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基于GNSS的铺轨机自动转向方法研究和实现
| 论文题名： | 基于GNSS的铺轨机自动转向方法研究和实现 |
| 关键词： | 铁路铺轨机;自动转向;卫星导航;多普勒相对测速;差分相对定位;中线约束 |
| 摘要： | 十四五规划中提到，铁路是当前交通体系中运输量最大的交通方式，铁路建设是交通战略布局中的重要一环，并且要求在2025年实现智能铁路的目标，把北斗卫星导航技术应用到铁路建设中。铁路轨道的铺设精度，对列车的安全运行至关重要，并且随着铁路建设项目的不断增加，需要将原有的人工铺轨升级为自动化铺轨。为了能够让卫星导航技术更好地应用在铺轨机自动转向上面，需要提高卫星接收机测速与定位的准确性和稳定性。 本文首先介绍了卫星定位中的几种基本观测量和差分相对定位原理，然后利用铁路地基和轨道中线的几何特征信息，对卫星接收机测速和定位模型进行改造，并和其他方法进行了对比分析。最后基于此研制出一套铺轨机自动转向系统，并进行了实地测试和结果分析。主要的研究内容包括以下几点： 1.提出了带约束的多普勒相对测速方法，先建立站间多普勒差分模型，消除一部分共同误差，然后根据铁路轨道高程变化微小的特点，增加天向速度约束，提高了测速时的准确性和稳定性。 2.提出了附加中线信息辅助的定位方法，利用已有的轨道中线坐标数据，拟合并建立直线约束方程，然后整合到移动站的卡尔曼滤波模型中，参与定位解算。在卫星信号受到部分遮挡时，相比于无中线信息辅助的定位结果，模糊度固定成功率提高了14.1%。 3.研制了一套铺轨机自动转向系统，包括基准站接收机和移动站接收机两个部分。基准站在获得原始观测数据后将其转换为差分数据，然后无线传输给移动站。移动站在接收到差分数据后进行解算，将速度信息和中线偏移量通过串口输出给控制器，进而改变铺轨机的液压转向和油门大小。最后在现场进行了铺轨测试，结果分析表明该系统可以满足铁路铺轨的施工要求。 |
| 作者： | 李伟 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 蔡成林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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