CN109910948B - 轨道高低的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道高低的检测方法及装置，包括：获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组，第一数据组用于表征在多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况；根据列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将第一数据组转换成第二数据组，第二数据组用于表征在多个第二数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况；确定列车的水平面和列车的检测梁平面之间的第一夹角以及列车的水平面和轨道的平面之间的第二夹角；根据第二数据组、第一夹角和第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低，第三数据采集点为多个第二数据采集点中任一个。本发明提供的轨道高低的检测，以提高轨道高低检测的准确性。

Description

轨道高低的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种轨道高低的检测方法及装置。

背景技术

钢轨顶面的轨道高低在纵向的起伏变化表明轨道在纵断面的不平顺情况。在钢轨长时间繁忙行车动载下，轨道高低质量会逐渐恶化，进而会降低乘坐平稳质量和行车安全。因此对轨道高低的检测，已经成为国内外研究的重要课题。

现有技术中，轨道高低的检测方法，主要通过弦测法来确定轨道高低。具体的，弦测法是利用车体与多个车轮，在车辆上建立测量“基准线”，进行的测量。将检测车前后两轮与轨道接触点的连线作为测量的基准线，中间轮与轨道接触点偏离基准线的距离作为测量结果。

然而，当弦长一定时，弦测法对于不同高低的波长的测量增益是不同的，无法真实反映线路高低的波形。所以，弦测法对于轨道高低的检测的准确性较低。

发明内容

本发明提供一种轨道高低的检测方法及装置，以提高检测的准确性。

本发明第一个方面提供一种数据处理方法，包括：

获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组，所述第一数据组用于表征在所述多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻第一数据采集点之间间隔预设时长；

根据所述列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将所述第一数据组转换成第二数据组，所述第二数据组用于表征在所述多个第二数据采集点所述列车在所述轨道的垂向上的运动情况，相邻的第二数据采集点之间间隔预设距离；

确定所述列车的水平面和所述列车的检测梁平面之间的第一夹角以及所述列车的水平面和所述轨道的平面之间的第二夹角；

根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低，所述第三数据采集点为所述多个第二数据采集点中任一个。

可选的，在所述根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低之后，还包括：

获取所述第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据；

对所述历史高低数据进行分段拟合，生成所述第三数据采集点对应的轨道高低趋势曲线；

根据所述第三数据采集点对应的轨道高低和所述轨道高低趋势曲线，预测所述第三数据采集点对应的轨道的超限时间。

可选的，所述根据所述列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将所述第一数据组转换成第二数据组，包括：

根据所述列车的车速和所述多个第一数据采集点，确定所述第一数据组对应的位移数据；

根据所述预设的多个第二数据采集点和所述第一数据组对应的位移数据，采用线性插值法将所述第一数据组转化为所述第二数据组。

可选的，所述传感器，包括：加速度计和激光摄像组件；

所述第一数据组和所述第二数据组均包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

可选的，所述根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低，包括：

确定所述加速度计的系统补偿参数；

根据所述加速度计输出响应和所述系统补偿参数，确定所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离；

根据所述激光摄像组件到轨道顶面的距离、所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低。

本发明第二个方面提供一种轨道高低的检测装置，包括：

第一获取模块，获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组，所述第一数据组用于表征在所述多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻第一数据采集点之间间隔预设时长；

转换模块，根据所述列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将所述第一数据组转换成第二数据组，所述第二数据组用于表征在所述多个第二数据采集点所述列车在所述轨道的垂向上的运动情况，相邻的第二数据采集点之间间隔预设距离；

角度确定模块，用于确定所述列车的水平面和所述列车的检测梁平面之间的第一夹角以及所述列车的水平面和所述轨道的平面之间的第二夹角；

高低确定模块，用于根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低，所述第三数据采集点为所述多个第二数据采集点中任一个。

