本發(fā)明屬于鐵路軌道檢測(cè)技術(shù)，涉及對(duì)鐵路軌道中線三維坐標(biāo)動(dòng)態(tài)連續(xù)檢測(cè)的方法。

背景技術(shù)：
軌道中線坐標(biāo)主要用于描述線路在軌道控制網(wǎng)中的精確三維坐標(biāo)，用于評(píng)價(jià)線路沉降。目前，國(guó)內(nèi)軌道平順度檢查的內(nèi)容僅包括軌道相對(duì)不平順，并不包括線路的軌道中線坐標(biāo)?，F(xiàn)在測(cè)量軌道中線坐標(biāo)的手段是采用全站儀配合天寶小車(chē)測(cè)量，首先需要搭建全站儀，在全站儀周?chē)?～6對(duì)線性標(biāo)志物基樁上安裝測(cè)量專用棱鏡，使全站儀跟蹤棱鏡確定自身三維坐標(biāo)；之后當(dāng)檢測(cè)設(shè)備在檢測(cè)范圍內(nèi)(距全站儀10m-70m)的每一個(gè)扣件所在位置靜止測(cè)量一次，通過(guò)全站儀與靜態(tài)檢測(cè)設(shè)備之間的距離和角度，確定檢測(cè)設(shè)備的三維坐標(biāo)，根據(jù)當(dāng)前軌距和水平轉(zhuǎn)換成該扣件對(duì)應(yīng)的軌道中線和高程位置。這種方法屬于靜態(tài)測(cè)量，效率為600-700m/天，不能滿足鐵路快速發(fā)展的需要。軌道中線坐標(biāo)動(dòng)態(tài)連續(xù)檢測(cè)方法所采用的檢測(cè)裝置與中國(guó)航空工業(yè)第六一八所已經(jīng)獲得中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的發(fā)明專利“一種軌道標(biāo)志物動(dòng)態(tài)獲取裝置和獲取方法”(專利號(hào)ZL201110089812.4)相同，主要包括：檢測(cè)車(chē)平臺(tái)、高分辨率光電里程儀、慣性測(cè)量組件、高性能相機(jī)組成的軌道線性標(biāo)志獲取裝置等。軌道中線坐標(biāo)動(dòng)態(tài)連續(xù)檢測(cè)方法中涉及到的軌道標(biāo)志物動(dòng)態(tài)獲取方法也與此專利中所描述的方法相同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：提出一種能對(duì)軌道中線坐標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)檢測(cè)的檢測(cè)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明提供了軌道中線坐標(biāo)動(dòng)態(tài)連續(xù)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：檢測(cè)車(chē)平臺(tái)沿鐵路軌道運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)車(chē)平臺(tái)上安裝的高速相機(jī)及其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)軌道左右兩側(cè)的線性標(biāo)志物進(jìn)行拍攝、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)識(shí)別與計(jì)算；步驟2：根據(jù)步驟1獲得的數(shù)據(jù)，計(jì)算軌道左右兩側(cè)線性標(biāo)志物與軌道中線交點(diǎn)的坐標(biāo)；步驟3：利用步驟2計(jì)算得到的軌道左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)坐標(biāo)，推算兩個(gè)相鄰交點(diǎn)之間各點(diǎn)的坐標(biāo)；步驟4：通過(guò)里程儀將步驟3確定的軌道中線上各點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)從時(shí)間域轉(zhuǎn)換到空間域。進(jìn)一步的，步驟1采用基于立體交匯的測(cè)量與分析方法，計(jì)算獲取包括左側(cè)線性標(biāo)志物與左側(cè)相機(jī)的橫向距離DHL、垂向距離DVL、以及對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)NodL；右側(cè)線性標(biāo)志物與右側(cè)相機(jī)的橫向距離DHR、垂向距離DVR、以及對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)NodR；采用查表方法在線性標(biāo)志物數(shù)據(jù)庫(kù)中得到對(duì)應(yīng)的左側(cè)線性標(biāo)志物三維坐標(biāo)(xL,yL,zL)，以及對(duì)應(yīng)的右側(cè)標(biāo)志物三維坐標(biāo)(xR,yR,zR)。進(jìn)一步的，計(jì)算軌道左右兩側(cè)線性標(biāo)志物與軌道中線交點(diǎn)坐標(biāo)的具體方法包括以下步驟：步驟一：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物里程差計(jì)算利用兩側(cè)標(biāo)志物拍攝時(shí)所獲取的同步左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)NodL和NodR，計(jì)算左右兩側(cè)線性標(biāo)志物的里程差如下：ΔNod＝|NodL-NodR|ΔLod＝ΔNod·kod式中，ΔNod表示拍攝到左側(cè)標(biāo)志物時(shí)和拍攝到右側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)增量；NodL表示拍到左側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)，NodR表示拍到右側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