[发明专利]一种基于高铁线性标志、卫星和里程仪的里程定位方法

摘要

本发明属于铁路轨道检测领域，涉及一种基于高铁线性标志/卫星/里程仪的里程定位方法。本发明包括以下步骤步骤1，里程仪数据采集与处理；步骤2，卫星数据采集与处理；步骤3，高铁线性标志数据采集与处理；步骤4，里程仪刻度系数实时标定；步骤5，里程计算。本发明实现在正线、桥梁、隧道等多种条件的高速铁路里程定位精度优于10cm，小于轨枕铺设间距0.625m，可以将轨道故障精确定位到具体轨枕，提高工作效率。

主权项

一种基于高铁线性标志、卫星和里程仪的里程定位方法,其特征为所述方法包含以下步骤：步骤1，里程仪数据采集与处理：在轨道车某轮轴外侧安装一高分辨率光电里程仪，里程仪按固定频率向工控机发送累计脉冲数，记录NL,i；步骤2，卫星数据采集与处理：步骤2.1，卫星数据采集：通过卫星接收机接收卫星数据，更新率不小于1Hz；步骤2.2，卫星数据良好性判断：卫星接收机按照设定频率输出ECEF坐标系下的XYZ信息，采用XYZ坐标数据计算里程；每接收一组卫星数据，判断卫星信息良好性；当卫星状况良好时，计算卫星里程增量，否则不记录；卫星状况良好判据为：卫星数NUM>n1，且位置精度强弱度PDOP<n2，其中，n1不小于4，n2不大于3；步骤2.3，卫星里程增量与对应的里程仪脉冲增量计算：ΔLG,i=(XG,i-XG,i-1)2+(YG,i-YG,i-1)2+(ZG,i-ZG,i-1)2---(1)]]>△NG,i＝NL,i‑NL,i‑1  (2)其中，(XG,i,YG,i,ZG,i)为i时刻对应的卫星定位的轨道车位置信息；△LG,i为i‑1时刻到i时刻卫星定位的的轨道车里程增量；ΔNG,i为i‑1时刻到i时刻的里程仪脉冲增量；步骤2.4，更新累积里程：L1,i=Σm=1iΔLG,m---(3)]]>其中，L1,i为i时刻的累积里程；ΔLG,m为m‑1时刻到m时刻卫星定位的的轨道车里程增量；步骤3，高铁线性标志数据采集与处理：步骤3.1，高铁线性标志标号采集：通过高铁线性标志获取装置可以接收到包括横向距离DC、垂向距离HC、里程仪累计脉冲数NL,j的数据包，采用查表在线性标志数据库中得到对应的三维坐标(XC,j,YC,j,ZC,j)；步骤3.2，高铁线性标志里程增量与对应的里程仪脉冲增量：计算每相邻两个高铁线性标志点之间的距离ΔLC,j：ΔLC,j=(XC,j-XC,i-1)2+(YC,j-YC,j-1)2+(ZC,j-ZC,j-1)2---(4)]]>计算对应的里程仪脉冲增量ΔNC,j：ΔNC,j＝NC,j‑NC,j‑1  (5)步骤3.3，更新累积里程L1,j：L1,j=Σk=1jΔLC,j---(6)]]>步骤4，里程仪刻度系数实时标定：步骤4.1，基本里程仪刻度系数计算：里程仪光电编码器为N脉冲/转，车轮直径为D米，则刻度系数基础值k0为：k0=πDN---(7)]]>步骤4.2，刻度系数k计算与修正：以T为一个标定时间窗口，利用高精度的卫星数据和高铁线性标志数据，对刻度系数进行标定；设在T时间间隔内有m组卫星数据有效，n组高铁线性标志数据有效，若m+n>p，其中p为不小于10的自然数，则计算并修正里程仪刻度系数；否则，令Δki＝△ki‑1；刻度系数修正值计算公式如下：设：△L＝[△LG,1 ΔLG,2 … △LG,m ΔLC,1 ΔLC,2 … △LC,n]T  (8)△N＝[△NG,1 △NG,2 … △NG,m △NC,1 △NC,2 … △NC,n]T  (9)则：△ki＝(△NT·△N)‑1·△NT·△L  (10)令：k＝k0+△ki  (11)步骤5，里程计算：L＝L0+k(NL‑N0)  (12)其中，L为当前里程，NL为当前脉冲数，L0为最近修正时刻的里程，N0为最近修正时刻的脉冲数。