【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及軌道平順性檢測，尤其涉及一種基于慣性導航的軌道高精度檢測方法及系統。
技術介紹
1、慣性導航技術可以用于軌道的平順性檢測。如中國專利公告號cn115597535b公開的基于慣性導航的高速磁懸浮軌道不平順檢測系統及方法，該系統通過ins/gnss組合導航模塊、里程計和傾角傳感器等測量移動測量車體的運動參數，結合慣性器件的初始化參數獲得軌道幾何數據，再根據軌道幾何數據確定軌道的平順性。由于慣性器件的測量誤差不斷發散，該專利通過建立慣性傳感器誤差方程，避免速度、姿態以及位置等參數的誤差累積。在慣性器件的工作過程中，慣性器件的初始化參數逐漸漂移。軌道越長，初始化參數的波動越大，對精度的影響也越大。有必要根據當前誤差情況重新初始化慣性器件并補償慣性器件的測量結果。因此，現有技術有進一步改進的必要。
技術實現思路
1、為了解決上述現有技術存在的缺陷，本專利技術提出了一種基于慣性導航的軌道高精度檢測方法及系統，該方法根據誤差數據確定校調狀態，在校調狀態更新慣性器件的補償數據，提高軌道幾何數據的測量精度。
2、本專利技術的技術方案是這樣實現的：
3、一種基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，包括以下步驟：
4、步驟1：移動裝置布置在待測軌道的起測點，采集移動裝置的基準坐標，移動裝置進入第一校調狀態，生成慣性測量裝置的姿態補償數據，移動裝置進入第二校調狀態，生成慣性測量裝置的設備補償數據；
5、步驟2：移動裝置進入運動狀態，慣性測量裝置采集瞬
6、步驟3：根據姿態補償數據、設備補償數據以及多組瞬時角速度、瞬時加速度獲得移動裝置的第一速度，根據第一速度和基準坐標生成第一坐標；
7、步驟4：根據第一坐標和第二坐標獲得第一誤差數據，根據第一速度和第三速度獲得第二誤差數據；
8、步驟5：基于所述第一誤差數據計算第一校準距離，基于所述第二誤差數據計算第二校準距離；
9、步驟6：若移動裝置行駛至第一校準距離，移動裝置進入第一校調狀態，更新姿態補償數據和基準坐標；
10、步驟7：若移動裝置行駛至第二校準距離，移動裝置進入第二校調狀態，更新設備補償數據和基準坐標；
11、步驟8：若移動裝置到達終測點，進入步驟9，否則返回至步驟2；
12、步驟9：根據多組姿態補償數據生成第一平滑模型，根據多組設備補償數據生成第二平滑模型；
13、步驟10：通過第一平滑模型、第二平滑模型、瞬時角速度、瞬時加速度計算實際速度，再生成待測軌道的幾何數據。
14、在本專利技術中，在步驟1中，在第一校調狀態中，采集移動裝置靜止時慣性測量裝置的角速度a1和加速度b1，求出慣性坐標系變換到參考坐標系的基準變換矩陣e1，生成姿態補償數據d1。
15、在本專利技術中，在步驟1中，在第二校調狀態中，依次給慣性測量裝置施加多個激勵角速度，采集慣性測量裝置的角速度a2，生成設備補償數據d2。
16、在本專利技術中，在步驟3中，根據姿態補償數據d1、設備補償數據d2以及多組瞬時角速度a3生成瞬時變換矩陣e2，根據瞬時加速度b3和瞬時變換矩陣e2獲得移動裝置的第一速度v1，根據第一速度v1和基準坐標s0生成第一坐標s1。
17、在本專利技術中，在步驟4中，第一誤差數據δ1為坐標差的矩陣范數，?δ1=‖s1-?s2‖，第二誤差數據δ2為速度差的絕對值，δ2=∣‖v1‖-?v3∣，s2為第二位移，v3為第三速度。
18、在本專利技術中，在步驟5中，第一校準距離l1=ηl02/(δ1+c)+‖s'-s0‖，第二校準距離l2=ηl02/(δ2t0+c)+‖s'-s0‖，s'為當前坐標，η為精度控制參數，l0為起測點與終測點的距離，t0為基準測量時長，c為常數。
19、在本專利技術中，若導航定位裝置的第二坐標與基準坐標的距離大于等于第一校準距離，則移動裝置行駛至第一校準距離，若里程測量裝置的第三位移大于等于第二校準距離，則移動裝置行駛至第二校準距離。
20、在本專利技術中，在步驟9中，計算移動裝置處于第一校調狀態時的軌跡長度l3，擬合出多個軌跡長度l3與姿態補償數據的第一平滑模型d3=g1(l3)，d3為姿態補償數據的瞬時值，計算移動裝置處于相鄰第二校調狀態的平均角速度a4，擬合出多個平均角速度a4與設備補償數據的第二平滑模型d4=g2(a4)，d4為設備補償數據的瞬時值。
21、在本專利技術中，在步驟10中，根據第一平滑模型修正姿態補償數據d1，根據第二平滑模型修正設備補償數據d2，以修正后的設備補償數據計算實際角速度a5，以修正后的姿態補償數據計算實際變換矩陣e3，根據實際變換矩陣e3和瞬時加速度b3獲得實際速度v4，根據實際速度v4獲得移動裝置的實際坐標s4，再由實際坐標s4獲得待測軌道的幾何數據。
22、一種實現所述基于慣性導航的軌道高精度檢測方法的軌道檢測系統，包括：移動裝置、慣性測量裝置、導航定位裝置、里程測量裝置、設備校調裝置、坐標解算裝置、校調控制裝置、數據分析裝置以及數據處理裝置，
23、移動裝置具有剛性載具和至少兩組移動輪，慣性測量裝置、導航定位裝置安裝在剛性載具上，里程測量裝置安裝在移動輪上，移動輪布設在待測軌道上；
24、設備校調裝置用于更新基準坐標、姿態補償數據、設備補償數據；
25、慣性測量裝置包括激光陀螺組件和加速度測量組件，激光陀螺組件用于采集瞬時角速度，加速度測量組件用于采集瞬時加速度；
26、坐標解算裝置用于計算移動裝置的第一速度和第一坐標；
27、導航定位裝置用于采集移動裝置的第二速度和第二坐標；
28、里程測量裝置用于采集移動裝置的第三速度和第三位移；
29、校調控制裝置用于計算第一校準距離和第二校準距離并控制移動裝置進入第一校調狀態或第二校調狀態；
30、數據分析裝置用于生成第一平滑模型和第二平滑模型；
31、數據處理裝置用于生成待測軌道的幾何數據。
