车载线路全断面动态基准测量系统是轨道交通基础设施全断面动态检测系统中一个重点和难点的子系统。掌握基础设施的全断面尺寸及其发展趋势是确保轨道交通安全的基础。车载式全断面动态检测技术由于效率高、对正常运营影响小等优点,受到越来越多的重视。然而在动态检测时,测量设备在运动中由于振动产生六个自由度的不确定性,严重地影响了测量的精度。因此,动态测量设备必须能够自动校准其运动过程中的姿态,即通过动态基准的测量,来修正测量数据。本文采用惯性导航的原理,通过卡尔曼滤波算法将线路激励模型、车体振动模型、陀螺仪和加速度计的测量模型及数据融合在一起,最大限度地发掘数据之间的相关性,获得高精度的车体运动六自由度姿态信息。将获得的车体姿态信息用以补偿断面测量数据,从而得到准确的全断面尺寸。论文在确定系统方案的基础上,首先通过详细的推导和计算,建立了车体振动模型;利用三角级数叠加的方法建立了线路的激励模型,结合传感器测量模型得到完整的动态基准测量系统模型。针对线性系统和非线性系统两种情况,分别采用了卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波的算法在线评估系统状态,得到车体的姿态信息,用以补偿断面测量设备测得的断面尺寸,从而大大提高了动态测量的精度。