轨道检测线激光检测设备授时方法、装置、介质及产品与流程

本技术涉及轨道交通检测，具体涉及一种轨道检测线激光检测设备授时方法、装置、介质及产品。

背景技术：

1、重载铁路轨道长期承受大轴重、高运量荷载冲击，其表面磨损、裂纹、变形等缺陷直接影响行车安全，需高精度、高频率的检测系统。此类系统需融合线激光轮廓、激光雷达点云、组合导航定位等多源数据，输出“时空统一”的结果，即每一检测数据均对应精准的里程与时间戳，方能完成缺陷定位与数据拼接，而线激光设备与组合导航系统之间的高精度时间同步是其核心前提。

2、针对时间同步，现有一种常见做法是在各检测设备中分别集成卫星信号接收模块，由各设备独立接收并解析卫星定位信号中的授时时间，进而将自身采集的数据按解析所得的卫星时间逐一标注，使各设备在采集环节即完成时间标定，实现统一卫星时间基准下的数据对齐。

3、然而，承担轮廓采集的线激光设备本身不具备卫星信号接收与解析能力，无法直接获取统一的授时时间。在不为其加装卫星接收模块、避免额外硬件成本与改造工作量的前提下，现有方案难以解决“不支持gps时间接收的线激光设备”与“组合导航系统”之间的高精度时间同步问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种轨道检测线激光检测设备授时方法、装置、介质及产品，以解决不支持gps时间接收的线激光设备与组合导航系统之间的高精度时间同步问题。

2、第一方面，本技术提供了一种轨道检测线激光检测设备授时方法，包括以下步骤：

3、获取里程编码器随检测列车的行驶产生的与行驶里程对应的脉冲信号；

4、通过脉冲分发器将脉冲信号复制为第一路脉冲序列信号和第二路脉冲序列信号，第一路脉冲序列信号的各脉冲和第二路脉冲序列信号中的各脉冲一一对应；

5、将第一路脉冲序列信号输入线激光检测设备组，以使线激光检测设备组执行扫描频率与第一路脉冲序列信号的频率相同的轮廓扫描，获取轮廓测量数据包，轮廓测量数据包中的各轮廓测量数据与第一路脉冲序列信号的各脉冲一一对应；

6、接收卫星定位信号并解析，获取携带卫星授时时间的定位时间数据包；

7、将第二路脉冲序列信号中的每个脉冲与定位时间数据包中的各定位时间数据绑定，获取脉冲时间数据包；

8、根据第一路脉冲序列信号和第二路脉冲序列信号中的各脉冲的对应关系，将各轮廓测量数据与脉冲时间数据包中的各脉冲时间数据进行匹配绑定，完成授时。

9、可选的，线激光检测设备组至少包括两台线激光检测设备，方法还包括以下步骤：

10、为第一路脉冲序列信号和第二路脉冲序列信号中对应的脉冲设置相同的脉冲序号，并将各脉冲序号与所对应的卫星授时时间相绑定，其中，单个脉冲对应一个固定的行驶里程增量，当前脉冲序号所对应的累计行驶里程为在前一脉冲序号所对应的累计行驶里程与行驶里程增量之和；

11、以第二路脉冲序列信号所累计的脉冲总数作为基准计数，并获取各台线激光检测设备被第一路脉冲序列信号触发所累计的触发计数；

12、当在目标时刻任意两台线激光检测设备所对应的卫星授时时间相等、累计行驶里程相等，且基准计数与触发计数一致时，判定数据匹配成功；

13、当存在两台线激光检测设备所对应的基准计数与触发计数不一致时，暂停线激光检测设备的激光扫描，并回溯至基准计数与触发计数一致的脉冲序号所对应的卫星授时时间重新校准计数。

14、可选的，定位时间数据包中的各定位时间数据还包括检测列车的卫星定位位置，方法还包括：

15、根据相邻两个定位时间数据所携带的卫星定位位置，确定检测列车在相邻两个卫星授时时间之间的第一行驶距离；

16、根据第二路脉冲序列信号中位于相邻两个卫星授时时间之间的脉冲数量以及单个脉冲对应的行驶里程增量，确定检测列车在相邻两个卫星授时时间之间的第二行驶距离；

17、当第一行驶距离与第二行驶距离的偏差超过预设距离偏差阈值时，将第二路脉冲序列信号中位于相邻两个卫星授时时间之间的的脉冲确定为异常脉冲；

18、以第一行驶距离与异常脉冲的脉冲数量之比，作为异常脉冲单个脉冲对应的修正行驶里程增量；

19、根据修正行驶里程增量，重新确定异常脉冲对应的累计行驶里程。

20、可选的，方法还包括以下步骤：

21、当相邻两个轮廓测量数据所对应的累计行驶里程之差超过预设里程差阈值，或相邻两个姿态测量数据所对应的姿态角之差超过预设姿态角阈值时，判定轮廓测量数据与脉冲时间数据的匹配无效，并剔除匹配无效的轮廓测量数据。

