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Enhancing train position perception through Al-driven multi-source information fusion 被引量:2
1
作者 Haifeng Song Zheyu Sun +3 位作者 Hongwei Wang Tianwei Qu Zixuan Zhang Hairong Dong 《Control Theory and Technology》 EI CSCD 2023年第3期425-436,共12页
This paper addresses the challenge of accurately and timely determining the position of a train,with specific consideration given to the integration of the global navigation satellite system(GNSS)and inertial navigati... This paper addresses the challenge of accurately and timely determining the position of a train,with specific consideration given to the integration of the global navigation satellite system(GNSS)and inertial navigation system(INS).To overcome the increasing errors in the INS during interruptions in GNSS signals,as well as the uncertainty associated with process and measurement noise,a deep learning-based method for train positioning is proposed.This method combines convolutional neural networks(CNN),long short-term memory(LSTM),and the invariant extended Kalman filter(IEKF)to enhance the perception of train positions.It effectively handles GNSS signal interruptions and mitigates the impact of noise.Experimental evaluation and comparisons with existing approaches are provided to illustrate the effectiveness and robustness of the proposed method. 展开更多
关键词 train positioning Deep learning multi-source information fusion Dynamic adaptive model
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基于轨道不平顺匹配的多源融合列车定位方法
2
作者 周禹昆 陈起金 牛小骥 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1358-1366,共9页
列车定位是保障铁路安全高效运营的基础,面向先进列车运行控制系统高精度、连续、可靠的位置服务需求,研究高精度、高可靠、低成本的匹配定位源提升列车定位系统的稳健性和准确度具有重要的现实意义。本文提出一种无布设轨道特征信号-... 列车定位是保障铁路安全高效运营的基础,面向先进列车运行控制系统高精度、连续、可靠的位置服务需求,研究高精度、高可靠、低成本的匹配定位源提升列车定位系统的稳健性和准确度具有重要的现实意义。本文提出一种无布设轨道特征信号-轨道不平顺,利用惯性导航系统感知和测量轨道不平顺信号实现匹配定位,结合列车运动约束,实现了无布设情况下的全自主、全天候、全地域的连续可靠的组合定位。为了验证该方案的可行性,本文在真实铁路线路上进行了列车车载试验。试验结果表明:一个典型的战术级IMU可以实现0.6 m(98.46%置信度)的列车定位精度。该方法为多传感器融合的列车定位系统提供了一种新的定位信号源,可以用于提高车载列车定位系统的准确性和稳健性。 展开更多
关键词 列车定位 轨道不平顺 特征匹配 车载传感器定位系统 惯性导航系统 组合导航 多源融合 列车运动约束
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基于粒子群优化神经网络的列检人员位置融合导航定位方法
3
作者 赵小军 《微型电脑应用》 2024年第5期196-200,共5页
