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基于Vxworks列车组合定位系统设计与实现
| 论文题名： | 基于Vxworks列车组合定位系统设计与实现 |
| 关键词： | 铁路运输;列车定位;组合导航系统;滤波算法 |
| 摘要： | 随着我国的铁路事业不断向着高速化、稳定化的方向发展，对列车的精确定位及合理调度、确保行车安全是至关重要的。目前，我国传统列车定位方式比较单一，运行成本高，而且安装的设备有可能遭到损坏，同时受环境的影响较大，无法为列车实现精确定位，导致了行车的安全隐患。针对列车传统方式的缺陷，利用GPS定位系统辅助参与列车定位，这样能够为列车提供高精度的定位信息，有利于实现列车的综合调度，确保行车安全。 本文首先在对GPS定位、DR定位以及GIS定位原理研究的基础上，分析了铁路GIS辅助DR定位的方法，针对该方法的局限性，将GPS定位方法与之相结合，组合成GPS/DR/GIS组合定位算法，同时利用查询/应答器对特殊地点实现定位修正，进一步提高定位精度。然后对列车组合定位滤波算法进行研究，重点分析了卡尔曼滤波算法，非线性的卡尔曼滤波算法以及联邦卡尔曼滤波算法，并利用联邦滤波器结构来设计组合定位系统，以及对组合系统进行状态方程的建模和各子系统观测方程的建模。最后利用MATLAB软件对组合系统进行仿真，通过分析与对比，可以看出GPS子系统的定位误差基本维持在+20m到-20m之间，相对稳定，而DR子系统的误差随时间而累积，采用组合定位方式，其定位误差基本维持在+10m到-10m之间，相比较于GPS与DR子系统单独定位时，定位精度明显提高。因此，采用信息融合的组合定位方式有利于提高系统的定位精度。 最后在分析了嵌入式构成和特点的基础上，选择采用VxWorks嵌入式系统及其开发工具对组合系统进行设计，首先建立组合系统的VxWorks开发环境，然后对组合系统的软硬件进行设计，硬件设计主要有GPS模块与DR测速模块的设计，软件设计则主要是对串口通信模块、GPS定位数据解算、组合导航滤波模块以及网络通信模块进行设计，并利用Microsoft Visual C++软件实现人机界面。最后，进行试验测试，实现了组合导航的滤波算法，通过对试验的数据进行分析与对比，可以看出该组合导航系统较单一系统具有更好的定位精度，同时具有很好的实时性和可靠性。 |
| 作者： | 苏健 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 刘根旺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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