可选的，还包括：

第二获取模块，用于获取所述第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据；

曲线生成模块，用于对所述历史高低数据进行分段拟合，生成所述第三数据采集点对应的轨道高低趋势曲线；

预测模块，用于根据所述第三数据采集点对应的轨道高低和所述高低趋势曲线，预测所述第三数据采集点对应的轨道的超限时间。

可选的，所述转换模块，包括：

位移数据确定单元，用于根据所述列车的车速和所述多个第一数据采集点，确定所述第一数据组对应的位移数据；

插值单元，用于根据所述预设的多个第二数据采集点和所述第一数据组对应的位移数据，采用线性插值法将所述第一数据组转化为所述第二数据组。

可选的，所述传感器，包括：加速度计和激光摄像组件；

所述第一数据组和所述第二数据组均包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

可选的，所述高度确定模块，包括：

参数确定单元，用于确定所述加速度计的系统补偿参数；

偏离距离确定单元，用于根据所述加速度计输出响应和所述系统补偿参数，确定所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离；

计算单元，用于根据所述激光摄像组件到轨道顶面的距离、所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低。本发明的第三方面提供一种电子设备，包括：存储器与处理器；

所述存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行第一方面及其可选方案涉及的方法。

本发明的第四方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面及其可选方案涉及的方法。

本发明提供的轨道高低的检测方法及装置，传感器采集表征在多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况第一数据组，然后将第一数据组转换成用于表征在多个等距排布的第二数据采集点所述列车在所述轨道的垂向上的运动情况的第二数据组，并根据第二数据组、列车的水平面和列车的检测梁平面之间的第一夹角以及列车的水平面和轨道的平面之间的第二夹角，确定轨道高低，由于采用一个采集点上采集到的数据组确定该采集点上的轨道高低，避免了弦测法中多个点确定弦长造成的增益误差，进而提高了轨道高低检测的准确性。

附图说明

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种轨道高低的检测方法的传感器安装示意图；

图2为本发明实施例提供的一种轨道高低的检测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种轨道高低的检测方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种轨道高低的检测方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的再一种轨道高低的检测方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种轨道高低的检测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种轨道高低的检测装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种轨道高低的检测装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的再一种轨道高低的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。

取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

首先针对本申请的使用场景进行简要说明。

轨道高低可以为在轨道在纵向的起伏变化，可以用来表明轨道在纵断面的不平顺情况，也可以通俗的理解为轨道在某个点的高度。

若需要对某段轨道进行轨道高低的检测，可以将传感器安装在列车的检测梁和轨道上，该列车可以是检测车，也可以是正常运营列车。当列车在轨道上运行时，处理器发送硬件同步脉冲给传感器，开始同步采集。传感器每隔相同的时间间隔在一个第一采集点采集一组第一数据组，进而，将该第一数据组传输给处理器。随后，处理器接收到第一数据组后，可以将第一数据组转换成等距的第二数据组。进一步的，处理器根据第二数据组列车的水平面和列车的检测梁平面之间的第一夹角以及列车的水平面和轨道的平面之间的第二夹角，确定轨道高低。此外，处理器还可以结合某个采集点上轨道高低的历史数据，使用多项拟合的方式，绘制轨道高低随时间变化的趋势曲线，进而完成对轨道高低趋势的预测。

图1为本发明实施例提供的一种轨道高低的检测方法的传感器安装示意图。如图1所示，惯组单元安装在列车检测梁上方中心处，左高低加速度计安装在列车检测梁上方左侧轨道轴线处，右高低加速度计安装在列车检测梁上方右侧轨道轴线处，左激光视像组件安装在列车检测梁下方左侧，右激光视像组件安装在列车检测梁下方右侧，光电编码器安装在列车检测梁下方中心处。图1中G为左右钢轨顶面中点之间的距离，为常量；h_t为惯组单元安装点到轨距测量线的距离。

图2为本发明实施例提供的一种轨道高低的检测方法的流程示意图，该方法的执行主体可以为列车的处理器，如图2所示，该轨道高低的检测方法，可以包括步骤S21-S24，具体如下：

S21：获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组，第一数据组用于表征在多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻第一数据采集点之间间隔预设时长。

处理器获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组；具体的，第一数据采集点可以是传感器在轨道上进行数据采集的位置，其中，相邻第一数据采集点之间间隔预设时长，即，传感器等时采集数据；预设时长可以根据具体的检测精度设置。