列检场地较大,人员是否在安全区域内难以判断,为了实时、合理、精确地获得列检人员的位置信息,提出基于粒子群优化神经网络的列检人员位置融合导航定位方法。确定列检安全作业综合管理平台层级架构,将该平台作为导航算法实现基础,以惯... 列检场地较大,人员是否在安全区域内难以判断,为了实时、合理、精确地获得列检人员的位置信息,提出基于粒子群优化神经网络的列检人员位置融合导航定位方法。确定列检安全作业综合管理平台层级架构,将该平台作为导航算法实现基础,以惯性定向定位导航和全球导航卫星定位系统结合的方式,采集列检人员的初始位置、运动速度等信息,保证基本输入输出过程的针对性。分析粒子群优化过程,包括粒子初始化和种群评估,确定网络架构,选择激活函数,建立经典神经网络模型,保证融合导航过程的合理性。通过粒子群优化神经网络的方法提高网络搜索能力,避免陷入局部最优。将采集到的融合信息作为网络输入,设置连接权值和网络相关参数,根据适应度值,更新粒子速度与位置。当收敛精度满足要求时,输出导航定位结果。实验结果表明,该方法定位结果和实际位置的吻合度较高;仅需300次迭代即可实现算法收敛,训练误差基本保持在0.002以下。可以有效定位到列检人员的作业具体位置,提高了列检人员导航定位实时性。 展开更多
关键词 粒子群优化 神经网络 列检人员 位置融合 导航定位
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基于多源信息融合的列车定位方法研究
4
作者 刘颂 刁艳美 《无线互联科技》 2024年第7期8-12,共5页
随着列车运行速度的不断加快,列车发车间隔时间越来越短,列车的精准位置信息成为保证列车行车安全的必要条件。文章在现有列车定位方式下,首先采取组合定位方式,利用速度传感器、加速度传感器、现有的轨道电路和查询/应答器,取得列车位... 随着列车运行速度的不断加快,列车发车间隔时间越来越短,列车的精准位置信息成为保证列车行车安全的必要条件。文章在现有列车定位方式下,首先采取组合定位方式,利用速度传感器、加速度传感器、现有的轨道电路和查询/应答器,取得列车位置的多源信息;其次,通过数据融合方法将获取的多源数据信息进行处理;最后,经过仿真软件对方法进行验证。仿真结果表明,文章采取的多源信息融合的列车定位方法能明显减少定位误差,提高列车定位精度,从精确性、连续性、可维护性及安全性多方面提高列车定位性能。 展开更多
关键词 列车定位 多源信息融合 传感器 定位精度
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基于因子图的BDS/IMU列车定位信息融合模型 被引量:2
5
作者 王运明 程相 +1 位作者 李卫东 初宪武 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1077-1084,共8页
精确的列车位置信息是保证列车高速、安全运行的关键。针对北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)/惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)列车组合定位模型采用传统信息融合方法误差较大,导致列车定位精度... 精确的列车位置信息是保证列车高速、安全运行的关键。针对北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)/惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)列车组合定位模型采用传统信息融合方法误差较大,导致列车定位精度不高的问题,提出基于因子图的BDS/IMU列车定位信息融合模型。采用因子图理论,将BDS和IMU传感器接收到的量测信息抽象为因子节点,状态信息抽象为变量节点,构建BDS/IMU列车定位信息融合因子图模型,当BDS接收有效信号时,只需在因子图的特定时间添加因子节点,实现定位传感器的即插即用。模型中定义了以BDS/IMU列车定位状态信息和量测信息为变量的联合概率密度函数,根据非线性优化理论,通过泰勒展开进行线性化处理,转化为标准最小二乘问题,设计高斯-牛顿迭代的因子图推理算法,求解联合概率分布函数的最大后验估计,计算BDS/IMU列车定位信息的最优估计值,得到列车的精确位置信息。通过模拟数据和实际数据对模型进行验证表明,相比于kalman算法,因子图模型有效降低了列车的位置误差和速度误差,且未出现误差发散现象,有效实现了列车不同定位传感器的非等间隔融合,增强了列车定位的信息融合能力,提高了列车定位的精确性。在实测数据下,列车定位位置均方根误差降至2 m以下,明显小于kalman算法,可为列车的高速可靠运行提供精确的位置信息。 展开更多
关键词 列车定位 信息融合 因子图 BDS/IMU 高斯-牛顿迭代
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京张高速铁路智能动车组北斗导航定位系统信息融合算法研究
6
作者 王中尧 王运明 +2 位作者 李卫东 余跃 王超 《大连交通大学学报》 CAS 2023年第6期101-106,共6页
