阅读说明：本技术 自移动式轨道交通三维扫描系统 (Self-moving type rail transit three-dimensional scanning system ) 是由 谭兆 刘成 王长进 张冠军 洪江华 李亚辉 许磊 秦守鹏 石德斌 梁永 赵海 于 2020-04-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了自移动式轨道交通三维扫描系统,包括移动车、数据采集系统用于采集轨道的实时状态数据,将实时状态数据传送至中央处理系统,接收中央处理系统传送的指令并根据指令执行相应的动作；惯导系统用于获取移动车导航位置数据,并将导航位置数据传送至中央处理系统；中央处理系统用于接收数据采集系统传送的实时状态数据及惯导系统传送的导航位置数据,对实时状态数据及导航位置数据分析并根据分析结果生成指令,将指令传送至移动车；时间同步系统用于对系统提供授时并同步时间。本发明惯导系统、中央处理系统、时间同步系统、数据采集系统集成到移动车上,各个传感器一次性采集多项轨道的数据并处理生成所需要的轨道检测结果,测量效率高。(The invention discloses a self-moving type rail transit three-dimensional scanning system which comprises a moving vehicle and a data acquisition system, wherein the data acquisition system is used for acquiring real-time state data of a rail, transmitting the real-time state data to a central processing system, receiving an instruction transmitted by the central processing system and executing corresponding actions according to the instruction; the inertial navigation system is used for acquiring navigation position data of the mobile vehicle and transmitting the navigation position data to the central processing system; the central processing system is used for receiving the real-time state data transmitted by the data acquisition system and the navigation position data transmitted by the inertial navigation system, analyzing the real-time state data and the navigation position data, generating an instruction according to an analysis result and transmitting the instruction to the mobile vehicle; the time synchronization system is used for providing time service for the system and synchronizing time. The inertial navigation system, the central processing system, the time synchronization system and the data acquisition system are integrated on the mobile vehicle, each sensor acquires data of multiple orbits at one time and processes the data to generate a required orbit detection result, and the measurement efficiency is high.)

自移动式轨道交通三维扫描系统

技术领域

本发明属于轨道交通综合检测技术领域，尤其是涉及一种自移动式轨道交通三维扫描系统。

背景技术

随着高速铁路和城市轨道交通的发展，线路的检测需求越来越大。目前，高铁和城市轨道交通检测需求主要包括轨道绝对坐标测量、线路限界检测、隧道结构断面检测、站台间距检测、接触网状态监测、轨距测量、超高测量、附属设备权属调查等。

传统的检测方法是通过全站仪、道尺、激光测距仪等测量设备对各项检测内容进行逐一检测，检测效率低下、外业工作连大、数据处理繁琐、检测成本高。

车载移动激光扫描技术是指在移动载体上集成全球卫星导航系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)、惯性测量单元(Inertial Measure Unit，IMU)、激光扫描仪、数码相机、数码摄像机等多种传感器的综合测量检测技术。各类型传感器在移动状态下自动采集各种位置、姿态、影响和激光扫描数据，通过统一的地理参考和数据采集同步技术，实现无接触式的空间地理信息采集、处理与入库。在作业过程中，将集成的三维激光扫描系统搭载在轨道车上(或安装在汽车上，并将汽车开上平板车)，通过载体的移动，快速采集轨道交通两侧几十至几百米范围内海量点云和影响数据。通过地面GNSS基站、移动GNSS接收机、地面控制点、IMU和激光扫描仪数据的联合解算，得到高精度三维激光点云数据。相对于地面激光扫描和机载激光扫描，车载移动扫描具有高效灵活的数据采集方式，被越来越多的应用于工程实践中，车载移动扫描技术是目前研究的热点之一。通过移动车载三维扫描系统进行检测移动车载扫描系统通过GNSS-IMU进行导航定位，激光扫描仪获取线路数据，能够快速获取轨道交通线路的三维点云，基于三维点云进行处理而完成各项检测。