可选的，传感器，可以包括：加速度计和激光摄像组件；

第一数据组，可以包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

结合实际情况举例来说，需要对A点到B点之间的轨道进行轨道高低的检测，则当列车运行到A点时，处理器主动发送硬件同步脉冲给传感器，传感器接收到同步脉冲后开始同步采集，直至列车行驶到B点后停止采集。其中，若用户预设时长为5秒，则传感器每隔5秒采集一组数据并发送给服务器。

S22：根据列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将第一数据组转换成第二数据组，第二数据组用于表征在多个第二数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻的第二数据采集点之间间隔预设距离。

列车的车速，可以是采集第一数据组时列车的实时车速，其可以通过安装在列车上的光电编码器采集列车的转速后转换确定。

第二数据采集点，可以是在轨道的检测段根据预设距离设置的若干个虚拟检测点，即，传感器并未实际在该点采集数据；相邻的第二数据采集点之间距离相等。

可选的，第二数据组，可以包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

结合实际情况举例来说，当处理器接收到第一数据组后，可以向光电编码器发送速度提取指示，光电编码器随后将采集第一数据组时的列车速度发送给处理器；或者，光电编码器也可以与传感器同步的将数据发送给处理器。当完成该段轨道的数据采集，或采集到满足预设数量的第一数据组后，服务器可以根据第一数据组对应的车速，以及预设的第二数据采集点，将第一数据组转换成沿轨道等距分布的第二数据组。

S23：确定列车的水平面和列车的检测梁平面之间的第一夹角以及列车的水平面和轨道的平面之间的第二夹角。

列车的水平面，可以是安装在列车上的惯组单元的参考平面。

列车的检测梁平面，可以是安装在列车上的惯组单元的y轴所在平面。

轨道的平面，可以是轨道几何尺寸测量的平面。

在实际应用中，第一夹角还可以称为检测梁夹角θ_b，可以由惯组单元测量得到。具体的，θ_b分高频成分θ_bh和低频成分θ_bl，即θ_b＝θ_bh+θ_bl；其中θ_bh，由惯组单元的输出值滚动角速度ω_x，在高通滤波的基础上一次积分获取；θ_bl由惯组单元的输出值摇头角速度α_y、以及惯组单元的y轴方向上的加速度α_y计算得到。

第二夹角θ_t，可以由第一夹角θ_b减去轨道平面与水平面之间的夹角θ_bt获得，即θ_t＝θ_b-θ_bt。具体的，

其中δ_R为右激光摄像组件到轨顶面的距离，由右激光摄像组件直接测量得到；δ_L为左激光摄像组件到轨顶面的距离，由左激光摄像组件直接测量得到；G为左右钢轨顶面中点之间的距离，常量，1500mm。

S24：根据第二数据组、第一夹角和第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低

其中，第三数据采集点为多个第二数据采集点中任一个。

在实际应用中，当服务器确定第二数据组、第一夹角和第二夹角后，可以首先确定加速度计的系统补偿参数；进而确定激光摄像组件、列车车体、架构、轨道相对位置变化，最终确定第三数据采集点对应的轨道高低。

本实施例提供的轨道高低的检测方法，传感器采集表征在多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况第一数据组，然后将第一数据组转换成用于表征在多个等距排布的第二数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况的第二数据组，并根据第二数据组、列车的水平面和列车的检测梁平面之间的第一夹角以及列车的水平面和轨道的平面之间的第二夹角，确定轨道高低，由于采用一个采集点上采集到的数据组确定该采集点上的轨道高低，避免了弦测法中多个点确定弦长造成的增益误差，进而提高了轨道高低检测的准确性。

图3为本发明实施例提供的另一种轨道高低的检测方法的流程示意图，在上述步骤S24之后，还包括对于轨道的超限时间的预测。

请参照如图3，轨道高低的检测方法，还包括：

S35：获取第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据。

在实际应用中，处理器每次确定第三数据采集点对应的轨道高低后，会将该数据存储到存储器中，作为该第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据；或者，轨道检修过程中的轨道检修日志也可以记录第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据。当需要对轨道的超限时间进行预测时，可以对第三数据采集点对应的历史高低数据进行提取。

