一種連續線形測量系統的靜態校正方法技術方案

本發明專利技術提出了一種連續線形測量系統的靜態校正方法。該方法在被測路段放置靜態標定橋，利用長度測量工具測得橋高；采用連續線形測量系統對含有標定橋的路段進行檢測，通過線形計算得到含有標定橋的線形曲線，從線形曲線中得到標定橋的計算橋高，將此計算橋高與實際測得的橋高對比，得到縱軸坐標修正系數，利用該系數修正整體測量線形曲線，進而提高線形測量精度。本發明專利技術適用于道路交通領域中各類公路、橋梁和隧道的連續線形檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及道路交通領域中各類公路、橋梁和隧道的結構線形檢測系統的校正方法。
技術介紹
公路路基的變形監測橋梁和隧道的變形監測對于保證交通工程的結構安全至關重要。公路中軟土地路基很容易發生沉降、錯差等變形問題。普通的檢測手段無法滿足高精度的長距離引測。橋梁結構在外力作用下會產生變形，而各種病害如裂縫、預應力損失等最終也導致橋梁線形發生變化，線形位移是判斷橋梁安全的最重要而且直觀的參考指標。隧道在長期的運營及使用過程中，最關心的安全問題就是防止隧道坍塌，及時快速把握隧道沿程走向及圍巖條件較差區域的環向變形是確保隧道運營安全的重要工作。道路交通領域的變形監測對精度要求必須符合相應的國家評定標準。例如對于目前常見的斜拉索橋中，如果主跨分別為鋼箱架加勁梁，預應力混凝土梁和鋼桁架加勁梁，跨中撓度最大允許變形為跨徑的1/400，1/500和1/800。如果跨徑為500m，則上述橋梁跨中撓度最大允許值分別為I. 25m, Im和O. 625m。然而每年觀測數據顯示，對于有下撓變形趨勢的大型橋梁主跨跨中下撓每年只有2-3毫米，中小型橋梁跨中下撓甚至只有1-2毫米。據此，對線形測量系統的精度要求在毫米量級。公路、橋梁和隧道線形檢測常規方法主要采用光學儀器通過建立水準控制網進行測量，長期監測主要采用連通管測試系統、激光測量系統、光電圖像式測量系統以及GPS法等新型測試方法。水準控制網的建立工程復雜，耗時長，受環境影響較大。連通管測試系統通過測量各測點與基準點的液面壓力差來得到各測點的撓度值。不僅需要預鋪水管，而且在使用過程中存在著響應時間慢，施工及維護成本高等缺點。激光測量系統和光電圖像式測量系統主要是通過光學系統捕捉光斑或成像的位置變化得出光源的相對位置變化。這兩種測量系統都必須在橋上安裝固定設備作為參考點，當設備移動后無法獲得最初的測量基準狀態，無法滿足長期測量要求，而且不同氣候條件對測量有影響。GPS技術接收導航衛星的載波相位差分數據實時測定站點的三維坐標，是一種新型的實時測量技術。GPS受外界大氣影響小，可以在暴風雨中進行監測，可以實現三維坐標的自動監測。然而該技術存在著垂直高程精度較差、無法達到毫米精度的缺點，且成本高，無法大規模開展應用。此外進行多點精確測量方式時，要求每點靜止測試時間較長，測試慢。上述技術除了存在各自不同的應用局限外，還由于通過為數不多的測點來擬合檢測對象的撓度線形，因此均存在線形不連續的問題。采用角速度傳感器可進行連續角度測量，通過換算連續角速度值得到連續線形坐標數據，有效克服以上各技術的缺陷。該方法具有快速方便、操作簡單、連續性好，以及實時性高等優點。可在不妨礙交通的情況下進行定期或非定期的各種路面、隧道的線形快速檢測。目前角速度傳感器一般采用精度較高的光纖陀螺儀。光纖陀螺儀具有高可靠，長壽命，啟動快，質量輕體積小精度高的優點，在慣性導航和工程測量領域應用廣泛。光纖陀螺的基本參數決定其穩定性和準確性，這些基本參數包括零偏、零偏穩定性，隨機游走系數，標度因數，標度因數非線性，不對稱性及重復性。然而由于光纖陀螺各部件的穩定性和光源的漂移等等因素，光纖陀螺的輸出不可避免的出現誤差。光纖陀螺輸出誤差包括零偏相關誤差和標度因數誤差。零偏(重復性)隨機漂移，環境敏感性漂移和輸出量化噪聲造成零偏值的誤差，標度因數的不對稱性非線性重復性和溫度靈敏度等等影響標度因數的精確性。隨著時間漂移和溫度變化，陀螺誤差將隨之增加。在橋梁線形測量過程中，光纖陀螺由載體牽引在橋面和路面前進，通過對角速度和里程儀信號的積分運算得到線形曲線坐標的增量，進一步積分得到全部測量采樣點相對于起點的坐標。由于積分計算固有的誤差形成機理，造成坐標計算值的誤差將隨著測量時間的增加而增大。