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GNSS-INS轨道几何状态测量仪.doc简介：

GNSS-INS轨道几何状态测量仪是一种结合了全球导航卫星系统（GNSS，如GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou等）和惯性导航系统（INS）的测量设备。这种设备通过同时利用卫星信号和惯性测量单元（IMU）的数据，可以提供高精度、连续的三维位置、速度、姿态和轨道状态信息。

GNSS的作用

GNSS系统通过接收地球上的卫星发射的信号（如GPS），可以计算出接收器的精确三维位置、速度和时间信息。这主要基于多普勒效应和卫星信号的传播时间，通过复杂的算法解算出接收器的位置和运动状态。

INS的作用

而惯性导航系统（INS）则通过内部的加速度计和陀螺仪来测量和跟踪载体的运动，提供载体的精确姿态、航向和速度信息。它不依赖于外部信号，因此在没有GNSS信号覆盖的环境中仍能继续工作。

GNSS-INS结合的优势

将两者结合使用，可以实现以下优势：

1. 增强精度：在GNSS信号不佳或卫星信号被遮挡的环境中，INS可以提供连续的位置和运动信息，从而弥补GNSS的不足。 2. 改善动态性能：INS对于动态变化的响应更快，而GNSS信号更新通常需要较长时间，两者结合能提供更平滑、更准确的运动轨迹。 3. 提高可靠性：通过互补各自的优势，系统可以提供更高的一致性和可靠性。 4. 更广泛的应用：如在航空、航海、汽车自动驾驶、机器人导航等领域，都可以利用GNSS-INS系统的组合优势来提高定位和导航的精确度和稳定性。

应用场景

- 航空和航天：用于飞行器的定位、导航和姿态控制。 - 航海：提供船舰精确的定位信息，用于航线规划和避障。 - 自动驾驶：汽车或无人机使用GNSS-INS系统进行精准定位和路径规划。 - 地质勘探：在卫星信号不稳定的区域进行精确定位。 - 应急响应：在自然灾害或军事行动中提供关键的定位数据。

综上所述，GNSS-INS轨道几何状态测量仪是一种在多种应用领域都具有广泛需求和潜力的高精度定位和导航解决方案。

GNSS-INS轨道几何状态测量仪.doc部分内容预览：

电力驱动系统应由电机、电力驱动控制器、电源组成。

电力驱动应稳定、可靠；走行速度分为多挡可选。

电机控制器应控制灵敏、可靠，具有快速制动功能。

电源应采用充电电池，电池寿命不应小于3年。

数据采集与数据后处理系统的主要功能应包括数据的实时采集和存储、数据的处理、曲线绘制、缩放、平移、选段以及报表生成等。软件应界面友好、便于操作、易于掌握并便于升级DBJ50-112-2016 现浇混凝土桥梁梁柱式模板支撑架安全技术规范.pdf，升级后应向下兼容，系列产品软件的界面总体结构和操作风格应相同。数据采集与处理系统应适应野外工作的环境条件。

轨道测量仪产品软件应提供轨距、超高、轨向、高低、外部参数等信息，数据显示分辨力应满足下表的要求。

表 6.6.1 轨道测量仪数据参数分辨力要求

轨道测量仪应具有运行总里程累计及显示等功能。轨道测量仪应具有记录功能，并应具有便于查找标注处的辅助定位措施。

轨道测量仪应具有测量数据的存储功能，存储容量应满足连续记录8 h数据的要求。存储文件名应包含时间、线名、上下行等信息。文件首行应为字段名列表。

轨道测量仪各内部参数检测项目应采用等间距采样方式，移动测量每米不应少于5点。

原始数据记录应符合如下要求：

轨距：时间（s）、轨距测量值（mm）。

里程：时间（s），行走里程（m）。

惯导：时间，x陀螺角增量（rad），y陀螺角增量（rad），z陀螺角增量（rad）, x加速度计速度增量（m/s）, y加速度计速度增量（m/s）, z加速度计速度增量（m/s）。

