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基于GPS的有轨电车定位系统的研究与设计
| 论文题名： | 基于GPS的有轨电车定位系统的研究与设计 |
| 关键词： | 有轨电车;定位系统;实时监控;车车通信 |
| 摘要： | 随着城市轨道交通事业的发展，有轨电车也在成为重要的交通工具，基于车车通信的现代有轨电车走在了有轨电车的前沿。要实现基于车车通信的有轨电车控制系统，必须有精准的定位系统才能保证列车的正常运行与调度。因此，论文设计了一种基于GPS/INS/RFID的组合定位方法，将三种定位方法通过信息融合算法，输出满足系统允许误差范围内的定位数据，对完成基于车车通信的现代有轨电车奠定了基础。 系统主要分为主控模块、GPS模块、惯性导航模块、RFID模块、信息融合模块、GPRS数据传输模块。主控芯片主要是以带有FPU的Cortex-M4架构的ARM处理器作为主处理器，并设计相应的时钟电路、复位电路、JTAG接口电路等;GPS模块采用U-BLOX的NEO-6M的接收模块，通过对GPS接收器接收到的导航报文进行解析，获得时间、速度、经度、纬度、航速、航向等信息;惯性导航模块则采用惯性器件，包括加速度计ADXL345、陀螺仪ITG3205、磁力计HMC5883L，获取到三维加速度、三维角加速度，通过四元数法对姿态矩阵进行更新，然后由姿态矩阵进行计算得到惯性导航的速度、位置信息;RFID模块则是通过超高频的RFID读写器，读取布置在轨旁的电子标签的标签号，再通过查询的方法查询对应的位置信息，将其作为基准进行对GPS导航数据的替换和惯性导航初始值的更新;信息融合模块则是将GPS数据与惯性导航数据通过卡尔曼滤波算法，实现对惯性导航数据的实时校准，以抑制惯性导航不断增大的误差;GPRS模块则是采用SIM900A模块，通过AT指令，进行与网络服务器，将定位系统的时间、速度、经度、纬度信息实时发送至上位机服务器，通过上位机服务器可以在地图上实时显示列车的运行状态。通过系统测试，得到的定位精度控制在一定范围内，达到了预期效果，通过组合定位的方法实现了对有轨电车的实时定位。 该定位系统是对有轨电车进行实时监控和基于车车通信的列车防护曲线计算的基础，可以完成对有轨电车位置的实时监控。测试结果表明，该系统在GPS信号接收不到信号时，依然能够实现对列车的定位，为后续的列车监控奠定了基础。 |
| 作者： | 郑伟 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 华泽玺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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