S36：对历史高低数据进行分段拟合，生成第三数据采集点对应的轨道高低趋势曲线。

在实际应用，可以对获取到的第三数据采集点对应的历史高低数据进行分段拟合。具体的，轨道高低可以根据钢轨投入使用的运营时间，分为磨合期，正常磨损期和加剧磨损期。因此，可以将轨道高低趋势曲线分为3段，对应的，历史高低数据的坐标为(x_i,y_i),i＝1,2,…,n，也可以分为3组，具体如下：

其中，x表示时间，y表示高低值；N₁,N₂,N₃是每个区间数据点的个数，且N₁+N₂+N₃＝n。

根据每个分段区间上的数据点，可以确定M个数集上的拟合方程公式(1)，拟合方程一般可选为多项式形式，因为在一定范围内，连续函数可用多项式任意逼近。则公式(1)具体为：

其中，a为待定系数，f(x)为线性无关的基函数{1,x,x²,…,xⁿ}，m₁，m₂,m₃为该分段区间上基函数的个数。根据钢轨在不同时期钢轨磨耗随时间的变化，将磨合期设置二次函数形式，正常磨损期设置为一次函数形式，加剧磨损期设置为指数函数形式。

此外，利用最小二乘模型拟合分段曲线，令S为最小二乘估计量，则使总体拟合误差最小且在分段点处有三阶导数的最小二乘回归模型如公式(2)所示：

为保证曲线在各分段点x_om处，F_m-1(x)过渡到F_m(x)时曲线连续，需要前后两段曲线在x_om处的函数值相等，即要加入端点约束条件，具体的，如公式(3)：

F_m-1(x_om)＝F_m(x_om) (3)

同时，为保证曲线在x_om处，F_m-1(x)过渡到F_m(x)时曲线平滑，且考虑使拟合曲线有较好的几何分析性能，要求前后两段曲线在x_om处的三阶导数连续，即加入端点约束条件，具体的，如公式(4)-(6)：

F′_m-1(x_om)＝F′_m(x_om) (4)

F″_m-1(x_om)＝F″_m(x_om) (5)

F″′_m-1(x_om)＝F″′_m(x_om) (6)

根据以上内容即可以求出未知系数，然后进一步计算拐点，并以拐点为起止点进一步平滑曲线，最终获得轨道高低的趋势曲线。

S37：根据第三数据采集点对应的轨道高低和轨道高低趋势曲线，预测第三数据采集点对应的轨道的超限时间。

超限时间，可以是轨道超过磨损极限的时间。

在实际应用中，当处理器确定第三数据采集点对应的轨道高低后，可以于轨道高低趋势曲线进行比较进而确定超限时间。具体的，以轨道高低和时间为坐标在轨道高低曲线图中找到对应的坐标点，进而确定该坐标点与轨道高低曲线在时间轴上的差值，并以此作为第三数据采集点对应的轨道的超限时间。

本实施例提供的轨道高低的检测方法，通过获取第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据，并对历史高低数据进行分段拟合，生成第三数据采集点对应的轨道高低趋势曲线，最后根据第三数据采集点对应的轨道高低和轨道高低趋势曲线，预测第三数据采集点对应的轨道的超限时间，进而可以对轨道的超限时间进行预测，以便及时同时检修人员更换轨道。

图4为本发明实施例提供的再一种轨道高低的检测方法的流程示意图，在上述实施例的基础上，下面结合图4对本发明的提供的轨道高低的检测方法进一步说明，具体的，本实施例是在图2实施例的基础上对于上述步骤S22根据列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将第一数据组转换成第二数据组的具体说明。

请参照如图4，该轨道高低的检测方法中，步骤S22，包括：

S41：根据列车的车速和多个第一数据采集点，确定第一数据组对应的位移数据。

在实际应用中，可以将列车的车速和第一采集点的时间间隔相乘，进而确定第一数据组对应的位移数据，从而将第一数据组转换成为非等距的[位移-高低]序列。[位移-高低]序列以位移和轨道高低分别作为坐标来表示第一数据组。

