基于北斗卫星导航系统、惯性测量单元和轨道电子地图的有轨电车车载组合定位技术

车辆定位技术是有轨电车运行控制系统的关键技术之一.针对传统GPS(全球定位系统)定位技术存在的缺点,结合有轨电车的运营特点和定位需求,提出了以BDS(北斗卫星导航系统)定位为主、以"IMU(惯性测量单元)+轨道电子地图"定位为辅的有轨电车车载组合定位方案.对该组合定位方案进行了仿真测试,结果表明:组合定位系统可以保证有...     

高铁隧道内基于北斗卫星的导航定位延伸系统硏究

为了满足高速铁路隧道内的列车定位需求,提出了高铁隧道内基于卫星导航的定位延伸技术。采用中国自行研制、安全可控的全球卫星定位北斗卫星导航系统(BDS),利用现有设施、设备、漏缆、交换机,增加卫星导航接收机、再生卫星信号源等设备,将隧道外北斗卫星导航定位信息二次处理后.实时同步到隧道内信号发射设备上,实现隧道内卫星导航信号全覆盖,连续实时定位、不失锁,保障移动终端卫星接收机正常连续工作,为高铁运营、实时监控提供全方位支撑。     

基于组合定位的现代有轨电车雷达防撞系统设计

现代有轨电车作为一种新型公共交通工具,因半独立路权的运营方式使其与其他社会车辆相撞的事故近年来频频发生,有轨电车防撞系统成为保障现代有轨电车安全运营的重要设备。在分析比较传统防撞系统的方式方法后,根据现代有轨电车实际运营环境特征,结合卫星导航与无线射频识别技术,提出一种基于扩展卡尔曼滤波和目标跟踪算法的低成本组合定位雷达防撞系统。测试结果表明,该防撞系统在结合组合定位模块数据后可有效判断列车当前行驶的危险区域范围,降低单一雷达防撞系统的误报警率,及时发出报警信息,提高防撞系统的准确性和稳定性,更好的保障有轨电车运行安全。     

基于GPS/DR的现代有轨电车定位方法研究

针对现代有轨电车运行环境和运营特点,采用GPS定位为主,航位推算为辅的车辆定位方案,确保现代有轨电车在运营线路上定位信息的连续性和完整性。采用卡尔曼滤波等数据处理方法,减少传感器采集数据的零偏漂移和随机漂移,降低航位推算的累积误差,提高定位信息的精确性。由理论分析和跑车试验可以看出,组合定位方案和数据处理方法可以有效实现现代有轨电车在全部运行线路上的跟踪和定位。     

基于北斗-陀螺仪组合定位的轨道占用判别方法研究

自主定位是CTCS-4级列控系统对列车定位的要求。在车站内的平行股道区段,轨道占用判别是列控系统获取列车位置信息的重要环节,而现有判别方法尚未满足CTCS-4级列控系统需要。本文使用北斗卫星导航系统与微机械陀螺仪组合定位的技术进行列车定位,重点研究其中的列车轨道占用判别方法。该方法应用模式识别,对从卫星定位系统及惯性传感器获得的列车运行状态进行实时分析,判别当前轨道占用。实验表明,该方法响应时间小于3s,对样本数据判别结果与实际相符,能够很好的辅助列车获取位置信息。     

基于惯性组合导航技术的自走行轨检装置

针对现有轨道线路几何参数测量中存在的检测效率低，检测设备安全性和环境适应能力差、自动化程度低等问题，设计了基于惯性组合导航技术的自走行轨检装置。轨检装置中的惯性组合导航测量系统加电后进入初始对准模式，通过测量、解算得到导航初始航向角、俯仰角、横滚角以及速度、位置信息。初始对准完成后测量系统进入正常导航状态。通过测量系统内置的高性能组合导航处理器，对陀螺及加速度计测量数据进行处理，融合全球导航卫星系统定位信息，实现组合导航。采用Kalman滤波算法实时解算出轨向、高低、正矢、轨距、超高等轨道几何参数。经在试验段多次测量，各项参数重复性检测差值均满足要求。     

