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基于捷联惯性技术的轨道线路状态动态检测方法研究
| 论文题名： | 基于捷联惯性技术的轨道线路状态动态检测方法研究 |
| 关键词： | 轨道线路;变形控制;动态检测;捷联惯性技术 |
| 摘要： | 本文针对轨道状态中的线路变形情况,研究一种非接触式动态检测方法——基于捷联惯性技术的轨道线路状态动态检测方法。该检测方法采用捷联惯性技术:利用加速度计测出运载体沿三个方向的加速度分量;再利用陀螺仪输出的角速度信息不断更新姿态矩阵,从而将加速度分量用姿态矩阵变换到地理坐标系中;最后对转换后的加速度进行积分运算便可得到运载体在三维空间中的运动信息。在相同测量基准点下对轨道线路进行多次测量,对比不同时期的测量数据,就可以定量分析出轨道线路的变形情况。 本文深入研究了捷联惯性技术的基本原理,尤其是捷联姿态矩阵的实时更新算法。设计了应用于轨道线路状态检测的捷联惯性系统,该系统包括惯性测量单元、无线传输模块、计算机等。利用线性规划的方法设计了一种适用于轨道线路状态检测的数字积分器,从而实现加速度信息到位移信息的实时转变。设计了一种截频极低的高通滤波器用于克服数字积分中极低频成分导致的积分饱和现象;当解偏滤波器的截止频率为1/1024时,能够有效剔除加速度信号中的极低频成分。建立了陀螺漂移误差模型,在此模型基础上以均方根误差和信噪比作为消噪效果的评价参数,分别选取了小波基、小波分解层数、阈值函数及阈值估计方法等小波参数。所采用的小波消噪方案,能够有效抑制陀螺漂移误差。同时在Labview平台上编写了轨道线路状态检测软件系统。该系统包括串口通信、数据提取、姿态矩阵更新、加速度积分及保存测量结果等功能模块。 利用捷联惯性技术检测轨道线路变形状况理论正确,实际可行。在轨道线路试验平台上进行的实验表明,轨道线路变形检测误差控制在5mm以内,满足检测要求。 |
| 作者： | 朱文发 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 柴晓冬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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