)；ΔLod表示拍攝到左側(cè)標(biāo)志物時(shí)和拍攝到右側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左里程增量，kod表示左側(cè)里程儀刻度系數(shù)；步驟二：左側(cè)標(biāo)志物與車(chē)體的水平距離和垂直距離轉(zhuǎn)換到軌道中線檢測(cè)車(chē)平臺(tái)各結(jié)構(gòu)件之間為剛性連接，故計(jì)算左側(cè)標(biāo)志物到軌道中線的距離如下：LHL＝DHL+BHLLVL＝DVL+BVLLHL左側(cè)標(biāo)志物到軌道中線的水平距離，LVL為左側(cè)標(biāo)志物到軌道中線的垂直距離，BHL為左側(cè)相機(jī)檢測(cè)左側(cè)標(biāo)志物水平距離基準(zhǔn)點(diǎn)到軌道中線的固定水平距離，BVL為左側(cè)相機(jī)檢測(cè)左側(cè)標(biāo)志物水平距離基準(zhǔn)點(diǎn)到軌道中線的固定垂直距離；步驟三：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)計(jì)算假設(shè)檢測(cè)車(chē)平臺(tái)首先拍攝到軌道右側(cè)線性標(biāo)志物，然后再拍攝到左側(cè)標(biāo)志物，則左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)計(jì)算如下：NodJ表示左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)。LHL和LHR表示左側(cè)標(biāo)志物和右側(cè)標(biāo)志物分別到軌道中線的水平距離；假設(shè)檢測(cè)車(chē)平臺(tái)首先拍攝到軌道左側(cè)線性標(biāo)志物，然后再拍攝到右側(cè)標(biāo)志物，則左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)計(jì)算如下：步驟四：軌道法線在標(biāo)志物坐標(biāo)系的方位角計(jì)算計(jì)算軌道法線在標(biāo)志物坐標(biāo)系的方位角如下：α為軌道法線在標(biāo)志物坐標(biāo)系的方位角度，(xL,yL,zL)表示左側(cè)標(biāo)志物的三維坐標(biāo)，(xR,yR,zR)為右側(cè)標(biāo)志物的三維坐標(biāo)；步驟五：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算計(jì)算左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)的坐標(biāo)如下：LH＝LHL+LHRLH為軌道兩側(cè)標(biāo)志物分別到軌道中線的水平距離之和，(xc,yc,zc)為左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果。進(jìn)一步的，推算兩個(gè)相鄰交點(diǎn)之間各點(diǎn)的坐標(biāo)可以采用以下方法：在左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)之外沒(méi)有軌道兩側(cè)標(biāo)志物作為計(jì)算基準(zhǔn)的地方，即兩個(gè)交點(diǎn)之間的地方，檢測(cè)系統(tǒng)按照固定頻率結(jié)合檢測(cè)車(chē)平臺(tái)實(shí)時(shí)航向角和俯仰角計(jì)算結(jié)果，按照下式獲取軌道中線三維坐標(biāo)的時(shí)間域推算結(jié)果，直至拍攝并識(shí)別到下一對(duì)軌道兩側(cè)標(biāo)志物處。xc＝xc0+∫ΔLodcos(Δψ)yc＝y(tǒng)c0+∫ΔLodsin(Δψ)zc＝zc0+∫ΔLodsin(Δθ)式中，xc,yc,zc為經(jīng)過(guò)推算得到的軌道中線三維坐標(biāo)；xc0，yc0，zc0為通過(guò)標(biāo)志物精確計(jì)算得到的上一個(gè)左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)的三維坐標(biāo)，作為坐標(biāo)推算的初始值；ΔLod為推算時(shí)刻到計(jì)算得到標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)時(shí)刻之間的里程增量；Δψ為推算時(shí)刻到標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)時(shí)刻之間的檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的航向角變化量；Δθ為推算時(shí)刻到標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)時(shí)刻之間的檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的俯仰角變化量；Δψ＝ψC-ψJΔθ＝θC-θJψC表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的推算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的航向角，θC表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的推算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的俯仰角。ψJ表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)計(jì)算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的航向角，θJ表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)計(jì)算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的俯仰角。