研究目的
设计一款低成本地铁隧道移动扫描系统（MDS-TJ-1），通过集成激光轮廓扫描仪、惯性测量单元和里程计来检测地铁轨距，确保地铁的安全运行。
研究成果
MDS-TJ-1系统成功整合多传感器获取轨道中心线三维连续点云，实现时空同步。该系统为地铁隧道检测提供了高效精准的实用解决方案。
研究不足
该系统仅能对隧道进行车辆限界检测，由于所用扫描仪分辨率较低，无法识别细小裂缝，也不能检测隧道裂缝、渗水等其他故障。
1：实验设计与方法选择
集成激光轮廓扫描仪、惯性测量单元和里程计以获取定位与姿态参数。采用拉格朗日插值法实现多传感器时间同步。
2：样本选择与数据来源
采集自上海地铁10号线老西门站附近区段的数据。
3：实验设备与材料清单
SICK LMS111-10100激光轮廓扫描仪、XD300A-DGI惯性测量单元、DFS60B高分辨率增量式旋转编码器、欧姆龙CH1P可编程逻辑控制器、GH磁致伸缩位移传感器、STM32F103RB微控制器单元。
4：实验流程与操作步骤
移动扫描车获取点云数据。使用反光靶标进行配准及数据处理。全站仪实测坐标用于配准验证。
5：数据分析方法
采用随机抽样一致算法(RANSAC)进行圆拟合，反距离加权(IDW)插值法生成网格，通过梯度统计识别纵向接缝。
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SICK LMS111-10100
LMS111-10100
SICK
Laser profile scanner for recording dense point distance, angle, reflection intensity, and other information for each cross section of tunnel wall.
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DFS60B high resolution incremental rotary encoder
DFS60B
SICK
Records mileage along the tunnel of the car trajectory.
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STM32F103RB microcontroller unit
STM32F103RB
STMicroelectronics
Controls the data acquisition and output of the displacement sensor.
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XD300A-DGI IMU
XD300A-DGI
Provides yaw, pitch, and roll angle with accuracy for static calculation.
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OMRON CH1P programmable logic controller
CH1P
OMRON
Combined with rotary encoder to record mileage along the tunnel.
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GH magnetostrictive displacement sensor
MTS System Corporation
Measures the minimum distance between the two inner acting edges at 16 mm below the two rail top surfaces.
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