目前，国内外学者利用车载移动扫描技术，基于三维激光点云进行处理而完成对轨道交通的各项检测，但是，移动车载三维扫描系统在日常使用中存在如下问题：

1.移动车载三维扫描系统的体积过大，重量大，携带不便，无法适应日常检测监测的需要；

2.在三维扫描测量过程中，需要铁路/城轨运营部门提供牵引车和平板车，配合难度大，测量成本高；

3.移动车载三维扫描系统大多是国外生产的，只能购买引进，与其相关的通讯接口、数据接口、软件开发接口均不开放，且其移动车载三维扫描系统提供的软件功能单一，无法满足铁路/城轨的检测监测需求；

4.移动车载三维扫描系统基于POS系统定位，定位精度受GNSS信号影响，当处于隧道中，会因GNSS信号失锁发生定位精度降低，系统同步紊乱的问题，不适用于隧道测量。

因此，基于上述工程应用需求和上述技术问题，亟需研发一种能够解决上述技术问题的自移动式轨道交通三维扫描系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作简单、快速获取铁路/城轨周边的测量数据、测量效率高、检测成本低的自移动式轨道交通三维扫描系统。

本发明的技术方案如下：

一种自移动式轨道交通三维扫描系统，其特征在于：包括

移动车，设置在轨道上且能够沿轨道运动；

数据采集系统，用于采集被测轨道的实时状态数据，用于将所述实时状态数据传送至中央处理系统，用于接收所述中央处理系统传送的指令，并根据所述指令执行相应的动作；

惯导系统，用于获取所述移动车导航位置数据，并将所述导航位置数据传送至中央处理系统；

中央处理系统，用于接收所述数据采集系统传送的实时状态数据及惯导系统传送的导航位置数据，用于对所述实时状态数据及导航位置数据进行分析并根据分析结果生成指令，并将所述指令传送至移动车；

时间同步系统，用于对所述数据采集系统、惯导系统及中央处理系统提供授时并同步时间；

所述数据采集系统、惯导系统、中央处理系统和时间同步系统安装在所述移动车上。

在上述技术方案中，所述数据采集系统包括激光扫描仪和结构光扫描仪，所述激光扫描仪和结构光扫描仪安装在移动车上，所述激光扫描仪用于采集被测轨道交通长度范围内及轨道两侧一定距离范围内的激光点云，所述结构光扫描仪对称设置在移动车的左右两侧用于采集被测轨道的左侧钢轨及右侧钢轨的轮廓。

在上述技术方案中，所述移动车包括运动采集模块、主控制模块、运动控制模块和紧急制动模块；

所述运动采集模块固定安装在所述移动车上，用于采集所述移动车的运动状态、生成运动状态信息并向所述主控制模块发送运动状态信息；

所述主控制模块，固定安装在所述移动车上，用于接收所述运动状态信息、将所述运动状态信息发送至中央处理系统，用于接收所述中央处理系统发送的运动指令、制动指令，并向所述运动控制模块发送运动指令、向紧急制动模块发送制动指令；

所述运动控制模块用于接收所述主控制模块发送的运动指令，并根据所述运动指令调节所述移动车的运动状态；

所述紧急制动模块，用于接收所述主控制模块传送的制动指令，并根据所述制动指令控制移动车制动。

在上述技术方案中，所述运动采集模块包括：

轨距传感器，用于测量被测轨道之间的距离；

倾角传感器，用于检测移动车在移动中水平方向的角度变化；

转速编码器，用于采集移动车的里程数据。

在上述技术方案中，所述中央处理系统包括工控机，用于接收所述激光扫描仪、结构光扫描仪传送的被测轨道的实时状态数据，将所述实时状态数据与数据库中存储的轨道交通系统基础设施的正常状态数据进行对比，并生成比对结果，用于接收所述惯导系统传送的导航位置数据，根据所述比对结果及导航位置数据分析生成指令，并将所述指令传送至移动车的主控制模块。

在上述技术方案中，所述指令包括用于控制所述移动车运动的运动指令和用于控制移动车制动的制动指令。

在上述技术方案中，所述惯导系统采集的导航位置数据包括所述移动车的位置、速度、航向和姿态角。

在上述技术方案中，所述时间同步系统包括时间同步控制器，所述时间同步控制器用于获取GPS时间，将GPS时间处理生成计时时间，并将该计时时间发送给所述数据采集系统、惯导系统、中央处理系统以用于进行时间同步。

