在轨列车高速、安全运行必须有轨道的高平顺性来支撑,要实现轨道的高平顺则需要有相应的轨道检测技术及检测仪器在轨道铺设、精调、运营阶段对轨道进行检测,保证轨道形变量限差范围内。本文旨在依托光纤陀螺与传统测量仪器相结合的技术手段来解决目前高速铁路、客运专线、空铁等新建线路在施工阶段轨道精调、运营阶段的平顺性检测,后期也可扩展应用于既有线路日常检查、指导维护等项目一体化解决方案当中。论文首先通过比较分析目前国内外轨道平顺性检测技术,总结出轨检系统需要测量的几个要素;根据各测量要素的特点及作用,分别制定相应的测量方案及所需要的传感器件;在此基础上根据个传感器件的功能设计出轨检仪数据采集系统程序框图,并针对轨检系统中光纤陀螺测角进行着重研究。从光纤陀螺的工作原理、结构组成及信号传输过程分析可能引起陀螺输出误差的原因,列出了几项常用的误差指标。针对光纤陀螺输出数据中包含的误差,利用拉伊达法则、平滑滤波和低通滤波分别对测量数据进行处理,并通过比较滤波前后的数据分布图来评定滤波效果。由于图像不能具体反映滤波的增益效果,为此引入Allan方差分析法,用来对陀螺输出数据中包含的随机误差项进行识别与量化,量化后的随机误差值可以直观地表达出滤波器的增益效果。陀螺输出数据经过预处理后,在一定程度上消除、减弱了部分误差,但是对于陀螺输出数据的误差的补偿,还需要进一步处理。文中采用的方法是通过建立时间序列模型实现测量误差的实时补偿,接下来针对处于运动状态中的输出数据误差处理,论文又引入卡尔曼滤波法,利用其无延时、先预测后观测等特点与ARMA模型结合在一起,用于整个系统测量数据的动态处理。