轨道交通在交通领域的重要性日益显著,随着我国轨道交通事业的快速发展,对轨道的几何参数测量提出更高的要求。轨道线路在车辆动力学作用及自然侵蚀作用的影响下,会导致轨道线路不平顺。轨向、轨距、高低等几何参数的变化,直接影响列车的运营安全,同时也是决定行车速度和平稳性的主要因素。目前,既有轨道线路的基础养护、新建轨道线路的铺设都急需高效、高精度的轨道参数检测设备,因此,研究轨道几何参数检测用惯性/GNSS/里程计组合导航滤波算法,充分发挥惯性/GNSS/里程计组合导航系统的高精度测量能力,实现对高速铁路轨道几何参数的精确测量具有重要意义。本论文针对高速铁路轨道检查仪的轨道几何参数检测应用需求,开展了铁路轨道检查仪用惯性/GNSS/里程计组合导航系统关键技术的研究,并完成了铁路轨道检查仪样机研制和在轨轨道几何参数检测实验,满足了高速铁路轨道检查仪的轨道几何参数检测精度要求,论文主要的研究工作及创新如下:1、设计并实现了基于惯性/GNSS/里程计组合导航系统的高速铁路轨道检查仪系统。首先根据铁路轨道几何检查仪高精度、快速的要求,进行了铁路轨道检查仪总体方案设计和误差分析,然后对系统的软件及硬件方案进行了详细设计,最后,完成了系统样机的研制。2、设计并实现了基于联邦卡尔曼滤波的高速铁路轨道检测仪惯性/GNSS/里程计组合导航系统。首先,本文推导了惯性/GNSS/里程计组合导航系统的误差方程,建立了捷联惯性导航系统和惯性/里程计航迹推算的误差模型。建立了联合卡尔曼滤波体系结构来估计系统误差,然后利用反馈对系统误差进行修正。状态矢量融合算法的信息分布系数由卫星信号DOP值和新息的正交性确定,并建立了基于前向滤波和逆向平滑的数据平滑算法。3、研究了基于铁路轨道的惯性导航系统快速、高精度双位置对准方法。首先,基于铁路轨道检查仪用惯性导航系统的应用场景,提出了一种基于双位置对准的快速、高精度静基座初始对准方法,轨道测试试验表明该初始对准方法可以在提高初始对准精度的情况下,大大缩短初始对准的时间,具有很高的工程应用价值。4、研究了铁路轨道检查仪用惯性导航系统动态零速修正方法。针对铁路轨道检查仪在隧道、地下轨道等应用场景,卫星信号受遮挡,无法定位、定速,提出一种车载惯性导航系统动态零速修正方法。该方法综合铁路轨道检查仪在轨运行过程中,车体横向及垂向速度为零的条件,结合惯性导航系统姿态角误差,建立完整的零速修正模型。基于卡尔曼滤波,实现动态情况下对惯性导航系统位置、速度和姿态信息的修正。轨道测试试验表明,该方法可以有效抑制动态情况下的惯性导航系统误差发散,具有很高的工程应用价值。5、研究了基于卡尔曼滤波新息正交性的GNSS信号野值探测和修正方法。针对GNSS信号对惯性/GNSS/里程计组合导航精度及稳定性的影响,提出一种基于卡尔曼滤波新息正交性的野值探测及修正方法。该方法首先判断卡尔曼滤波新息正交性是否保持,确定卫星信号量测量中是否出现野值,然后采用基于函数对探测到的野值数据进行加权约束,结合卫星信号的精度因子（Dilution of Precision,DOP）,构建卡尔曼滤波器进行数据滤波,该方法即保持了新息的正交性,同时最小化野值对组合导航系统精度及稳定性的影响。轨道测试试验表明,该方法可以有效探测和修正卫星信号的野值。