S42：根据预设的多个第二数据采集点和第一数据组对应的位移数据，采用线性插值法将第一数据组转化为第二数据组。

在实际应用中，可以通过线性插值法将非等距的[位移-高低]序列转换成等距的第二数据组。

具体的，在使用线性插值将“等时”数据转换为“等距”数据时，对于单调性变化较大的序列，容易产生数据失真的现象。例如高低加速度，可能会向一次函数这样的波动数据，在数采集的过程中，丢失了部分数据。从而导致重采样的数据与数据丢失期间的真实振动数据不匹配。为了涵盖这种情形，我们可以这样引进了一个参数，用来表示为了能够插值，设置数据缺失的间隔的最大值。如果间隙大于这个指定的最大值(例如1ms)，数据点不会被插值，而是返回一个NaN(Not a Number)值代替。

本实施例提供的轨道高低的检测方法，先确定第一数据组对应的位移数据，再采用线性插值法将第一数据组转换成第二数据组，以使得等时获取的数据组可以转换成等距获取的数据组，从而使得每次获取的采样点一致，从而实现了处理器可以按照预设的间隔距离检测轨道。

图5为本发明实施例提供的又一种轨道高低的检测方法的流程示意图，在上述实施例的基础上，下面结合图5对本发明的提供的轨道高低的检测方法进一步说明，具体的，本实施例是在图2实施例的基础上，进而对于上述步骤S24根据第二数据组、第一夹角和第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低的具体说明。其中，传感器包括：加速度计和激光摄像组件；第一数据组和第二数据组均包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

请参照如图5，该轨道高低的检测方法中，步骤S24，包括：

S51：确定加速度计的系统补偿参数；

在实际应用中，加速度计的输出数据需要经过低通滤波、纠偏补偿滤波、与速度无关的补偿滤波进而确定加速度计的系统补偿参数。

S52：根据加速度计输出响应和系统补偿参数，确定加速度计偏离检测梁的垂向距离；

在实际应用中，可以根据可以对轨道左右两侧的加速度计输出响应相应进行，随后，将轨道左右两侧的加速度计输出响应输入公式(7)和(8)中，以求出轨道左右两侧的加速度计偏离检测梁的垂向距离，公式(7)和(8)具体如下：

其中，Z_CL为左侧高低加速度计中心偏离检测梁平面的垂向距离；Z_CR：右侧高低加速度计中心偏离检测梁平面的垂向距离；α_cl为左高低加速度计输出响应，由左高低加速度计测得；α_cr为右高低加速度计输出响应，由右高低加速度计测得；g cosθ_b为重力加速度分量；υω_z sinθ_b为离心加速度，与重力加速度分量一起可用

表示；

为检测梁侧滚时高低加速度计围绕旋转中心产生的加速度；

为加速度计敏感轴对准误差产生的响应，在计算中可以忽略不计。

对公式(7)和(8)进行简化可以得到公式(9)和(10)，公式(9)和(10)具体如下：

此外，并且由于式子中的信号，均是时域中的连续信号，需要通过信号处理，具体可以包括重采样和滤波处理。其基本思想是把微分方程化为差分方程，又有三角窗函数的比较适用于分析有较强的干扰噪声的窄带信号，因此，选取三角窗函数g(t)作为求解微分方程的窗函数。求解二阶微分方程，将公式(9)和(10)两边同时对三角函数g(t)卷积得到公式(11)和(12)，具体如下：

其中，

(α_cl与三角函数g(t)在时域的卷积)，

(α_cr与三角函数g(t)在时域的卷积)，将求解二阶微分方程转化为求解二阶差分方程，为方便计算，取三角窗函数单边窗长T＝1，则得到公式(13)和(14)，具体如下：

其中，n为数据组个数。将上述参数带入公式(13)和(14)中，最终可以得到Z_CL和Z_CR。

S53：根据激光摄像组件到轨道顶面的距离、加速度计偏离检测梁的垂向距离、第一夹角和第二夹角，确定第三数据采集点对应的高低轨道高低。

在实际应用中，确定速度计偏离检测梁的垂向距离Z_CL和Z_CR后，可以将Z_CL和Z_CR带入公式(15)和(16)中，以从而确定加速度计偏离轨道顶面的垂向变化，公式(15)和(16)具体如下：

