基于多个分体惯性基准的轨道大半径曲线要素检测技术研究

1144766066 · 发表于 2022-4-30 20:14:54

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本文研究了基于多个分体惯性基准的轨道半径曲线测量系统，包括主处理器、存储和显示设备以及至少三套由载波相位差分GPS、惯性器件、数据处理单元组成的组成测量平台。通过载波相位差分GPS精确地测得由安装在车厢顶部的GPS天线组成多组基线向量等数据，并与惯性器件测得的三维加速度耦合，结合角速度测量模型和基线测量模型进行处理，继而可以得到精准的轨道曲线半径。本课题成果既提高了小半径时角速度测量法的精度，又利用基线测量法克服了角速度测量难以测量大半径的缺点，提高了轨道半径测量的精度和测量效率，而且测量精度受外力和干扰的影响比较小，适用于在列车较大的速度范围内测量轨道曲率半径，能够测量的半径范围增大，降低了轨道检测成本。本文介绍了轨道半径曲线测量系统的概念、技术构成，以及测试结果，并对各项子系统的工作原理和实现方式做出了详尽介绍，从硬件和软件两方面阐述了系统的实现方式。基于载波相位差分测姿原理，提出了天线与惯性单元的安装位置，对其各项参数提出了要求。对各硬件进行了安装和测试工作，测试结果表明各项硬件状态良好。研究了多个测量基准之间的耦合在线实时滤波算法，并研究了各种干扰对解算结果带来的影响。在此基础上，研制出了基于多个分体基准的轨道半径提取算法。针对数据的传递要求，测试了数据采集与同步系统，并结合仿真演示和操作需求，使用OSG技术设计了列车在轨运行三维演示系统、应用Labview建立了二维监控系统并利用MFC的数据库操作实现了仿真系统数据记录等仿真支持工具。项目研制过程中，用仿真机模拟真实车载GPS/INS 系统发出的数据，通过工程要求的真实接口发送给后续计算机进行处理，实现了轨道大半径的解算。建立了考虑静态与动态情况下的轨道与列车运行动力学模型，完成了仿真数据的存档与分析，并利用虚拟现实技术实现了仿真场景的实时三维场景渲染。仿真算例验证了该平台工作的正确性和有效性。最后，对真实工况下的数据进行了分析，证明了系统的准确性和稳定性。

基于多个分体惯性基准的轨道大半径曲线要素检测技术研究

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