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基于GPS/INS列车组合定位数据融合算法研究
| 论文题名： | 基于GPS/INS列车组合定位数据融合算法研究 |
| 关键词： | GPS导航系统;INS惯性导航系统;列车组合定位;数据融合算法;组合滤波结构 |
| 摘要： | 如今，随着高速铁路在国内如火如荼的发展，列车的速度不断地提高，国产动车组“和谐号”列车运营时速已超过300km/h。因此，由于高速列车复杂的定位环境，其定位参数的安全性和精确性越来越得到重视。基于GPS导航系统和INS惯性导航系统的组合系统能综合单独定位系统的定位优势，实现比独立应用任一系统时更好的定位性能，有效地提高了列车定位系统的综合性能。 因此，本论文对基于GPS/INS的列车组合定位系统进行研究分析，并重点研究组合定位系统的滤波融合算法和组合滤波结构。 论文首先介绍了以GPS和INS惯导系统组合的导航系统在国内外的发展现状，并对组合系统的滤波融合算法应用现状进行了综述和分析。另外，针对列车的运行特点，对INS惯导系统和GPS进行误差分析，并建立INS的位置和速度误差数学模型。 论文在总结扩展Kalman滤波算法不足的基础上，引入H∞滤波理论对算法的鲁棒性进行改进，在此基础上针对不同时间段不同特征的噪声影响研究基于H∞/H2他的混合滤波算法，对混合滤波算法的精度和稳定性进行分析;同时引入有限差分方法分析研究扩展Kalman滤波算法的精度;最后在扩展Kalman滤波算法的自适应性和收敛性方面利用强跟踪滤波的思想对其进行一定程度的改进，实现混合滤波算法在鲁棒性、精确性、自适应性和收敛性的综合。 在研究分析组合系统的组合方式基础上，论文设计了系统的滤波结构，从而导出组合系统的状态模型和量测模型。 最后，论文研究设计了基于GPS/INS的列车组合定位仿真系统。通过仿真程序验证分析了论文所改进优化的融合滤波算法在鲁棒性、收敛性和精确性方面的性能。仿真结果表明，算法在鲁棒性、收敛性和精确性方面都得到了很好的改善;列车组合定位比组合前的性能在精度和收敛性等方面都得到了大幅度提高。 |
| 作者： | 刘江 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 王长林 |
| 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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