在上述技术方案中，所述移动车内设有信号调理板，所述结构光扫描仪通过信号调理板与主控制模块电连接。

在上述技术方案中，所述移动车包括车架、安装在所述车架上的用于驱动车架移动的行走机构；

所述车架包括支撑箱和水平安装在支撑箱上的工作平台；

所述行走机构包括对称设置在支撑箱两侧的两组驱动组件，每组所述驱动组件包括驱动支撑腿、随动支撑腿、安装在驱动支撑腿上的驱动电机、受驱动的驱动轮和受驱动的随动轮，所述驱动支撑腿的一端与支撑箱可拆卸地连接，所述驱动支撑腿的下方设有连接板，且在该连接板的下方设有电机盒，所述驱动电机安装在所述电机盒内，且该驱动电机的输出轴穿过电机盒与驱动轮连接，所述驱动轮设置在驱动支撑腿的外侧，所述随动支撑腿的一端与支撑箱可拆卸地连接，所述随动支撑腿的外侧底部设有安装盒，且在该安装盒内安装有转轴，所述转轴穿过安装盒与随动轮连接，所述随动轮设置在随动支撑腿的外侧，所述电机盒靠近驱动轮的一侧上以及安装盒靠近随动轮的一侧上均设有可旋转的顶轮以用于在巡检车行驶中分别顶住轨道的内侧，在一组驱动组件的顶轮上设有轨距传感器，当驱动电机运行时，驱动轮转动带动随动轮同步转动以使行走机构在轨道上移动。

在上述技术方案中，所述驱动电机为伺服电机，所述伺服电机上安装转速编码器以用于检测巡检车的行走距离与速度。

在上述技术方案中，所述支撑箱的中心设有倾角传感器。

在上述技术方案中，所述支撑箱的后部安装有电池盒，在电池盒内安装有用于供电的蓄电池，所述支撑箱内安装有电源稳压器，所述蓄电池通过电源稳压器与所述转速编码器、轨距传感器、驱动电机电连接。

在上述技术方案中，所述移动车上设有激光扫描仪角度校验器以用于校正激光扫描仪的测线方向垂直，所述激光扫描仪角度校验器与蓄电池电连接。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明采用轻便式设计、模块化集成的集成设计理念，将惯导系统、中央处理系统、时间同步系统、数据采集系统集成到移动车上，实现了自移动式轨道交通三维扫描系统良好的稳定性和便携性能，移动车能够直接在轨道上运行，移动车的体积小、携带便捷，无需配合牵引机车和平板车，与传统的测量方式相比，能够适应日常检测监测的需要，方便人工带上线路进行作业，测量成本低、测量效率高。

2.数据采集系统集成了激光扫描仪和结构光扫描仪，通过多源数据预处理后生成的三维点云的精度可达2-4mm相比与现有的激光测量精度更高，并且激光扫描仪能够在移动车上360°扫描，可以完全获取铁路/城轨的所有构筑物的数据。

3.时间同步系统使用高精度的时间同步控制器对所有传感器进行授时，授时模式统一标准，接收一次GNSS信号后，通过时间同步控制器向本发明的三维扫描系统中的各个系统发送同步信号来进行同步，与传统的测量系统相比，无需依赖GNSS信号作为时间信息，避免了在隧道中因GNSS信号失锁导致的系统时间同步紊乱，并且时间同步系统的可输出接口多能够集成更多的传感器，可扩展性强。

4.本发明的移动车上集成了激光扫描仪、结构光扫描仪、惯导、GNSS接收机、倾角传感器、轨距传感器、转速编码计等，通过集成能够将扫描系统的通讯接口、数据接口及软件开发接口开放，与传统测量方式相比，一次性采集多项铁路/城轨的数据，并对采集的数据处理生成所需要的轨道检测数据，数据采集效率提高，降低了上线测量的风险。

5.本发明的移动车通过PLC控制器来控制移动车的运行，控制移动车的轮子同步行进，保证了小车行驶的稳定性，降低移动过程中的振动，提高测量精度，PLC控制器上内嵌入操作软件并通过外部的操控端远程扫描系统在轨道交通线路上测量。

