详情

原文传递一种轨道测量系统及测量方法

专利名称：	一种轨道测量系统及测量方法
摘要：	本发明提出一种轨道测量系统及测量方法，包括惯性测量组件数据处理、激光测量组件数据处理、惯性测量组件与激光测量组件数据融合，得到轨道的位置信息。本发明以惯性测量组件数据作为基准，将惯性测量组件与激光测量组件数据融合，实现轨道线形的高精度测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京自动化控制设备研究所
发明人：	邓继权;郭玉胜;邹思远;刘洋;周亚男;王海军;庄广琛;裴新凯
专利状态：	有效
申请日期：	2021-10-29T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-11T00:00:00+0800
申请号：	CN202111271354.6
公开号：	CN114162170A
分类号：	B61K9/08;E01B35/00;G01D21/02;B;E;G;B61;E01;G01;B61K;E01B;G01D;B61K9;E01B35;G01D21;B61K9/08;E01B35/00;G01D21/02
申请人地址：	100074 北京市丰台区云岗北里1号院3号楼
主权项：	1.一种轨道测量方法，其特征在于，包括以下步骤：惯性测量组件数据处理，得到惯性测量组件的位置及姿态信息；激光测量组件数据处理，利用轨道检测系统停车状态下解算得到的惯性测量组件的位置及姿态信息，得到激光测量组件相对于惯性测量组件的安装角度和杆臂距离；惯性测量组件与激光测量组件数据融合，得到轨道的位置信息，根据激光测量组件测量数据，结合轨道廓型，选取出轨顶点和轨距点，将轨顶点和轨距点在激光测量坐标系下的坐标转换到载体坐标系，根据轨顶点和轨距点在载体坐标系的坐标信息以及惯性测量组件的位置信息，得到轨道的位置信息。 2.根据权利要求1所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述激光测量组件数据处理步骤包括，判定轨道检测系统停车状态，解算得到轨道检测系统停车状态下惯性测量组件的位置及姿态信息；获得激光测量组件相对于惯性测量组件的坐标转换角度A， A＝γ1-γ 其中，y'、z'分别为激光测量组件测得的轨道特征点坐标，γ为停车状态下，惯性测量组件解算得到的滚动角；获得激光测量坐标原点在载体坐标系下的坐标；根据激光测量坐标系原点在载体坐标系的坐标，得到激光测量坐标系原点到载体坐标系原点的杆臂距离。 3.根据权利要求2所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述坐标转换角度A获得，根据激光测量组件测量数据，结合轨道廓型，选取出轨顶点和轨距点，y'为轨顶点在激光测量坐标系中的垂向坐标，z'为轨距点在激光测量坐标系中的横向坐标。 4.根据权利要求3所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述激光测量坐标系原点在载体坐标系下坐标的获得如下，根据坐标转换角度A和转换矩阵，将轨道的轨顶、轨距两个特征点的坐标y'、z'转换成载体坐标系下的坐标y1、z1；利用得到激光测量坐标系原点在载体坐标系下坐标，其中y0为载体坐标系坐标原点到轨顶点的垂向距离，z0为载体坐标系坐标原点到到轨距点的横向距离。 5.根据权利要求4所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述转换矩阵 6.根据权利要求2所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述判定轨道检测系统停车状态，同时满足以下判断条件，判断轨道检测系统为停车状态，条件一，载体坐标系X轴、Y轴、Z轴的三轴陀螺补偿数在TΔ时段的均值分别满足条件二，载体坐标系X轴、Y轴、Z轴的三轴加速度计补偿数在TΔ时段的均值分别满足条件三，载体坐标系X轴、Y轴、Z轴三轴加速度计补偿数在TΔ时段内的累加值的峰峰值分别满足不大于Δ；其中，为三轴陀螺补偿数在TΔ时段内的均值，为三轴陀螺补偿数在TΔ时段内的均值阈值，为k导航周期三轴陀螺补偿数在TΔ时段内的均值，为k-1导航周期三轴陀螺补偿数在TΔ时段内的均值，为三轴陀螺补偿数在TΔ时段内的均值差阈值，Δ为峰峰值阈值，k为自然数。 7.根据权利要求6所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述的三轴陀螺补偿数在TΔ时段内的均值阈值范围为0.1～0.3°/s；所述的三轴陀螺补偿数在TΔ时段内的均值差阈值范围为0.03～0.06m/s2；所述的峰峰值阈值Δ的范围0.05～0.15m/s2。 8.根据权利要求7所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述的TΔ时段范围为80～120ms。 9.根据权利要求6所述的一种轨道测量方法，其特征在于：在某导航周期，上述三个判断条件只要一个不满足，判断轨道检测系统为运动状态。 10.根据权利要求2所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述激光测量坐标系原点到载体坐标系原点的杆臂距离 11.根据权利要求1所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述惯性测量组件与激光测量组件数据融合，步骤包括， (1)获得激光测量确定的轨道特征点相对于载体坐标系坐标原点的距离Lb， Lb＝[0 y+y1 z+z1]T 其中，y、z分别为的激光坐标系原点在载体坐标系下的yb轴、zb轴坐标，y1、z1分别为激光测量确定的轨道特征点转换到载体坐标系的yb轴、zb轴坐标； (2)根据惯导解算的惯性测量组件姿态信息，得到载体坐标系到导航坐标系的状态转移矩阵式中，γ、ψ、θ分别表示解算得到的惯性测量组件的横滚角、航向角以及俯仰角； (3)根据状态转移矩阵得到轨道特征点相对于载体坐标系原点的距离在导航坐标系下的坐标，表示为 (4)根据轨道特征点相对于载体坐标系原点的距离，利用解算得到的惯性测量组件位置，得到轨道的位置，式中，hG、λG分别为表示轨道特征点的纬度、高度、经度，hIMU、λIMU分别表示惯性测量组件的纬度、高度、经度，Ln(0)、Ln(1)、Ln(2)分别为Ln的元素。 12.一种轨道测量系统，其特征在于：包括存储器和处理器，所述的存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行计算机程序时实现权利要求1至11任一轨道测量方法。
所属类别：	发明专利