一种位置姿态测量系统里程计数据处理方法与流程

本发明涉及轨道交通线路几何参数检测技术领域，尤其涉及一种位置姿态测量系统里程计数据处理方法。

背景技术：

为保障轨道交通的运营安全，近年来，以轨道检测系统为代表轨道精密检测技术得到快速发展，多个国家投入了大量的人力物力来研制和更新各种轨道检测方法，以满足当今铁路高速和重载的要求。便携式轨道检测系统具有测量精度高、操作简单、使用灵活、成本低等众多优点，在铁路轨道日常维护和指导施工等方面取得了广泛的应用。

传统的便携式轨道检测系统采用基于光学原理的“绝对测量法”，测量精度高，误差不发散，但是存在全站仪设站等操作环节，操作复杂，作业效率低下，随着惯性产品精度的提高以及成本逐渐降低，基于惯性测量的便携式轨道检测系统凭借更高的测量精度和测量效率，有逐步取代传统光学检测系统的趋势。基于惯性测量的便携式轨道检测系统主要由惯性测量单元、里程计、轨距传感器、数据采集单元等部分组成，其中惯性测量单元主要用于建立动态测量过程中的位置姿态基准，里程计用于抑制惯性导航系统随时间累积的误差，提高位置姿态测量精度。

便携式轨道检测系统通过高精度位置姿态测量，能够实现轨距、超高、轨向、扭曲等多项轨道几何参数检测。由于便携式轨道检测系统为动态测量，难以获取测量过程中的动态基准，因此，各测量参数的精度主要通过在同一线路段多次测量，计算重复性的方法来评价。针对同一线路段多次测量，现有的数据处理方法主要通过人工手动截取的方式，虽然能够实现各条次测量数据精确对齐，但是效率较为低下，亟需一种高效、快速的数据处理方法。

技术实现要素：

本发明针对便携式轨道检测系统对高效、快速数据后处理需求，提出一种位置姿态测量系统里程计数据处理方法，利用里程计的输出数据，实现对位置姿态测量系统各种状态的准确判断和多次测量结果的快速、自动处理，提高数据后处理效率。

本发明采用如下技术方案：

一种位置姿态测量系统里程计数据处理方法，所述方法包括：

步骤s1、读取初始时刻里程计数据，并将初始时刻的位置作为位置姿态测量系统起始点；

步骤s2、根据当前时刻里程计数据与初始时刻里程计数据判断位置姿态测量系统是否启动测试，若启动测试，转至步骤s3，否则继续执行步骤s2；

步骤s3、根据当前时刻里程计数据与上一时刻里程计数据判断出测量线路中位置姿态测量系统停车点，记录位置姿态测量系统停车点的里程计数据；

步骤s4、判断步骤s3中停车点为折返点还是中途休息点，如果是折返点，转至步骤s5，如果是中途休息点，转至步骤s3；

步骤s5、对里程计数据和其他测量传感器的数据进行里程等间隔采样处理，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据；

步骤s6、位置姿态测量系统从折返点后退至步骤s1中的起始点；

步骤s7、判断测量条次是否大于或等于预定次数，如果是，计算全部测量条次每一个等间隔时刻里程计数据对应时刻的其他测量传感器的数据的平均值，将该平均值作为基准，评价各测量参数的重复性，其中位置姿态测量系统从起始点到折返点再后退至起始点作为一个测量条次，否则转至步骤s2。

优选的，符合下式条件时判断步骤s2中位置姿态测量系统启动测试：

|odoi-odo0|≥β0，

式中，odo0为初始时刻里程计数据，odoi为第i时刻里程计数据，β0为启动测试判断门限值。

优选的，根据当前时刻里程计数据与上一时刻里程计数据判断出测量线路中位置姿态测量系统停车点包括：

在符合下式条件时判断当前时刻位置姿态测量系统停止：

|odoi-odoi-1|≤β1，

式中，odoi为第i时刻里程计数据，odoi-1为第i-1时刻里程计数据，β1为停车点判断门限值。

当位置姿态测量系统停止时间大于或等于预定时间时，判断当前时刻位置姿态测量系统停止位置为停车点。

优选的，符合下式条件时判断停车点为折返点：

odoi-odot≤β2，

式中，odoi为第i时刻里程计数据，odot为停车点的里程计数据，β2为折返点判断门限值。

优选的，符合下式条件时判断停车点为中途休息点：

odoi-odot＞β2。

优选的，步骤s5中对里程计数据和其他测量传感器的数据进行里程等间隔采样处理，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据包括：

s51、计算每一个时刻位置姿态测量系统的行使里程；

s52、对每一个时刻位置姿态测量系统的行使里程进行等间隔判断确定等间隔点时刻；

s53、对每一个等间隔点时刻的里程计数据和其他测量传感器的数据进行采样，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据。

优选的，通过下式计算第i时刻位置姿态测量系统的行使里程得到步骤s51中每一个时刻位置姿态测量系统的行使里程：

si＝si-1+(odoi-odoi-1)×k，

式中，k为里程计刻度系数，si为第i时刻位置姿态测量系统的行使里程，si-1为第i-1时刻位置姿态测量系统的行使里程。

优选的，当第i时刻位置姿态测量系统的行使里程符合下式条件时判断第i时刻是步骤s52中的等间隔点时刻：

si≥cnt·δs，

式中，si为第i时刻位置姿态测量系统的行使里程，δs为里程间隔，cnt为等间隔判断计数。

优选的，里程间隔δs取0.625m。

本发明利用里程计的输出数据，比较相邻采样时刻里程计的输出数据，准确的得到位置姿态测量系统启动测试、中途休息、折返等各种运行状态，通过对里程计数据和其他测量传感器的数据进行里程等间隔采样处理，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据，能够实现各测量条次数据的自动对齐，便于后续各项检测参数重复性计算，提高数据处理效率。