附图说明

图1是本发明的自移动式轨道交通三维扫描系统的模块图；

图2是本发明的自移动式轨道交通三维扫描系统的原理图；

图3是本发明中移动车的立体结构图；

图4是本发明中移动车的俯视图；

图5是本发明中移动车的主视图；

图6是本发明中移动车的侧视图；

图7是本发明中操作面板的示意图；

图8是本实施例2中系统中操作软件的结构框图。

图中：

1、第一驱动支撑腿 2、工作平台 3、操作面板

4、第二驱动支撑腿 5、第二顶轮 6、轨距传感器

7、手推杆 8、扫描仪支架 9、电源稳压器

10、第一驱动轮 11、第一随动轮 12、第一顶轮

13、电池盒 14、第一随动支撑腿 15、第二随动支撑腿

16、第二随动轮 17、第二驱动轮 18、放置平台

19、支撑箱 20、第二电机盒 21、第二安装盒

22、第一电机盒 23、第一安装盒 24、激光扫描仪

25、结构光扫描仪 26、激光扫描仪角度校验器 27、时间同步控制器

28、电源稳压器 29、惯导系统 30、倾角传感器

31、移动车急停按钮 32、系统重启按钮 33、时间同步切换按钮

34、电源开关 35、时间同步信号输出接口A36、时间同步信号输出接口B

37、时间同步信号输出接 38、时间同步信号输出接口D39、时间同步信号输出接口E口C

40、时间同步信号输出接 41、网口A 42、网口B口F

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

如图所示，本发明的自移动式轨道交通三维扫描系统，包括

移动车，设置在轨道上且能够沿轨道在其延伸方向往复运动；

数据采集系统，用于采集被测轨道的实时状态数据，用于将所述实时状态数据传送至中央处理系统，用于接收所述中央处理系统传送的指令，并根据所述指令执行相应的动作；

惯导系统29，用于获取所述移动车导航位置数据，并将所述导航位置数据传送至中央处理系统；

中央处理系统，用于接收所述数据采集系统传送的实时状态数据及惯导系统29传送的导航位置数据，用于对所述实时状态数据及导航位置数据进行分析并根据分析结果生成指令，并将所述指令传送至移动车；

时间同步系统，用于对所述数据采集系统、惯导系统29及中央处理系统提供授时并同步时间；

所述数据采集系统、惯导系统29、中央处理系统和时间同步系统进行组合，并通过集线器集成安装在移动车上。

进一步地说，所述移动车包括车架、安装在所述车架上的用于驱动车架移动的行走机构；

所述车架包括支撑箱19和水平安装在支撑箱19上的工作平台2；

所述行走机构包括对称设置在支撑箱19两侧的两组驱动组件，每组所述驱动组件包括驱动支撑腿、随动支撑腿、安装在驱动支撑腿上的驱动电机、受驱动的驱动轮和受驱动的随动轮，所述驱动支撑腿的一端与支撑箱19可拆卸地连接，所述驱动支撑腿的下方设有连接板，且在该连接板的下方设有电机盒，所述驱动电机安装在所述电机盒内，且该驱动电机的输出轴穿过电机盒与驱动轮连接，所述驱动轮设置在驱动支撑腿的外侧，所述随动支撑腿的一端与支撑箱19可拆卸地连接，所述随动支撑腿的外侧底部设有安装盒，且在该安装盒内安装有转轴，所述转轴穿过安装盒与随动轮连接，所述随动轮设置在随动支撑腿的外侧，所述电机盒靠近驱动轮的一侧上以及安装盒靠近随动轮的一侧上均设有可旋转的顶轮以用于在巡检车行驶中分别顶住轨道的内侧，在一组驱动组件的顶轮上设有轨距传感器6(测量精度为0.1mm)，在每个驱动电机上安装有转速编码器(获取频率达到100Hz以上)以用于采集移动车的里程数据，当驱动电机运行时，驱动轮转动带动随动轮同步转动以使行走机构在轨道上移动。

