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基于无线信号强度的城轨列车组合定位方法研究
| 论文题名： | 基于无线信号强度的城轨列车组合定位方法研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;列车组合定位;无线信号强度;数据融合;深度学习 |
| 摘要： | 近年来，城市轨道交通发展迅速，其在方便人们出行的同时也带来了巨大的能源消耗。城轨列车节能运行是一种重要的节能技术，需要具有统一时间、空间标尺的列车运行能耗数据作为分析基础。其中，列车位置信息无法直接测量，并且难以通过接口从信号车载设备等获得，因此必须设计一种相对独立的列车定位方法。考虑到城轨列车运行环境的特殊性，所设计的定位方法首先不能影响行车安全，其次需要在地上、地下均可获得列车位置，同时还要在减少硬件成本的基础上满足列车节能运行分析对定位精度的要求。为设计满足要求的列车定位方法，本文的主要研究工作如下: (1)比较了不同列车定位方法以及室内外定位方法的特点，对无线定位的发展及其在轨道交通中的应用和列车组合定位方法进行了文献综述，提出以无线接收信号强度(RSS，Received Signal Strength)/性导航系统(INS，Inertial Navigation System)/全球卫星导航系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)进行组合的列车定位方法。该方法主要由基于RSS的城轨列车定位方法和RSS/INS/GNSS组合定位方法构成。 (2)在基于RSS的城轨列车定位方法中，比较了不同类型无线定位技术的特点，提出了基于深度学习的城轨列车指纹定位算法，建立了城轨列车指纹定位模型和线路仿真环境，并利用仿真数据对该算法的有效性进行了验证。 (3)在RSS/INS/GNSS组合定位方法中，首先介绍了定位数据预处理的方法，其次利用载体“当前”统计模型建立了列车状态方程，利用自适应卡尔曼(Kalman)滤波实现INS/GNSS数据融合算法，最后对滤波融合得到的列车位置进行校正，进而计算列车最终位置。进而，还讨论了某一种定位方法失效的特殊条件下城轨列车组合定位问题。 (4)基于城轨列车组合定位方法开发了列车能耗计量装置的列车定位模块，并在北京地铁亦庄线进行了夜间试验。利用装置采集和部分仿真得到的数据对该方法在不同条件下的应用进行了仿真。在所仿真站间内，基于RSS的城轨列车组合定位方法的平均绝对误差最小，为5.54米，特殊条件下不同组合定位方法的平均绝对误差最大为18.97米。以上定位结果能够满足城轨列车节能运行研究对列车定位精度的需求，能够作为该项研究的分析依据。 |
| 作者： | 王任文 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 荀径 |
| 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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