星網(wǎng)宇達(dá)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): E01B35/00
• 分類號(hào): E01B35/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種軌道幾何參數(shù)檢測(cè)裝置及其方法，尤其是涉及一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前軌道交通系統(tǒng)在軌道施工驗(yàn)收和常規(guī)養(yǎng)護(hù)維修過(guò)程中普遍采用兩種常規(guī)測(cè)量方法，基于光學(xué)測(cè)量原理的全站儀軌道幾何參數(shù)光學(xué)檢測(cè)小車；基于慣性測(cè)量原理與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)組合測(cè)量技術(shù)(INS/GNSS)的慣性檢測(cè)小車。前者通過(guò)全站儀后視一定數(shù)量的軌道控制網(wǎng)CPIII點(diǎn)，(鐵道控制網(wǎng)CPIII是鐵路建設(shè)時(shí)沿線路布設(shè)的平面、高裎控制網(wǎng)，是軌道鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的基準(zhǔn)，點(diǎn)位間隔一般為60米，可用于插放光學(xué)測(cè)量棱鏡組。)確定全站儀的測(cè)站位置，全站儀通過(guò)測(cè)量小車上的光學(xué)棱鏡來(lái)確定軌道位置坐標(biāo)和幾何參數(shù)，光學(xué)檢測(cè)小車的優(yōu)點(diǎn)是：精度高，適合于外部幾何參數(shù)測(cè)量，在符合規(guī)定條件下可以滿足線路橫向偏差，線路垂向偏差的要求；缺點(diǎn)是：效率低，測(cè)量數(shù)據(jù)為離散型(通常間隔為0.625m)，測(cè)量速度1.8km/工作日，不適合軌道內(nèi)部幾何參數(shù)測(cè)量。后者通過(guò)INS/GNSS軌道小車實(shí)時(shí)測(cè)量軌道的幾何參數(shù)，INS/GNSS慣性檢測(cè)小車的優(yōu)點(diǎn)是：效率高，測(cè)量數(shù)據(jù)連續(xù)性高，測(cè)量速度可達(dá)5km/h以上，適合于內(nèi)部幾何參數(shù)測(cè)量，特別適合于軌道平順性幾何參數(shù)測(cè)量，缺點(diǎn)是：無(wú)法滿足軌道外部幾何參數(shù)測(cè)量達(dá)到毫米級(jí)精度的要求，長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量精度依賴于GNSS是否有效，里程計(jì)精度的高低，GNSS信號(hào)質(zhì)量差或無(wú)效時(shí)，測(cè)量精度下降。

授權(quán)公告號(hào)CN103821054B中國(guó)專利的技術(shù)方案“一種基于INS與全站儀組合的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)及方法”，試圖解決“在GNSS信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間中斷時(shí)，采用全站儀的測(cè)量值替換GNSS測(cè)量值來(lái)校正INS固有的積累誤差，確保軌道幾何狀態(tài)的精準(zhǔn)測(cè)量”。其發(fā)明方案是：“基于INS與全站儀組合的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量單元，測(cè)量單元包括測(cè)量設(shè)備和移動(dòng)支架；測(cè)量設(shè)備包括全站儀測(cè)量系統(tǒng)、慣性測(cè)量單元、里程計(jì)和位移傳感器，慣性測(cè)量單元、里程計(jì)和位移傳感器安裝于移動(dòng)支架上；全站儀測(cè)量系統(tǒng)包括全站儀和反射面，全站儀置于移動(dòng)支架上或外，反射面安裝于移動(dòng)支架或放置于軌道鋼軌軌頂面。”“基于INS與全站儀組合的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量方法，包括步驟：(1)移動(dòng)支架在軌道上移動(dòng)，慣性測(cè)量單元、里程計(jì)和位移傳感器采集測(cè)量數(shù)據(jù)；(2)停止移動(dòng)支架，采用全站儀測(cè)量系統(tǒng)靜態(tài)測(cè)量以獲得移動(dòng)支架位置信息或軌道特定斷面位置信息的測(cè)量數(shù)據(jù)；(3)采用全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)輔助慣性測(cè)量單元、里程計(jì)和位移傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)軌道進(jìn)行組合定位定姿解算，獲取軌道位置坐標(biāo)和姿態(tài)角序列”。

授權(quán)公告號(hào)CN103821054B中國(guó)專利的技術(shù)方案只解決了“在GNSS信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間中斷時(shí)，采用全站儀的測(cè)量值替換GNSS測(cè)量值來(lái)校正INS固有的積累誤差，”并不能解決即使GNSS有效，INS/GNSS慣性檢測(cè)小車也無(wú)法滿足軌道外部幾何參數(shù)測(cè)量值達(dá)到毫米級(jí)精度要求的問(wèn)題。該專利認(rèn)為在INS/GNSS的測(cè)量方式下，只要GNSS有效就可滿足軌道幾何參數(shù)測(cè)量精度要求，認(rèn)為：“GNSS提供的高頻(大于1Hz)高精度的三維位置和速度信息，是對(duì)INS最關(guān)鍵也是最佳的校正信息，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間維持和保證INS的相對(duì)測(cè)量精度至關(guān)重要”，“本發(fā)明在GNSS信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間中斷時(shí)，采用全站儀的測(cè)量值替換GNSS測(cè)量值來(lái)校正INS固有的積累誤差，確保軌道幾何狀態(tài)的精準(zhǔn)測(cè)量”，理論和實(shí)踐證明：INS/GNSS測(cè)量方式的定位精度為cm級(jí)，無(wú)法達(dá)到mm級(jí)，目前的技術(shù)水平無(wú)法得出：“在INS/GNSS的測(cè)量方式下，只要GNSS有效就可滿足軌道全部幾何參數(shù)測(cè)量精度要求”的結(jié)論。CN103821054B中國(guó)專利的技術(shù)方案并不能解決存在的全部問(wèn)題。該專利“采用全站儀對(duì)軌道測(cè)量小車或軌道特定斷面(特定軌枕處)進(jìn)行測(cè)量”，其方法也非最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)及方法。包括：T型車體組件、INS/GNSS慣性傳感器組件/導(dǎo)航衛(wèi)星接收天線移動(dòng)站組件、導(dǎo)航衛(wèi)星接收天線基站組件、全站儀組件、反射鏡組件、軌距測(cè)量組件、高精度里程計(jì)組件、推桿組件、測(cè)量系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)組件。