高铁隧道内基于北斗卫星的导航定位延伸系统研究

为了满足高速铁路隧道内的列车定位需求,提出了高铁隧道内基于卫星导航的定位延伸技术。采用中国自行研制、安全可控的全球卫星定位北斗卫星导航系统(BDS),利用现有设施、设备、漏缆、交换机,增加卫星导航接收机、再生卫星信号源等设备,将隧道外北斗卫星导航定位信息二次处理后,实时同步到隧道内信号发射设备上,实现隧道内卫星导航信号全覆盖,连续实时定位、不失锁,保障移动终端卫星接收机正常连续工作,为高铁运营、实时监控提供全方位支撑。     

地图辅助北斗/惯导组合的列车轨道占用估计方法

卫星导航在铁路运输系统众多基于位置的应用服务中具有广阔的应用前景,我国自主建设的北斗卫星导航系统已正式开始提供区域服务,为卫星导航在铁路系统中的应用发展提供了重要契机。在采用卫星导航实现列车定位的过程中,列车轨道占用状态的估计识别是列车位置描述的重要内容和定位正确性必要前提,本文结合高速列车追踪接近预警系统这一应用背景,根据系统功能及性能的实际需求,提出一种基于地图辅助北斗/惯导组合的列车轨道占用估计方法,该方法利用地图辅助信息对北斗/惯导融合所需系统模型进行约束,并采用交互多模型估计策略将列车组合定位过程与轨道占用状态估计进行结合,有效实现了轨道占用识别的实时性和自主性。论文采用实际现场测试数据对所提出的轨道占用估计方法进行了验证,并通过与GPS模式的比较探讨了我国北斗卫星导航系统在铁路系统应用中的可行性和实际性能。     

基于RTK-GPS/INS的列车组合定位方法研究

在铁路运输当中,单纯的卫星定位或惯性定位均无法提供更高的精度。因此,提出一种高精度的RTK-GPS和惯性平台相组合的定位导航系统,系统主要包括卫星接收基站、传感器输入部分、状态检测部分、数据融合部分和定位数据输出部分。在整体系统中,数据融合部分采用卡尔曼;传感器输入部分采用结合无损变换的粒子群算法改进的自适应RLS滤波;利用组合导航过程,对数据融合误差纠正方程进行学习,在卫星失锁情况中,利用学习结果持续对惯性测量单元滤波后的数据进行校正。对提出的数据融合算法和组合导航系统进行半实物验证和实物测试,结果表明:在有复杂干扰的列车运行环境中,在该算法和系统的配合下,可以基本满足较高精度的列车实时定位,在工程中具有一定的适应性和实际应用价值。     

“北斗”卫星导航系统在铁路行业中的应用

总结"北斗"卫星导航系统的特点,并与目前应用普遍的GPS进行比较,考虑依赖GPS进行导航定位存在风险可能性,提出卫星导航走向应以"北斗"导航定位系统为主,并与GPS系统相结合,提高系统导航的精度及可靠性。最后对"北斗"卫星导航系统在铁路行业中应用的可行性进行讨论。     

北斗卫星定位技术在边坡位移监测中的应用

北斗卫星导航系统精度高,应用越来越广泛。本文研究将北斗定位系统应用于边坡监测的可行性。对北斗监测工作站进行精度标定试验,结果表明,水平位移测量精度在2 mm内,沉降测量精度在5 mm以内。依托深圳一降雨蠕变型边坡,将北斗监测设备布设在该边坡上,通过4G无线传输模块以及太阳能供电实施自动化监测。北斗定位系统监测结果与全站仪监测数据吻合较好,可应用在边坡的自动化监测中。     

铁路北斗地基增强系统构建及基准站选址研究

通过分析卫星导航系统在我国铁路领域的应用现状,结合北斗地基增强系统的技术特点,提出了构建铁路北斗地基增强系统的设想,并进一步论述了铁路北斗地基增强系统的系统构架及组成,综合分析了北斗卫星高精度定位技术在铁路行业的应用领域,详细阐述了在铁路行业建设北斗卫星地基增强系统基准站的选址原则、步骤和观测数据处理与分析方法,为今后铁路北斗地基增强系统基准站建设提供参考。     

