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列车卫星定位局域完好性监测方法研究
| 论文题名： | 列车卫星定位局域完好性监测方法研究 |
| 关键词： | 列车定位;卫星导航;接收机;局域完好性;运行监测 |
| 摘要： | 实时、准确、可靠的列车定位是保障列车安全高效运行的重要因素之一。近年来得到飞速发展的卫星导航系统已成为未来新型列控系统中实施列车自主定位的重要手段。由于列车控制系统对安全性具有苛刻需求，使用卫星定位实现列车运行位置、速度等运行状态信息的获取，除了需要满足精确性要求，还需要具备自主完好性监测能力，即在卫星导航系统及所得观测量中发现故障时及时发送告警信息，从而确保列车定位安全性。当前对卫星导航完好性监测方法的研究主要集中在航空、海事领域，由于列车运行环境的复杂与特殊性，常规的接收机自主完好性监测方法在列车卫星定位应用中面临着显著机遇与挑战。为此，本文针对铁路行业对列车定位的需求，结合列车运行时间、空间特性，在时空域对列车运行过程中的卫星定位观测质量进行联合建模，提出一种基于局域质量模型辅助的完好性监测方法，并构建了局域完好性监测方法的实施方案。 本文完成的研究工作主要包括: (1)结合列车卫星定位原理与列车卫星定位性能需求，分析了常规用户端接收机完好性监测方法在列车定位应用中的主要问题。 (2)根据列车运行过程的时空约束特性，引入局域完好性思想，利用历史观测数据实现卫星观测质量时空域建模，构建了基于局域观测质量模型辅助的接收机自主完好性监测框架。 (3)设计了完整的列车卫星定位接收机自主完好性监测方法，详细分析了时空域划分、保护水平估计、模型辅助完好性监测等算法，并设计了实施局域完好性监测方法的详细流程方案。 (4)为验证本文提出的列车卫星定位局域完好性监测方法，分别利用静态观测数据、青藏铁路现场实测数据进行了计算与分析，明确了构建导航卫星观测质量时空域建模的可行性，验证了所提出的监测方法有效检测故障风险的能力。 论文所得研究结果表明，本文提出的列车卫星定位局域完好性监测方法能够充分利用铁路列车运行特性，利用列车实际运行过程中所得卫星定位观测信息构建卫星观测质量模型，与常规完好性监测方法相比，能够对水平保护级的估计进行优化，对观测集中可能存在的故障实施有效检测。论文所得成果有效解决了常规接收机自主完好性监测方法在铁路应用中面临的问题，确保卫星定位的安全性与可信性，在未来新型铁路列车控制系统等应用中具有重要的发展潜力。 |
| 作者： | 王明旭 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 刘江 |
| 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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