Validierung von Positionsbestimmungen bei Gleismessaufnahmen mit GNSS Mehrantennen-Systemen

Abstract

Um die absolute Lage und Geometrie eines Gleises rasch und ohne großen Aufwand bestimmen zu können hat die Fa. Plasser&Theurer ein System entwickelt, bei welchem ein 4-Antennen-GNSS-System zur Positionsbestimmung und 4 Profilsensoren zur Aufnahme der Schienen auf ein Triebfahrzeug installiert werden. Das 4-Antennen-GNSS-System bestimmt die Position und Ausrichtung des Triebfahrzeuges und somit die Lage des fahrzeugspezifischen Koordinatensystems (Bodyframe) im Raum. Im Bodyframe sind die Positionen der 4 Profilsensoren bekannt. Mit Hilfe der Abstandsmessung von den Profilsensoren zu den Schienen, ist die Position der Schienen in Bodyframe und weiter im Raum bekannt.Ziel dieser Arbeit ist es, die aus mehreren Messfahrten gewonnenen Positionsdaten des Gleises mit der terrestrischen Gleisaufnahme zu vergleichen und daraus eine Validierung der Positionsbestimmung der Gleisaufnahmen mit GNSS Mehrantennen-Systemen durchzuführen. Dazu werden die Positionen der Antennen im lokalen System bestimmt und daraus die Transformationsparameter vom Bodyframe ins lokale System. Weiters können mit diesen Transformationsparametern die Positionen der Gleise vom Bodyframe ins lokale System transformiert werden. Im lokalen System werden die Schienenpositionen mit den terrestrischen Messungen der Schienen verglichen und deren Abweichungen bestimmt.Bei der Auswertung der Positionen des Triebfahrzeuges, können einige Auswerteparameter variiert werden. Dadurch entsteht eine Vielzahl an Auswertevarianten, deren Genauigkeit besser oder schlechter ist sowie eine unterschiedliche Anzahl an Punkten, an deren die Position des Triebfahrzeugs bestimmt wird. In dieser Arbeit wird tiefer auf die variierbaren Parameter eingegangen und deren Einfluss auf die Positionsgenauigkeit, sowie auf die Anzahl der, nach der Auswertung, zur Verfügung stehenden Punkte.

In order to determine the absolute position and geometry of the railtrack quickly and without great effort, Plasser&Theurer has developed a system in which a 4-antenna-GNSS-system as well as 4 profile sensors are installed on a traction vehicle for recording the rails and surveying their position. The 4-antenna GNSS system determines the position and direction of the traction vehicle and thus the location and rotation of the vehicle-specific coordinate system (bodyframe) in space. The positions of the 4 profile sensors are known in the bodyframe. With the help of the distance measurements from the profile sensors to the rails, the position of the rails in the bodyframe and further in space is known.The aim of this thesis is to compare the track position data obtained from several measurements gained by terrestrial track recording and to validate the position determined by track recordings with a GNSS multi-antenna-system. For this purpose, the positions of the antennas in the local system are determined and the transformation parameters from the bodyframe to the local system are calculated. Furthermore, the positions of the tracks can be transformed from the bodyframe into the local system with these transformation parameters. In the local system, the track positions are compared with the terrestrial measurements of the rails and noted deviations are analyzed.When evaluating the positions of the traction vehicle, some parameters can be varied. These results in a large number of variants, the accuracy of which is better or worse. Also the number of points at which the position of the traction vehicle is determined can be different. In this work, the variable parameters, and their influence on the position accuracy, as well as on the number of available points after the evaluation, are dealt with in more detail.