[发明专利]轨道中线坐标动态连续检测方法

摘要

本发明轨道中线坐标动态连续检测方法，包括以下步骤检测车平台沿铁路轨道运动，检测车平台上安装的高速相机及其数据采集系统对轨道左右两侧的线性标志物进行拍摄、数据采集、自动识别与计算；根据步骤1获得的数据，计算轨道左右两侧线性标志物与轨道中线交点的坐标；利用步骤2计算得到的轨道左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点坐标，推算两个相邻交点之间各点的坐标；通过里程仪将步骤3确定的轨道中线上各点的三维坐标数据从时间域转换到空间域。

主权项

轨道中线坐标动态连续检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：检测车平台沿铁路轨道运动，检测车平台上安装的高速相机及其数据采集系统对轨道左右两侧的线性标志物进行拍摄、数据采集、自动识别与计算；步骤2：根据步骤1获得的数据，计算轨道左右两侧线性标志物与轨道中线交点的坐标；计算轨道左右两侧线性标志物与轨道中线交点坐标的具体方法包括以下步骤：步骤一：左右两侧线性标志物里程差计算利用两侧标志物拍摄时所获取的同步左侧里程仪累计脉冲数NodL和NodR，计算左右两侧线性标志物的里程差如下：ΔNod＝|NodL‑NodR|ΔLod＝ΔNod·kod式中，ΔNod表示拍摄到左侧标志物时和拍摄到右侧标志物时的左侧里程仪脉冲数增量；NodL表示拍到左侧标志物时的左侧里程仪脉冲数，NodR表示拍到右侧标志物时的左侧里程仪脉冲数；ΔLod表示拍摄到左侧标志物时和拍摄到右侧标志物时的左里程增量，kod表示左侧里程仪刻度系数；步骤二：左侧标志物与车体的水平距离和垂直距离转换到轨道中线检测车平台各结构件之间为刚性连接，故计算左侧标志物到轨道中线的距离如下：LHL＝DHL+BHLLVL＝DVL+BVLLHL左侧标志物到轨道中线的水平距离，LVL为左侧标志物到轨道中线的垂直距离，BHL为左侧相机检测左侧标志物水平距离基准点到轨道中线的固定水平距离，BVL为左侧相机检测左侧标志物水平距离基准点到轨道中线的固定垂直距离；步骤三：左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点对应的左侧里程仪累计脉冲数计算假设检测车平台首先拍摄到轨道右侧线性标志物，然后再拍摄到左侧标志物，则左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点所对应的左侧里程仪累计脉冲数计算如下：NodJ=NodL-ΔNod·LHLLHL+LHR]]>NodJ表示左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点对应的左侧里程仪脉冲数，LHL和LHR表示左侧标志物和右侧标志物分别到轨道中线的水平距离；假设检测车平台首先拍摄到轨道左侧线性标志物，然后再拍摄到右侧标志物，则左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点所对应的左侧里程仪累计脉冲数计算如下：NodJ=NodL+ΔNod·LHLLHL+LHR]]>步骤四：轨道法线在标志物坐标系的方位角计算计算轨道法线在标志物坐标系的方位角如下：α=arctanyR-yLxR-xL+arcsinΔLod(xR-xL)2+(yR-yL)2+(zR-zL)2]]>α为轨道法线在标志物坐标系的方位角度，(xL,yL,zL)表示左侧标志物的三维坐标，(xR,yR,zR)为右侧标志物的三维坐标；步骤五：左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点坐标计算计算左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点的坐标如下：LH＝LHL+LHRxc=xL+LHcosα+(NodJ-NodL)·kodsinαyc=yL+LHsinα-(NodJ-NodL)·kodcosαzc=zL+LVL]]>LH为轨道两侧标志物分别到轨道中线的水平距离之和，(xc,yc,zc)为左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点坐标的计算结果，步骤3：利用步骤2计算得到的轨道左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点坐标，推算两个相邻交点之间各点的坐标，推算两个相邻交点之间各点的坐标采用以下方法：在左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点之外没有轨道两侧标志物作为计算基准的地方，即两个交点之间的地方，检测系统按照固定频率结合检测车平台实时航向角和俯仰角计算结果，按照下式获取轨道中线三维坐标的时间域推算结果，直至拍摄并识别到下一对轨道两侧标志物处，xc＝xc0+∫ΔLodcos(Δψ)yc＝yc0+∫ΔLodsin(Δψ)zc＝zc0+∫ΔLodsin(Δθ)式中，xc,yc,zc为经过推算得到的轨道中线三维坐标；xc0，yc0，zc0为通过标志物精确计算得到的上一个左右两侧线性标志物连线与轨道中线交点的三维坐标，作为坐标推算的初始值；ΔLod1为推算时刻到计算得到标志物连线与轨道中线交点时刻之间的里程增量；Δψ为推算时刻到标志物连线与轨道中线交点时刻之间的检测车平台的航向角变化量；Δθ为推算时刻到标志物连线与轨道中线交点时刻之间的检测车平台的俯仰角变化量；Δψ＝ψC‑ψJΔθ＝θC‑θJψC表示通过惯性测量组件积分运算得到的推算时刻检测车平台的航向角，θC表示通过惯性测量组件积分运算得到的推算时刻检测车平台的俯仰角，ψJ表示通过惯性测量组件积分运算得到的标志物连线与轨道中线交点计算时刻检测车平台的航向角，θJ表示通过惯性测量组件积分运算得到的标志物连线与轨道中线交点计算时刻检测车平台的俯仰角；步骤4：通过里程仪将步骤3确定的轨道中线上各点的三维坐标数据从时间域转换到空间域。