针对列车以350 km/h速度运行时BDS信号完全失锁,列车定位精度下降的问题,设计了基于BDS/SINS/DR的列车组合定位模型。BDS信号正常时,采用BDS/SINS组合方式提供列车定位信息;BDS完全失锁时,引入航位推算系统,输出决策部分切换为SINS/DR... 针对列车以350 km/h速度运行时BDS信号完全失锁,列车定位精度下降的问题,设计了基于BDS/SINS/DR的列车组合定位模型。BDS信号正常时,采用BDS/SINS组合方式提供列车定位信息;BDS完全失锁时,引入航位推算系统,输出决策部分切换为SINS/DR组合定位方式,修正INS单独定位产生的累积误差。提出基于自适应单重渐消的序贯卡尔曼滤波算法,采用序贯方式调整渐消因子的灵活度,降低噪声对量测方程中状态更新的影响,使不同滤波通道具有不同调节能力,提高SINS/DR组合定位信息融合能力。试验结果表明,该方法能够在BDS完全失锁时提供50 s内、10 m以下的定位精度,有效提高组合导航系统在BDS信号失锁情况下的定位精度,可满足列车全程精确定位的需求。 展开更多
关键词 列车定位 SINS/DR 信息融合 卫星失锁 序贯卡尔曼滤波
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铁路新型列车运行控制系统技术创新及应用 被引量:3
7
作者 秦树增 魏峰 《中国铁路》 2023年第6期55-60,共6页
列车运行控制系统(简称列控系统)是铁路安全运输的关键,也是提高运输效率的重要技术手段。我国西部铁路受自然条件限制,对列控系统提出轨旁设备少、维护工作量小、运输效率高的需求,因此研制了适用于西部铁路、具备移动闭塞功能的新型... 列车运行控制系统(简称列控系统)是铁路安全运输的关键,也是提高运输效率的重要技术手段。我国西部铁路受自然条件限制,对列控系统提出轨旁设备少、维护工作量小、运输效率高的需求,因此研制了适用于西部铁路、具备移动闭塞功能的新型列控系统。介绍新型列控系统的研究背景、设计原则、主要功能结构与工作模式,重点分析系统采用的多源融合列车定位、列车完整性检查、站区一体化控制、移动闭塞等7项创新技术,并提出系统后续发展完善的展望。 展开更多
关键词 新型列控系统 移动闭塞 站区一体化控制 多源融合列车定位 列车完整性检查 北斗卫星导航系统 电子地图数据 通用分组无线业务
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基于GPS与惯性测量单元的列车组合定位系统 被引量:29
8
作者 刘江 蔡伯根 +1 位作者 唐涛 王剑 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期123-129,共7页
采用GPS接收机及惯性测量单元构成列车组合定位系统,系统包括传感器输入层、故障检测与隔离层、数据融合层和输出层4个部分。给出GPS接收机、惯性测量单元等定位传感器的位置解算方法;设计采用H∞鲁棒滤波方法的数据融合算法;采用小波... 采用GPS接收机及惯性测量单元构成列车组合定位系统,系统包括传感器输入层、故障检测与隔离层、数据融合层和输出层4个部分。给出GPS接收机、惯性测量单元等定位传感器的位置解算方法;设计采用H∞鲁棒滤波方法的数据融合算法;采用小波变换方法进行组合系统故障检测,确定故障隔离及系统重构策略。对列车组合定位系统进行现场测试和仿真验证结果表明:在复杂的列车运行环境及干扰条件下,该系统能够实现高精度高可靠性的列车定位;定位误差较采用传统的Kalman滤波方法更为稳定;组合系统能够有效实现故障检测并根据故障隔离策略重构系统,保证定位输出的连续性,保障系统安全;具有较高的适应性和实际应用价值。 展开更多
关键词 列车定位 组合定位 惯性测量单元 GPS 数据融合 故障检测与隔离
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低成本列车组合定位系统容错算法设计 被引量:13
9
作者 刘江 蔡伯根 +2 位作者 唐涛 王剑 上官伟 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期39-46,共8页
列车实时定位是列车控制系统的重要环节。在安全苛求的现代列车控制系统中,列车定位系统需要在实现高精度列车定位的同时具备容错能力,以保证系统安全。针对列车定位的安全性需求,从保障列车定位系统的容错性能出发,利用低成本GPS接收... 列车实时定位是列车控制系统的重要环节。在安全苛求的现代列车控制系统中,列车定位系统需要在实现高精度列车定位的同时具备容错能力,以保证系统安全。针对列车定位的安全性需求,从保障列车定位系统的容错性能出发,利用低成本GPS接收机、惯性测量器件以及里程计等定位传感器构成列车组合定位平台,给出列车组合定位系统的结构与功能,将小波变换方法用于组合系统故障检测并制定相应的故障隔离策略,以H∞鲁棒滤波为基础设计联邦结构的多传感器容错信息融合算法用于定位计算。利用自制轨道推车进行的实验及仿真结果表明,组合定位系统能够满足列车定位的精度要求,并具有较强的容错能力,能够在不同定位条件下保证定位高效与安全。 展开更多
关键词 列车定位 组合定位 故障检测与隔离 容错 小波变换 信息融合
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基于嵌入式多信息融合的列车测速定位系统 被引量:7
10
作者 郭自刚 赵建波 倪明 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第12期11-16,21,共7页
