高速鐵路軌道必須保持高平順性、高穩(wěn)定性和高可靠性,這直接關(guān)系到高速列車高速、安全且平穩(wěn)運(yùn)行。高速鐵路軌道測量至少包括控制測量、線路測量和變形測量等工作。傳統(tǒng)高速鐵路軌道測量方法存在測量周期長、維護(hù)成本高、檢測效率低等問題。為此,本文提出了一種基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（global navigation satellite system,GNSS）/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（inertial navigation system,INS）多傳感器組合的高速鐵路軌道測量方法,并研制了相應(yīng)的軌道測量系統(tǒng)。本文詳細(xì)介紹了其主要構(gòu)成和方法流程,并在實(shí)際高速鐵路軌道精調(diào)工程中進(jìn)行了應(yīng)用示范。結(jié)果表明:該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軌道路基變形監(jiān)測和高速鐵路軌道不平順絕對測量與相對測量的一體化,其軌道橫向偏差精度2 mm、垂向偏差精度2 mm,變形點(diǎn)水平方向精度1 mm、垂直方向精度1.5 mm,顯著提高了測量效率。 

【文章來源】：測繪學(xué)報(bào). 2020,49(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

GNSS/INS多傳感器組合高速鐵路軌道測量系統(tǒng)的主要構(gòu)成

軌檢小車的主要構(gòu)成如圖2所示,即T形小車上搭載了多種傳感器,包括三天線GNSS一體接收機(jī)、IMU、里程計(jì)、傾角儀、軌距測量儀、軌枕識別器、溫度傳感器和數(shù)據(jù)存儲裝置等。由于高速鐵路沿線環(huán)境特殊,有些路段衛(wèi)星信號不佳,研制了三天線GNSS一體接收機(jī),可以增加觀測數(shù)據(jù)的冗余度、連續(xù)性和可靠性,且3個(gè)GNSS天線的幾何關(guān)系經(jīng)過嚴(yán)格標(biāo)定(如圖2所示),可用于GNSS觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理和對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢核,其定位結(jié)果比單天線GNSS定位結(jié)果精度更高,且更加穩(wěn)定可靠。該接收機(jī)具備440個(gè)通道,可同時(shí)接收來自三天線的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou navigation satellite system,BDS)/GPS/GLONASS三系統(tǒng)八頻率的GNSS信號,具體包括BDS B1/B2/B3、GPS L1/L2/L5和GLONASS L1/L2,并針對高速鐵路特殊的觀測環(huán)境對該接收機(jī)的電磁兼容性、防水、抗震等方面做了特殊設(shè)計(jì)。IMU采用中國自主研發(fā)的某光纖慣性導(dǎo)航系統(tǒng),其航向精度0.05°,俯仰、橫滾精度0.02°。通過精密的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與基于ARM架構(gòu)主控板開發(fā),實(shí)現(xiàn)了多傳感器的精密安裝、統(tǒng)一供電、統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)、合理配置重量、動態(tài)數(shù)據(jù)采集等功能。該軌檢小車既可用于測量軌道外部幾何參數(shù),也可用于測量軌道內(nèi)部幾何參數(shù)。1.3 數(shù)據(jù)處理中心

數(shù)據(jù)處理中心對軌檢小車的各傳感器、GNSS CORS及其附近的IGS參考站的大量觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理分析并形成最終的施工方案。GNSS/INS多傳感器組合高速鐵路軌道測量方法流程如圖3所示。步驟1:GNSS CORS與附近的IGS參考站進(jìn)行聯(lián)測,其中,聯(lián)測的已知站不少于兩個(gè),觀測有效時(shí)段不少于8 h/d。GNSS CORS與IGS參考站由數(shù)據(jù)處理中心定期接收、存儲、處理和分析,通常1次/d。以IGS參考站作為約束點(diǎn),進(jìn)行控制網(wǎng)整體三維約束平差,以此確定工程獨(dú)立坐標(biāo)系。這些控制點(diǎn)的GNSS精確坐標(biāo)與已知坐標(biāo)進(jìn)行對比,可用于預(yù)判軌道路基變形情況,還可為軌道幾何狀態(tài)檢測提供位置基準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2991098