基于简易IMU的低成本列车定位系统研究

针对我国当前列车定位技术中存在的不足,并结合列车定位的使用环境和实际需要,忽略列车的海拔高度、天向速度和部分姿态角信息,对传统惯性导航系统进行了简化设计,提出了一种低成本的简易惯性测量装置(简易IMU)。文中仅采用一个单自由度陀螺仪和两个加速度计作为惯性测量器件,构成简易IMU,通过导航解算获得列车的即时速度和位置,从而实现列车的导航定位。文中设计了该简易IMU的系统结构,并经详细推导获得其导航定位解算方法。仿真结果表明,该简易IMU能够全天候地对列车进行连续可靠的自主导航定位,导航信息全面且定位精度较高,并显著地降低系统的成本、复杂性和计算量,为解决现有列车定位技术中存在的问题,进行了有益的尝试。

基于GPS和GIS的列车定位系统研究

为了克服单独使用GPS的缺点,设计研究了一种基于GPS和GIS(地理信息系统)结合方式的列车定位系统,阐述了系统结构中二者的集成方式,介绍了其关键环节线路GIS地理数据库的建立方法,并讨论了GPS数据与电子地图匹配算法及GPS信息丢失时的数据融合的位置推算法。

天津地铁各线路列车定位系统的比较

随着我国城市轨道交通的迅速发展,人们对列车的运行安全性也提出了更高的要求。而列车定位系统作为保证列车运行安全的重要环节,是城轨信号系统中不可或缺的组成部分。本文通过对列车定位系统的阐述,结合天津地铁各条线路列车定位系统的原理,从而对比各家厂商定位系统的优缺点,并对未来列车定位系统的发展进行了展望。

列车组合定位系统定位精度评估方法研究

为定量、准确地评估列车组合定位系统的定位精度,研究了基于高精度参考系统的列车组合定位系统定位精度评估方法,提出实时和后处理定位精度评估策略。选取高精度SPAN-FSAS(Synchronized Position Attitude&Navigation-FSAS)组合导航系统为参考系统,计算瞬时定位误差评估列车组合定位系统的实时定位精度。选取IE(Inertial Explorer)紧耦合和RTKLIB动态模式解算的高精度定位结果为参考,计算多个定位精度评估参数,综合评估列车组合定位系统的后处理定位精度。以环行铁道试验线的实测数据为基础,验证了所提方法可以直观、定量地观测到列车组合定位系统的瞬时定位精度和后处理定位精度。

基于RFID的列车跟踪与定位系统研究

对国内外列车跟踪与定位系统的现状和发展以及目前最先进的定位技术进行分析,研究满足客运专线需求的列车跟踪与定位系统,给出基于射频识别技术的列车跟踪与定位系统。RFID主要由应用主机、阅读器、标签、天线组成,基于这一技术的列车跟踪与定位系统成本低,抗干扰能力强,具备防滑校正能力,能实现连续速度测定,定位精度高,运行速度为300 km/h的高速列车的定位精度为±70 cm,可以满足客运专线以最高列车运行速度350 km/h,列车追踪间隔3 min运行的列车定位精度需求。

基于组合定位的下一代列车自主定位系统研究

介绍了CBTC(基于通信的列车控制)列车定位系统的应用现状及局限性,进而分析了基于GNSS-INS(全球卫星导航系统-惯性导航系统)的列车定位系统以及基于HDMAP(高精电子地图)和图像识别的辅助定位系统,并以此为基础提出了组合定位系统。组合定位系统具有更主动的定位方式、更高的冗余性和定位精度。

青藏线列车卫星定位系统技术方案研究

结合青藏线运营模式 ,介绍了如何借助卫星定位 ,对沿线列车实施动态跟踪 ,为运输组织提供了便捷有效的途径.

CPF算法在GNSS-INS列车组合定位系统中的应用

为了提高GNSS-INS列车组合定位系统的定位精确性,拟将一种性能优良的非线性CKF算法引入到传统粒子滤波(PF)框架中,形成改进的CPF算法。结合某列车控制系统提供的样本数据进行仿真,与传统的PF算法相比,CPF算法滤波效果好,定位误差小,更能满足列车运行的非线性环境要求。结果表明:CPF算法在GNSS-INS列车组合定位系统中具有良好的工程实用价值。

客运专线列车跟踪定位系统体系结构

对国内客运专线列车跟踪定位系统的现状和发展进行分析,结合客运专线运输特点,基于逻辑层次化、组件化、面向对象和事件驱动等设计理念,设计系统的体系结构由业务处理层、应用服务层、通信传输层和安全维护层4层构成。在对系统体系结构各层分析的基础上,采用消息中间件技术,构成客运专线列车跟踪定位系统的关键业务层,实现系统关键业务的集成,使得系统具有很好的扩展性和重用性。

