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基于GNSS的虚拟应答器设计与测试
| 论文题名： | 基于GNSS的虚拟应答器设计与测试 |
| 关键词： | 虚拟应答器;组合定位;地图匹配;捕获算法;列车控制系统 |
| 摘要： | 应答器是欧洲列车控制系统(ETCS，European Train Control System)和中国列车控制系统(CTCS，Chinese Train Control System)的主要定位设备。为了提高定位精度，保证列车控制系统的安全运行，为列车提供尽可能详细的股道、定位、线路参数等重要信息，就需要在轨道沿线高密度的铺设应答器，增加了系统的建设成本和后期的维护工作量。如何满足列车定位精度的同时降低成本对列车控制系统的发展具有重要的现实意义。 国际铁路联盟(UIC)提出基于GNSS(Global Navigation Satellite System)定位并辅以组合定位技术，利用软件模拟设置在轨道上的真实应答器，以减少真实应答器和相应轨旁设备的铺设，从而大大降低系统成本。虚拟应答器已成为国际研究低成本列车运行控制系统的热点。论文首先分析了虚拟应答器的功能需求和整体结构，对虚拟应答器框架进行了设计，应用了列车组合定位、数字轨道地图和地图匹配等关键技术，编制软件实现了虚拟应答器。 论文主要研究内容包括以下四部分: (1)虚拟应答器捕获算法的研究。通过对虚拟应答器捕获情况和捕获误差的分析，结合车载里程计(ODO，odometer)和GPS(Global Position System)定位数据，提出了基于速度预测的捕获算法和基于加速度预测的捕获算法，并对算法进行了验证。 (2)基于GNSS的虚拟应答器的设计。虚拟应答器程序主要在Linux环境下运行，包括:定位单元模块、安全判别模块和VB(Virtual Balise)模块。 (3)虚拟应答器监测程序的设计。监测程序是为了实现虚拟应答器运行状态的可视化，主要包括:数据分析显示、定位状态显示、列车运行状态显示以及虚拟应答器状态显示等四部分。 (4)虚拟应答器与真实应答器的测试比对方法和比对程序的设计。为了测试在实际使用中对同一应答器虚拟应答器能否与真实应答器一样对其进行准确捕获并发出正确的报文信息，论文提出了一种现场测试方法并开发了一套比对程序，以验证虚拟应答器的功能。 本文设计了基于GNSS的虚拟应答器，并对其进行了测试验证。测试结果表明虚拟应答器能够有效的提供列车位置，安全可靠的与车载设备通信，并准确获取虚拟应答器报文，与真实应答器实现兼容，证明了论文所设计的虚拟应答器的可行性。 |
| 作者： | 罗杨 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王化深 |
| 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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