详情

原文传递高速列车组合导航系统算法研究

论文题名：	高速列车组合导航系统算法研究
关键词：	高速列车;导航信号处理;列车运行安全;平滑滤波算法;GPS定位技术
摘要：	今天，保证高度安全、改进铁路运作效率以及增进铁路系统的能力是铁路业的主要目标。随着高速铁路在全球范围内蓬勃发展，高速列车的运行速度已经达到300km/h以上。因此，列车精确定位日益受到人们的重视。目前，我国铁路系统使用的列车定位方式比较单一，受自然条件限制较大。鉴于此种情况，将GPS定位技术同现有铁路中的定位方法相结合，实现列车的GPS组合定位，不仅摆脱了诸多自然条件的限制，而且可以为列车司机及调度中心提供精确的定位信息，为列车运行安全以及铁路高效调度提供有力保障，最大程度发挥铁路的运能。本文针对上述问题，以组合导航系统方案和导航信号处理算法为主要研究对象，并结合组合导航系统工作原理和工程实际情况，研究和分析了各组合导航子系统的优缺点，并提出了KF和EKF算法。针对事后信息融合处理，还提出在卡尔曼滤波的基础上进行最优固定区间平滑滤波算法。在系统总体设计方案上，系统设计分两个部分： (1)在SINS/GPS组合导航设计上，运用了卡尔曼滤波算法、最优固定区间平滑滤波算法，并进行了仿真分析，验证了SINS/GPS组合导航克服了SINS或GPS单独导航的缺陷。为了确保高速列车实时准确地确定自己的位置和速度等，我们提出了基于Kalman算法和Kalman平滑定位算法的SINS/GPS组合导航系统的设计方案，改进了SINS/GPS组合导航系统的性能，同时也验证了Kalman平滑算法能获得较好的滤波效果。 (2)对于SINS/GPS组合导航系统，所需的惯性元件多，状态方程复杂，计算负载大。为了节省成本，减少计算量，本文又提出了装置简单的DR/GPS组合导航系统。提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的高速列车DR/GPS组合导航系统，进一步提出了EKF衍生的二阶EKF和EKF平滑滤波两种算法。通过比较EKF、二阶EKF和EKF平滑算法的性能，数值结果表明，所提出的EKF平滑算法给出了一个较好的导航定位精度。在本文最后，对全文进行了总结和展望，并得出一些有益的结论。
作者：	张海涛
专业：	光学
导师：	荣健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	电子科技大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文