基于信标的列车次级定位系统应用研究

分析了传统CBTC(基于通信的列车控制)系统下计轴及其子系统在使用过程中所出现的问题,提出了基于信标的列车次级定位系统应用技术。该技术采用既有ATP(列车自动防护)系统的地面应答器,通过车地系统结合的方式,为CBTC系统提供了一种新的列车次级定位检测方案。该技术与计轴系统具有相同的安全等级。基于上海城市轨道交通超大网络的运营管理需求,进一步对基于信标的列车次级定位系统的架构及应用场景进行研究。应用效果表明,基于信标的列车次级定位系统能实现正线信号控制区域的无计轴化,具有简化系统结构、便于安装、抗干扰能力强,以及可减少设备维护工作量、降低维护综合运营成本等优点,是未来新线线路建设和既有线路改造的首选。

严重遮挡场景下AOA-ENN辅助列车定位的方法研究

铁路周边卫星遮挡情况复杂多变,当列车在隧道等严重遮挡场景下运行时,北斗卫星导航系统/捷联惯性导航系统(BDS/SINS)列车组合定位系统无法接收到卫星信号,导致列车定位误差累积甚至定位失效。为提高列车在严重遮挡场景下的定位精度,提出阿基米德优化算法优化的Elman神经网络(AOA-ENN)辅助BDS/SINS列车组合定位系统进行列车定位的方法。首先,在无迹卡尔曼滤波算法中引入新息理论得到自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF),将其作为BDS/SINS列车组合定位系统的信息融合算法。其次,基于模糊C均值聚类算法(FCM)建立列车运行场景识别模型,依据环境特征参数对列车运行场景进行自主识别。最后根据场景识别模型的输出结果,当列车在开阔、低遮挡、高遮挡场景运行时,通过AUKF对BDS和SINS解算的定位信息进行融合来完成列车定位,同时将采集的列车定位数据加入训练集,对AOA-ENN进行在线训练;当列车在严重遮挡场景下运行时,BDS无法正常接收信号,利用训练好的AOA-ENN辅助列车组合定位系统进行定位,利用AUKF对AOA-ENN的预测信息和SINS解算的信息进行融合后输出定位结果。实验结果表明:在严重遮挡场景下,AOA-ENN辅助列车组合定位系统得到的定位成功率达到98.2%;通过不同优化算法和神经网络的仿真对比实验,验证了AOA-ENN在辅助列车组合定位系统定位时的优越性。所得成果为优化列车在隧道等严重遮挡场景下的定位精度提供了参考。

CBTC信号系统下列车定位丢失原因探究

上海轨道交通11号线定位信标丢失故障频繁发生,影响了正线的运营效率。以11号线为研究对象,对基于通信的列车控制(CBTC)信号系统列车定位丢失的原因进行分析,并对列车定位装置的天线和轨旁应答器进行了改进。提出了改造一体式电缆、调整设备的水平度、加装减震器三项整改措施,加强设备的维护力度,以保障CBTC系统的正常运行状态。

基于5G网络的地铁列车定位技术研究

针对常处于隧道中的地铁列车,对比了主流定位技术的可行性。5G网络通过引入的一系列关键技术,为实现高精度定位和低时延传输提供了有利的条件。本文给出了地铁列车定位系统设计思路,并进行了定位算法分析,以促进地铁列车定位的进一步研究。

基于LSTM网络辅助无迹粒子滤波的列车定位方法研究

针对列车在实际运行过程中,在通视性不良区域难以获得全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号,致使GPS/捷联惯性导航系统(Strapdown Intertial Navigation System,SINS)列车定位系统精度下降的情况,提出一种基于长短时记忆(Long Short Term Memory,LSTM)网络无迹粒子滤波(Unscented Particle Filter,UPF)的定位方法.在GPS信号有效的情况下,使用UPF1进行列车定位,并利用UPF1输出的位置速度信息训练LSTM1;当GPS信号缺失时,引入神经网络监督控制思想,使用训练好的LSTM1代替GPS信号,并将其与SINS输出信息作为反馈控制器UPF2的输入,使用UPF2的输入输出搭建神经网络控制器LSTM2;系统的输出由UPF2和LSTM2的输出共同决定,但随着LSTM2不断逼近系统模型,会取代UPF2决定最终输出结果.仿真结果证明,采用LSTM辅助UPF的方法可以满足列车定位的要求.

无线测距列车定位技术(RRTP)的实践与发展

提出无线测距列车定位系统概念,结合AATC系统介绍了基于无线测距技术的新型列车定位系统RRTP的工作原理、系统构成和实际应用,探讨了RRTP下一步如何继续发展。

基于多传感器的列车空转及滑行检测与校正方法研究

针对轮轴速度传感器的测速定位精度随着轮对的空转/滑行逐渐降低的问题,通过分析定位传感器的误差特性,采用多普勒雷达和加速度计辅助轮轴传感器的多传感器方式构成列车组合定位系统。结合加(减)速度、速度差和滑行率等三种检测方法检测列车是否发生空转/滑行。建立列车的正常状态、空转状态、滑行状态、不可信状态,以及状态之间转换的数学模型,对列车发生空转/滑行之后的速度和走行距离误差进行计算补偿。仿真结果表明,设计的空转/滑行检测与校正模型能够有效检测列车是否发生空转/滑行并对误差进行校正,测速定位精度满足车载ATP(列车自动防护)的精度要求,达到了模型设计的目的。