轨道线路竖曲线曲率检测方法、装置及轨道线路检测系统

1.一种轨道线路竖曲线曲率检测方法，其特征在于，应用于包含检测梁的轨道线路检测系统，包括：利用第一时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据进行滤波，获得滤波后的坡度计输出数据；以检测梁的中心为原点建立载体空间直角坐标系，惯性传感器位于检测梁中心位置处；根据重力加速度及滤波后的坡度计输出数据，确定基于坡度计的检测梁俯仰角；利用基于梯形窗函数的第一有限脉冲响应低通滤波器对基于坡度计的检测梁俯仰角进行低通滤波，将低通滤波后基于坡度计的检测梁俯仰角作为第一轨道线路倾角，基于梯形窗函数的第一有限脉冲响应低通滤波器的传递函数为：其中，H L (z)表示基于梯形窗函数的第一有限脉冲响应低通滤波器的传递函数，z表示离散信号的复频率；根据第一轨道线路倾角及空间采样间隔确定轨道线路竖曲线的第一曲率；其中，检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据包括轨道列车加速度和X轴加速度，滤波后的坡度计输出数据包括滤波后的轨道列车加速度和滤波后的X轴加速度；利用第一时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据进行滤波，获得滤波后的坡度计输出数据，包括：根据采样得到的轨道列车的等空间间隔采样参数确定轨道列车加速度；等空间间隔采样参数至少包括空间采样距离间隔及空间采样时间间隔；利用对第一时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第一时间域数字低通滤波器，对轨道列车加速度进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的轨道列车加速度；对时间域数字低通滤波后的轨道列车加速度进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的轨道列车加速度；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的轨道列车加速度进行去移变滤波，获得滤波后的轨道列车加速度；利用第一时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据进行滤波，获得滤波后的坡度计输出数据，包括：利用对第一时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第一时间域数字低通滤波器，对检测梁惯性传感器中的X轴加速度进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的X轴加速度；对时间域数字低通滤波后的X轴加速度进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的X轴加速度；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的X轴加速度进行去移变滤波，获得滤波后的X轴加速度。 2.一种轨道线路竖曲线曲率检测装置，其特征在于，应用于包含检测梁的轨道线路检测系统，包括：第一滤波模块，用于利用第一时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据进行滤波，获得滤波后的坡度计输出数据；以检测梁的中心为原点建立载体空间直角坐标系，惯性传感器位于检测梁中心位置处；第一俯仰角确定模块，用于根据重力加速度及滤波后的坡度计输出数据，确定基于坡度计的检测梁俯仰角；第一轨道线路倾角确定模块，用于利用基于梯形窗函数的第一有限脉冲响应低通滤波器对基于坡度计的检测梁俯仰角进行低通滤波，将低通滤波后基于坡度计的检测梁俯仰角作为第一轨道线路倾角，基于梯形窗函数的第一有限脉冲响应低通滤波器的传递函数为：其中，H L (z)表示基于梯形窗函数的第一有限脉冲响应低通滤波器的传递函数，z表示离散信号的复频率；第一竖曲线曲率确定模块，用于根据第一轨道线路倾角及空间采样间隔确定轨道线路竖曲线的第一曲率；其中，检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据包括轨道列车加速度和X轴加速度，滤波后的坡度计输出数据包括滤波后的轨道列车加速度和滤波后的X轴加速度；利用第一时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据进行滤波，获得滤波后的坡度计输出数据，包括：根据采样得到的轨道列车的等空间间隔采样参数确定轨道列车加速度；等空间间隔采样参数至少包括空间采样距离间隔及空间采样时间间隔；利用对第一时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第一时间域数字低通滤波器，对轨道列车加速度进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的轨道列车加速度；对时间域数字低通滤波后的轨道列车加速度进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的轨道列车加速度；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