进一步地说，所述支撑箱19的中心安装有倾角传感器30(获取频率达到100Hz以上，精度在36秒以上)，用于检测移动车在移动中水平方向的角度变化。

进一步地说，所述工作平台2的中间设有用于安装扫描仪的扫描仪支架8，所述工作平台2上设有电源稳压器28和操作面板3，所述电源稳压器28、操作面板3与蓄电池电连接。

进一步地说，所述移动车包括运动采集模块、主控制模块、运动控制模块和紧急制动模块；

所述运动采集模块包括所述转速编码器、轨距传感器6和倾角传感器30，用于采集所述移动车的运动状态并生成运动状态信息，用于向所述主控制模块发送运动状态信息；

所述主控制模块包括PLC控制器，固定安装在所述支撑箱19内，用于接收所述运动状态信息，用于将所述运动状态信息发送至中央处理系统，用于接收所述中央处理系统发送的运动指令、制动指令，并向所述运动控制模块发送运动指令、向紧急制动模块发送制动指令；

所述运动控制模块包括安装在支撑箱19左右两侧的驱动组件的驱动电机，用于接收所述主控制模块发送的运动指令，并根据所述运动指令调节所述移动车的运动状态；

所述紧急制动模块，用于接收所述主控制模块传送的制动指令，并根据所述制动指令控制移动平台制动；

所述PLC控制器通过串口分别与倾角传感器30、轨距传感器6、转速编码器连接。进一步地说，所述数据采集系统包括激光扫描仪24(扫描仪中心距离被测轨面的高度不小于0.3m；型号为Z+F9012高精度2D激光扫描仪24)和两个结构光扫描仪25(型号为faro，精度为0.078mm)，所述激光扫描仪24安装在所述移动车的扫描仪支架8上，所述激光扫描仪24的扫描头垂直于轨道方向并在移动车的带动下采集被测轨道交通长度范围内及轨道两侧一定距离范围内的激光点云，所述移动车上设有激光扫描仪角度校验器26以用于校正激光扫描仪24的测线方向垂直，两个所述结构光扫描仪25对称设置支撑箱19的左右两侧，两个所述结构光扫描仪25的扫描头均平行于轨道方向并在移动车的带动下分别采集被测轨道的左侧钢轨及右侧钢轨的轮廓。

进一步地说，所述中央处理系统包括工控机，用于接收所述激光扫描仪24、结构光扫描仪25传送的被测轨道的实时状态数据并与数据库中存储的轨道交通系统基础设施的正常状态数据进行对比，生成比对结果，用于接收所述惯导系统29传送的导航位置数据，根据所述比对结果及导航位置数据分析并生成指令，并将所述指令(运动指令和制动指令)传送至移动车的主控制模块，工控机与PLC控制器通过串口通讯连接

进一步地说，所述惯导系统29采集的导航位置数据包括述移动车的位置、速度、航向和姿态角，所述惯导系统29(惯导采用国内生产的捷联式光纤惯导，测量精度高，测量频率达200Hz)安装在支撑箱19内，且与支撑箱19形成一个刚性连接体。

进一步地说，所述时间同步系统包括时间同步控制器27，所述时间同步控制器27内具有高精度的时间晶振，所述时间晶振获取GPS发送的GPS时间，以GPS时间为起点，处理生成时间晶振的计时时间(GPSZDA时间数据)，并通过串口通讯方式向每个传感器(数据采集系统、惯导系统29、中央处理系统)发送PPS秒脉冲和计时时间，通过在数据上打时间戳的方式，使得每个传感器完成时间同步，且不依赖GNSS就可以得到高精度的同步信息。

进一步地说，所述移动车内设有信号调理板，所述结构光扫描仪25通过信号调理板与主控制模块(PLC控制器)电连接。

进一步地说，所述操作面板3上具有时间同步信号输出接口A35、时间同步信号输出接口B36、时间同步信号输出接口C37、时间同步信号输出接口D38、时间同步信号输出接口E39、时间同步信号输出接口F40、网口A41、网口B42、移动车急停按钮31、电源开关34、系统重启按钮32和时间同步切换按钮33，所述时间同步信号输出接口A35为激光扫描仪24的时间同步接口，所述时间同步信号输出接口B36为结构光扫描仪25的时间同步接口，所述时间同步信号输出接口C37为移动车的时间同步接口，在移动车接收时间后，通过时间同步控制器27对计时时间及时间包的转发至倾角传感器30、轨距传感器6、转速编码器而进行时间同步，所述时间同步信号输出接口D38为惯导系统29的时间同步接口，所述时间同步信号输出接口E39为预留的工业相机的时间同步接口，所述时间同步信号输出F为预留的其他传感器的时间同步接口；所述网口A41及网口B42是移动车与激光扫描仪24的数据通讯接口。

