[发明专利]一种基于滤波融合的轨道循迹方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于滤波融合的轨道循迹方法与系统，涉及轨道交通领域，其通过扫描枕木作为轨道循迹的依据，同时考虑到枕木之间有间隔，在第一激光扫描仪和第二激光扫描仪之间设置一个枕木标准宽度为间距，保证的数据的连贯性，从而使得轨道循迹连续性得以保持；通过获取枕木测量跨度和枕木标准宽度的比较，以及利用卡尔曼滤波算法，对编码器的累计误差进行补偿，从而保证了车辆在长时间运行后还能保证自动循迹的准确性。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种基于滤波融合的轨道循迹方法与系统。

背景技术

铁路上工作车辆循迹是一项重要的工作，通过各仪器检测车辆的轨迹。车辆的偏移将会导致所载各系统进行工作的准确性，如铺轨车辆的轨道对准、滚筒放置车辆的定位精确性，常用的定位仪器包括编码器、激光扫描仪等。

编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

采用累积形编码器时，不论是角位移或者是直线位移型编码器，都会因为抖动、圆特征变换等原理造成误差的累积，使得利用编码器进行距离测量、定位等系统的误差过大、精度降低。

发明内容

为了解决编码器在轨道循迹过程中因车辆转向以及车轮形变、车辆打滑等情况导致的误差积累，本发明提出了一种基于滤波融合的轨道循迹方法，其以车辆行驶方向为X轴，水平面与X轴垂直的方向为Y轴，轨道两侧分别设有第一激光扫描仪和第二激光扫描仪，车辆轮胎上设有编码器，并通过上位机处理数据，包括步骤：

A1：上位机接收第一激光扫描仪和第二激光扫描仪的激光扫描曲线，以及编码器以预设距离为间隔的脉冲信号；

A2：根据激光扫描曲线获取当前跳变特征点的位置坐标，并根据脉冲信号个数计算轮胎的位移距离；

A3：根据位置坐标获取当前跳变特征点与上一跳变特征点的位置偏差；

A4：根据位置偏差计算车辆偏移角度；

A5：根据车辆偏移角度以及位移距离对车辆轨迹进行跟踪；

在执行所述步骤A2的同时，根据激光扫描结果，还包括步骤：

B1：当扫描到枕木时，根据激光扫描曲线获取跳变极值始末的首端特征点和末端特征点的位置坐标；

B2：根据首端特征点和末端特征点的坐标差值获得枕木测量宽度，并与枕木标准宽度比较获得差值，根据差值对编码器进行校准；

C1：当未扫描到枕木时，利用卡尔曼滤波融合算法校准编码器。

进一步地，所述第一激光扫描仪与第二激光扫描仪在X轴方向上间隔一个枕木标准宽度的距离，第一激光扫描仪、第二激光扫描仪与轨道中位线等距，激光扫描仪的扫描范围为枕木。

进一步地，步骤A3或步骤B3中，所述

跳变特征点为激光扫描仪扫描到枕木时激光扫描曲线发生跳变的数据点；

首端特征点和末端特征点为激光扫描仪扫描到枕木期间数据点连续处于极值的激光扫描曲线两端的数据点。

进一步地，所述步骤A1后还包括步骤：

A11：对激光扫描数据进行移动中位数去噪；

A12：对激光扫描数据进行噪点填充并数据标准化；