Введение к работе
Актуальность. Железнодорожное сообщение обеспечивает наибольший объем грузовых и пассажирских перевозок в России. Поддержание текущего состояния перевозок и непрерывное повышение их уровня обеспечивается заданным качеством ж/д путей, что в свою очередь вызывает необходимость непрерывного сбора информации о параметрах ж/д пути и обработки полученной информации для проведения анализа его рельсового полотна.
Путеизмерительные центры, имеющие в настоящее время широкий спектр приборов и систем, основанных на различных принципах действия, проводят сбор и обработку получаемой информации. Необходимость оперативного контроля привела к использованию динамических способов, основанных на инерци-альных методах определения параметров движения и ориентации контрольно-измерительного комплекса. При этом существующие системы, работающие в динамических режимах, не проводят прямых измерений ж/д пути, значительно усложняя обработку информации, и сложны в эксплуатации.
Поэтому актуальной является задача разработки методов и алгоритмов обработки информации системы прямого определения параметров ж/д пути в динамическом режиме. Второй частью задачи является снижение временных затрат и эксплуатационных расходов и возможность применения систем контроля на необорудованном подвижном составе. Диссертационная работа направлена на решение этих, на взгляд автора, наиболее актуальных задач.
Ключевым вопросом при разработке алгоритмической части комплексных-ных систем является определение оптимального структурного решения и учет точностных характеристик применяемых датчиков первичной информации, необходимых для определения контролируемых параметров с требуемой точностью. Важным вопросом является адаптация алгоритмов обработки информации под облик применяемой системы, свойства датчиков первичной информации и принятую в ж/д центрах контроля идеологию проведения измерений.
Повышение точности и достоверности определения параметров ж/д пути вызывает необходимость разработки новых схемных решений, алгоритмов обработки информации и принципов построения комплексной системы, что и предлагается в диссертационной работе.
Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение точности и достоверности определения параметров ж/д пути в динамическом режиме для дальнейшего проведения контроля и оценки состояния рельсового полотна.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:
-выбор структуры комплексной системы определения параметров ж/д пути (КСОП), разработка общего алгоритма работы КСОП;
разработка алгоритмов КСОП с учетом особенностей применения системы и свойств подсистем комплекса;
оценка точности определения параметров ж/д пути с учетом предложенной структуры КСОП и алгоритмов обработ^и^о^Щ^ш^^^^^,
^
- проведение экспериментальных исследований и практическое подтверждение полученных разработок.
Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. Предложено новое структурное решение КСОП и обоснована его оптимальность.
2 Предложены математические модели обработки информации инерциального блока и датчиков рихтовок, и на их основе разработаны алгоритмы совместной обработки информации подсистем комплекса.
3. Предложены принципы построения алгоритмов расчета координат и ориен
тации нитей ж/д полотна в планетоцентрической системе координат.
4. Предложена методология адаптации результатов, полученных методами
инерциально-спутниковои навигации под стандарты принятые в инженерных
центрах контроля ж/д пути.
Практическая ценность. Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:
-
Предложенная структура КСОП и алгоритмы расчета параметров ж/д пути позволяют существенно повысить точность определения контролируемых параметров для дальнейшего проведения оценок состояния рельсового полотна.
-
Схема обработки информации подсистем комплекса позволяет проводить прямые и явные оценки контролируемых параметров автоматически, без использования дополнительных итерационных алгоритмов и этапов обработки информации после проведения испытаний и сбора данных.
На защиту выносятся следующие результаты, полученные лично автором:
-
Новое структурное решение построения КСОП и обоснование его оптимальности.
-
Модели обработки информации инерциального блока и датчиков рихтовок, позволяющие корректно провести разработку алгоритмов совместной обработки информации подсистем комплекса.
-
Принципы построения и математическая реализация алгоритмов расчета координат и ориентации нитей ж/д полотна в планетоцентрической системе координат.
-
Методология адаптации результатов, полученных методами инерциально-спутниковои навигации под принятые в инженерных центрах контроля ж/д пути.
Внедрение работы. Основные результаты представленной работы внедрены ОАО АНПП «ТЕМП-АВИА» в состав специального программного обеспечения вычислителя блока определения ориентации (БОО).
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены автором и обсуждены на 5-й конференции молодых ученых «Навигация и управление движением», Санкт-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», март 2003г.; Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2002», Пермь, апрель 2002г.; VII нижегородской сессии молодых ученых «ТЕХНИЧЕСКИЕНАУКИ», Дзержинск, февраль 2002г., а также ряде Всероссийских, НТК, проводимых "в НГТУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 15 таблиц и 60 наименований литературных источников.
Похожие диссертации на Методы и алгоритмы обработки информации комплексной системы определения параметров железнодорожного пути
