多傳感信息融合的軌道長波不平順檢測實(shí)驗(yàn)平臺研究.pdf

1、由于結(jié)構(gòu)和軌下基礎(chǔ)的彈性不均等原因造成軌道線形的長波不平順。長波不平順又分為動(dòng)態(tài)不平順和靜態(tài)不平順，靜態(tài)不平順是指無輪載作用下的不平順。根據(jù)國家鐵路維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[1]，軌道的調(diào)整和控制應(yīng)當(dāng)采用建立在大地坐標(biāo)系下的靜態(tài)檢測參數(shù)。在進(jìn)行軌道調(diào)整時(shí)著重控制的技術(shù)指標(biāo)是軌道靜態(tài)參數(shù)，軌道靜態(tài)參數(shù)要滿足線路平順性要求，是線路維護(hù)的直接參數(shù)。
　　采用多傳感信息融合理論與技術(shù)來測量軌道靜態(tài)參數(shù)是軌道檢測的一種新方法與研究方向。本課題提出了構(gòu)建

2、由加速度計(jì)、陀螺儀、傾角儀和機(jī)器視覺組成的統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為基于多傳感信息融合實(shí)現(xiàn)軌道靜態(tài)長波參數(shù)的檢測設(shè)備研究提供實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證平臺，主要研究內(nèi)容包括：
　　(1)設(shè)計(jì)開發(fā)了多傳感信息融合軌道不平順檢測實(shí)驗(yàn)平臺，包括慣性測量單元，傾角儀和機(jī)器視覺數(shù)據(jù)同步采集、慣性測量單元方向?yàn)V波器、攝像機(jī)定標(biāo)、慣性及視覺傳感器定標(biāo)、傾角儀與視覺定標(biāo)等功能模塊。
　　(2)基于方向?yàn)V波器的慣性測量單元姿態(tài)估計(jì)。該方法采用四元數(shù)法描述系統(tǒng)模

3、型，基于互補(bǔ)濾波器對加速度計(jì)和陀螺儀單獨(dú)計(jì)算的姿態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，對陀螺儀測量產(chǎn)生的誤差設(shè)計(jì)算法進(jìn)行消除。
　　(3)對慣性測量單元，傾角儀以及視覺傳感器三者之間的相對姿態(tài)求解；提出了基于橫滾角(Roll)和俯仰角(Pitch)構(gòu)造手眼定標(biāo)方程式，采用增廣拉格朗日乘子法(ALM)求解慣性測量單元坐標(biāo)系與機(jī)器視覺坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，并套用該方法實(shí)現(xiàn)傾角儀坐標(biāo)系與機(jī)器視覺坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣的求解；基于手眼定標(biāo)定理中的平移向量方程式，建立兩次運(yùn)動(dòng)