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光纤陀螺捷联导航列车定位技术的研究
| 论文题名： | 光纤陀螺捷联导航列车定位技术的研究 |
| 关键词： | 列车测速定位;光纤陀螺;捷联惯性导航系统;卡尔曼滤波;捷联解算 |
| 摘要： | 随着我国列车运行速度的不断提高和高速铁路的蓬勃发展,需要性能先进、安全且可靠的列车控制系统来提供强有力的技术支持。列车控制系统需要列车的速度、位置等信息作为参考和运算条件才能实现对列车速度的监控功能,测速定位系统用于给列车控制系统提供车辆的位置和速度信息,是重要的车载设备。 目前国内列车的测速定位主要是利用速度传感器、轨道电路和应答器来完成,但是速度传感器存在误差较大,抗干扰能力差,易受外界环境影响等缺点:轨道电路和应答器定位是分段离散的,存在实时性、连续性不强等缺点。基于光纤陀螺的捷联式惯性导航系统是一种完全独立自主的测速定位系统,不依赖于外部设备和信息,其抗干扰能力好、精度高、体积小、速度位置信息的输出是实时连续的,方便与其他系统集成。由于其独特的优势,正广泛应用于军用和民用领域,基于光纤陀螺的捷联式惯性导航技术在列车测速定位方面有良好的应用前景。 本文基于光纤陀螺技术、石英挠性加速度计技术、捷联惯性导航理论对课题的可行性和先进性进行分析和研究;设计基于捷联惯性导航技术的列车测速定位系统模型;从捷联惯导系统初始对准的基本原理出发推导捷联惯导系统初始对准的误差模型,采用卡尔曼滤波技术进行初始对准;建立捷联惯导系统捷联解算模块数学模型并研究捷联解算模块的算法:对光纤陀螺仪和石英挠性加速度计的工作过程进行系统的分析,建立数学仿真模型;最后利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建捷联惯导系统仿真模型,对系统的导航工作过程进行仿真计算。仿真结果显示系统工作稳定可靠,定位精度达到预期目标。 通过对基于光纤陀螺的捷联惯性导航技术进行研究并进行仿真实验,结果表明其测速定位精度在0.1％以内且系统工作稳定,性能满足列车测速定位的要求。与现有的速度传感器、轨道电路和应答器等定位方式相比,它在精度方面有大幅提高,对速度位置信息的输出是实时连续的,使列车控制系统控车精度的提升有更好的保证,为实现铁路更安全、更高效的运行提供技术支持。 |
| 作者： | 邵继青 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 董昱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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