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列车运行GPS轨迹仿真系统研究
| 论文题名： | 列车运行GPS轨迹仿真系统研究 |
| 关键词： | 列车运行图;GPS数据仿真系统;轨迹仿真系统;系统设计 |
| 摘要： | 基于GPS（Global Positioning System，全球卫星定位系统）的列车定位技术，因其具有安装简便、成本低、维护方便、定位精度较高、可以减少轨旁设备等优点得到了不断的发展。由于铁路现场环境的复杂性，多数定位新技术的更新需要在实验室内先进行试验，而在实验室环境下，GPS接收机的数据来源不能满足实验要求，传统数据仿真是通过GPS模拟器产生数据，缺点是不能同时产生多条线路GPS数据，不能满足多车实验的仿真场景，本文在这样的前提下开发了一个GPS数据仿真系统，能够在实验室环境下进行多车运行轨迹数据仿真，为基于GPS的列车定位系统的各类测试和相关算法的研究提供基础数据支持。 本文首先采用高层次软件架构设计的思想对系统架构进行了设计，将系统划分为显示层、逻辑层和数据层。在层次划分的基础上，本文根据系统功能需求对各层次进行了功能模块的划分和设计，在设计中做到了各功能模块的独立封装，保证各模块之间具有较低的耦合度，同时各模块还预留了相应接口，为系统的扩展提供支持。 本文主要对列车运行图仿真、GPS卫星可见性预测仿真和列车运行轨迹数据仿真进行了研究。列车运行图仿真主要实现根据不同的站场数据和运行计划数据生成列车运行图的功能。在仿真生成的数据中可见卫星数量是一个重要指标，本文采用基于GPS卫星星历的卫星可见性预测算法对仿真过程中随时空不断变化的可见卫星数量进行了仿真，并实现了可见卫星的可视化。在列车运行轨迹数据仿真过程中需要为列车规定运行路径，本文采用A*算法作为列车运行路径搜索算法，通过该算法为列车自动选择运行路径，提高了仿真效率。本文所生成的仿真数据符合NMEA-0813协议，能够为系统之间的互联测试提供支持。 最后，本文在Microsoft Visual Studio2010开发环境下使用C＃语言建立了列车运行GPS轨迹仿真系统，并应用晋煤集团铁运公司铁路现场实测数据对仿真系统的性能进行了测试和验证，实验结果表明系统在功能性、通用性及可扩展性方面均达到了预期的设计目标。另外，本文还将仿真生成的数据应用在了高速铁路列车追踪接近预警系统的测试中，达到了为该系统提供数据源的目的，取得了较好的效果。 |
| 作者： | 姜晓丽 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 蔡伯根 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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