附图说明

图1示出了位置姿态测量系统里程计数据处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的里程计安装在位置姿态测量系统的车轮上，通过测量车轮转速计算得到位置姿态测量系统的行驶里程，能够较为准确的反映测量过程中位置姿态测量系统的启动测试、中途休息、折返等各种运行状态。

本发明利用里程计的输出数据，提供了一种快速、高效的评价位置姿态测量系统各测量参数的重复性的方法，具体如下：

参照图1，一种位置姿态测量系统里程计数据处理方法，所述方法包括：

步骤s1、读取初始时刻里程计数据，并将初始时刻的位置作为位置姿态测量系统起始点；

步骤s2、根据当前时刻里程计数据与初始时刻里程计数据判断位置姿态测量系统是否启动测试，若启动测试，转至步骤s3，否则继续执行步骤s2；

步骤s3、根据当前时刻里程计数据与上一时刻里程计数据判断出测量线路中位置姿态测量系统停车点，记录位置姿态测量系统停车点的里程计数据；

步骤s4、判断步骤s3中停车点为折返点还是中途休息点，如果是折返点，转至步骤s5，如果是中途休息点，转至步骤s3；

步骤s5、对里程计数据和其他测量传感器的数据进行里程等间隔采样处理，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据；

步骤s6、位置姿态测量系统从折返点后退至步骤s1中的起始点；

步骤s7、判断测量条次是否大于或等于预定次数，如果是，计算全部测量条次每一个等间隔时刻里程计数据对应时刻的其他测量传感器的数据的平均值，将该平均值作为基准，评价各测量参数的重复性，其中位置姿态测量系统从起始点到折返点再后退至起始点作为一个测量条次，否则转至步骤s2。

本发明根据当前时刻里程计数据和初始时刻里程计数据的差值判断位置姿态测量系统是否启动测试，当本发明的里程计数据符合下式条件时判断步骤s2中位置姿态测量系统启动测试：

|odoi-odo0|≥β0，

式中，odo0为初始时刻里程计数据，odoi为第i时刻里程计数据，β0为启动测试判断门限值。

本发明根据当前时刻里程计数据和上一时刻里程计数据的差值判断位置姿态测量系统的停车点包括如下步骤：

当本发明的里程计数据符合下式条件时判断当前时刻位置姿态测量系统停止：

|odoi-odoi-1|≤β1，

式中，odoi为第i时刻里程计数据，odoi-1为第i-1时刻里程计数据，β1为停车点判断门限值。

当位置姿态测量系统停止时间大于或等于预定时间时，判断当前时刻位置姿态测量系统停止位置为停车点。该预定时间可以取10s。

判断出位置姿态测量系统停车点后，可以根据后续里程计数据判断当前停车点为折返点还是中途休息点。

后续启动后，若里程计数据持续减小，符合下式条件时判断停车点为折返点：

odoi-odot≤β2；

若里程计数据持续增加，符合下式条件时判断停车点为中途休息点：

odoi-odot＞β2，

式中，odoi为第i时刻里程计数据，odot为停车点的里程计数据，β2为折返点判断门限值。

其中，β0、β1和β2的值与里程计的刻度系数有关。

由于里程计和其他测量传感器采集的数据点较密集，不便于后续的重复性计算，因此对里程计数据和其他测量传感器的数据进行里程等间隔采样处理，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据，具体包括如下步骤：

s51、计算每一个时刻位置姿态测量系统的行使里程；

s52、对每一个时刻位置姿态测量系统的行使里程进行等间隔判断确定等间隔点时刻；

s53、对每一个等间隔点时刻的里程计数据和其他测量传感器的数据进行采样，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据。

本发明通过下式计算第i时刻位置姿态测量系统的行使里程得到步骤s51中每一个时刻位置姿态测量系统的行使里程：

si＝si-1+(odoi-odoi-1)×k，

式中，k为里程计刻度系数，si为第i时刻位置姿态测量系统的行使里程，si-1为第i-1时刻位置姿态测量系统的行使里程。

当第i时刻位置姿态测量系统的行使里程符合下式条件时判断第i时刻是步骤s52中的等间隔点时刻：

si≥cnt·δs，

式中，si为第i时刻位置姿态测量系统的行使里程，δs为里程间隔，cnt为等间隔判断计数。

里程间隔δs可以取0.625m，等间隔判断计数cnt从1开始，逐次累加，当第i时刻位置姿态测量系统的行使里程大于本次等间隔判断计数乘以里程间隔的值时，将第i时刻作为等间隔点时刻，对该时刻的其他测量传感器的数据进行采样，得到该时刻的其他测量传感器的数据。

上述其他测量传感器的数据包括轨距、超高、轨向、高低等，当测量条次大于或等于预定次数时，计算全部测量条次每一个等间隔时刻里程计数据对应时刻的其他测量传感器的数据的平均值，将该平均值作为基准，评价各测量参数的重复性，该预定次数可以取三次。

本发明通过对里程计数据和其他测量传感器的数据进行里程等间隔采样处理，得到每一个等间隔时刻里程计数据及其对应时刻的其他测量传感器的数据，能够实现各测量条次数据的自动对齐，便于后续各项检测参数重复性计算，提高数据处理效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。