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面向轨道交通站场的高精度GPS定位方法研究
| 论文题名： | 面向轨道交通站场的高精度GPS定位方法研究 |
| 关键词： | GPS定位方法;关联-控制点采集;变化率自适应校正;两圆法匹配;分隔线分类;轨道交通站场 |
| 摘要： | 维修巡检作业是关系到轨道交通安全运行的一项重要工作。由于轨道交通站场设备繁多且地点分散，需要大量维修工进行及时的巡检和维护，因此对维修工的实时定位、跟踪和管理显得尤为重要。针对这一问题，国内外学者对GPS定位进行了大量的研究，但所提出的GPS定位方法普遍应用于公路交通系统中车辆的定位，而针对轨道交通站场的人员定位很少涉及。虽然一些研究者提出了GPS匹配改进算法，但没有充分考虑轨道交通站场的特点，普遍存在定位误差大，定位数据漂移等问题，无法有效实现轨道站场人员的高精度定位。由此，论文在分析轨道交通站场特点以及线路拓扑结构的基础上，从GPS数据采集、数据预处理以及定位匹配多个环节入手，进行高精度GPS定位关键技术的研究。论文主要研究工作包括： 1.为减小采集过程中数据漂移引起的误差，研究了关联.控制点的GPS数据采集法。该方法根据站场拓扑结构特点，在若干关键点处设置已知精确坐标值的关联点及控制点，并在这些点约束下对GPS数据进行调整采集。 2.为提高数据预处理的效率及实时性，研究了基于数据变化率的自适应动态实时校正法，该方法通过滚动采样数据的变化率确定校正上下限，根据构建的校正范围找出误差点，并对误差点进行剔除及插值处理。 3.为确保GPS匹配精度，论文研究了一种基于两圆法的地图匹配算法。该算法首先将轨道站场图划分成阵列矩形小区域，通过一对同心圆与单个矩形区域结合获得待匹配轨道段。在此基础上，本文针对不同特点的轨道区域采用了不同的优化匹配算法： i.对于普通的直线轨道和曲线轨道，采用了位置点匹配算法； ii.对于相邻平行轨道，采用了基于历史条件约束的地图匹配算法，该算法充分利用历史匹配信息对当前点进行定位约束，以改善相邻轨道匹配跳跃问题； iii.对于道岔点缓冲区，采用了利用T-S型模糊模型建立分割线的方法，该方法通过分隔线分类来确定待匹配点的当前轨道，以减小岔点附近的匹配误差。 最后，武汉地铁的实验结果表明，本文提出的高精度GPS定位方法有效提高了轨道交通站场的人员定位，定位精度达到了2米，误匹配率降低到3％左右。具有匹配速度快、效率高、误匹配率低等优点，在满足匹配实时性要求的条件下，实现了轨道站场对维修人员的高精度GPS定位。 |
| 作者： | 王婷婷 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 郏东耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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