轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法及装置与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法及装置。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.作为最具可持续性的运输模式，轨道交通是国家重要的基础产业和关键的基础设施。随着我国铁路的发展与列车的提速，对轨道安全平稳有了更高的质量要求，检测设备的准确性、可靠性、一致性要求也愈发严格。
4.轨道几何检测系统是检测轨道几何动态不平顺的主要设备，通过集成的方式分布在检测梁上进行轨道几何不平顺的测量，检测梁与车辆构架刚性连接，已有数据表明构架的运动姿态会对轨道几何不平顺测量精度造成一定影响；此外轨道几何检测系统的实验室校准，需要模拟复现真实线路状态下安装轨道几何检测系统所在构架的运动状态。因此需要进行对检测车辆构架的运行姿态进行测量。
5.现阶段，一般采用在检测车辆构架上安装垂向加速度计和横向加速度计两个单轴加速度计，实现对构架振动状态的测量。但这种方法因使用了单轴加速度计，仅能测量出构架于单一方向的加速度数据，而由于车辆运动过程中构架的运动状态包括横向、垂向、侧滚、摇头等运动状态，仅借助上述方法无法真实反映车辆构架在线路上的运动姿态，也就导致无法评判轨道检测系统的工作状态。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法，用以准确测量轨道检测系统构架的运动姿态，辅助提高轨道检测系统的测量精度，该方法包括：
7.获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；所述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；所述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；
8.针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；
9.对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；所述构架几何中心的运动姿态测量数据，包括构架几何中心的位移量和转角量。
10.本发明实施例还提供一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置，用以准确测量轨道检测系统构架的运动姿态，辅助提高轨道检测系统的测量精度，该装置包括：
11.加速度数据获取模块，用于获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；所述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两
侧；所述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；
12.构架位移数据计算模块，用于针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；
13.解算处理模块，用于对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；所述构架几何中心的运动姿态测量数据，包括构架几何中心的位移量和转角量。
14.本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法。
15.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法的计算机程序。
16.本发明实施例中，获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；所述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；所述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；所述构架几何中心的运动姿态测量数据，包括构架几何中心的位移量和转角量，与现有技术中使用单轴加速度计进行构架振动状态测量的技术方案相比，可通过设置多个三轴加速度计，获取构架不同位置处的三个方向的构架位移数据，进而实现对构架几何中心的位移量和转角量的计算，实现了对构架几何中心的运动姿态的精准测量，解决了现有技术下无法分析轨检系统所在构架运动姿态的问题，可准确测量轨道检测系统构架的运动姿态，进而可辅助提高轨道检测系统的测量精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
18.图1为本发明实施例中一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法的流程示意图；
19.图2是本发明实施例提供的一种轨检系统所在构架姿态测量加速度计测点位置的示意图；
20.图3是本发明实施例提供的一种轨检系统所在构架姿态测量加速度计测点布置的示意图；
21.图4为本发明实施例中一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置的结构示意图；
22.图5为本发明实施例中一种轨检系统所在构架姿态测量加速度计测点位置定义图；
23.图6为本发明实施例中一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置的具体示
例图；
