[發明專利]針對軌道不平順檢測的A-INS精密測量分段線形擬合方法

有效

• 申請號: 201810132080.4
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108360318B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 章紅平;陳起金;易凱;胡楠楠
• 申請（專利權）人: 武漢邁普時空導航科技有限公司
• 主分類號: E01B35/00
• 分類號: E01B35/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明公開了針對軌道不平順檢測的A?INS精密測量分段線形擬合方法，包括步驟：S100 A?INS系統或軌檢小車沿軌道前進，獲得地心地固坐標系下的定位定姿結果，將定位定姿結果轉換投影到工程坐標系下的平面坐標和高程；S200從起始里程點開始對軌道進行分段，獲得長度為0.625米的分段直線段，經線性擬合獲得各分段直線段的平面坐標擬合直線方程、高程擬合直線方程和姿態擬合直線方程：S300利用平面坐標擬合直線方程、高程擬合直線方程和姿態擬合直線方程，獲得待求點的平面坐標、高程及姿態角，從而計算軌道不平順參數。本發明可充分利用GNSS/INS系統的高采樣率數據，數據利用率高；雖計算簡單，但能確保A?INS軌道精密測量的精度和可靠性。

技術領域

本發明屬于A-INS組合導航與軌道精密測量技術領域，具體涉及針對軌道不平順檢測的 A-INS精密測量分段線形擬合方法。

背景技術

近年來，隨著我國高速鐵路(后文簡稱為“高鐵”)技術的快速發展，高鐵逐步成為一種便捷的軌道交通，逐漸改變人們的出行方式。而為了保證其運行安全，高鐵的建設對于軌道平順度的要求極為嚴格。因為在高速行車狀態下，微小的軌道不平順也可能帶來很大的輪軌作用力，從而存在安全隱患。為了能夠快速高效地測量高鐵軌道的不平順性，需要高精度的軌道精密測量方法。

公布號為CN103343498A的中國專利，公開了的一種基于INS/GNSS的軌道不平順檢測系統及方法，其具有測量速度快、精度高、操作簡單等優勢，可滿足高鐵軌道精密測量的需求。其基本原理是依靠高精度的A-INS組合導航系統所帶INS出色的相對測量能力，用于捕捉到系統在軌道上運動過程中微小的位置和角度變化量，從而檢測軌道不平順性。

然而，實際軌道精密測量應用中，A-INS系統的采樣率較高，一般可達到200Hz。假設測量系統以15m/s的速度測量時，測量點位之間的最大間隔為7.5cm。高鐵軌道測量與維護往往不關注如此超短波不平順，一般按0.625m的大致間隔對A-INS坐標序列進行空間重采樣， 0.625m即標準的軌枕間距。因此INS/GNSS提供的坐標序列則存在大量富余信息，若只是采用簡單的線性插值則造成大量的數據浪費。

發明內容

本發明利用高鐵軌道設計線性曲率半徑很大的特點，提供了可提高數據利用率且能保證測量精度的、針對軌道不平順檢測的A-INS精密測量分段線形擬合方法。

實際中，為保證高鐵平穩運行，高鐵軌道設計線形具有很大的曲率半徑，對于高鐵軌道上任意一點，長度為0.625m的軌道都可以認為是直線。基于這一特點，可通過分段線形擬合法，將每0.625米軌道上的坐標點擬合為直線，到分段的擬合直線方程，從而可以計算待測的任一點的坐標。這種方法即可充分利用A-INS系統的高采樣率數據，同時，也能保證軌道精密測量精度。

本發明針對軌道不平順檢測的A-INS精密測量分段線形擬合方法，包括步驟：

S100A-INS系統或軌檢小車沿軌道前進，獲得地心地固坐標系下的定位定姿結果，將定位定姿結果轉換投影到工程坐標系下的平面坐標和高程；

S200軌道的分段線性擬合，本步驟進一步包括：

S210從起始里程點開始對軌道進行分段，獲得長度為0.625米的分段直線段；

對各分段直線段分別執行步驟S220～S240，獲得各分段直線段的平面坐標擬合直線方程、高程擬合直線方程和姿態擬合直線方程：

S220步驟S130得的工程坐標系下平面坐標即軌道間隔采樣點的平面坐標，對軌道間隔采樣點的平面橫坐標和平面縱坐標進行直線擬合，獲得平面坐標擬合直線方程；

S230步驟S130得的工程坐標系下高程即軌道間隔采樣點的高程，對軌道間隔采樣點的高程和對應的施工里程進行直線擬合，獲得高程擬合直線方程；