列车的测速定位是提高列车运行安全及运输效率的关键技术。为此,根据国内外研究发展现状,提出一种基于嵌入式多传感器信息融合的列车测速定位系统。通过轮轴速度传感器、多普勒雷达速度传感器、加速度计和查询应答器采集列车的状态信息... 列车的测速定位是提高列车运行安全及运输效率的关键技术。为此,根据国内外研究发展现状,提出一种基于嵌入式多传感器信息融合的列车测速定位系统。通过轮轴速度传感器、多普勒雷达速度传感器、加速度计和查询应答器采集列车的状态信息,并在嵌入式系统中利用联邦Kalman滤波及融合技术对信息进行处理,实现测速轮径的自适应校正以及空转/滑行的检测与补偿,减小由于车轮磨损、空转、滑行、环境等因素造成的列车测速定位误差。Matlab仿真结果表明,该系统能够有效提高列车测速定位的精度。 展开更多
关键词 嵌入式 信息融合 多传感器 列车 测速 定位
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多传感器融合列车测速定位实验平台的研究 被引量:7
11
作者 王少伟 唐涛 +1 位作者 周达天 郭保青 《都市快轨交通》 2005年第6期39-41,共3页
阐述多传感器融合在列车测速定位中的应用;通过搭建多传感器融合的列车测速定位实验硬件平台,并利用虚拟仪器软件LabVIEW,实现平台的软件功能;介绍在铁路现场进行的实验及所获得的有效数据。
关键词 列车测速定位 多传感器融合 LABVIEW软件 数据采集
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基于多传感器融合的列车测速定位方法 被引量:19
12
作者 张洋 周达天 +1 位作者 刘宏杰 刘波 《都市快轨交通》 2011年第4期30-32,共3页
以信息融合技术为基础,研究以速度传感器为核心的多传感器融合列车测速定位系统;通过列车打滑试验,验证和分析该测速定位系统的空滑检测和误差补偿能力。
关键词 城市轨道交通 基于通信的列车运行控制 多传感器融合 列车测速定位 北京地铁亦庄线
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引入轨道特征的北斗列车定位方法研究 被引量:8
13
作者 刘江 蔡伯根 王剑 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期43-48,共6页
列车定位是轨道交通众多应用的基础条件,北斗卫星导航用于列车定位能够有效提升我国轨道交通装备的自主性.针对列车北斗定位性能对运行条件的适应性需求,本文提出一种引入轨道特征的北斗列车定位方法,该方法从轨道电子地图中提取轨道特... 列车定位是轨道交通众多应用的基础条件,北斗卫星导航用于列车定位能够有效提升我国轨道交通装备的自主性.针对列车北斗定位性能对运行条件的适应性需求,本文提出一种引入轨道特征的北斗列车定位方法,该方法从轨道电子地图中提取轨道特征参数,在列车状态预测的系统模型中增加轨道约束,并利用一维地图位置预测拓展北斗导航卫星的伪距测量.利用现场实测数据构建场景进行仿真.所得结果表明,本文提出的方法能够提高列车定位解算对卫星可视条件的鲁棒性,有效拓展北斗列车定位在恶劣观测条件下的可用水平,具有较高的实际应用价值. 展开更多
关键词 智能交通 列车定位 轨道特征 北斗卫星导航系统 轨道电子地图 信息融合
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GPS/INS在火车安全告警系统中的应用 被引量:3
14
作者 张超 柳健 田金文 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期29-31,共3页
为了弥补目前火车车辆运行中人工统计调度工作量大、效率低等缺陷,提出了一种基于全球定位系统和惯性导航技术(GPS/INS)的火车安全告警系统的设计方案;重点讨论了GPS/INS在信息融合时所使用的卡尔曼滤波方法,避免了独立的惯性导航系统... 为了弥补目前火车车辆运行中人工统计调度工作量大、效率低等缺陷,提出了一种基于全球定位系统和惯性导航技术(GPS/INS)的火车安全告警系统的设计方案;重点讨论了GPS/INS在信息融合时所使用的卡尔曼滤波方法,避免了独立的惯性导航系统无限位置误差和GPS的1Hz慢速数据修正的问题;利用原有国家铁路网数据库进行数据修正,进一步提高了系统的精度.在此基础上设计的火车安全告警系统就能够简捷、准确地计算车辆运行里程,当车辆达到维修等级时自动进行报警提示,从而降低火车车辆调度工作的工作量及运行风险. 展开更多
关键词 列车运行调度 全球定位系统 惯性导航技术 信息融合 告警系统
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一种列车完整性监测系统的设计 被引量:1
15
作者 李伟 王剑 +1 位作者 蔡伯根 上官伟 《铁路计算机应用》 2012年第7期1-3,7,共4页
本文设计了一种风压传感器、GPS定位模块和加速度传感器相结合的列车完整性监测系统,通过采集多源传感器信息,进行决策级信息融合,监测列车完整性状态与GSM-R无线通信技术实现车地双向通信。文中对系统的组成、工作原理及关键技术进行... 本文设计了一种风压传感器、GPS定位模块和加速度传感器相结合的列车完整性监测系统,通过采集多源传感器信息,进行决策级信息融合,监测列车完整性状态与GSM-R无线通信技术实现车地双向通信。文中对系统的组成、工作原理及关键技术进行阐述。测试结果表明该系统能够有效监控列车分离,具有较高的应用价值。 展开更多
关键词 列车完整性 多传感器 GPS定位 信息融合