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在軌道兩側(cè)具有線性標(biāo)志物條件的鐵路中線坐標(biāo)的動(dòng)態(tài)連續(xù)檢測(cè)，數(shù)據(jù)輸出間距可設(shè)置，可以精確定位軌道中線的偏移與沉降位置，提高了檢測(cè)效率，起到了線路變形預(yù)警的效果。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明檢測(cè)方法的流程圖；圖2是本發(fā)明檢測(cè)方法步驟2的流程圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明在軌道線形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用，應(yīng)在裝有高分辨率光電里程儀、慣性測(cè)量組件、高性能相機(jī)組成鐵路線性標(biāo)志獲取裝置等的軌道檢測(cè)車(chē)平臺(tái)上使用。具體操作步驟如下：S1：鐵路線性標(biāo)志物的自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集步驟1.1：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物拍攝與數(shù)據(jù)采集高分辨率光電里程儀隨著檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，按固定頻率(如200Hz)向計(jì)算機(jī)發(fā)送累計(jì)脈沖數(shù)，其中左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)記錄為Nod。當(dāng)檢測(cè)車(chē)平臺(tái)在行駛過(guò)程中經(jīng)過(guò)一個(gè)位于檢測(cè)車(chē)平臺(tái)左側(cè)的線性標(biāo)志物時(shí)，利用檢測(cè)車(chē)平臺(tái)左側(cè)安裝的一對(duì)共線的高性能工業(yè)相機(jī)，對(duì)鐵路軌道左側(cè)線性標(biāo)志物進(jìn)行自動(dòng)拍攝與識(shí)別，基于立體交匯的測(cè)量與分析方法，計(jì)算獲取包括左側(cè)線性標(biāo)志物與左側(cè)相機(jī)的橫向距離DHL、垂向距離DVL、以及對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)NodL等數(shù)據(jù)。同樣的，當(dāng)檢測(cè)車(chē)平臺(tái)在行駛過(guò)程中經(jīng)過(guò)一個(gè)位于檢測(cè)車(chē)平臺(tái)右側(cè)的線性標(biāo)志物時(shí)，利用檢測(cè)車(chē)平臺(tái)右側(cè)安裝的一對(duì)共線的高性能工業(yè)相機(jī)，對(duì)鐵路軌道右側(cè)線性標(biāo)志物進(jìn)行自動(dòng)拍攝與識(shí)別，基于立體交匯的測(cè)量與分析方法，計(jì)算獲取包括右側(cè)線性標(biāo)志物與右側(cè)相機(jī)的橫向距離DHR、垂向距離DVR、以及對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)NodR等數(shù)據(jù)。步驟1.2：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物三維坐標(biāo)獲取采用查表方法在線性標(biāo)志物數(shù)據(jù)庫(kù)中可以得到對(duì)應(yīng)的左側(cè)標(biāo)志物三維坐標(biāo)(xL,yL,zL)，以及對(duì)應(yīng)的右側(cè)標(biāo)志物三維坐標(biāo)(xR,yR,zR)。S2：兩側(cè)標(biāo)志物與軌道中線交點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算S201：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物里程差計(jì)算利用兩側(cè)標(biāo)志物拍攝時(shí)所獲取的同步左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)NodL和NodR，計(jì)算左右兩側(cè)線性標(biāo)志物的里程差如下：ΔNod＝|NodL-NodR|ΔLod＝ΔNod·kod式中，ΔNod表示拍攝到左側(cè)標(biāo)志物時(shí)和拍攝到右側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)增量；NodL表示拍到左側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)，NodR表示拍到右側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)；ΔLod表示拍攝到左側(cè)標(biāo)志物時(shí)和拍攝到右側(cè)標(biāo)志物時(shí)的左里程增量，kod表示左側(cè)里程儀刻度系數(shù)。