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GPS辅助列完整性监测系统的设计与实现
| 论文题名： | GPS辅助列完整性监测系统的设计与实现 |
| 关键词： | 列车完整性;GPS定位;地图匹配;卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 列车完整性监测是列车运行控制系统的重要功能之一，关系到列车运行安全和行车组织效率。目前采用轨道电路、列尾装置、计轴设备进行列车完整性检查的方式，存在一定的局限性，不能满足铁路运输事业快速发展的需求。因此，研究基于GPS的列车完整性监测技术具有十分明显的现实意义和应用价值。 论文分别阐述了列尾风压和GPS定位实现列车完整性监测的工作原理，并分析了其优势、劣势及适用范围。结合目前已有的列尾装置，论文采用GPS定位与GPRS通信相结合的方式，给出了GPS辅助列车完整性监测系统车载设备的软硬件详细设计。论文从系统总体结构出发，基于软硬件协同设计的思想，完成车载设备的开发；硬件方面，重点考虑器件选型及硬件抗干扰设计，以满足铁路现场复杂环境的要求；软件方面，移植了μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统，合理划分各功能模块，给出了各功能模块应用软件的详细设计。 受轨道线路复杂环境的影响，GPS定位存在误差变化大、定位数据漂移等问题，且使用GPS测量车长时会受到弯道曲率等轨道线路参数不同程度的影响。基于上述考虑，论文研究了一种基于地图辅助的列车完整性监测算法。该方法利用地图匹配技术将GPS测量位置匹配到轨道线路上，采用卡尔曼滤波方法对测量位置与轨道地图之间的偏差进行估计，校正沿轨道线路方向的偏差及系统随机误差，再通过计算车头、车尾位置估计点的里程差获取车长，有效降低轨道线路参数对车长计算的影响，提高车长的测量精度和列车完整性监测的可靠性。 基于上述理论研究及设计工作，论文对系统进行了实验室仿真和实际测试。测试分析了车载设备的GPS定位、功耗、GPRS通信延迟等性能参数；利用GNSS模拟器建立动态场景，仿真验证了地图辅助的列车完整性监测算法的有效性；在室外环境下，实际测试车载设备的性能及其完整性监测的功能，给出实验结果并重点分析了报警门限的取值策略。论文进行的仿真、试验及测试工作为实现GPS辅助列车完整性监测具有一定的现实意义和应用价值。 |
| 作者： | 李伟 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 蔡伯根 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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