[发明专利]用于轨道自动测量车的组合导航系统及组合导航解算方法

说明书

本发明提供了一种用于轨道自动测量车的组合导航系统及组合导航解算方法，该组合导航系统包括MIMU子系统、GPS子系统、微磁罗盘子系统、气压高度计子系统和计算机；所述MIMU子系统用于输出测量车的角速度和加速度数字信号；所述GPS子系统用于输出解调出来的GPS导航数据；所述微磁罗盘子系统用于输出测量车三轴的磁场强度和东向北向的加速度；所述气压高度计子系统用于输出测量车所在高度的大气压强，并通过压强转高度算法计算测量车的相对高度；所述计算机用于通过组合滤波估计出测量车的位置、速度和姿态并进行输出。本发明将MIMU、GPS、微磁罗盘和气压高度计四种导航手段进行有机地组合，通过滤波估计得到精度高且不发散的位置、速度和姿态信息。

技术领域

本发明涉及导航领域，尤其涉及一种用于轨道自动测量车的组合导航系统及组合导航解算方法。

背景技术

随着社会的进步，我国的交通运输发展也越来越迅速，特别是轨道交通运输，我国的轨道交通包括城际轨道交通、客运专线、客货混运线路和货运专线等等。由于受承载的列车运动影响，铁路轨道会逐渐偏移，沉降，铁轨的静态曲线参数也会随时间逐渐发生变化，当轨道的曲线等参数变化范围超出一定的容许值时，就会对列车运行的平稳性带来影响，甚至有可能造成列车的脱轨、倾覆等严重事故。

因此，为保证列车的稳定运行，需对轨道各种参数数据进行测量，当前一般采用测量车进行，同时测量车上安装有多种传感器，用于对测量车当前所处的位置环境数据进行测量，如气压、高度等等，同时对于测量车的行走，目前仅采用单一的GPS导航方式，受信号等因素的影响，误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轨道自动测量车的组合导航系统及组合导航解算方法，旨在用于解决现有的轨道测量车仅采用单一的GPS导航方式导致误差较大的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种用于轨道自动测量车的组合导航系统，包括MIMU子系统、GPS子系统、微磁罗盘子系统、气压高度计子系统和计算机；

所述MIMU子系统用于输出测量车的角速度和加速度数字信号，然后通过捷联惯导算法解算出测量车的速度、位置和姿态信息；

所述GPS子系统用于输出解调出来的GPS导航数据，并通过定位算法解算得到测量车的速度和位置信息；

所述微磁罗盘子系统用于输出测量车三轴的磁场强度和东向北向的加速度，然后通过定姿算法解算出测量车的三维姿态；

所述气压高度计子系统用于输出测量车所在高度的大气压强，并通过压强转高度算法计算测量车的相对高度，由初始高度信息计算得到测量车的绝对高度；

所述计算机用于根据MIMU子系统、GPS子系统、微磁罗盘子系统以及气压高度计子系统解算得到的信息，通过组合滤波估计出测量车的位置、速度和姿态并进行输出。

进一步地，所述计算机还用于估计出陀螺仪和加速度计的随机常值漂移并反馈到陀螺仪和加速度计的标定补偿算法中，补偿陀螺仪和加速度计的误差。

进一步地，所述MIMU子系统包括MEMS陀螺仪、MEMS加速度计、MIMU运算放大器、MIMU A/D转换器以及标准通讯接插件。

进一步地，所述GPS子系统包括GPS接收天线和嵌入式GPS 接收机。

本发明还提供一种基于上述组合导航系统的组合导航解算方法，包括以下步骤：

S1：MIMU子系统输出测量车的角速度和加速度数字信号，然后通过捷联惯导算法解算出测量车的速度、位置和姿态信息；

S2：GPS子系统输出解调出来的GPS导航数据，通过定位算法解算得到测量车的速度和位置信息；