卫星导航系统：基站与移动站原始数据转成RINEX格式保存（n、o文件）。

数据处理所需文件应包括：

控制网：点号、纬度（deg）、经度（deg），椭球高（m）、北坐标（m）、东坐标（m）、正常高（m）。

线路投影带文件：中央子午线（dms）、投影面大地高（m）、高程异常（m）、投影带起点里程（m）、投影带终点里程（m）。

断链表：序号、断链前里程/来向里程（m）、断链后里程/去向里程（m）。

坡度表：变坡点桩号/里程（m）、顶点设计高程（m）、竖曲线半径（m）。

数据处理结果应符合下列规定：

输出报表应包括：每条记录至少应包括如下23个字段，各个字段以半角逗号“，”隔开，无该项检测功能或未检测如外部参数时数据为空填。

结果数据应包括序号，轨枕编号，桩号/里程（m），断链属性，左轨向偏差（mm）、右轨向偏差（mm）、左高低偏差（mm）、右高低偏差（mm）、轨距偏差（mm）、水平（mm）、设计超高（mm）、轨距邻点递变（mm）、轨距递变率，扭曲（mm）、导向轨标识、左轨向短波（mm）、右轨向短波（mm）、左高低短波（mm）、右高低短波（mm）、左轨向长波（mm）、右轨向长波（mm）、左高低长波（mm）、右高低长波（mm）。其中，“轨距”为相对于标准轨距的偏差，字段后面可插入其他记录信息字段(如线路特征标记等信息)。

数据文件字段的数据填充应符合下述要求：

左右轨定义：以沿增里程方向为基准。

超高符号定义：沿增里程方向，测量点处右侧钢轨高出时，超高的符号为正，反之为负。

水平符号定义：沿增里程方向，测量点处排除超高后，右侧钢轨高出时，水平的符号为正，反之为负。

轨向符号定义：沿增里程方向，测量点处钢轨向右侧弯曲时，轨向符号为正，反之为负。

高低数据符号定义：测量点处钢轨相对于弦测基准点向上凸起时，高低的符号为正。

扭曲数据符号定义：沿增里程方向前方右侧高出为正，反之为负。

以增里程方向前、后点结果之差为最终测量结果的项目，如轨距变化率、扭曲、30 m(或48a)弦、60m(或96a)弦的平顺性等，结果应填入小里程点对应记录的相应字段内。

30 m(或48a)弦、60m(或96a)弦的平顺性数据按增里程方向顺序重叠排列，重叠区段长度为0.625 m(或a)，各重叠段内测量点数据首点归入前一段，其余归入后一段。

无测量数据的字段，数据空填，不应填入“0”或空格。

在进行数据统计时，曲线起终点归入曲线段。

测量后数据应按被测轨道的相应检修、修理或检测规程的要求生成测量报表。

精密车体应满足如下要求：

轨道测量仪的三个行走轮应与车体固联，并与钢轨轨顶面在垂向上保持刚性接触，运动过程中应与钢轨保持横向和垂向密贴，不密贴幅度不应大于0.2mm；

轨距、轨向测量点距走行轮最低基线的有效高度为：15.7mm~16.0mm；

走行轮、测量轮的耐磨性均应满足正常使用500 km的要求；

重复拼装可靠性应符合下列规定：

轨道测量仪横梁与纵梁及外部参数测量装置重复拼装后，在测量范围内，轨距和超高的示值变化量不应大于表 对该项目静态测量重复性要求的2/3；

外部几何参数测量装置重复拆装后，测量装置的基准位置变化，在横向、纵向、高度方向上均不应大于0.10 mm；

轨道测量仪行走稳定，平均无故障工作时间不应小于100 h。

环境适应性应符合如下要求：

整套装置放置于50℃的环境条件下恒温4 h后，轨距和超高的变化量与该点常温时误差之代数和应符合表 6.8.2示值误差的规定。

整套装置放置于40℃、93％RH的环境条件下2 d后应正常工作，且绝缘性能符合6.8.2的要求。

轨道测量仪按GB/T 2423.38在严酷等级为(10 ± 5) mm／h，D50 = (1.9 ± 0.2)mm的雨淋条件下，持续时间30 min应可靠工作(不附加外置防雨措施)，且绝缘性能符合6.8.2的要求。