24.图7是本发明实施例提供的一种轨检系统所在构架中心横向位移量及左右摇头转角求解的示意图；
25.图8是本发明实施例提供的一种轨检系统所在构架中心垂向位移量及侧滚角求解的示意图；
26.图9是本发明实施例提供的一种轨检系统所在构架姿态模拟装置结构示意图；
27.图10为本发明实施例中用于轨道检测系统所在构架的运动姿态测量的计算机设备示意图。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
29.目前，轨道交通作为最具可持续性的运输模式，一直是国家重要的基础产业和关键的基础设施。随着我国铁路的发展与列车的提速，对轨道安全平稳有了更高的质量要求，检测设备的准确性、可靠性、一致性要求也愈发严格。
30.轨道几何检测系统是检测轨道几何动态不平顺的主要设备，通过集成的方式分布在检测梁上进行轨道几何不平顺的测量，检测梁与车辆构架刚性连接，已有数据表明构架的运动姿态会对轨道几何不平顺测量精度造成一定影响；
31.此外轨道几何检测系统的实验室校准，需要模拟复现真实线路状态下安装轨道几何检测系统所在构架的运动状态。
32.因此需要进行车辆构架运行姿态的测量及模拟。
33.目前，检测车辆通过在构架上安装垂向、横向加速度计监测构架的振动状态，该方式能够用于评定车辆在线路上的运动稳定性，评判构架是否发生不能迅速衰减的车辆震荡，同时根据检测系统的评定校准要求，需要模拟真实线路上轨检系统的工作状态，但由于构架测量现有方法仅采用两个单轴加速度计，无法进一步分析车体与构架的滚动、摇头、点头等姿态变化，采用该数据无法复现构架的真实运动状态，评价轨道几何检测系统的测量能力。
34.此外，现阶段基于加速度和陀螺的惯性组合系统虽已应用于舰船、飞行器、导弹的姿态测量，具有较为准确的测量精度，但需要陀螺组件尽可能安装在运动目标的中心线位置，且同等精度的陀螺仪在制造工艺上存在一些缺陷，比如在较大冲击力下容易损坏、难以在大范围的高速运动下准确测量等问题，考虑到检测车辆结构问题，无法在构架中心安装惯性组合测量系统，采用该方法也难以达到构架姿态测量目的。因此需要研究一种适合于检测车辆构架姿态测量的方法。
35.为了解决上述问题，本发明实施例提供一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法，用以提升轨道检测系统所在构架的运动姿态测量的准确度，如图1所示，该方法可以包括：
36.步骤101：获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；上述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；上述左右两侧为
平行于车辆行进方向的车身两侧；
37.步骤102：针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；
38.步骤103：对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；上述构架几何中心的运动姿态测量数据，可以包括构架几何中心的位移量和转角量。
39.本发明实施例中，获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；所述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；所述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；所述构架几何中心的运动姿态测量数据，包括构架几何中心的位移量和转角量，与现有技术中使用单轴加速度计进行构架振动状态测量的技术方案相比，可通过设置多个三轴加速度计，获取构架不同位置处的三个方向的构架位移数据，进而实现对构架几何中心的位移量和转角量的计算，实现了对构架几何中心的运动姿态的精准测量，解决了现有技术下无法分析轨检系统所在构架运动姿态的问题，可准确测量轨道检测系统构架的运动姿态，进而可补充对轨道几何检测系统工作状态的判定能力，辅助提高轨道检测系统的测量精度。
40.具体实施时，首先获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；上述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；上述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧。
41.实施例中，上述多个三轴加速度计中同一侧的三轴加速度计的安装位置，以构架的横向中心线为对称轴；不同侧的三轴加速度计的安装位置，以构架的纵向中心线为对称轴。
42.在一个实施例中，三轴加速度计的数量可为4个，其安装在轨检系统所在构架上，并分别布置于车辆构架的四个角上，且4个加速度计以车辆构架横向中心为对称轴、纵向中心线对称分布。
43.在一个实施例中，上述加速度计所处的测点位置可参见图2所示，图2中1所指向位置即为此处构架上加速度计的安装位置，图2中2所指向位置为构架所在位置。而具体的测点布置可参见图3所示，图3中4个加速度传感器即为此处加速度计的安装点位。
44.在上述实施例中，获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据，可以包括：对多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据，进行数据的同步采集，以实现同步采集轨检系统所在构架测点布置位置4个加速度计的加速度数据的目的。