因此采用這種連續測量技術進行測量時，隨著測量進程的進行，誤差呈逐漸發散擴大的趨勢。因此有必要采用標定方法對測量數據進行標定，減小線形測量過程中 的系統誤差。既有專利(申請號201010574097· 9和200910073154. 2)，針對光纖陀螺系統本身提出一種結合GPS數據的姿態解算和濾波方法，上述兩份專利只針對光纖陀螺捷聯慣導系統提出根據GPS數據進行實時校正的算法，不涉及到軌跡測量誤差的及時校正。既有專利(申請號CN201210116750. 6)中，提出了采用光纖陀螺線形測量系統測量橋梁的線形和剛性曲線的方法，并且提到了多種減小誤差的方法，但是該專利僅采用對數據的分析達到減小誤差的目的，并沒有外在的標定校正方法。
技術實現思路
本專利技術涉及一種對基于角速度傳感器的連續線形測量進行校正的方法。連續線形測量系統包括距離傳感器和角速度測量單元，其計算原理如下mη「00141= Σ乙· cos^S■ f—) (I)mηYm M=II=I式中Xm，Ym分別為橫坐標和縱坐標，L為兩個采樣點之間的距離，COi為角速度測量單元測得的瞬時角速度。\為兩采樣點之間的時間間隔。由于該線形坐標的計算基于雙重積分運算，因此任何中間數據的誤差均會累加到最終結果。從式中可見，距離傳感器，角速度傳感器和時間測量值均有可能出現誤差。因此需要采取有效的方法對線形曲線的計算結果進行校準。本專利技術提出，本專利技術的技術方案是在被測路段放置靜態標定橋，利用長度測量工具測得橋高。采用連續線形測量系統對含有標定橋的路段進行檢測，通過線形計算得到含有標定橋的線形曲線。從線形曲線中可得到標定橋的計算橋高，將此計算橋高與實際測得的橋高對比，得到縱軸坐標修正系數，利用該系數修正整體測量線形曲線。具體方法步驟 I)、采用連續線形測量系統量測被測路段的線形；2)、將靜態標定橋放置于被測路段上，測量實際橋高；3)、對含有標定橋的被測路段進行線形量測，通過線形計算得到含有標定橋的線形曲線，從線形曲線中得到標定橋的計算橋高；4)、將利用線形數據得到的計算橋高與實測橋高進行對比，利用實測橋高校正測量橋高，進而對所有被測路段的線形數據進行校正。本專利技術的靜態校正方法中，所述的標定橋放于被測路段的任意位置。本專利技術的靜態校正方法中，所述的標定橋的橋高實測精度為O. 01毫米。附圖說明圖I是本專利技術的連續線形測量系統的靜態校正方法流程圖；圖2測量靜態標定橋高的示意圖；圖3是本專利技術的為無靜態標定橋的被測路段線形示意圖；圖4是本專利技術的有靜態標定橋I的被測路段線形示意圖；圖中I為靜態標定橋，2為無靜態標定橋的被測路段線形，3為有靜態標定橋I的被測路段線形。具體實施例方式本專利技術的流程如圖I所示，其典型過程為I.測量標定橋高Iv實測精度為O. 01毫米，如圖2所示；2.測量不含標定橋的被測路段線形，如圖3所示；3.測量放有標定橋的被測路段線形，如圖4所示；4.分析比較兩種測量結果，經過解算線形曲線得到計算橋高h。，計算匕和!!。的比值得到縱軸坐標修正系數λ，利用該系數修正整體線形曲線的縱坐標。線形曲線的解算方法參照說明書式(I)。可以預見，對于本領域的技術人員而言，可以基于本專利技術精神開發多種應用實例，凡是不脫離本專利技術精神或范圍的修改，均應屬于本專利技術的保護范圍。權利要求1.，其特征在于，該方法是 在被測路段放置靜態標定橋，利用長度測量工具測得橋高；采用連續線形測量系統對含有標定橋的路段進行檢測，通過線形計算得到含有標定橋的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種連續線形測量系統的靜態校正方法，其特征在于，該方法是：在被測路段放置靜態標定橋，利用長度測量工具測得橋高；采用連續線形測量系統對含有標定橋的路段進行檢測，通過線形計算得到含有標定橋的線形曲線；從線形曲線中得到標定橋的計算橋高，將此計算橋高與實際測得的橋高對比，得到縱軸坐標修正系數，利用該系數修正整體測量線形曲線。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡文彬，劉芳，甘維兵，楊燕，李盛，南秋明，王立新，姜德生，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：