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基于序贯辅助自适应渐消UKF的列车定位信息融合算法 被引量:6
16
作者 李卫东 余跃 +1 位作者 王运明 初宪武 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1838-1844,共7页
针对北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)/惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)列车定位模型不准确和噪声统计特性不明导致定位精度低的问题,建立基于BDS/INS的列车紧耦合组合定位系统模型。分别建立... 针对北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)/惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)列车定位模型不准确和噪声统计特性不明导致定位精度低的问题,建立基于BDS/INS的列车紧耦合组合定位系统模型。分别建立系统状态方程和量测方程,提出基于序贯辅助自适应渐消无迹卡尔曼滤波的列车定位信息融合算法。在标准无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的基础上,该改进UKF算法引入自适应渐消因子,实时调整滤波增益,降低量测方程中噪声对状态更新的影响,提高列车定位的精度。采用序贯辅助方式增加多重渐消因子的灵活度,使得不同滤波通道具有不同调节能力,提高算法的整体性能。最后,将改进UKF与标准UKF分别应用于列车紧耦合组合定位系统模型,仿真结果表明,在列车卫星信号良好的情况下,相比于标准UKF,改进UKF算法有效降低了列车的位置误差和速度误差;在列车部分卫星信号失锁的情况下,改进UKF算法依然能够提供100 s内10 m以下的导航精度,满足列车定位的基本要求。该算法提高了导航精度,降低了列车定位的误差。 展开更多
关键词 列车定位 信息融合 无迹卡尔曼滤波 渐消因子 序贯辅助
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基于GPS和GIS的列车定位系统研究 被引量:6
17
作者 李睿 邱宽民 《铁道通信信号》 2006年第12期60-61,共2页
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... 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。 展开更多
关键词 列车定位系统 地图匹配 信息融合
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基于H∞鲁棒滤波技术的列车组合定位方法研究 被引量:1
18
作者 顾桂梅 高渐强 《自动化与仪器仪表》 2012年第3期40-42,共3页
列车实时定位是列车控制系统的重要环节。针对列车定位系统中模型不确定性和外部干扰不确定性,提出了一种基于鲁棒估计理论的列车组合定位方法。文中以鲁棒滤波为基础,设计联邦结构的多传感器信息融合算法用于定位计算。仿真结果表明,... 列车实时定位是列车控制系统的重要环节。针对列车定位系统中模型不确定性和外部干扰不确定性,提出了一种基于鲁棒估计理论的列车组合定位方法。文中以鲁棒滤波为基础,设计联邦结构的多传感器信息融合算法用于定位计算。仿真结果表明,组合定位系统能够满足列车定位的精度要求,能够在不同定位条件下保证定位高效与安全,为提高列车组合定位系统的鲁棒性,进行了有益的尝试。 展开更多
关键词 列车组合定位 鲁棒滤波 信息融合 不确定系统
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基于LabVIEW的列车测速定位平台研究 被引量:2
19
作者 杨晓娟 王少伟 周达天 《铁道通信信号》 2009年第12期13-14,共2页
针对单一列车测速定位技术的不足,设计了多传感器融合列车测速定位软硬件平台。主要描述了硬件平台的组成,并介绍了基于虚拟仪器软件LabVIEW以及MATLAB的软件平台功能。最后通过铁路现场的实验获得了数据并进行了离线数据处理。
关键词 列车测速定位 多传感器融合 平台
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多传感器信息融合的列车定位方法研究 被引量:1
20
作者 阎树田 曹长虹 《机械与电子》 2011年第4期19-22,共4页
提出了多传感器信息融合的列车定位方法.介绍了多传感器信息融合结构及联邦卡尔曼滤波算法模型.对INS/GPS/DVS组合导航进行了Matlab仿真,结果表明,多传感器信息融合的列车定位方法能提高列车的定位精度和可靠度,更适合于城市轨道交通中... 提出了多传感器信息融合的列车定位方法.介绍了多传感器信息融合结构及联邦卡尔曼滤波算法模型.对INS/GPS/DVS组合导航进行了Matlab仿真,结果表明,多传感器信息融合的列车定位方法能提高列车的定位精度和可靠度,更适合于城市轨道交通中的列车定位. 展开更多
关键词 全球定位系统(GPS) 列车定位 多传感器信息融合 联邦卡尔曼滤波器
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