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卫星信号受限条件下的列车精密单点定位方法
| 论文题名： | 卫星信号受限条件下的列车精密单点定位方法 |
| 关键词： | 铁路列车;精密单点定位;组合定位系统;惯性导航;卫星导航;里程表;信号受限 |
| 摘要： | 基于GNSS的列车运行控制系统要求准确可靠地获取列车位置和速度信息，在差分定位技术支持下，不仅能够减少轨道电路和应答器设备的布置，而且满足列车的 定位精度要求。精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)无需差分校正，使用单台接收机即可提供分米级至厘米级的定位精度，可广泛应用于我国西部大长低密度铁路，在保证列车定位精度的前提下，降低了铁路建设和维护成本。目前对PPP在列车动态定位领域的应用研究十分有限，采用不同精密星历解算得到的列车动态定位精度还未有足够的分析结果。而且，卫星信号在列车运行过程中不可避免地会受到隧道、桥梁、山谷等受限环境的制约，在卫星信号强度较弱或失锁情况下，需要选取合适的车载传感器，辅助构建卫星增强系统，从而获得较为准确的列车定位结果。因此，论文针对铁路环境下的典型场景，集中研究了卫星信号受限条件下的列车精密单点定位方法。 本文主要研究内容包括: (1)构建基于PPP的列车动态定位模型。采取合适的误差模型和估计算法修正PPP主要误差项，建立PPP数学模型，构建基于模糊度浮点解的PPP列车定位算法。根据求解的列车动态定位结果，分析列车PPP算法的可实现性。 (2)研究基于PPP的列车信息融合方法。针对铁路环境，选取INS、ODO等车载传感器构建卫星增强系统，完成静止状态下INS初始对准方法，建立准确的GNSS/INS和INS/ODO数学模型和误差方程，进一步构建GNSS/INS/ODO组合定位方法，并采用数字轨道地图辅助定位，满足列车在不同环境下的连续性定位要求。 (3)验证卫星信号受限条件下基于PPP的列车组合定位方法的定位性能。结合实验室仿真数据与实际列车运行数据，验证并分析构建的GNSS/INS/ODO/MM列车组合定位系统在卫星连续受限环境下的定位性能，并进一步研究分析了采用不同机构发布的、不同类型的精密星历所解算的PPP-GNSS/INS/ODO/MM列车组合系统的动态定位精度，以及在隧道环境下的定位效果。 实验结果表明，论文提出的列车精密单点定位方法可在不同环境下提供连续、可用的定位数据。采用IGS最终精密星历计算的列车组合定位结果和差分数据相比，在水平方向的DRMS值为0.5477米，而采用发布时间比试验时间提前1小时的IGU星历预测部分所计算的列车组合定位结果，和差分数据相比在水平方向的DRMS值为1.0278米，基本满足我国西部铁路的列车定位精度要求。 |
| 作者： | 陈思睿 |
| 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： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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