Z_L＝Z_CL+δ_L cosθ_b (15)

Z_R＝Z_CR+δ_R cosθ_b (16)

其中，Z_L为左高低加速度计偏离左轨道顶面的垂向变化；Z_R为右高低加速度计偏离右轨道顶面的垂向变化；δ_L为左激光摄像组件到轨道顶面的距离，由左激光摄像组件直接测量得到；δ_R为右激光摄像组件到轨道顶面的距离，由右激光摄像组件直接测量得到；θ_b为第一夹角。

随后，将Z_L和Z_R带入公式(17)和(18)中，最终确定第三数据采集点对应的高低轨道高低，公式(17)和(18)具体如下：

其中，H_L和为左侧轨道高低；H_R为右侧轨道高低；Z’_L为静态标定时左高低加速度计到左轨道顶面的距离，为常量；Z’_R为静态标定时右高低加速度计到右轨道顶面的距离，为常量。

本实施例提供的轨道高低的检测方法，传感器采集表征在多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况第一数据组，然后将第一数据组转换成用于表征在多个等距排布的第二数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况的第二数据组，并根据第二数据组、列车的水平面和列车的检测梁平面之间的第一夹角以及列车的水平面和轨道的平面之间的第二夹角，确定高低轨道高低，由于采用一个采集点上采集到的数据组确定该采集点上的轨道高低，避免了弦测法中多个点确定弦长造成的增益误差，进而提高了轨道高低检测的准确性。

图6为本发明实施例提供的一种轨道高低的检测装置的结构示意图。该轨道高低的检测装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现服务器的部分或者全部。

请参照如图6，轨道高低的检测装置，包括：

第一获取模块61，获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组，第一数据组用于表征在多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻第一数据采集点之间间隔预设时长；

转换模块62，根据列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将第一数据组转换成第二数据组，第二数据组用于表征在多个第二数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻的第二数据采集点之间间隔预设距离；

角度确定模块63，用于确定列车的水平面和列车的检测梁平面之间的第一夹角以及列车的水平面和轨道的平面之间的第二夹角；

高低确定模块64，用于根据第二数据组、第一夹角和第二夹角，确定第三数据采集点对应的高低轨道高低，第三数据采集点为多个第二数据采集点中任一个。

可选的，传感器，包括：加速度计和激光摄像组件；

第一数据组和第二数据组均包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

本实施例提供的轨道高低的检测装置，可以执行上述方法实施例中服务器的动作，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

图7为本发明实施例提供的另一种轨道高低的检测装置的结构示意图。在上述图6所示的框图的基础上，上述轨道高低的检测装置，还可以包括：

第二获取模块75，用于获取第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据；

曲线生成模块76，用于对历史高低数据进行分段拟合，生成第三数据采集点对应的高低轨道高低趋势曲线；

预测模块77，用于根据第三数据采集点对应的轨道高低和轨道高低趋势曲线，预测第三数据采集点对应的轨道的超限时间。

本实施例提供的轨道高低的检测装置，可以执行上述方法实施例中服务器的动作，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

图8为本发明实施例提供的再一种轨道高低的检测装置的结构示意图。

请参照如图8，在上述图6所示的框图的基础上，转换模块，包括：

位移数据确定单元81，用于根据列车的车速和多个第一数据采集点，确定第一数据组对应的位移数据；

插值单元82，用于根据预设的多个第二数据采集点和第一数据组对应的位移数据，采用线性插值法将第一数据组转化为第二数据组。

本实施例提供的轨道高低的检测装置，可以执行上述方法实施例中服务器的动作，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

图9为本发明实施例提供的又一种轨道高低的检测装置的结构示意图。

请参照如图9，在上述图6所示的框图的基础上，高度确定模块，包括：

参数确定单元91，用于确定加速度计的系统补偿参数；

偏离距离确定单元92，用于根据加速度计输出响应和系统补偿参数，确定加速度计偏离检测梁的垂向距离；

计算单元93，用于根据激光摄像组件到轨道顶面的距离、加速度计偏离检测梁的垂向距离、第一夹角和第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低。

