基于線陣CCD的高速列車運行姿態(tài)測量系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著我國高鐵行業(yè)的飛速發(fā)展，高速列車運行速度的不斷提升，對行車安全提出了更高的要求，對車輛限界和建筑限界的建立也有了更加迫切的需求?，F(xiàn)階段，我國高鐵列車動態(tài)限界監(jiān)測主要依賴于基于雙目視覺的動態(tài)限界測量系統(tǒng)，通過高速相機獲取車身表面信息，得到車身動態(tài)包絡(luò)線。經(jīng)過多次的現(xiàn)場實驗，系統(tǒng)暴露出成本高、數(shù)據(jù)傳輸慢、圖像采集不穩(wěn)定、處理數(shù)據(jù)時存在大量無用數(shù)據(jù)等缺點。因此，針對原有系統(tǒng)面臨的問題，開發(fā)一種效率更高、針對性更強、更加符合實際測量

2、需求的系統(tǒng)，對于保證高速列車行車安全非常必要。
　　線陣CCD以其大范圍、高精度、高分辨率和動態(tài)范圍等方面的優(yōu)勢，在高速測量領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛;多線陣CCD組合姿態(tài)測量技術(shù)是一種非接觸測量技術(shù)，因其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量范圍大，靈敏度高，測量精度高，噪聲小的優(yōu)點，在運動目標姿態(tài)測量方面獲得了越來越多的應(yīng)用。因此，將線陣CCD測量技術(shù)應(yīng)用于高速列車運行姿態(tài)測量領(lǐng)域，完成對高速列車車身動態(tài)包絡(luò)線的檢測，具有非常廣闊的前景。
　

3、　本文根據(jù)實際測量要求，針對多次現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)的問題，提出將基于線陣CCD的姿態(tài)測量技術(shù)應(yīng)用于高速列車運行姿態(tài)測量領(lǐng)域，設(shè)計了一種基于線陣相機的高速列車姿態(tài)測量系統(tǒng)。
　　論文完成的主要工作有:
　　1、從實際測量需求入手，在明確測量系統(tǒng)的具體應(yīng)用背景的基礎(chǔ)上，分析以往系統(tǒng)的優(yōu)缺點，提出了一種高速列車動態(tài)包絡(luò)線測量的新方法。
　　2、根據(jù)柱面透鏡成像規(guī)律和線陣相機成像模型，介紹一維線陣相機成像原理;在多線陣CCD組合測量

4、原理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了幾種基于雙線陣相機的二維輪廓測量系統(tǒng)模型，分析各自的優(yōu)缺點并確定最終的系統(tǒng)模型，論述該測量方法的可行性。
　　3、根據(jù)線陣CCD工作原理和主要性能指標，結(jié)合實際測量需要，選用合適的線陣CCD相機;根據(jù)系統(tǒng)成像要求確定光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，在ZEMAX中設(shè)計用于線陣CCD成像的柱面光學(xué)系統(tǒng);最后選擇合適的硬件平臺，完成系統(tǒng)硬件搭建。
　　4、根據(jù)需要在硬件平臺和上位機上完成各個功能模塊設(shè)計，包括線陣相機二次開發(fā)、下