[发明专利]一种轨道测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种轨道测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

惯性测量组件数据处理，得到惯性测量组件的位置及姿态信息；

激光测量组件数据处理，利用轨道检测系统停车状态下解算得到的惯性测量组件的位置及姿态信息，得到激光测量组件相对于惯性测量组件的安装角度和杆臂距离；

惯性测量组件与激光测量组件数据融合，得到轨道的位置信息，

根据激光测量组件测量数据，结合轨道廓型，选取出轨顶点和轨距点，将轨顶点和轨距点在激光测量坐标系下的坐标转换到载体坐标系，根据轨顶点和轨距点在载体坐标系的坐标信息以及惯性测量组件的位置信息，得到轨道的位置信息；

所述轨道检测系统停车状态，同时满足以下判断条件，判断轨道检测系统为停车状态，

条件一，载体坐标系X轴、Y轴、Z轴的三轴陀螺补偿数在T_Δ时段的均值分别满足

条件二，载体坐标系X轴、Y轴、Z轴的三轴加速度计补偿数在T_Δ时段的均值分别满足

条件三，载体坐标系X轴、Y轴、Z轴三轴加速度计补偿数在T_Δ时段内的累加值的峰峰值分别满足不大于Δ；

其中，为三轴陀螺补偿数在T_Δ时段内的均值，为三轴陀螺补偿数在T_Δ时段内的均值阈值，为k导航周期三轴陀螺补偿数在T_Δ时段内的均值，为k-1导航周期三轴陀螺补偿数在T_Δ时段内的均值，为三轴陀螺补偿数在T_Δ时段内的均值差阈值，Δ为峰峰值阈值，k为自然数。

2.根据权利要求1所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述激光测量组件数据处理步骤包括，

判定轨道检测系统停车状态，解算得到轨道检测系统停车状态下惯性测量组件的位置及姿态信息；

获得激光测量组件相对于惯性测量组件的坐标转换角度A，

A＝γ₁-γ

其中，y'、z'分别为激光测量组件测得的轨道特征点坐标，y'为轨顶点在激光测量坐标系中的垂向坐标，z'为轨距点在激光测量坐标系中的横向坐标，γ为停车状态下，惯性测量组件解算得到的滚动角；

获得激光测量坐标系原点在载体坐标系下的坐标；

根据激光测量坐标系原点在载体坐标系的坐标，得到激光测量坐标系原点到载体坐标系原点的杆臂距离。

3.根据权利要求2所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述坐标转换角度A获得，根据激光测量组件测量数据，结合轨道廓型，选取出轨顶点和轨距点。

4.根据权利要求3所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述激光测量坐标系原点在载体坐标系下坐标的获得如下，

根据坐标转换角度A和转换矩阵，将轨道的轨顶、轨距两个特征点的坐标y'、z'转换成载体坐标系下的坐标y₁、z₁；

利用得到激光测量坐标系原点在载体坐标系下坐标，其中y₀为载体坐标系坐标原点到轨顶点的垂向距离，z₀为载体坐标系坐标原点到轨距点的横向距离。

5.根据权利要求4所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述转换矩阵

6.根据权利要求1所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述的三轴陀螺补偿数在T_Δ时段内的均值阈值范围为0.1～0.3°/s；所述的三轴陀螺补偿数在T_Δ时段内的均值差阈值范围为0.03～0.06m/s²；所述的峰峰值阈值Δ的范围0.05～0.15m/s²。

7.根据权利要求6所述的一种轨道测量方法，其特征在于：所述的T_Δ时段范围为80～120ms。

8.根据权利要求1所述的一种轨道测量方法，其特征在于：在某导航周期，上述三个判断条件只要一个不满足，判断轨道检测系统为运动状态。