一种基于高铁线性标志/卫星/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/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 Δ L G , i = ( X G , i - X G , i - 1 ) 2 + ( Y G , i - Y G , i - 1 ) 2 + ( Z G , i - Z G , i - 1 ) 2 - - - ( 1 ) ΔNG,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；ΔLG,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： L 1 , i = Σ m = 1 i Δ L G , 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、左里程仪累计脉冲数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，i，YC，i，ZC,i)；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,i： Δ L C , i = ( X C , j - X C , j - 1 ) 2 + ( Y C , j - Y C , j - 1 ) 2 + ( Z C , j - Z C , 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： L 1 , j = Σ k = 1 j Δ L C , 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： k 0 = πD N - - - ( 7 ) 步骤4.2，刻度系数κ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=Δki‑1；刻度系数修正值计算公式如下：设：ΔL＝[ΔLG,1  ΔLG,2…ΔLG,m  ΔLC，1  ΔLC，2…ΔLC,n]T      （8）ΔN＝[ΔNG,1  ΔNG,2…ΔNG,m  ΔNC,1  ΔNC,2…ΔNC,n]T            （9）则：Δki=(ΔNT·ΔN)‑1·ΔNT·ΔL                 （10）令：k=k0+Δki                                     （11）步骤5，里程计算：L=LO+k(NL‑NO)                                     （12）其中，L为当前里程，NL为当前脉冲数，LO为最近修正时刻的里程，NO为最近修正时刻的脉冲数。