32、實施本專利技術的這種基于慣性導航的軌道高精度檢測方法及系統，具有以下有益效果：本專利技術結合導航定位裝置和里程測量裝置的數據更新，確定慣性導航的誤差累積量并控制移動裝置進入第一校調狀態和第二校調狀態，在第一校調狀態和第二校調狀態更新基準坐標和相應的補償數據。進一步的，本專利技術根據補償數據的種類預測補償數據在每一時刻的瞬時量，由該瞬時量調整瞬時角速度并生成速度和坐標的實際值，進而提高軌道幾何數據的測量精度。
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1.一種基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟1中，在第一校調狀態中，采集移動裝置靜止時慣性測量裝置的角速度A1和加速度B1，求出慣性坐標系變換到參考坐標系的基準變換矩陣E1，生成姿態補償數據D1。
3.根據權利要求2所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟1中，在第二校調狀態中，依次給慣性測量裝置施加多個激勵角速度，采集慣性測量裝置的角速度A2，生成設備補償數據D2。
4.根據權利要求3所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟3中，根據姿態補償數據D1、設備補償數據D2以及多組瞬時角速度A3生成瞬時變換矩陣E2，根據瞬時加速度B3和瞬時變換矩陣E2獲得移動裝置的第一速度V1，根據第一速度V1和基準坐標S0生成第一坐標S1。
5.根據權利要求4所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟4中，第一誤差數據Δ1為坐標差的矩陣范數，?Δ1=‖S1-?S2‖，第二誤差數據Δ2為速度差的絕對值
6.根據權利要求5所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟5中，第一校準距離L1=ηL02/(Δ1+c)+‖S'-S0‖，第二校準距離L2=ηL02/(Δ2T0+c)+‖S'-S0‖，S'為當前坐標，η為精度控制參數，L0為起測點與終測點的距離，T0為基準測量時長，c為常數。
7.根據權利要求1所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，若導航定位裝置的第二坐標與基準坐標的距離大于等于第一校準距離，則移動裝置行駛至第一校準距離，若里程測量裝置的第三位移大于等于第二校準距離，則移動裝置行駛至第二校準距離。
8.根據權利要求4所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟9中，計算移動裝置處于第一校調狀態時的軌跡長度L3，擬合出多個軌跡長度L3與姿態補償數據的第一平滑模型D3=g1(L3)，D3為姿態補償數據的瞬時值，計算移動裝置處于相鄰第二校調狀態的平均角速度A4，擬合出多個平均角速度A4與設備補償數據的第二平滑模型D4=g2(A4)，D4為設備補償數據的瞬時值。
9.根據權利要求4所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟10中，根據第一平滑模型修正姿態補償數據D1，根據第二平滑模型修正設備補償數據D2，以修正后的設備補償數據計算實際角速度A5，以修正后的姿態補償數據計算實際變換矩陣E3，根據實際變換矩陣E3和瞬時加速度B3獲得實際速度V4，根據實際速度V4獲得移動裝置的實際坐標S4，再由實際坐標S4獲得待測軌道的幾何數據。
10.一種實現權利要求1所述基于慣性導航的軌道高精度檢測方法的軌道檢測系統，其特征在于，包括：移動裝置、慣性測量裝置、導航定位裝置、里程測量裝置、設備校調裝置、坐標解算裝置、校調控制裝置、數據分析裝置以及數據處理裝置，
...【技術特征摘要】
1.一種基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟1中，在第一校調狀態中，采集移動裝置靜止時慣性測量裝置的角速度a1和加速度b1，求出慣性坐標系變換到參考坐標系的基準變換矩陣e1，生成姿態補償數據d1。
3.根據權利要求2所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟1中，在第二校調狀態中，依次給慣性測量裝置施加多個激勵角速度，采集慣性測量裝置的角速度a2，生成設備補償數據d2。
4.根據權利要求3所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟3中，根據姿態補償數據d1、設備補償數據d2以及多組瞬時角速度a3生成瞬時變換矩陣e2，根據瞬時加速度b3和瞬時變換矩陣e2獲得移動裝置的第一速度v1，根據第一速度v1和基準坐標s0生成第一坐標s1。
5.根據權利要求4所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟4中，第一誤差數據δ1為坐標差的矩陣范數，?δ1=‖s1-?s2‖，第二誤差數據δ2為速度差的絕對值，δ2=∣‖v1‖-?v3∣，s2為第二位移，v3為第三速度。
6.根據權利要求5所述的基于慣性導航的軌道高精度檢測方法，其特征在于，在步驟5中，第一校準距離l1=ηl02/(δ1+c)+‖s'-s0‖，第二校準距離l2=ηl02/(δ2t0+c)+‖s'-s0‖，s'為當前坐標，η為精度控制參數，l0為起測點...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戰德軍，黃云，饒谷音，黃宗升，許光明，
申請(專利權)人：江西馳宇光電科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
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