45.具体实施时，在获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据后，针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据。
46.实施例中，上述构架运动加速度数据用于描述三轴加速度计所在位置构架的、沿该三轴加速度计的x轴、y轴、z轴三个方向的运动加速度；其中，y轴方向为纵向，平行于车辆构架行进方向；x轴方向为横向，垂直于车辆构架行进方向且平行于轨道平面；z轴方向为垂向，与x轴、y轴所在平面垂直；其中，此处所提及的x轴方向和y轴方向参见图5所示。
47.根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据，可以包括：
48.根据该三轴加速度计所采集的加速度数据所描述的构架沿x轴、y轴、z轴三个方向的运动加速度，计算得到该三轴加速度计所在位置构架的x轴位移量、y轴位移量和z轴位移量。
49.在一个实施例中，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据，可以包括：
50.基于快速傅里叶变换的频域积分算法，对该三轴加速度计所采集的加速度数据进行数学积分计算，得到该三轴加速度计的三轴位移数据。
51.在上述实施例中，数学积分计算可以包括：加速度数据积分，该加速度数据积分可将上述数据同步采集过程中获得的构架测点布置位置的加速度数据，分别积分每一三轴加速度计的三轴位移数据，该架构位移数据为x轴、y轴和z轴三个方向的位移。
52.具体实施时，在针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据后，对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；上述构架几何中心的运动姿态测量数据，可以包括构架几何中心的位移量和转角量。
53.在一个实施例中，上述解算处理可以包括运动姿态解算，该运动姿态解算指将构架加速度计积分得到的位移数据，解算成构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移量和转角量，其中，转角量也可称作转角几何量。
54.在一个实施例中，本发明实施例提供的方法还可以包括：
55.存储和显示解算得到的构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量。
56.实施例中，上述构架几何中心的位移量包括：构架几何中心的横向位移量和垂向位移量；上述构架几何中心的转角量包括：构架几何中心的构架侧滚转角量和构架左右摇头转角量。
57.在一个实施例中，可按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的横向位移量：
[0058][0059]
其中，x0为轨道检测系统所在构架几何中心的横向位移量，单位为毫米；b1和b2分别为安装于构架同一侧的三轴加速度计1和三轴加速度计2所处位置、至构架横向中心线的距离；x1和x2分别为三轴加速度计1和三轴加速度计2的x轴位移量。三轴加速度计1和三轴加速度计2所处位置可参见图5所示。
[0060]
在一个实施例中，可按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的垂向位移量：
[0061][0062]
其中，z0为轨道检测系统所在构架几何中心的垂向位移量，单位为毫米；a1和a2分别为安装于构架不同侧的三轴加速度计1和三轴加速度计4所处位置、至构架纵向中心线的
距离；z1和z4分别为三轴加速度计1和三轴加速度计4架的z轴位移量。三轴加速度计1和三轴加速度计4所处位置可参见图5所示。
[0063]
在一个实施例中，可按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的构架左右摇头转角量：
[0064][0065]
其中，θz为轨道检测系统所在构架几何中心的构架左右摇头转角的度数，单位为度；b1和b2分别为安装于构架同一侧的三轴加速度计1和三轴加速度计2所处位置、至构架横向中心线的距离；x1和x2分别为三轴加速度计1和三轴加速度计2的x轴位移量。三轴加速度计1和三轴加速度计2所处位置可参见图5所示。
[0066]
在一个实施例中，可按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的构架侧滚转角量：
[0067][0068]
其中，θy为轨道检测系统所在构架几何中心的构架侧滚转角的度数，单位为度；a1和a2分别为安装于构架不同侧的三轴加速度计1和三轴加速度计4所处位置、至构架纵向中心线的距离；z1和z4分别为三轴加速度计1和三轴加速度计4架的z轴位移量。三轴加速度计1和三轴加速度计4所处位置可参见图5所示。
[0069]
具体实施时，本发明实施例提供的一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法，还可以包括：将轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据，输入到构架姿态模拟试验台，得到构架姿态模拟数据。
[0070]
实施例中，可将采集到的构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量数据输入到构架姿态模拟试验台，模拟复现真实线路状态下构架的运动姿态，以此实现对及检测车辆构架地姿态复现。
[0071]
