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基于GSM-R网络的列车组合定位技术研究
| 论文题名： | 基于GSM-R网络的列车组合定位技术研究 |
| 关键词： | 列控技术;组合定位;GSM-R网络;卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 近年来，随着控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术的飞速发展，列控技术也在不断发展、改进与进步。目前，在我国的CTCS-2、CTCS-3系统中，出现、应用了多种列车定位技术。比较典型的列车定位技术有:全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)、航位推算定位系统(DR，DeadReckoning)、地理信息系统(GIS，GeographicInformationSystem)和无线闭塞中心(RBC，RadioBlockCenter)等定位技术及其组合导航定位系统，这些技术各有其特点及适用范围，也都存在各自的缺陷。同时，在蜂窝移动通信技术迅速发展的推动下，基于位置指纹的移动终端定位技术凭借其特有的诸多优点在2G全球移动通讯系统(GSM，GlobalSystemForMobileCommunications)网络中得到广泛应用。 GSM-R(GSMforRailway)是我国列车运行控制系统(CTCS，ChineseTrainControlSystem)正在使用的通信平台，它是在GSM蜂窝网系统上发展而来的，铁路监控中心通过该通信系统可以实现对高速列车的调度管理，保证列车的行车安全。为此，本课题结合我国现有列车运行控制系统的现状，在分析GPS、DR、加权K近邻(WKNN，WeightedK-NearestNeighbor)等列车定位技术的基础上，设计了一种基于GSM-R网络的位置指纹定位系统，并提出了一种定位性能优于传统的GPS/DR组合定位的GPS/DR/WKNN组合定位算法。本文主要内容概括如下: 首先，在查阅大量文献的基础上，理解并掌握了CTCS-3的功能结构，分析了现有各种列车定位技术的优势和不足。 其次，分析研究了GPS、DR、查询-应答器和轨道电路定位系统的定位原理和误差模型，结合联邦卡尔曼滤波技术对GPS/DR组合导航的联邦卡尔曼滤波算法进行仿真分析，根据GSM-R网络特性和列车定位需求，设计了一种基于GSM-R网络的位置指纹定位系统。 再次，分析了典型的位置指纹定位算法和GSM-R无线信道模型，研究了基于GSM-R网络的位置指纹定位技术，并在MATLAB平台仿真分析了WKNN位置指纹与轨道电路结合的组合定位技术。 最后，通过比较估计的误差协方差动态地分配子系统的系数，实现了一种自适应联邦卡尔曼滤波技术，设计了基于GSM-R网络的DR/WKNN和GPS/DR/WKNN的联邦卡尔曼滤波算法，得到了较好的估计精度。在GPS正常工作与失效的情况下，分别对基于GSM-R网络的GPS、DR、WKNN单独定位算法和组合导航算法进行建模及仿真，分析验证了GPS/DR/WKNN组合定位技术的优良性能。 |
| 作者： | 高礼群 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 邓平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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