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基于北斗/INS/图像融合的下一代列车定位系统研究
| 论文题名： | 基于北斗/INS/图像融合的下一代列车定位系统研究 |
| 关键词： | 列车定位;北斗卫星导航系统;轨道电子地图;图像处理 |
| 摘要： | 实时精确的获取列车的位置信息对于列车控制系统尤为重要，也就是说列车定位结果的精确性和连续性直接影响列车的行驶安全，传统用于列车定位的方法是基于轨道电路或者是传感器的方法。近年来一些新的列车定位方法提出，例如有北斗卫星导航系统和长期演进等，这些新的技术也逐渐开始成为研究列车定位新的工具。基于这样的研究背景下，文中提出一种通过轨道电子地图阈值划分路段的方法，实现对行驶列车全程连续、自主的定位，从而提高列车行驶的安全性。本文研究逻辑路线为: (1)本文首先详细的介绍现有列车定位方法的原理，然后提出文中列车定位方法的原理。由于大多数列车在行驶过程中会经过隧道、道岔、站台等场景，根据列车接收信号的能力，通过已知轨道电子地图的信息，将列车行驶过程划分成信号接收良好和较弱甚至于没有信号的路段。在信号良好的情况下使用北斗卫星导航系统和下一代列车通信系统组合定位的方法实现列车位置的确定，这样情形下定位方法一方面通过下一代列车通信系统辅助北斗卫星导航快速获取初始位置，而且可以保留定位精度高的优势，同时可以应对列车导航接收器失效等情况。使用下一代列车通信系统定位，这是一种利用冗余设计的思想方案。在信号较弱甚至没有信号情况下，结合北斗卫星导航和惯性导航的列车定位优势，利用惯性导航在短时间内的定位精度的优势可以弥补北斗卫星导航失效的情况，同时在信号较好的情况下，北斗卫星导航可以修正惯性导航系统的累计误差的不足，这两种情形下的定位结果通过轨道电子地图投影的方法转化为一维轨道定位数据，这样是为更近一步提高定位精度。 (2)针对上述定位方法，文中制作硬件列车位置数据采集电路，设定模拟场景分别做测试，将测试结果上传至上位机，然后对上位机采集到的数据在MATALABR2014a中做后期数据处理和分析，可以得到列车定位的精度和速度误差。由于基于下一代列车通信系统定位方法需要基站的辅助，但是测试中又无法获取基站信息，所以这部分是在仿真环境中做理论分析。 (3)从上述理论分析结果发现上述的定位方法对于行驶在站场或是岔道场景下的列车，由于定位精度不够的原因存在误差，所以针对这种情况文中使用轨道电子地图，将这种场景从列车行驶路线中划分出来，然后使用基于列车行驶经过路线视频采集的图像分析法实现列车的定位，这种定位方法配合轨道电子地图和北斗卫星辅助可以确定列车位置并提高定位精度。该方法也是文中的一个创新点，通过实验验证文中研究的确定列车位置的方法可以完成提出的定位目标。 |
| 作者： | 卢宇环 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 伍忠东 |
| 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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