在一个实施例中，通过将轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据，输入到构架姿态模拟试验台，构架模拟试验台在进行运动姿态变化时，可通过模拟构架上安装轨检系统所在构架姿态测量装置进行测量，并将测量结果与构架模拟试验台输入数据进行比较，可证实本发明实施例中提供轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法的准确性。
[0072]
本发明实施例中，获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；所述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；所述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；所述构架几何中心的运动姿态测量数据，包括构架几何中心的位移量和转角量，与现有技术中使用单轴加速度计进行构架振动状态测量的技术方案相比，可通过设置多个三轴加速度计，获取构架不同位置处的三个方向的构架位移数据，进而实现对构架几何中心的位移量和转角量的计算，实现了对构架几何中心的运动姿态的精准测量，解决了现有技术下无法分析轨检系统所在构架运动姿态的问题，可准确测量轨道检测系统构架的运动姿态，进而
可辅助提高轨道检测系统的测量精度
[0073]
如上述，本发明实施例提供的轨检系统所在构架姿态测量方法，有利于分析和评价构架的运动姿态对轨道几何不平顺测量精度的影响，改进测量方法和检测装备；同时为轨道几何检测系统校准提供真实线路条件下的运动姿态，提高轨道几何检测系统的评定校准能力。
[0074]
本发明实施例中还提供了一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法相似，因此该装置的实施可以参见轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法的实施，重复之处不再赘述。
[0075]
本发明实施例还提供一种轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置，用以提升轨道检测系统所在构架的运动姿态测量的准确度，如图4所示，该装置包括：
[0076]
加速度数据获取模块401，用于获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；上述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；上述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；
[0077]
构架位移数据计算模块402，用于针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；
[0078]
解算处理模块403，用于对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；上述构架几何中心的运动姿态测量数据，可以包括构架几何中心的位移量和转角量。
[0079]
在一个实施例中，上述多个三轴加速度计中同一侧的三轴加速度计的安装位置，以构架的横向中心线为对称轴；不同侧的三轴加速度计的安装位置，以构架的纵向中心线为对称轴。
[0080]
在一个实施例中，上述构架运动加速度数据用于描述三轴加速度计所在位置构架的、沿该三轴加速度计的x轴、y轴、z轴三个方向的运动加速度；其中，y轴方向为纵向，平行于车辆构架行进方向；x轴方向为横向，垂直于车辆构架行进方向且平行于轨道平面；z轴方向为垂向，与x轴、y轴所在平面垂直；
[0081]
构架位移数据计算模块，具体用于：
[0082]
根据该三轴加速度计所采集的加速度数据所描述的构架沿x轴、y轴、z轴三个方向的运动加速度，计算得到该三轴加速度计所在位置构架的x轴位移量、y轴位移量和z轴位移量。
[0083]
在一个实施例中，构架位移数据计算模块，具体用于：
[0084]
基于快速傅里叶变换的频域积分算法，对该三轴加速度计所采集的加速度数据进行数学积分计算，得到该三轴加速度计的三轴位移数据。
[0085]
在一个实施例中，上述构架几何中心的位移量包括：构架几何中心的横向位移量和垂向位移量；所述构架几何中心的转角量包括：构架几何中心的侧滚转角量和左右摇头转角量；
[0086]
解算处理模块，用于：
[0087]
对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据。
[0088]
在一个实施例中，解算处理模块，具体用于：
[0089]
按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的横向位移量：
[0090][0091]
其中，x0为轨道检测系统所在构架几何中心的横向位移量，单位为毫米；b1和b2分别为安装于构架同一侧的三轴加速度计1和三轴加速度计2所处位置、至构架横向中心线的距离；x1和x2分别为三轴加速度计1和三轴加速度计2的x轴位移量。
[0092]
在一个实施例中，解算处理模块，具体用于：
[0093]
按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的垂向位移量：
[0094][0095]
其中，z0为轨道检测系统所在构架几何中心的垂向位移量，单位为毫米；a1和a2分别为安装于构架不同侧的三轴加速度计1和三轴加速度计4所处位置、至构架纵向中心线的距离；z1和z4分别为三轴加速度计1和三轴加速度计4架的z轴位移量。
[0096]
在一个实施例中，解算处理模块，具体用于：
[0097]
