[发明专利]一种基于INS/GNSS与全站仪组合使用的轨道几何参数测量方法

权利要求书

1.一种基于INS/GNSS与全站仪组合使用的轨道几何参数测量系统及方法，其特征在于：包括T型车体组件(1)、惯性传感器组件(2)，导航卫星接收天线移动站组件(3)、导航卫星接收天线基站组件(4)、全站仪组件(5)、棱镜组件(6)、轨距测量组件(7)、高精度里程计组件(8)、测量系统控制计算机组件(9)、CPIII测量点基座(10)和推杆组件(11)。T型车体组件(1)是轨道几何参数测量用的可移动刚性测量平台，由纵梁(1-1)、横梁(1-2)、三个行走轮(1-3)组成，三个行走轮(1-3)装有刹车扳手的刹车装置和三个高精度里程计组件(8)，其中两个行走轮(1-3)安装在纵梁(1-1)两端，另一个行走轮(1-3)安装在横梁(1-2)左端；推杆组件(11)和全站仪组件(5)从左至右分别安装在T型车体组件(1)的横梁(1-2)上方；轨距测量组件(7)安装在横梁(1-2)装有行走轮(1-3)的一端；测量系统控制计算机组件(9)装配到T型车体组件(1)纵梁(1-1)中部上方；惯性传感器组件(2)装配到测量系统控制计算机组件(9)上方；导航卫星接收天线移动站组件(3)装配到惯性传感器组件(2)上方；导航卫星接收天线基站组件(4)安放在轨道线路上，能满足与导航卫星接收天线移动站组件(3)无线通信距离要求的位置上，导航卫星接收天线移动站组件(3)与导航卫星接收天线基站组件(4)之间采用无线通讯方式；满足测量数量要求的棱镜组件(6)安装在轨道沿线设置的CPIII点基座(10)上。全站仪组件(5)、惯性传感器组件(2)、导航卫星接收天线移动站组件(3)与导航卫星接收天线基站组件(4)、棱镜组件(6)共同测量T型车体组件(1)位置、姿态信息；轨距测量组件(7)、高精度里程计组件(8)分别输出轨距和里程信息；测量系统控制计算机组件(9)包含传感器控制单元，数据采集及存储器单元，数据处理单元，控制相关测量传感器，采集存储数据、处理数据、解算测量参数、输出测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于INS/GNSS与全站仪组合使用的轨道几何参数测量系统及方法，其特征在于：测量人员将一次测量区间划分为若干测量段，在整个测量区间内，全站仪、INS/GNSS两种测量方式交替使用，全站仪在每一测量段的起点、终点使用，提供轨道两点绝对几何参数测量值；INS/GNSS在每一测量段内使用，提供轨道两点间相对几何参数测量值；INS/GNSS测量方式测量段的长度由该方式能够在该段内保持满足测量精度要求来确定；全站仪测量的轨道两点绝对几何参数测量值作为INS/GNSS测量方式在该段内的完整性约束，保证INS/GNSS测量方式在该段内保持满足测量精度要求。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种基于INS/GNSS与全站仪组合使用的轨道几何参数测量系统及方法，其特征在于：所述的全站仪组件(5)通过对在轨道沿线设置的满足测量要求数量的CPIII点上的棱镜组件(6)进行观测，测量T型车体组件(1)在每个起、停点的位置坐标，全站仪(5)的测量点与T型车体组件(1)在每个起、停点重合，实现全站仪(5)测量值与惯性传感器组件(2)/导航卫星接收天线移动站组件(3)测量值在公共测量点上无缝衔接，两种测量值无缝衔接是本测量方式在测量区间内保持测量精度的关键点。

4.根据权利要求1和权利要求2所述的一种基于INS/GNSS与全站仪组合使用的轨道几何参数测量系统及方法，其特征在于：实现轨道几何参数的测量方法为：

第一步，测量人员将一次测量区间划分为若干测量段，测量段的数量根据一次工作任务确定，一个测量段的长度由INS/GNSS与全站仪组合使用测量方式能够保持的测量精度来确定；

第二步，将T型车体组件(1)安放在第1测量段的起点上，手动向下压三个行走轮(1-3)的刹车扳手，将T型车体组件(1)稳固停放在第1测量段的起点上；

第三步，启动测量系统控制计算机组件(9)，其控制单元使惯性传感器组件(2)、全站仪组件(5)、导航卫星接收天线移动站组件(3)与导航卫星接收天线基站组件(4)、三个高精度里程计组件(8)、轨距测量组件(7)全部进入工作状态，准备好接收各测量组件的测量数据；

第四步，通过全站仪固有的方式调平全站仪组件(5)，通过对轨道沿线安装在CPIII点基座(10)上的棱镜组件(6)的观测，测量T型车体组件(1)在该点的位置水平、高程坐标，测量结果自动输入测量系统控制计算机组件(9)；

第五步，手动向上抬起三个行走轮(1-3)的刹车扳手，释放三个行走轮(1-3)，推动推杆组件(11)，使T型车体组件(1)以近匀速状态通过测量段，在T型车体组件(1)运动过程中，惯性传感器组件(2)、导航卫星接收天线移动站组件(3)与导航卫星接收天线基站组件(4)、三个高精度里程计组件(8)、轨距测量组件(7)进入测量状态，获取相应测量数据并有序输入测量系统控制计算机组件(9)，推行者控制T型车体组件(1)停止于该段终点，手动向下压三个行走轮(1-3)的刹车扳手，将T型车体组件(1)稳固停放在该测量段的终点上；

第六步，重复第四步操作，测量T型车体组件(1)在该点的位置水平、高程坐标，测量结果输入测量系统控制计算机组件(9)；

第七步，重复第五、第六步操作，直至全站仪组件(5)测量完成最后一个测量段的最后一点的位置水平、高程坐标；

第八步，测量系统控制计算机组件(9)内的数据处理单元完成以下工作：

a.对存储的数据进行预处理；

b.对卫星接收天线数据进行载波相位差分解算、得到高精度的卫星定位信息；

c.惯性信息/卫星信息/里程信息/全站仪两点完整性约束信息融合的导航解算、获得最佳位置、姿态信息；

d.对位置、姿态信息解算，获得轨道高低、轨向、扭曲、水平及超高、三角坑、平面度、轨距、转弯半径、里程等九种轨道参数；

e.按要求的数据格式输出测量数据。