22、可选的，方法还包括：

23、根据第一路脉冲序列信号中相邻脉冲的时间间隔，确定检测列车的当前行驶速度；

24、根据当前行驶速度与预设的扫描延时，确定轮廓测量数据的行驶里程补偿量；

25、利用行驶里程补偿量，对与轮廓测量数据匹配绑定的脉冲时间数据所对应的累计行驶里程进行修正，得到轮廓测量数据的修正里程。

26、可选的，将第二路脉冲序列信号中的每个脉冲与定位时间数据包中的各定位时间数据绑定，获取脉冲时间数据包，包括：

27、从定位时间数据包中获取相邻两个定位时间数据所对应的卫星授时时间，以相邻两个卫星授时时间构成授时时间区间；

28、统计第二路脉冲序列信号中位于授时时间区间内的脉冲，得到落入授时时间区间的目标脉冲及各目标脉冲的脉冲排列次序；

29、根据授时时间区间的时长以及目标脉冲的数量，确定授时时间区间内相邻目标脉冲之间的授时时间增量；

30、根据授时时间区间起点的卫星授时时间、授时时间增量以及各目标脉冲的脉冲排列次序，依次确定各目标脉冲的授时时刻；

31、将各目标脉冲与对应的授时时刻绑定，得到脉冲时间数据包。

32、可选的，以相邻两个卫星授时时间构成授时时间区间，包括：

33、根据定位时间数据包中各定位时间数据所对应的卫星授时时间，计算卫星授时时间的平均授时时间间隔；

34、当任一目标卫星授时时间与相邻的前一卫星授时时间之间的授时时间间隔，相对于平均授时时间间隔的授时误差超过预设误差阈值时，判定目标卫星授时时间为异常授时时间并予以剔除；

35、根据剔除异常授时时间后剩余的各有效卫星授时时间，依次将相邻两个有效卫星授时时间构成一个授时时间区间。

36、第二方面，本技术提供了一种轨道检测线激光检测设备授时装置，包括：脉冲分发器、组合导航模块、时间记录模块和数据处理模块；

37、脉冲分发器与里程编码器连接，脉冲分发器分别与线激光检测设备组和时间记录模块连接，组合导航模块与时间记录模块连接，时间记录模块和线激光检测设备组分别与数据处理模块连接；

38、里程编码器通过联轴器与检测列车轮轴刚性连接，用于根据检测列车的行驶产生与行驶里程对应的脉冲信号；

39、脉冲分发器用于将脉冲信号复制为第一路脉冲序列信号和第二路脉冲序列信号，第一路脉冲序列信号和第二路脉冲序列信号中的各脉冲一一对应；

40、线激光检测设备组用于接收第一路脉冲序列信号，执行扫描频率与第一路脉冲序列信号的频率相同的轮廓扫描，获取轮廓测量数据包，轮廓测量数据包中的各轮廓测量数据与第一路脉冲序列信号的各脉冲一一对应；

41、组合导航模块用于接收卫星定位信号并解析，获取携带卫星授时时间的定位时间数据包；

42、时间记录模块用于接收第二路脉冲序列信号和定位时间数据包，将第二路脉冲序列信号中的每个脉冲与定位时间数据包中的各定位时间数据绑定，获取脉冲时间数据包；

43、数据处理模块用于接收轮廓测量数据包和脉冲时间数据包，根据第一路脉冲序列信号和第二路脉冲序列信号中的各脉冲的对应关系，将各轮廓测量数据与脉冲时间数据包中的各脉冲时间数据进行匹配绑定，完成授时。

44、第三方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在轨道检测线激光检测设备授时装置上运行时，使得上述轨道检测线激光检测设备授时装置执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

45、第四方面，本技术实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当上述计算机程序产品在轨道检测线激光检测设备授时装置上运行时，使得上述轨道检测线激光检测设备授时装置执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

46、综上，本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

47、1、通过采用上述技术方案，脉冲分发器将里程编码器产生的脉冲信号复制为一一对应的第一路脉冲序列信号和第二路脉冲序列信号。第一路脉冲序列信号触发线激光检测设备组执行扫描频率相同的轮廓扫描，使各轮廓测量数据与第一路脉冲一一对应；第二路脉冲序列信号与携带卫星授时时间的定位时间数据绑定得到脉冲时间数据包。借助两路脉冲的一一对应关系将各轮廓测量数据与脉冲时间数据匹配绑定，使轮廓测量数据在无需自身接收卫星信号的条件下获得授时结果，同时具备里程与时间的双重坐标属性。

48、2、采用上述技术方案，为两路脉冲设置相同的脉冲序号并与卫星授时时间绑定，使脉冲序号成为兼具里程与时间含义的统一索引，当前脉冲序号的累计行驶里程由前一脉冲序号累计行驶里程与行驶里程增量相加得到。以第二路脉冲累计总数作为基准计数并采集各台线激光检测设备的触发计数，当卫星授时时间、累计行驶里程及基准计数与触发计数均一致时判定匹配成功，不一致时暂停扫描并回溯至一致的脉冲序号重新校准，从而识别多台设备的触发漏计或错位并恢复计数一致性。

49、3、采用上述技术方案，据相邻卫星定位位置确定第一行驶距离，据相邻卫星授时时间之间的脉冲数量与行驶里程增量确定第二行驶距离，以两种独立来源交叉核验；偏差超过阈值时判定异常脉冲，并以第一行驶距离与异常脉冲数量之比作为修正行驶里程增量重新确定累计行驶里程。同时对累计行驶里程之差或姿态角之差超过阈值的匹配无效数据予以剔除，并据相邻脉冲时间间隔与扫描延时得到行驶里程补偿量。该方案对里程标定、匹配结果与扫描延时逐项校核补偿，提升轮廓测量数据里程赋值的准确度。

50、4、采用上述技术方案，以相邻两个卫星授时时间构成授时时间区间，据区间时长与落入区间的脉冲数量确定授时时间增量，再据区间起点的卫星授时时间、授时时间增量及各目标脉冲的脉冲排列次序依次确定各目标脉冲的授时时刻，使脉冲授时精度不再受限于卫星授时时间的采样间隔。构成区间前先计算平均授时时间间隔，当某卫星授时时间的授时误差超过预设误差阈值时判定为异常授时时间并剔除，再以剩余有效卫星授时时间构成区间，使各目标脉冲的授时时刻分布均匀且与有效卫星授时时间保持一致。