的轨道列车加速度进行去移变滤波，获得滤波后的轨道列车加速度；利用第一时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中的坡度计输出数据进行滤波，获得滤波后的坡度计输出数据，包括：利用对第一时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第一时间域数字低通滤波器，对检测梁惯性传感器中的X轴加速度进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的X轴加速度；对时间域数字低通滤波后的X轴加速度进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的X轴加速度；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的X轴加速度进行去移变滤波，获得滤波后的X轴加速度。 3.一种轨道线路竖曲线曲率检测方法，其特征在于，应用于包含检测梁的轨道线路检测系统，包括：利用第二时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中陀螺仪输出数据进行滤波，获得滤波后的陀螺仪输出数据；以检测梁的中心为原点建立载体空间直角坐标系，惯性传感器位于检测梁中心位置处；根据检测梁侧滚角及滤波后的陀螺仪输出数据，利用积分运算获得基于陀螺仪的检测梁俯仰角；利用基于梯形窗函数的第二有限脉冲响应低通滤波器对基于陀螺仪的检测梁俯仰角进行低通滤波，将低通滤波后基于陀螺仪的检测梁俯仰角作为第二轨道线路倾角，基于梯形窗函数的第二有限脉冲响应低通滤波器的传递函数为：其中，H L (z)表示基于梯形窗函数的第二有限脉冲响应低通滤波器的传递函数，z表示离散信号的复频率；根据第二轨道线路倾角及空间采样间隔确定轨道线路竖曲线的第二曲率；其中，陀螺仪输出数据包括点头陀螺输出数据和摇头陀螺输出数据，滤波后的陀螺仪输出数据包括滤波后的点头陀螺输出数据和滤波后的摇头陀螺输出数据；利用第二时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中陀螺仪输出数据进行滤波，获得滤波后的陀螺仪输出数据，包括：利用对第二时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第二时间域数字低通滤波器，对点头陀螺输出数据进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的点头陀螺输出数据；对时间域数字低通滤波后的点头陀螺输出数据进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据进行去移变滤波，获得去移变滤波后的点头陀螺输出数据；利用第二时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中陀螺仪输出数据进行滤波，获得滤波后的陀螺仪输出数据，包括：利用对第二时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第二时间域数字低通滤波器，对摇头陀螺输出数据进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的摇头陀螺输出数据；对时间域数字低通滤波后的摇头陀螺输出数据进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的摇头陀螺输出数据；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的摇头陀螺输出数据进行去移变滤波，获得去移变滤波后的摇头陀螺输出数据。 4.一种轨道线路竖曲线曲率检测装置，其特征在于，应用于包含检测梁的轨道线路检测系统，包括：第二滤波模块，用于利用第二时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中陀螺仪输出数据进行滤波，获得滤波后的陀螺仪输出数据；以检测梁的中心为原点建立载体空间直角坐标系，惯性传感器位于检测梁中心位置处；第二俯仰角确定模块，用于根据检测梁侧滚角及滤波后的陀螺仪输出数据，利用积分运算获得基于陀螺仪的检测梁俯仰角；第二轨道线路倾角确定模块，用于利用基于梯形窗函数的第二有限脉冲响应低通滤波器对基于陀螺仪的检测梁俯仰角进行低通滤波，将低通滤波后基于陀螺仪的检测梁俯仰角作为第二轨道线路倾角，基于梯形窗函数的第二有限脉冲响应低通滤波器的传递函数为：其中，H L (z)表示基于梯形窗函数的第二有限脉冲响应低通滤波器的传递函数，z表示离散信号的复频率；第二竖曲线曲率确定模块，用于根据第二轨道线路倾角及空间采样间隔确定轨道线路竖曲线的第二曲率；其中，陀螺仪输出数据包括点头陀螺输出数据和摇头陀螺输出数据，滤波后的陀螺仪输出数据包括滤波后的点头陀螺输出数据和滤波后的摇头陀螺输出数据；利用第二时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中陀螺仪输出数据进行滤波，获得滤波后的陀螺仪输出数据，包括：利用对第二时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第二时间域数字低通滤波器，对点头陀螺输出数据进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的点头陀螺输出数据；对时间域数字低通滤波后的点头陀螺输出数据进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据进行去移变滤波，获得去移变滤波后的点头陀螺输出数据；利用第二时间域数字低通滤波器及去移变滤波器，对检测梁惯性传感器中陀螺仪输出数据进行滤波，获得滤波后的陀螺仪输出数据，包括：利用对第二时间域模拟低通滤波器进行反向差分得到的第二时间域数字低通滤波器，对摇头陀螺输出数据进行时间域数字低通滤波，获得时间域数字低通滤波后的摇头陀螺输出数据；对时间域数字低通滤波后的摇头陀螺输出数据进行等空间间隔采样，获得等空间间隔采样后的摇头陀螺输出数据；利用去移变滤波器对等空间间隔采样后的摇头陀螺输出数据进行去移变滤波，获得去移变滤波后的摇头陀螺输出数据。 5.一种轨道线路竖曲线曲率检测方法，其特征在于，应用于包含检测梁的轨道线路检测系统，包括：利用第三时间域数字低通滤波器，对检测梁惯性传感器中的X轴加速度及轨道列车加速度进行滤波，获得初始滤波后的X轴加速度及轨道列车加速度；以检测梁的中心为原点建立载体空间直角坐标系，惯性传感器位于检测梁中心位置处；利用第四时间域数字低通滤波器及频率调整低通滤波器，对轨道列车加速度及等空间间隔采样后的X轴加速度进行滤波，确定滤波后的轨道列车加速度及X轴加速度；其中，第三时间域数字低通滤波器、第四时间域数字低通滤波器及频率调整低通滤波器级联形成互补滤波器组中的互补低通滤波器；根据重力加速度、滤波后的轨道列车加速度及X轴加速度，确定基于坡度计的检测梁俯仰角；利用第四时间域数字低通滤波器及级联滤波器，对检测梁惯性传感器中的点头陀螺输出数据及摇头陀螺输出数据进行滤波及等空间间隔采样，获得滤波及等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据及摇头陀螺输出数据；第四时间域数字低通滤波器及级联滤波器级联形成互补滤波器组中的互补高通滤波器；互补滤波器组中的互补低通滤波器与互补高通滤波器的频率响应之和为1；根据滤波及等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据与摇头陀螺输出数据及检测梁侧滚角，利用积分运算获得基于陀螺仪的检测梁俯仰角；利用基于梯形窗函数的有限脉冲响应低通滤波器对基于坡度计的检测梁俯仰角及基于陀螺仪的检测梁俯仰角进行低通滤波，将低通滤波后基于坡度计及陀螺仪的检测梁俯仰角作为轨道线路倾角，基于梯形窗函数的有限脉冲响应低通滤波器的传递函数为：其中，H L (z)表示基于梯形窗函数的有限脉冲响应低通滤波器的传递函数，z表示离散信号的复频率；根据轨道线路倾角及空间采样间隔，确定轨道线路竖曲线的曲率。 6.一种轨道线路竖曲线曲率检测装置，其特征在于，应用于包含检测梁的轨道线路检测系统，包括：坡度计第一滤波模块，用于利用第三时间域数字低通滤波器，对检测梁惯性传感器中的X轴加速度及轨道列车加速度进行滤波，获得初始滤波后的X轴加速度及轨道列车加速度；以检测梁的中心为原点建立载体空间直角坐标系，惯性传感器位于检测梁中心位置处；坡度计第二滤波模块，用于利用第四时间域数字低通滤波器及频率调整低通滤波器，对轨道列车加速度及等空间间隔采样后的X轴加速度进行滤波，确定滤波后的轨道列车加速度及X轴加速度；其中，第三时间域数字低通滤波器、第四时间域数字低通滤波器及频率调整低通滤波器级联形成互补滤波器组中的互补低通滤波器；坡度计俯仰角确定模块，用于根据重力加速度、滤波后的轨道列车加速度及X轴加速度，确定基于坡度计的检测梁俯仰角；陀螺仪滤波模块，用于利用第四时间域数字低通滤波器及级联滤波器，对检测梁惯性传感器中的点头陀螺输出数据及摇头陀螺输出数据进行滤波及等空间间隔采样，获得滤波及等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据及摇头陀螺输出数据；第四时间域数字低通滤波器及级联滤波器级联形成互补滤波器组中的互补高通滤波器；互补滤波器组中的互补低通滤波器与互补高通滤波器的频率响应之和为1；陀螺仪俯仰角确定模块，用于根据滤波及等空间间隔采样后的点头陀螺输出数据与摇头陀螺输出数据及检测梁侧滚角，利用积分运算获得基于陀螺仪的检测梁俯仰角；轨道线路倾角确定模块，用于利用基于梯形窗函数的有限脉冲响应低通滤波器对基于坡度计的检测梁俯仰角及基于陀螺仪的检测梁俯仰角进行低通滤波，将低通滤波后基于坡度计及陀螺仪的检测梁俯仰角作为轨道线路倾角，基于梯形窗函数的有限脉冲响应低通滤波器的传递函数为：其中，H L (z)表示基于梯形窗函数的有限脉冲响应低通滤波器的传递函数，z表示离散信号的复频率；竖曲线曲率确定模块，用于根据轨道线路倾角及空间采样间隔，确定轨道线路竖曲线的曲率。 7.一种轨道线路检测系统，其特征在于，包括如权利要求2或4或6所述轨道线路竖曲线曲率检测装置。 8.一种计算机设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1或权利要求3或权利要求5所述轨道线路竖曲线曲率检测方法。 9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1或权利要求3或权利要求5所述轨道线路竖曲线曲率检测方法的计算机程序。