按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的构架左右摇头转角量：
[0098][0099]
其中，θz为轨道检测系统所在构架几何中心的构架左右摇头转角的度数，单位为度；b1和b2分别为安装于构架同一侧的三轴加速度计1和三轴加速度计2所处位置、至构架横向中心线的距离；x1和x2分别为三轴加速度计1和三轴加速度计2的x轴位移量。
[0100]
在一个实施例中，解算处理模块，具体用于：
[0101]
按如下公式对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行运动姿态解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的构架侧滚转角量：
[0102][0103]
其中，θy为轨道检测系统所在构架几何中心的构架侧滚转角的度数，单位为度；a1和a2分别为安装于构架不同侧的三轴加速度计1和三轴加速度计4所处位置、至构架纵向中心线的距离；z1和z4分别为三轴加速度计1和三轴加速度计4架的z轴位移量。
[0104]
在一个实施例中，上述装置还可以包括：
[0105]
数据模拟模块，用于：
[0106]
将轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据，输入到构架姿态模拟试验台，得到构架姿态模拟数据。
[0107]
下面给出一个具体实施例，来说明本发明的装置的具体应用：
[0108]
为了解决现有技术下因使用单轴加速度计而无法分析出车体构架的侧滚和摇头数据的问题，该实施例可用以测量并在实验室复现车体构架的横向、垂向、滚动、摇头等运
动姿态，有利于评判轨道检测系统的工作状态，如图6所示，该实施例可以包括：
[0109]
1、数据同步采集模块601(即上述的加速度数据获取模块)，用于同步采集轨检系统所在构架测点布置位置的4个加速度计的加速度数据；
[0110]
2、加速度数据积分模块602(即上述的构架位移数据计算模块)，用于将数据同步采集模块获得的加速度数据分别积分为沿三轴加速度计x、y、z三个方向的位移。
[0111]
3、运动姿态解算模块603(即上述的解算处理模块)，用于将构架加速度计积分模块得到的位移数据，解算成构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量。
[0112]
4、波形显示与数据存储模块604，用于存储和显示解算得到的构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量。
[0113]
5、构架姿态模拟复现模块605，用于将采集到的构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量数据输入到构架姿态模拟试验台，模拟复现真实线路状态下构架的运动姿态。
[0114]
6、测试校验模块606，构架模拟试验台在进行运动姿态变化时，可通过模拟构架上安装轨检系统所在构架姿态测量装置进行测量，并将测量结果与构架模拟试验台输入数据进行比较，校验模拟试验台和姿态测量方法的准确性。
[0115]
如下，对该实施例进行详细说明：
[0116]
一、在具体实施时，数据同步采集模块，可用于同步采集轨检系统所在构架测点布置位置4个加速度计的加速度数据；
[0117]
实施例中，参见图2和图3，构架加速度计可刚性连接在车辆构架上，4个加速度计以构架横向中心为对称轴、纵向中心线对称分布，构架加速度计为三轴加速度计，三轴加速度计z轴为垂直轨道平面方向，y轴平行于车体沿伸方向，x轴平行于轨道平面，垂直于车体沿伸方向。
[0118]
二、在具体实施时，数据同步采集模块，用于同步采集轨检系统所在构架测点布置位置4个加速度计的加速度数据；
[0119]
实施例中，数据同步采集模块以指定的频率采集轨检系统所在构架测点布置位置4个三轴加速度计，共计12个通道的加速度数据。
[0120]
三、具体实施时，加速度数据积分模块，将数据同步采集模块获得的加速度数据分别积分为沿三轴加速度计x、y、z三个方向的位移；
[0121]
实施例中，实际采集的构架加速度数据，伴有各种干扰信号，并随着时间的积累使积分获得的位移结果完全失真。加速度数据积分时对加速度信号进行去噪、平滑、滤波，来去除干扰影响，然后在频域内积分，得到x、y、z三个方向准确的位移结果。
[0122]
四、具体实施时，运动姿态解算模块将构架加速度计积分模块得到的位移数据解算成构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量。
[0123]
下面给出一个构架姿态解算的具体实施例，来说明运动姿态解算模块的具体应用，可以包括：
[0124]
实施例中，构架及测点布置示意图如图5所示。在4个测点处分布有4个三轴加速度计，实际测试所得信号为4个测点的加速度信号，通过将测量的加速度积分为位移，得到4个测点的x、y、z向的位移数据，此处xi，yi，zi分别表示4个测点的x轴、y轴和z轴位移信号。
[0125]
其中，参见图5，传感器1位置距离构架中心位置尺寸分别为a1,b1，传感器2位置距离构架中心位置尺寸分别为b2,c1，传感器3位置距离构架中心位置尺寸分别为c2,d2，传感器4位置距离构架中心位置尺寸分别为a2,d1。通过12组测点位移计算中点的垂向位移、横向位移、侧滚角度、偏转角度。构架几何中心的横向位移、垂向位移、左右摇头转角度、侧滚角度分别表示为x0、z0、θz、θy。
[0126]
通过对1号传感器和2号传感器的x向位移进行分析，分析图如图7所示，由相似三角形的性质可得到：
[0127][0128]
