[發明專利]用于軌道自動測量車的精確定位方法及系統

在審

• 申請號: 201711420989.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108267135A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 曹成度;熊國華;馮光東;譚斌;羅小軍;劉志友;夏艷軍;徐雪花;陳磊;李斌
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/47;G01S19/50
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 程殿軍

本發明提供了一種用于軌道自動測量車的精確定位方法及系統，該方法包括以下步驟：測量車開始運行時，完成GNSS單元和IMU單元的初始化與對準；利用捷聯慣性導航算法對IMU單元采集的IMU定位數據進行處理；判斷GNSS單元是否有效，若是，則將處理后的IMU定位數據與GNSS單元采集的GNSS定位數據進行融合；利用卡爾曼濾波算法對融合后的定位數據的誤差進行過濾；采用PPK技術對GNSS定位數據進行動態后處理，然后對GNSS定位和IMU定位數據進行組合解算得到高精度的定位坐標。本發明將GNSS單元和IMU單元相配合，定位精度高，在GNSS信號丟失的情況下，依靠IMU單元，也能對測量小車進行精確地定位。

技術領域

本發明涉及導航定位領域，尤其涉及一種用于軌道自動測量車的精確定位方法及系統。

背景技術

在高速運營條件下，由于列車運行速度快，因而對軌道系統的平穩性、安全性及養護維修提出了更高的要求，特別是對于我國的鐵路運營，由于線路利用率高、行車密度大，且在高速運營條件下，由于列車沖擊、疲勞效應、溫度效應、基礎沉降、材料老化等因素的耦合作用，軌道結構不可避免地產生損傷積累、承載能力退化，故定期對鐵路軌道的精度等數據進行檢測是保障高速列車安全運行的基本條件。

現有技術對于軌道的檢測一般使用安裝有多種傳感器的檢測小車進行，同時檢測小車需進行實時定位，以便為后續的數據分析，定位故障點提供參考，但現有檢測小車一般僅使用單一的GPS進行定位，而軌道多鋪設于山區位置，經常發生GPS信號丟失，使檢測小車定位出現偏差，進而影響后續的數據分析。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于軌道自動測量車的精確定位方法及系統，旨在用于解決現有的現有軌道檢測小車僅使用單一的GPS進行定位，容易出現偏差，影響后續數據分析的問題。

本發明是這樣實現的：

本發明提供一種用于軌道自動測量車的精確定位方法，包括以下步驟：

S1，測量車開始運行時，完成GNSS單元和IMU單元的初始化與對準，GNSS單元和IMU單元開始同步采集定位數據；

S2，利用捷聯慣性導航算法對IMU單元采集的IMU定位數據進行處理；

S3，判斷GNSS單元是否有效，若是，則將處理后的IMU定位數據與GNSS單元采集的GNSS定位數據進行融合；

S4，利用卡爾曼濾波算法對融合后的定位數據的誤差進行過濾；

S5，采用PPK技術對GNSS定位數據進行動態后處理，然后對GNSS定位和IMU定位數據進行組合解算得到高精度的定位坐標。

進一步地，所述GNSS單元在采集定位數據時，采用差分定位技術，利用偽距誤差的空間相關性，通過對移動接收機接收到的觀測量和基站接收機接收到的觀測量作差，消除衛星鐘差，部分消除電離層誤差、對流層誤差和衛星軌道誤差。

進一步地，當移動接收機和基站接收機觀測到的公共衛星數目不小于四顆時，GNSS單元開始采用差分定位技術進行即時的位置解算。

進一步地，GNSS觀測量使用觀測方程描述，偽距的觀測方程如下:

載波相位的觀測方程為：

其中，ρ、?和r 分別表示偽距觀測量、載波相位觀測量和接收機到衛星的幾何距離；I和T 分別表示電離層和對流層誤差；δts 和O 分別表示衛星鐘差和衛星軌道誤差；M 和ε分別表示多徑誤差和接收機噪聲；uδt表示接收機鐘差；N 表示載波相位中所包含的整周模糊度。

進一步地，利用捷聯慣性導航算法對IMU定位數據進行處理的流程如下：