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基于GNSS与图像特征识别的列车组合定位算法研究
| 论文题名： | 基于GNSS与图像特征识别的列车组合定位算法研究 |
| 关键词： | 列车定位;全球卫星导航系统;图像特征识别;运动约束 |
| 摘要： | 高速铁路的不断发展使列车定位系统面临更大的挑战。近年来，随着全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的不断发展，利用GNSS技术对传统的列车定位方式，例如轨道电路、里程计等进行优化，可以提高列车的定位精度，改变传统以区间长度为单位的闭塞方式，减少地面设备的使用。 由于列车运行环境复杂，将GNSS引入至列车定位领域存在其特殊性，例如，列车运行距离是以每条线路的0公里标为起点的相对位置距离，而非传统地球坐标系下的经纬度信息;列车运行速度更高，位置信息更新频率更高;列车的运行线路更固定等。为实现列车自主定位，本文提出了基于GNSS和图像特征识别的列车组合定位方式。 首先介绍了基于GNSS的列车定位系统的国内外研究背景，对各种列车定位方式的优劣进行比较，在对其进行总结分析的基础上提出了基于GNSS/SINS的多源信息融合方式，为保证融合数据结果可靠性，提出了基于WT/SVD的列车定位系统容错设计。 由于列车运行环境复杂，针对列车在隧道、路堑、森林等地区卫星信号失锁不可用，导致SINS系统误差迅速发散的问题，联合列车运行一维性特点，利用钢轨对列车的约束力，利用列车运动约束构建UKF的误差模型，抑制误差发散。 定位系统的长时间运行不可避免会出现累积误差，为消除累积误差，结合列车轨旁设备的铺设特点，利用轨旁设备的绝对公里标信息，采用图像识别构建列车修正点，修正组合定位结果。 最后，本论文设计了基于GNSS/SINS的组合导航系统平台，并利用车载实验验证本文所提出的算法的适用性。通过仿真和车载实验结果表明:本文所提出的多传感器数据融合系统框架能有效地提高定位系统的精度，降低定位环境中因多源噪声引起的列车定位性能的下降，对列车定位精度的提高有应用价值，提高了定位系统的安全性和可靠性;另一方面，结合列车运行特点所提出的惯导误差抑制算法，在卫星信号缺失的条件下，能有效地提高列车的解算精度，解决惯导误差迅速发散无法完成定位的问题;最后，利用图像识别方式实现的列车位置定点修正功能能为列车定位系统提供精确的绝对位置信息，结果表明本文所提出的组合定位算法能为列车提供精确、连续、实时的位置服务，能充分应用于实际需求。 |
| 作者： | 刘射德 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 陈光武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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