通过上式计算可得，轨道检测系统所在构架几何中心的横向位移量为：
[0129][0130]
同时，构架几何中心的构架左右摇头转角的度数θz的正切可表示为：
[0131][0132]
由于角度较小，左右摇头转角θz近似等于其正切值。
[0133]
同时，对3号传感器和4号传感器分析也可得到中点的横向位移(即指上述的轨道检测系统所在构架几何中心的横向位移量)为：
[0134][0135]
左右摇头转角θz的正切可表示为,：
[0136][0137]
因此，上述两种结果均能求得中点的横向位移及左右摇头转角。
[0138]
通过对1号传感器和4号传感器的z向位移进行分析，分析图如图8所示，由相似三角形的性质可得到：
[0139][0140]
通过上式计算可得，中点的垂向位移(即指轨道检测系统所在构架几何中心的垂向位移量)为：
[0141][0142]
同时，构架几何中心的构架侧滚转角量θy(可简称为侧滚角)的正切可表示为:
[0143][0144]
由于角度较小，侧滚角θy近似等于其正切值。
[0145]
五、在具体实施时，波形显示与数据存储模块，用于存储和显示解算得到的构架几何中心的横向、垂向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量。
[0146]
六、在具体实施时，构架姿态模拟复现模块，用于将采集到的构架几何中心的垂向、横向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量数据输入到构架姿态模拟试验台，模拟复现真实线路状态下构架的运动姿态。
[0147]
实施例中，如图9所示，构架姿态模拟复现模块包括六自由度实验平台3、转接器4、模拟构架5。六自由度实验平台能够读取数据存储模块存储的构架几何中心的垂向、横向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量，模拟复现构架几何中心的运动状态，转接器用于连接六自由度实验平台与模拟构架，使模拟构架按照六自由度平台的姿态运动，复现车体构架在真实线路状态下的运动姿态；
[0148]
在具体实施时，测试校验模块，可测量模拟构架中心的垂向、横向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量，并将测量结果与构架模拟试验台输入数据进行比较，校验模拟试验台和姿态测量方法的精度。
[0149]
实施例中，测量校验模块原理与构架姿态测量模块相同，通过安装在模拟构架4个脚上的三轴加速度计进行测量，并最终解算为几何中心的垂向、横向、侧滚、摇头四个方向的位移和转角几何量，重复之处不在赘述。
[0150]
当然，可以理解的是，上述详细流程还可以有其他变化例，相关变化例均应落入本发明的保护范围。
[0151]
本发明实施例提供一种用于实现上述轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法中的全部或部分内容的计算机设备的实施例所述计算机设备具体包含有如下内容：
[0152]
处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(communications interface)和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述通信接口用于实现相关设备之间的信息传输；该计算机设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，该计算机设备可以参照实施例用于实现轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法的实施例及用于实现轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置的实施例进行实施，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。
[0153]
图10为本技术实施例的计算机设备1000的系统构成的示意框图。如图10所示，该计算机设备1000可以包括中央处理器1001和存储器1002；存储器1002耦合到中央处理器1001。值得注意的是，该图10是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
[0154]
一实施例中，轨道检测系统所在构架的运动姿态测量功能可以被集成到中央处理器1001中。其中，中央处理器1001可以被配置为进行如下控制：
[0155]
获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；所述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；所述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；
[0156]
针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；
[0157]
对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；所述构架几何中心的运动姿态测量数据，包括构架几何中心的位移量和转角量。
[0158]
在另一个实施方式中，轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置可以与中央处