S202：左側(cè)標(biāo)志物與車(chē)體的水平距離和垂直距離轉(zhuǎn)換到軌道中線檢測(cè)車(chē)平臺(tái)各結(jié)構(gòu)件為剛性連接，故計(jì)算左側(cè)標(biāo)志物到軌道中線的距離如下：LHL＝DHL+BHLLVL＝DVL+BVLLHL左側(cè)標(biāo)志物到軌道中線的水平距離，LVL為左側(cè)標(biāo)志物到軌道中線的垂直距離，BHL為左側(cè)相機(jī)檢測(cè)左側(cè)標(biāo)志物水平距離基準(zhǔn)點(diǎn)到軌道中線的固定水平距離，BVL為左側(cè)相機(jī)檢測(cè)左側(cè)標(biāo)志物水平距離基準(zhǔn)點(diǎn)到軌道中線的固定垂直距離；S203：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)計(jì)算假設(shè)檢測(cè)車(chē)平臺(tái)首先拍攝到軌道右側(cè)線性標(biāo)志物，然后再拍攝到左側(cè)標(biāo)志物，則左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)計(jì)算如下：NodJ表示左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀脈沖數(shù)。LHL和LHR表示左側(cè)標(biāo)志物和右側(cè)標(biāo)志物分別到軌道中線的水平距離。假設(shè)檢測(cè)車(chē)平臺(tái)首先拍攝到軌道左側(cè)線性標(biāo)志物，然后再拍攝到右側(cè)標(biāo)志物，則左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的左側(cè)里程儀累計(jì)脈沖數(shù)計(jì)算如下：S204：軌道法線在標(biāo)志物坐標(biāo)系的方位角計(jì)算計(jì)算軌道法線在標(biāo)志物坐標(biāo)系的方位角如下：α為軌道法線在標(biāo)志物坐標(biāo)系的方位角度，(xL,yL,zL)表示左側(cè)標(biāo)志物的三維坐標(biāo)，(xR,yR,zR)為右側(cè)標(biāo)志物的三維坐標(biāo)。S205：左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算計(jì)算左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)的坐標(biāo)如下：LH＝LHL+LHRLH為軌道兩側(cè)標(biāo)志物分別到軌道中線的水平距離之和，(xc,yc,zc)為左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算結(jié)果。S3：軌道中線三維坐標(biāo)的推算在左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)之外沒(méi)有軌道兩側(cè)標(biāo)志物作為計(jì)算基準(zhǔn)的地方，檢測(cè)系統(tǒng)按照固定頻率(如200Hz)結(jié)合檢測(cè)車(chē)平臺(tái)實(shí)時(shí)航向角和俯仰角計(jì)算結(jié)果，按照下式獲取軌道中線三維坐標(biāo)的時(shí)間域推算結(jié)果，直至拍攝并識(shí)別到下一對(duì)軌道兩側(cè)標(biāo)志物處。xc＝xc0+∫ΔLodcos(Δψ)yc＝y(tǒng)c0+∫ΔLodsin(Δψ)zc＝zc0+∫ΔLodsin(Δθ)式中，xc,yc,zc為經(jīng)過(guò)推算得到的軌道中線三維坐標(biāo)；xc0，yc0，zc0為通過(guò)標(biāo)志物精確計(jì)算得到的上一個(gè)左右兩側(cè)線性標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)的三維坐標(biāo)，作為坐標(biāo)推算的初始值；ΔLod1為推算時(shí)刻到計(jì)算得到標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)時(shí)刻之間的里程增量；Δψ為推算時(shí)刻到標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)時(shí)刻之間的檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的航向角變化量；Δθ為推算時(shí)刻到標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)時(shí)刻之間的檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的俯仰角變化量；Δψ＝ψC-ψJΔθ＝θC-θJψC表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的推算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的航向角，θC表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的推算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的俯仰角。ψJ表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)計(jì)算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的航向角，θJ表示通過(guò)慣性測(cè)量組件積分運(yùn)算得到的標(biāo)志物連線與軌道中線交點(diǎn)計(jì)算時(shí)刻檢測(cè)車(chē)平臺(tái)的俯仰角。S4：軌道中線三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)間域到空間域的轉(zhuǎn)換為方便軌道故障的保養(yǎng)與維護(hù)，常需要以軌道線路里程對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行定位，這就需要將步驟5計(jì)算得到的固定頻率(如200Hz)下的時(shí)間域檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)步驟1得到的里程，轉(zhuǎn)換成固定里程長(zhǎng)度(如0.625m)的空間域檢測(cè)結(jié)果并輸出給計(jì)算機(jī)，這些空間域檢測(cè)結(jié)果，即軌道中線坐標(biāo)記為(xcp,ycp,zcp)。