卫星惯性轨道测量仪工作轮自身及各轮之间、机架两侧之间、机架底部最突出部之间绝缘电阻值不应小于1 MΩ。轨俭仪在任何姿态下都应满足轨选绝缘要求。

轨道测量仪持续工作8小时，轨距、超高、外部参数零点示值应满足表 6.8.2要求。

表 6.8.2示值稳定性要求

按本文件第6.1条规定的使用要求，对推行速度、海拔、环境温度、相对湿度、电磁环境和通过性进行逐条检核，确保轨道测量仪能正常工作，且数据有效。

目测检查外观，开启轨道测量仪电源，预热并试运行，对工作状态进行检查。

检验在最大速度情况下的制动距离。

各内部参数测量范围结合其示值误差的检验进行确认。

用深度尺或其他量具，测量轨距、轨向测量点距行走轮最低基线的有效高度。

用轮廓仪测量走行轮与测量轮工作面的表面粗糙度。

用千分表测量走行轮和测量轮工作面对自身轮转动轴线的全跳动量。

将轨道测量仪平放在检定台上，使各走行轮与检定台上的各测量块接触后，用塞尺测量走行轮与测量快上平面的间隙，按式（1）计算得到实际平面度∆1。检定台应符合TB 3147附录D的规定

——实际平面度的数值，单位为毫米（mm)；

—— 实际检测到的间隙量的数值，单位为毫米（mm)；

—— 实际间隙量对应的“接触”长度的数值（见图1），单位为毫米（mm)；

—— 轨顶（“1505”）位置找到两端面距离（见图1）较大值，单位为毫米（mm)。

（1——走行轮；2——轨顶（“1505”）位置线；3——检定台纵梁（截面）

重复拼装可靠性检验应满足以下要求：

调整检定台各参数至正常工作范围内任意位置。在轨道测量仪重复拼装前后分别读出轨距、超高的示值，得到变化量。应满足本文件6.7.2的要求。

轨道外部几何参数测量装置需要拆装的在平台上将仪器固定后用千分表、示值误差不大于0.02毫米的测距仪以及分度值为0.02毫米的高度尺，经五次重复拆装和测量，得到轨道外部几何参数测量装置基准面的横向、纵向和高度方向位置变化量。

在走行轮和测量轮轴正上方加150N的压力，用千分表测量走行轮和测量轮的径向弹性变形量。

走行轮、测量轮的使用寿命（耐磨性）按如下方法检验：先用千分尺测量出被检验轮的直径，然后将被检验轮与专用工装的标准轮（其硬度与钢轨接近）平行接触，在150N相互挤压力的作用下相对均速（速度约8km/h）滚动,持续转动至折合运行里程500km,再次测量直径;用千分表测量其对自身转动轴线的全跳动量。

内部几何参数测量装置检验应符合下列规定：

在轨道测量仪超高测量范围内选取不少于21点(包括“零位”和测量上下限测量点）利用检定台对轨道测量仪各点超高的示值误差和掉头误差进行检测。

绝缘性能检验。用500V兆欧表分别对轨道测量仪工作轮自身及各轮之间、机架两侧之间，机架底部最突出部位之间的绝缘电阻值进行连续一分钟测量。

电源适应性检验。用可调直流稳压电源替代轨道测量仪电池，分别将电压值调整到额定值的90%和110%。对轨道测量仪进行试验。

试验线路须满足附录B.1要求。

卫星惯性轨道测量仪对满足附录B.1要求的测试线路进行3个往返（共计6次）的实际测量。

实时采集和记录测量仪的传感器数据，包括GNSS卫星定位，IMU、里程计、轨距尺等数据，同时记录GNSS基准站的同步测量数据，事后进行联合处理，获得轨道的内部和外部几何参数。

在测试有效区段（位置见表 7.9.2.3）东莞市某电子厂生产车间净化系统工程施工组织设计，按0.625 m的里程间距输出各次测量的线路里程、内部和外部几何参数测量值。

轨道测量仪多次测量结果之间，以及与参考真值之间的数据必须对齐才能进行对比评估。统一采用线路里程进行空间对齐，即测量仪输出的所有测量值和参考值均必须有精确的线路里程信息，然后将测量结果和参考真值内插至统一的一组里程点序列上。

表 7.9.2.4 试验数据有效区段要求

线路参考值的采集按照附录B.3要求。采用基于全站仪的轨道几何状态测量仪或更高精度轨道精测设备对测试线路的几何形位进行测量，获得轨道左右钢轨及中线的三维位置坐标，并算出轨道的轨向和高低几何参数；

沥青混合料拌和站操作工施工安全技术交底.doc轨距和水平可采用0级道尺进行逐枕测量；

轨道内部和外部几何参数的按0.625 m的里程间隔输出。