进一步地说，所述工作平台2上设有GNSS接收架，在所述GNSS接收架上安装GNSS接收机以用于接收GPS信号。

进一步地说，所述支撑箱19的后部安装有电池盒13，所述电池盒13内安装有锂电池，所述锂电池供电给激光扫描仪24、移动车上的各个传感器。

进一步地说，所述指令包括用于控制所述移动车运动的运动指令和用于控制移动车制动的制动指令。

本发明的三维扫描系统的数据处理系统、中央处理系统、惯导系统及时间同步系统集成在移动车上，通过搭载的移动车在被测轨道上移动，移动车的体积小、重量小、方便携带，能够适应日常检测监测的需要，与传统的三维扫描测量相比，无需提供牵引车和平板车，测量成本低，并且通过数据采集系统一次性采集多项轨道的数据，提高了数据采集效率，降低了上线测量的风险。

时间同步系统采用高精度的时间同步控制器，时间同步控制器获取GPS发送的GPS时间，以GPS时间为起点，处理生成时间晶振的计时时间(GPSZDA时间数据)，并通过串口通讯方式向每个传感器(数据采集系统、惯导系统29、中央处理系统)发送PPS秒脉冲和计时时间，通过在数据上打时间戳的方式，使得每个传感器完成时间同步，且不依赖GNSS就可以得到高精度的同步信息，避免了在隧道中因GNSS信号失锁导致的系统时间同步紊乱。

本发明的三维扫描系统的工作方法如下：

(1)移动车在被测轨道上沿轨道在其延伸方向上运动，激光扫描仪24采集被测轨道交通长度范围内及轨道两侧一定距离范围内二维激光数据，结构光扫描仪25采集被测轨道的左侧钢轨及右侧钢轨的轮廓，伺服电机上设置的转速编码器采集移动车的里程数据；

(2)所述中央处理系统接收所述(1)中采集的二维激光数据、钢轨轮廓数据、里程数据，对多源数据进行三维点云融合及灰度影像融合，生成三维点云及灰度影像，并通过倾角传感器30采集的角度来对所述三维点云的数值方向进行旋转修正；

(3)通过中央处理系统对所述三维点云、灰度图像进行后处理，提取轨道检测所需的限界测量、结构断面测量、接触网几何状态测量、轨道检测等多种轨道交通检测所需要的测量数据。

实施例2

在实施例1的基础上，所述激光扫描仪24、结构光扫描仪25的数据存储在自身高速SD卡内，所述倾角传感器30、转速传感器及轨距传感器6测量的数据存储与移动车带有的SD卡内并实时通过局域网传送至外部网口，惯导系统29的数据存储在所述移动车带有的SD卡内，所述GNSS接收机的数据存储在自身SD卡内。

所述工控机的数据储存在高速SD卡内，工控机内嵌入有操作软件，通过WIFI/4G连接模式与外部的远程操控端通讯，实现远程操控，方便上线作业。

所述操作软件采用的开发平台为VS2013，开发语言：C++，支持WINDOWS操作系统；操作软件的结构如图8所示，包括系统控制模块、数据融合模块和数据后处理模块；

所述系统控制模块包括扫描仪控制模块和移动车控制模块；

所述数据融合模块包括三维点云融合和灰度影像融合；

所述数据后处理模块包括轨道中线提取模块、接触网检测模块和限界检测模块。

进一步地说，所述扫描仪控制模块用于操控扫描仪进行数据采集，所述扫描仪控制模块包括扫描仪参数设置单元、激光采集单元和扫描仪状态监控单元，所述扫描仪参数设置单元用于设置IP端口连接扫描仪、设置扫描仪的参数(包括扫描速度和激光发射频率)、设置激光文件存储名称、设置滤波；所述扫描仪控制单元用于触发扫描仪启动/停止信息、电压信息、错误预警提示灯扫描仪的当前状态；所述激光采集单元用于存储激光扫描仪、结构光扫描仪采集的激光数据，并将激光数据进行实时的显示，作为实时的监控数据以反映扫描仪是否正常工作。

