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应用GPS的新型列车定位系统的研究
| 论文题名： | 应用GPS的新型列车定位系统的研究 |
| 关键词： | GPS;机车信号;组合定位系统;卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 在轨道交通快速发展的今天，列车正朝着更快速、更安全、更舒适、更密集的方向发展。在轨道交通行车安全和指挥系统中，定位是一项关键性的技术。准确、及时地获取列车位置信息，是列车安全、有效运行地保障。目前，我国大部份轨道交通列车的定位技术采用的是轨道电路法。但是，使用这种方法有很大的缺点: 1) 由它所实现的定位是以轨道电路长度作为最小定位单元，列车在区间的始端还是终端是无法判断的，对列车定位的最大误差为两个区段的长度，这严重制约了轨道运能的进一步提高; 2) 轨道电路法所使用的继电器使用寿命有限，而且还要在轨道沿线每隔一定区段内设立一个监测站，因此维护费用较大； 3) 定位形式单一，一旦某个区段出现故障，将严重影响全线列车的通行。 目前国内外轨道交通的列车定位技术采用的方法中，全球卫星定位法以其安装简便，成本低，维护方便等优点成为新型列车定位的最佳选择。GPS系统由导航卫星、地面检测站和用户接收机组成。用户通过使用GPS接收机接收多颗定位导航卫星发送来的定位信息，就可以计算出自己确切的位置。但是由于在环境阻挡物多的地方，例如城市、树林、山区、隧道等地，列车的定位精度会受到影响，甚至无法定位，因此要辅助定位。而建立在新型音频轨道电路基础上的机车信号系统，将是GPS定位法的最佳补充。 本文的研究工作主要分为三大部分，第一部分是比较分析各种成熟的定位方案，以便于确定最适合我国国情的组合定位系统；第二部分确定最合适的轨道列车组合定位系统初步设计;第三部分是讨论提高定位精度的算法，提出对轨道列车定位信号进行滤波和修正的算法。 本文所得出的主要结论如下： 1) 系统初步设计整个系统分为车载子系统和地面监控子系统两部分，其中车载子系统由GPS接收机、机车信号系统、车载中央处理器、人机交互界面（HMI）、无线通信单元、电子地图数据库以及相应的数据传输接口和电源等部件组成。地面监控子系统是建立在车站调度集中系统控制中心OCC（Operation Control Center）系统上的一部分，它由无线通信单元、监控主机和数据存储服务器组成。 2) 定位算法研究本文采用联邦滤波算法进行GPS/机车信号组合定位的数据融合处理。算法的原理是GPS和机车信号的信息同时被送入对应的局部滤波器中处理，产生局部最优状态估计；主滤波器将局部滤波器输出的局部状态估计进行融合处理，并产生最终的全局状态最优估计；然后主滤波器向局部滤波器分配信息，分配后的信息与局部传感器信息进行融合，完成局部传感器的信息更新。在滤波过程中，不同传感器的数据被单独处理，不仅减少了计算量，而且计算效率也大大提高。 |
| 作者： | 郁强 |
| 专业： | 仪器仪表工程 |
| 导师： | 战兴群;周巧莲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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