基于北斗卫星导航的铁路货物追踪系统研究与设计

介绍北斗卫星导航系统的概况以及铁路在引入北斗卫星导航系统方面所做的相关实验,设计了更高精度的基于北斗卫星导航的货物追踪系统。通过研究既有的列车确报系统、列车调度系统的数据结构及系统间的逻辑关系,使用J2EE技术及Apache CXF技术设计、开发了系统间的接口,最终实现了根据用户输入的车号获得货物的经纬度坐标并在铁路地理信息平台展示。对于实现铁路货物实时高精度地追踪具有一定的参考意义。     

基于北斗卫星载波相位平滑伪距的列车定位方法

随着我国北斗卫星导航系统的建设,北斗卫星已逐步具备应用于列车定位的能力。列车在铁路线上存在轨道占用区分的需求,北斗民用伪距定位对并行股道占用情况难以精确定位识别。采用北斗实时载波相位定位精度高,但需近距离基准站的差分信号和模糊度解算,不利于大范围内的实时应用。因此,本文结合北斗卫星伪距的无模糊度和载波相位的高精度特点,提出一种基于北斗载波相位平滑伪距的列车定位方法。该方法首先利用北斗组合相位伪距法探测与修复载波数据周跳,并采用修复后的载波相位数据平滑伪距。文中推导北斗载波相位平滑伪距的原理,分析不同平滑方法的特性和对应的噪声检验公式。采用实测数据计算两种平滑方式得到的结果表明:本文提出的方法能够有效快速探测与修复周跳,平滑伪距精度优于0.2m,满足北斗导航系统在铁路列车定位中的精度要求。     

基于北斗三代的铁路监测预警系统设计

针对铁路安全隐患问题,提出将第三代北斗卫星导航系统（简称：北斗三代）高精度定位技术引入铁路监测预警,设计了基于北斗三代的铁路监测预警系统,该系统利用北斗高精度定位的原理实现位移数据高精度监测,同时具备实时传输和即时预警等功能。实践证明,该系统相对于基于GPS的监测预警系统具有明显优势,可见的卫星个数显著增加,水平精度提高20%以上,高程精度提高50%以上。同时通过不同基线长度下监测性能的对比,为合理布设基准站提供参考。     

基于列车运动约束的惯导误差抑制研究

为提高基于GNSS/SINS的列车定位精度,在隧道、路堑等卫星定位不可用区域实现列车的无缝定位,在研究SINS误差模型的基础上,通过引入车辆运动约束条件,在列车低动态运行的情况下,对MIMU输出进行机动判别,推导了捷联惯导的误差模型,进而对水平姿态进行修正,抑制MEMS系统的误差发散,从而保证在单纯依靠惯导定位情况下的稳定可用。通过仿真和实测结果表明,该方法能够有效抑制SINS误差,为列车提供姿态参考。     

新型地铁列车自主定位及主动防护系统研究

介绍一种研制的新型地铁列车自主定位和主动防护系统,采用国内航天领域成熟应用的惯导平台作为主要定位手段,辅以线路电子地图,并综合运用视觉、雷达等多传感器对多源定位信息融合,修正惯导平台时间的积分误差,新型地铁列车自主定位和主动防护系统经过在城市轨道交通现场实际试用证明,该系统在为列控系统提供高可靠、高精度定位信息的同时,实现列车的主动防护。     

铁路工务应急定位与导航服务系统

为解决铁路应急管理中地理位置信息的不兼容，实现对事故地点的定位与导航，研究了一维坐标系向二维坐标系的转换算法，阐述了里程点坐标换算的计算方法和实现过程，在此基础上，设计了一套基于移动终端的铁路工务应急定位与导航服务系统，借助百度地图接口，系统以Java作为主要开发语言，选用Android Studio作为集成开发环境，以京沪线部分数据为例，按功能设计进行开发，实现了定位与导航。对于应急管理中救援，具有重要意义。     

基于GPS与惯性测量单元的列车组合定位系统

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。