进一步地说，所述移动车控制模块用于操控移动车的状态(通过设置IP和端口连接移动车，设置移动行驶速度、行驶距离、初始里程、里程方向、里程数据存储位置、移动车的前进、后退、停止和显示移动车的状态)，所述移动车控制模块包括移动车参数设置单元、移动车传感器数据采集单元和移动车状态监测单元，所述移动车参数设置单元用于设置移动车上的各个传感器的参数设置；所述移动车传感器数据采集单元用于获取移动车上设置的各个传感器的数据；所述移动车状态监测单元用于监控移动车的状态，包括移动车的行驶速度、里程、电量、里程方向倾角、垂直轨道方向倾角、轨距和行驶方向(刷新时间1次/秒)；

进一步地说，所述三维点云融合模块用于根据各个传感器采集的多源数据同步后进行点云融合形成三维点云；所述三维点云融合模块包括里程/倾角数据处理单元、多源数据同步单元、点云融合解算单元，所述多源数据同步单元基于多源数据融合算法、最优时间同步检索算法，所述点云融合解算单元用于将激光数据、里程数据、倾角数据进行融合解算，生成基于轨道坐标系的高精度三维点云，其生成的三维点云的精度为2-4mm。

进一步地说，所述灰度影像融合模块用于根据传感器采集的里程数据及激光数据同步后处理，对所述三维点云融合模块生成的三维点云处理生成灰度影像；所述灰度影像融合模块包括里程数据处理单元、激光数据与里程数据同步单元和灰度影像融合解算单元，所述激光数据与里程数据同步单元基于最优时间同步检索算法，将激光数据与里程数据进行自动对齐，实现数据的同步；所述灰度影像融合解算单元，基于影像融合算法、测线检索算法、空间尺寸统一算法、大幅图像处理算法，将激光数据、里程数据、倾角数据融合成高清晰灰度影像，分辨率最大可达1mm，融合效率高。

进一步地说，所述数据后处理模块用于根据生成的三维点云及灰度影像的数据，通过软件后处理分析得到轨道交通检测所需要的数据进行提取。(包括提取轨道线路中线、接触网限界测量等)。

基于里程数据、倾角数据和轨距数据，进行轨道超高、轨距的数据处理，获得每个里程出的超高和轨距，精度为亚毫米级。

基于数据采集系统的激光扫描仪及结构光扫描仪，融合生成高精度的三维点数据，生成的三维点云的精度为2-4mm，与传统的测量方式相比，测量精度更高；并且激光扫描仪安装在移动车上可以360°扫描，完全获取被测轨道的所有数据。

实施例3

在实施例1的基础上，两组所述驱动组件包括第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一驱动组件包括第一驱动支撑腿1、第一随动支撑腿14、安装在第一驱动支撑腿1上的第一驱动电机、受驱动的第一驱动轮10和受驱动的第一随动轮11，所述第一驱动支撑腿1的一端与支撑箱19可拆卸地连接，另一端通过第一驱动电机与第一驱动轮10连接，所述第一驱动支撑腿1的底部通过连接板安装有第一电机盒22，所述第一驱动电机安装在第一电机盒22内，且该第一驱动电机的输出轴穿过第一电机盒22与第一驱动轮10连接，所述第一驱动轮10设置在所述第一驱动支撑腿1的外侧，所述第一随动支撑腿14的一端与支撑箱19可拆卸地连接，所述第一随动支撑腿14的外侧底部设有第一安装盒23，且在该第一安装盒23内安装有转轴，所述转轴穿过第一安装盒23与第一随动轮11连接，以使该第一随动轮11设置在第一随动支撑腿14的外侧；所述第二驱动组件包括第二驱动支撑腿4、第二随动支撑腿15、安装在第二驱动支撑腿4上的第二驱动电机、受驱动的第二驱动轮17和受驱动的第二随动轮16，所述第二驱动支撑腿4的一端与支撑箱19可拆卸地连接，另一端通过第二驱动电机与第二驱动轮17连接，所述第二驱动支撑腿4的底部通过连接板安装有第二电机盒，所述第二驱动电机安装在第二电机盒内，且该第二驱动电机的输出轴穿过第二电机盒与第二驱动轮17连接，所述第二驱动轮17设置在所述第二驱动支撑腿4的外侧，所述第二随动支撑腿15的一端与支撑箱19可拆卸地连接，所述第二随动支撑腿15的外侧底部设有第二安装盒21，且在该第二安装盒21内安装有转轴，所述转轴穿过第二安装盒21与第二随动轮16连接，以使该第二随动轮16设置在第二随动支撑腿15的外侧。