理器1001分开配置，例如可以将轨道检测系统所在构架的运动姿态测量装置配置为与中央处理器1001连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现轨道检测系统所在构架的运动姿态测量功能。
[0159]
如图10所示，该计算机设备1000还可以包括：通信模块1003、输入单元1004、音频处理器1005、显示器1006、电源1007。值得注意的是，计算机设备1000也并不是必须要包括图10中所示的所有部件；此外，计算机设备1000还可以包括图10中没有示出的部件，可以参考现有技术。
[0160]
如图10所示，中央处理器1001有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器1001接收输入并控制计算机设备1000的各个部件的操作。
[0161]
其中，存储器1002，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器1001可执行该存储器1002存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
[0162]
输入单元1004向中央处理器1001提供输入。该输入单元1004例如为按键或触摸输入装置。电源1007用于向计算机设备1000提供电力。显示器1006用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为lcd显示器，但并不限于此。
[0163]
该存储器1002可以是固态存储器，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、sim卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为eprom等。存储器1002还可以是某种其它类型的装置。存储器1002包括缓冲存储器1021(有时被称为缓冲器)。存储器1002可以包括应用/功能存储部1022，该应用/功能存储部1022用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器1001执行计算机设备1000的操作的流程。
[0164]
存储器1002还可以包括数据存储部1023，该数据存储部1023用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由计算机设备使用的数据。存储器1002的驱动程序存储部1024可以包括计算机设备的用于通信功能和/或用于执行计算机设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
[0165]
通信模块1003即为经由天线1008发送和接收信号的发送机/接收机1003。通信模块(发送机/接收机)1003耦合到中央处理器1001，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
[0166]
基于不同的通信技术，在同一计算机设备中，可以设置有多个通信模块1003，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)1003还经由音频处理器1005耦合到扬声器1009和麦克风1010，以经由扬声器1009提供音频输出，并接收来自麦克风1010的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器1005可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器1005还耦合到中央处理器1001，从而使得可以通过麦克风1010能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器1009来播放本机上存储的声音。
[0167]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有执行上述轨道检测系统所在构架的运动姿态测量方法的计算机程序。
[0168]
本发明实施例中，获取多个三轴加速度计所采集的构架运动加速度数据；所述多个三轴加速度计，对称安装于轨道检测系统所在轨道检测车辆的构架的左右两侧；所述左右两侧为平行于车辆行进方向的车身两侧；针对每一三轴加速度计，根据该三轴加速度计所采集的加速度数据，计算该三轴加速度计的三轴位移数据；对多个三轴加速度计的三轴位移数据，进行解算处理，得到轨道检测系统所在构架几何中心的运动姿态测量数据；所述构架几何中心的运动姿态测量数据，包括构架几何中心的位移量和转角量，与现有技术中使用单轴加速度计进行构架振动状态测量的技术方案相比，可通过设置多个三轴加速度计，获取构架不同位置处的三个方向的构架位移数据，进而实现对构架几何中心的位移量和转角量的计算，实现了对构架几何中心的运动姿态的精准测量，解决了现有技术下无法分析轨检系统所在构架运动姿态的问题，可准确测量轨道检测系统构架的运动姿态，进而可辅助提高轨道检测系统的测量精度。
[0169]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0170]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0171]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0172]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0173]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。