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基于列车定位应用的北斗导航系统RAIM技术研究
| 论文题名： | 基于列车定位应用的北斗导航系统RAIM技术研究 |
| 关键词： | 列车定位;北斗卫星导航系统;完好性监测;RAIM预测;故障检测 |
| 摘要： | 北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)作为我国自主研发的导航系统正在日益受到重视和应用。基于BDS的列车定位技术因其成本低、维护方便、减少轨旁设备等优点也得到了不断发展。以卫星导航作为主用方式的列车定位系统中，导航系统除了需要提供基本的定位服务外，还需在其发生故障后及时向列车发播告警信息，即具备完好性监测的能力。接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，RAIM)无需外部设备、反应迅速且容易实现，是目前应用较为广泛的一种完好性监测方法。 本文根据列车定位中对卫星导航系统完好性的应用需求，对BDS的完好性进行了研究，并讨论RAIM预测方法和卫星故障检测方法，最后设计开发了一套适用于铁路环境的RAIM系统，从而保障列车定位系统的可靠性，主要内容如下: (1)阐述了北斗卫星导航系统的伪距定位原理和相关概念，介绍了相应的需求标准，并且利用北斗接收机RINEX(Receiver Independent Exchange)数据做了列车位置解算的方法流程设计，为之后的RAIM研究奠定基础; (2)针对列车定位中因可见卫星数目少或几何分布结构不良所导致的RAIM覆盖空洞问题，本文除了采用水平保护级别方法对RAIM的可用性进行预测外，考虑到铁路沿线各点列车的航向角因素，还定义了沿股道方向的保护水平计算方法，并且以线路作为对象进行RAIM可用性判断，使预测的结果更具实用性;在列车实际运行过程中，定位系统的卫星可能出现软故障（如由于外界干扰等因素导致伪距等测量有误差）或者硬故障（卫星本身故障，概率比较小）问题，会导致列车的定位结果出现严重偏差，本文对由观测量误差得到的距离残差矢量进行卡方检验，从而检测和排除故障卫星。 (3)采用C＃语言设计开发了一套应用于列车定位的RAIM系统软件，而且对各个功能模块做了详细部署，并使用实验室数据和铁路的现场数据对RAIM算法做了Matlab仿真验证。 通过对上述内容的研究，结果表明:本文所讨论的方法能够有效地对RAIM可用性进行预测和对卫星故障进行处理，所设计开发的系统可以实现RAIM预测和实时分析的功能，从而为列车定位中BDS的完好性研究提供参考。 |
| 作者： | 袁重阳 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 上官伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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