进一步地说，所述第一驱动支撑腿1、第二驱动支撑腿4设置在支撑箱19的前部两侧，第一随动支撑腿14、第二随动支撑腿15设置在支撑箱19的后部两侧，所述第一驱动电机和第二驱动电机为伺服电机，所述第一驱动电机、第二驱动电机上安装有转速编码器以用于检测移动车的行走距离与速度，所述第一驱动轮10及第二驱动轮17对称设置在所述支撑箱19的前部两侧，所述第一随动轮11和第二随动轮16对称设置在支撑箱19的后部两侧。

进一步地说，所述第二电机盒靠近第二驱动轮17的一侧上以及所述第二安装盒21靠近第二随动轮16的一侧上均设有可旋转的第二顶轮5，所述第一电机盒22靠近第一驱动轮10的一侧上以及安装第一安装盒23靠近第一随动轮11的一侧上均设有可旋转的第一顶轮12，两个所述第一顶轮12和两个第二顶轮5分别通过支杆水平设置在驱动支撑腿及随动支撑腿上，所述第一电机盒22上的支杆竖直设置，所述第一顶轮12安装在支杆的底部，所述第二电机盒上的支杆竖直设置，所述第二电机盒上的支杆上安装有弹性件，且在该支杆的底部安装所述第二顶轮5，以用于在弹性件的作用下使第二顶轮5与轨道内侧弹性接触，以使在移动车行驶时，第一顶轮12固定顶紧个轨道的一侧内壁，同时第二顶轮5通过弹性件可弹性地卡紧轨道的另一侧内壁，对横向轨道间距的变化进行实时补偿，确保移动车在行驶时驱动轮及随动轮始终压紧在被测的轨道上，有效防止移动车在行进过程中偏离轨道，避免出现脱轨、卡轨的发生，使得移动车完全贴合轨面行进。

进一步地说，所述第二电机盒上安装有轨距传感器6，以用于在行进时采集被测轨道之间的距离。

进一步地说，所述第一驱动轮10、第二驱动轮17、第一随动轮11及第二随动轮16采用绝缘材料，以保证移动车与轨道之间的绝缘性，所述第一顶轮12及第二顶轮5采用陶瓷轮。

进一步地说，所述电池盒13包括第一电池盒和第二电池盒，所述第一电池盒内安装有第一锂电池，所述第二电池盒内安装有第二电池盒。所述第一电池盒用于对激光扫描仪24供电，并通过电源稳压器28进行稳压，所述第一锂电池的输出电压为24V、容量为40Ah，保证激光扫描仪连续扫描4h；所述第二锂电池用于对移动车上的各个传感器供电，第二锂电池的输出电压为48V、容量为40Ah，保证移动车及各个传感器连续工作6-8h。

进一步地说，所述支撑箱19的一侧设有手推杆7，所述手推杆7的底端与支撑箱19连接，所述手推杆7的顶部安装一放置平台18以用于放置与移动车的工控机及PLC控制器通讯连接的平板电脑，以远程控制三维扫描系统的运行。

进一步地说，所述移动车上设置的车轮采用轻质尼龙轮外包金属层的方式进行精加工制造，在保证车轮质量轻便的同时，增加了挡滑行和耐磨性，并提高了里程精度。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的等同变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。