[发明专利]一种基于多模导航系统的轨道检测系统和数字化地图生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多模导航系统的轨道检测系统和数字化地图生成方法。

背景技术

目前为了实现轨道检测和生成相应的数字地图，一般都是采用轨道检测仪器沿轨道运动，以获得相应的轨道数据，但现有技术手段下制作的轨道检测仪器一般采用陀螺仪等传感器，综合现有的轨检仪装置运行情况，其缺点如下：

1)精度较低，由于采用的传感器不能全局测量，其累计误差较大。

2)可测弦长较短，导致长弦检测只能采用拼接技术，多次拼接后结果误差较大。

3)制作成本高，传感器及机械结构要求极高，成本高昂。

发明内容

为了克服目前轨检仪数据采集不准确的技术问题，本发明提供一种能够准确采集轨道数据并实现准确生成数字地图的基于多模导航系统的轨道检测系统和数字化地图生成方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种基于多模导航系统的轨道检测系统，包括轨检仪本体、卫星信号接收装置、用户终端,

所述轨检仪本体设置于铁路轨道上并沿铁路轨道运动；

所述的信号接收装置包括安装于轨检仪上的卫星定位信号接收机；

所述的用户终端包括互相通信连接的数据处理单元、存储单元和显示装置，所述的数据处理单元通信连接信号接收装置，所述的存储单元和显示装置分别通信连接数据处理单元。

一种基于多模导航系统的铁路轨道检测的数字化地图的生成方法，采用如权利要求1所述的基于多模导航系统的轨道检测系统，包括以下步骤：

步骤一：沿铁路轨道移动检仪本体，并利用信号接收装置采集沿途的坐标信号；

步骤二：将步骤1中得到的坐标信号经数据处理单元进行差分处理，得到精确坐标并储存在储存单元中；

步骤三：利用精确坐标生成数字化地图。

所述的方法，所述的步骤二的具体步骤为：

步骤1，按零基线法连接卫星信号接收装置，将接受装置设置于沿铁轨轨道移动的物体上并进行卫星信号接收；

步骤2，接收到卫星信号后，计算表示定位卫星星座的拓扑结构对用户等效距离误差放大程度的GDOP值，取同一历元中GDOP值最小的四颗星作为解算用卫星；

步骤3，采用卡尔曼滤波方法检测各历元是否发生周跳，将出现周跳的历元剔除后的数据作为可用数据；

步骤4，采用LAMBDA法固定整周模糊度；

步骤5，根据步骤2、3、4的结果计算各采样点坐标。

所述的方法，所述的步骤1中，所述的零基线法连接卫星信号接收装置，是设置两台接收机，并通过功率分配器连接同一根天线，选择同样的星座及基站。

所述的方法，所述的步骤1中，在通过零基线法接收到卫星信号后，将卫星信号数据再进行差分处理。

所述的方法，所述的步骤2中，GDOP值V_GDOP通过以下公式计算：

其中，H为导航系统测量矩阵，trace是指矩阵(H^T*H)对角线元素之和，H^T是矩阵H的转置矩阵；

其中，表示第i颗卫星方向余弦。

所述的方法，所述的步骤3中，采用卡尔曼滤波方法检测各历元是否发生周跳的步骤包括：

(1)由计算预报值：

其中X(i|i)为t_i时刻状态向量，为由X(i|i)预测的t_i+1时刻状态向量；

(2)由P(i|i)计算预报误差方差阵：

P(i+1|i)=φP(i|i)φ^T+ΓQΓ^T

式中，Q=Eq(i)²，q(i)为误差模型，E为单位矩阵，P(i|i)为误差方阵，P(i+1|i)为由P(i|i)计算预报误差方差阵，T为采样间隔；

(3)计算增益矩阵和预报残差：

式中μ为检验周跳的阀门值，K(i+1)为增益矩阵，v(i+1)为预报残差，B为系统参数矩阵；

(4)计算滤波值和滤波误差方差阵：

当|v(i+1)|＜μ、|v(i+2)|＜μ，则把i改为i+1，滤波再返回步骤(1)继续进行递推，当|v(i)|＜μ、|v(i+1)|＞μ时，对|v(i+2)|的周跳阀门值应改为μ(＞μ)，若：

|v(i)|＜μ，|v(i+1)|＞μ，|v(i+2)|＞μ