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列车完整性组合监测系统的设计与实现
| 论文题名： | 列车完整性组合监测系统的设计与实现 |
| 关键词： | 列车运行;行车安全;安全监控;计算机技术 |
| 摘要： | 列车完整性对列车的行车安全和财产保障具有重大意义。随着通信、网络、计算机等技术的发展，一些先进的技术也逐步应用到铁路运输当中。但是如何利用车载设备进行列车完整性检查在规模庞大的铁路运输网络上尚无应用实例，所以研究一种新型的列车完整性检查方法具有重要的理论价值和实际意义。 本文通过对列车运动特性的分析，提出了一种基于GPS、GPRS、INS组合的监控系统对列车完整性进行监测。提出这种设计的依据是:首先，列车作为一个整体，车头车位的距离是可知的，我们通过对车头车尾跟踪定位，实时计算出车头车尾的距离并以此判断列车是否完整。另外，列车在运行时作为一个完整的刚体，它的首尾应具有相同的加速度，如若列车发生甩尾，那么列车尾部的加速度就成为一个反向递减的加速度。我们可以通过采样并比较车头车尾的加速度值来判断列车是否甩尾。基于以上的应用需求，本论文主要解决以下几个问题:如何知道车头车尾的实时距离，如何实现车头车尾的定位，如何实现车头车尾高效可靠价格低廉的数据传输，在GPS信号盲区系统该如何监测，INS的定位数据是否可靠，GPS与INS在系统中的关系是什么？带着对以上问题的思考和解决，本文设计了如下系统:以ARM作为中央微处理器的监控终端，由ADXL345，ITG3200传感器实现加速度、角速度的信息采集。用GPS模块实现实时定位，当遇到信号盲区，采用ADXL345和ITG3200的组合实现INS惯性导航。GPS和INS都是依靠定位计算出车长从而实现完整性监控的，与此同时INS惯导系统中实时采集加速度传感器获得的加速度值也能够判断列车完整性。综上所述在这个系统中有两条监测主线，一条是GPS/INS，一条是加速度计，同时这两条主线又由于加速度计这个公共器件而互为补充，互相依赖，这样系统既降低了成本，又提高了监测效率。在本系统中采用GPRS无线通信为这两条主线的实现提供信息传输通道，同时系统还带有LCD液晶显示屏实时显示经纬度，通过LED显示各个模块的工作状态便于系统的调试和监测。完成了系统硬件电路的设计和调试后，本文以INS信息为研究对象，进行理论分析、数学建模和结果仿真，通过优化算法提高跟踪精度。然后借助ARM实验平台，进行整个监控系统的软件设计与调试，最后结合系统软硬件进行系统功能测试，实现该系统的功能性以及可靠性测试，并列出试验结果。最终验证了本设计功能的完备性以及系统的可用性。 |
| 作者： | 乔麒霖 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 蒋大明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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