[发明专利]一种非接触式线路检测系统惯导与激光测距仪自标定方法

摘要

本发明属于高速铁路线路检测技术领域，具体涉及一种非接触式线路检测系统惯导与激光测距仪自标定方法。本发明的方法包括以下步骤：步骤1，定义坐标系；步骤2、激光测距仪仪器坐标系到惯导载体坐标系转换角度的标定；步骤3、激光测距仪仪器坐标系原点到惯导载体坐标系原点距离的标定。本发明解决了现有的激光测距仪和惯导系统的标定方法和标定过程复杂，增加了系统成本的技术问题，所提出的标定方法，对激光测距仪的标定要求简单，根据激光测量信息以及惯导系统的姿态信息计算得到激光测量坐标系相对于惯导载体坐标系的转换角度，以及激光测量坐标原点相对于惯导载体坐标系原点的距离，标定方法和标定过程简单，不会额外增加系统成本。

主权项

一种非接触式线路检测系统惯导与激光测距仪自标定方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，定义坐标系惯导载体坐标系(b)——Oxbybzb惯导载体坐标系选取前上右坐标系，原点为惯导系统中心，滚动轴xb沿载体纵向向前，航向轴yb垂直于载体纵向指上，俯仰轴zb垂直于载体纵向指右；激光测距仪仪器坐标系(m)——Oxmymzm激光仪器坐标系原点为初次试验前，人工标定的钢轨附近任意空间的一点，ym轴从坐标原点指向激光测距仪，zm轴垂直于ym轴指向钢轨内侧，xm轴垂直于ym、zm所成平面沿钢轨纵向向前；导航坐标系(n)──Oxnynzn选取北天东地理坐标系为导航坐标系，原点与惯导载体坐标系原点重合，xn轴指向北向，yn轴沿垂直方向指向天向，zn轴指向东向；步骤2、激光测距仪仪器坐标系到惯导载体坐标系转换角度的标定激光仪器坐标系到惯导载体坐标系的转换矩阵通过下式计算：Cmb=1000cos(A)-sin(A)0sin(A)cos(A);]]>其中，A为激光仪器坐标系到惯导载体坐标系的转换角度，A＝γ1‑γγ1=arctan(y′z′)]]>y'、z'分别为钢轨上某特征点在激光测距仪仪器坐标系下的坐标，通过激光测距仪的输出计算得到，γ为惯导系统输出的滚动角；步骤3、激光测距仪仪器坐标系原点到惯导载体坐标系原点距离的标定激光仪器坐标系的原点到惯导载体坐标系原点的距离L通过下式计算：L=x2+y2+z2,]]>x=0y=y0-yb′z=z0-zb′,]]>其中，y0为惯导载体坐标系原点到钢轨轨顶点的垂向距离，z0为惯导载体坐标系原点到到轨距点的横向距离，y0和z0在惯导系统安装时已知；yb'为轨顶点在激光仪器坐标系下的坐标y'转换到惯导载体坐标系后，在yb轴上的坐标，也即惯导载体坐标系下轨顶点相对于激光坐标原点的垂向距离；zb'为轨距点在激光仪器坐标系下的坐标z'转换到惯导载体坐标系后，在zb轴上的坐标，也即惯导载体坐标系下轨距点相对于激光坐标原点的横向距离。