本实施例提供的轨道高低的检测装置，可以执行上述方法实施例中服务器的动作，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

本发明的还提供一种电子设备，包括：存储器与处理器；

存储器，用于存储处理器的可执行指令；

处理器配置为经由执行可执行指令来执行图2-图5所涉及的轨道高低的检测方法。

其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。

本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现图2-图5的轨道高低的检测方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种轨道高低的检测方法，其特征在于，包括：

获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组，所述第一数据组用于表征在所述多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻第一数据采集点之间间隔预设时长；

根据所述列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将所述第一数据组转换成第二数据组，所述第二数据组用于表征在所述多个第二数据采集点所述列车在所述轨道的垂向上的运动情况，相邻的第二数据采集点之间间隔预设距离；

确定所述列车的水平面和所述列车的检测梁平面之间的第一夹角以及所述列车的水平面和所述轨道的平面之间的第二夹角；

根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低，所述第三数据采集点为所述多个第二数据采集点中任一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低之后，还包括：

获取所述第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据；

对所述历史高低数据进行分段拟合，生成所述第三数据采集点对应的轨道高低趋势曲线；

根据所述第三数据采集点对应的轨道高低和所述轨道高低趋势曲线，预测所述第三数据采集点对应的轨道的超限时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将所述第一数据组转换成第二数据组，包括：

根据所述列车的车速和所述多个第一数据采集点，确定所述第一数据组对应的位移数据；

根据所述预设的多个第二数据采集点和所述第一数据组对应的位移数据，采用线性插值法将所述第一数据组转化为所述第二数据组。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器，包括：加速度计和激光摄像组件；

所述第一数据组和所述第二数据组均包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低，包括：

确定所述加速度计的系统补偿参数；

根据所述加速度计输出响应和所述系统补偿参数，确定所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离；

根据所述激光摄像组件到轨道顶面的距离、所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低。

6.一种轨道高低的检测装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，获取传感器在多个第一数据采集点采集的第一数据组，所述第一数据组用于表征在所述多个第一数据采集点列车在轨道的垂向上的运动情况，相邻第一数据采集点之间间隔预设时长；

转换模块，根据所述列车的车速和预设的多个第二数据采集点，将所述第一数据组转换成第二数据组，所述第二数据组用于表征在所述多个第二数据采集点所述列车在所述轨道的垂向上的运动情况，相邻的第二数据采集点之间间隔预设距离；

角度确定模块，用于确定所述列车的水平面和所述列车的检测梁平面之间的第一夹角以及所述列车的水平面和所述轨道的平面之间的第二夹角；

高低确定模块，用于根据所述第二数据组、所述第一夹角和所述第二夹角，确定第三数据采集点对应的轨道高低，所述第三数据采集点为所述多个第二数据采集点中任一个。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

第二获取模块，用于获取所述第三数据采集点对应的轨道的历史高低数据；

曲线生成模块，用于对所述历史高低数据进行分段拟合，生成所述第三数据采集点对应的轨道高低趋势曲线；

预测模块，用于根据所述第三数据采集点对应的轨道高低和所述轨道高低趋势曲线，预测所述第三数据采集点对应的轨道的超限时间。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转换模块，包括：

位移数据确定单元，用于根据所述列车的车速和所述多个第一数据采集点，确定所述第一数据组对应的位移数据；

插值单元，用于根据所述预设的多个第二数据采集点和所述第一数据组对应的位移数据，采用线性插值法将所述第一数据组转化为所述第二数据组。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述传感器，包括：加速度计和激光摄像组件；

所述第一数据组和所述第二数据组均包括：加速度计输出响应、激光摄像组件到轨道顶面的距离。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述高低确定模块，包括：

参数确定单元，用于确定所述加速度计的系统补偿参数；

偏离距离确定单元，用于根据所述加速度计输出响应和所述系统补偿参数，确定所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离；

计算单元，用于根据所述激光摄像组件到轨道顶面的距离、所述加速度计偏离所述检测梁的垂向距离、所述第一夹角和所述第二夹角，确定所述第三数据采集点对应的轨道高低。

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