[發明專利]一種基于多模導航系統的軌道檢測系統和數字化地圖生成方法

在審

• 申請號: 201611218554.4
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106597513A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 余明楊;方博倫;楊杰;彭思維
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S19/50
• 分類號: G01S19/50;G01S19/44;G01S19/41;G01S19/42
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術領域

本發明涉及一種基于多模導航系統的軌道檢測系統和數字化地圖生成方法。

背景技術

目前為了實現軌道檢測和生成相應的數字地圖，一般都是采用軌道檢測儀器沿軌道運動，以獲得相應的軌道數據，但現有技術手段下制作的軌道檢測儀器一般采用陀螺儀等傳感器，綜合現有的軌檢儀裝置運行情況，其缺點如下：

1)精度較低，由于采用的傳感器不能全局測量，其累計誤差較大。

2)可測弦長較短，導致長弦檢測只能采用拼接技術，多次拼接后結果誤差較大。

3)制作成本高，傳感器及機械結構要求極高，成本高昂。

發明內容

為了克服目前軌檢儀數據采集不準確的技術問題，本發明提供一種能夠準確采集軌道數據并實現準確生成數字地圖的基于多模導航系統的軌道檢測系統和數字化地圖生成方法。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，

一種基于多模導航系統的軌道檢測系統，包括軌檢儀本體、衛星信號接收裝置、用戶終端,

所述軌檢儀本體設置于鐵路軌道上并沿鐵路軌道運動；

所述的信號接收裝置包括安裝于軌檢儀上的衛星定位信號接收機；

所述的用戶終端包括互相通信連接的數據處理單元、存儲單元和顯示裝置，所述的數據處理單元通信連接信號接收裝置，所述的存儲單元和顯示裝置分別通信連接數據處理單元。

一種基于多模導航系統的鐵路軌道檢測的數字化地圖的生成方法，采用如權利要求1所述的基于多模導航系統的軌道檢測系統，包括以下步驟：

步驟一：沿鐵路軌道移動檢儀本體，并利用信號接收裝置采集沿途的坐標信號；

步驟二：將步驟1中得到的坐標信號經數據處理單元進行差分處理，得到精確坐標并儲存在儲存單元中；

步驟三：利用精確坐標生成數字化地圖。

所述的方法，所述的步驟二的具體步驟為：

步驟1，按零基線法連接衛星信號接收裝置，將接受裝置設置于沿鐵軌軌道移動的物體上并進行衛星信號接收；

步驟2，接收到衛星信號后，計算表示定位衛星星座的拓撲結構對用戶等效距離誤差放大程度的GDOP值，取同一歷元中GDOP值最小的四顆星作為解算用衛星；

步驟3，采用卡爾曼濾波方法檢測各歷元是否發生周跳，將出現周跳的歷元剔除后的數據作為可用數據；

步驟4，采用LAMBDA法固定整周模糊度；

步驟5，根據步驟2、3、4的結果計算各采樣點坐標。

所述的方法，所述的步驟1中，所述的零基線法連接衛星信號接收裝置，是設置兩臺接收機，并通過功率分配器連接同一根天線，選擇同樣的星座及基站。

所述的方法，所述的步驟1中，在通過零基線法接收到衛星信號后，將衛星信號數據再進行差分處理。

所述的方法，所述的步驟2中，GDOP值V_GDOP通過以下公式計算：

其中，H為導航系統測量矩陣，trace是指矩陣(H^T*H)對角線元素之和，H^T是矩陣H的轉置矩陣；

其中，表示第i顆衛星方向余弦。

所述的方法，所述的步驟3中，采用卡爾曼濾波方法檢測各歷元是否發生周跳的步驟包括：

(1)由計算預報值：

其中X(i|i)為t_i時刻狀態向量，為由X(i|i)預測的t_i+1時刻狀態向量；

(2)由P(i|i)計算預報誤差方差陣：

P(i+1|i)=φP(i|i)φ^T+ΓQΓ^T

式中，Q=Eq(i)²，q(i)為誤差模型，E為單位矩陣，P(i|i)為誤差方陣，P(i+1|i)為由P(i|i)計算預報誤差方差陣，T為采樣間隔；

(3)計算增益矩陣和預報殘差：

式中μ為檢驗周跳的閥門值，K(i+1)為增益矩陣，v(i+1)為預報殘差，B為系統參數矩陣；

(4)計算濾波值和濾波誤差方差陣：

當|v(i+1)|＜μ、|v(i+2)|＜μ，則把i改為i+1，濾波再返回步驟(1)繼續進行遞推，當|v(i)|＜μ、|v(i+1)|＞μ時，對|v(i+2)|的周跳閥門值應改為μ(＞μ)，若：

|v(i)|＜μ，|v(i+1)|＞μ，|v(i+2)|＞μ