基于CS-BP的列车卫星定位欺骗干扰检测方法

随着列车运行控制模式车载自主化、系统智能化发展需求的不断深化,新型列车运行控制系统的设计与运用对列车测速定位自主性、可信性的需求愈发显著。全球导航卫星系统因其具备覆盖范围广、定位精度高、全天候等优势,成为新型列车控制系统实施列车自主定位的重要发展应用方向。卫星导航系统存在显著脆弱性,来自铁路沿线运行环境的干扰会对列车定位感知性能形成严重威胁,因此,准确、及时检测并识别干扰的发生是实施有效防护并确保列车运行安全的关键。欺骗式干扰通过信号转发或者定制生成虚假卫星信号信息,可诱骗接收机终端使其解算出错误的定位结果,具有复杂性、隐蔽性和危害性,对特定设备的影响极大。基于此,研究并提出一种列车卫星定位欺骗干扰检测方法。首先,分析列车卫星定位面临的欺骗干扰特征;其次,提取对欺骗干扰敏感的观测量构建典型特征量;然后,设计包括样本集构建、离线模型训练、在线检测识别等环节的欺骗干扰检测总体方案,提出基于布谷鸟搜索算法改进BP神经网络的卫星定位欺骗干扰检测模型构建方法;最后,搭建列车卫星定位欺骗干扰测试环境,采用多种观测信息及特征实施干扰样本的CS-BP模型训练并将其用于识别特定形式欺骗干扰的存在与特征,...     

基于非参数贝叶斯模型的列车卫星定位方法

基于卫星导航的列车测速定位是当前新型列车控制技术领域的研究热点。针对现场运行环境中卫星定位观测特性的不确定性对动态定位解算性能的不利影响,在卫星定位估计解算过程中引入基于Dirichlet过程的非参数贝叶斯模型,在导航卫星观测特性不定且存在性能退化风险的条件下,提出了基于Dirichlet过程混合模型驱动的高斯分布混合更新策略,给出了多滤波器动态联合状态估计计算方案。分别采用仿真数据及现场实测数据进行计算的结果表明,在常规定位估计解算中引入Dirichlet过程混合模型,能够对未知不确定的导航卫星观测特性实现有效适应,提升定位性能对观测条件的容忍能力,降低单一观测分布假设的模型失配和性能劣化风险。     

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。     

列车卫星定位故障影响分析与检测方法研究

基于全球导航卫星系统的列车定位是铁路多种新型列控系统应用的关键支撑.为了满足特定铁路应用对安全性、可靠性的实际需求,分析了卫星定位可能存在的故障对列车定位性能的影响;基于完好性概念对列车卫星定位故障特征空间进行了划分;在此基础上研究了列车卫星定位单元故障检测方法.结合青藏铁路实际现场数据以及故障注入手段,对提出的故障检...     

一种基于钢轨枕的中低速磁浮列车组合测速定位方法

中低速磁浮列车因其特性,无法使用轮轴式传感器测量车轮运动状态,也无法像高速磁浮测速那样通过检测轨面上分布规律的参照物来计算列车的速度与位置。提出了一种基于中低速磁浮钢轨枕的高精度测速定位方法,使用加速度计和涡流传感器检测列车运动状态,再与雷达的信息进行比较判断,共同计算出列车的速度和位置。通过在长沙中低速磁浮线路上的试验测试,证实这种测速方法的精确度和实时性能够满足需求。     

基于克里金法的列车定位方法研究

为解决卫星观测视野不良或导航信号受干扰时,北斗定位解算失效导致列车失去定位,提出基于克里金法的场强定位方法对卫星导航定位方式进行有效替代.利用列车沿线性轨道固定往复运行且信号交织覆盖的特性,通过克里金法对采集的无线场强进行插值,能够在降低无线数据采集工作量的同时实现无线场强数据库快速建立和动态更新.通过Tower Co...     

基于GNSS的轨道占用识别技术综述

列车的位置信息是列车控制系统的重要的基础信息,基于卫星导航(GNSS)的列车定位是近年来的研究热点,轨道占用识别是实时确定列车所在的股道及具体位置。本文介绍基于GNSS的轨道占用识别的原理,分析GNSS技术应用于轨道占用识别的可行性以及应用中的难点,包括GNSS用于轨道占用识别的精度及完好性问题,以及初始定位时的轨道识别问题。阐述目前国内外已有的一些基于GNSS的轨道占用识别方法,包括检测道岔状态、辅助应答器、检测航向角、地图匹配、隐马尔可夫模型,详细分析其原理、功能以及优缺点,认为采用隐马尔可夫模型进行定位不需要其他辅助手段,并可以有效地解决初始化定位问题,是一种较好的方法,需要进一步研究并进行实际测试验证。     

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。     

新型列控系统列车综合自主定位技术研究

安全、准确、高可靠的列车定位技术是列车运行控制系统的基础和核心.现有列控系统的列车定位技术依赖轨道电路,建设及运维成本高,难以适应高海拔铁路的恶劣应用环境.为此提出一种基于卡尔曼滤波的多源融合测速定位技术方案,综合利用卫星导航信息、轮速传感器信息、加速度计信息、应答器信息等,进行列车走行距离和速度计算,可以摆脱对轨道电...     

基于多传感器的信息融合列车定位算法研究

针对轨道交通列车定位功能的需求,提出了基于轮轴速度传感器、加速度传感器和卫星定位的多传感器信息融合列车定位算法。在列车经过坡道、弯道时,通过轮轴速度传感器和加速度传感器,实现列车运行方向角度的计算,修正卫星定位的定位结果,提高卫星定位精度。通过现场试验验证,本文提出的算法能够有效地提高列车通过坡道、弯道时的定位精度,具有实际的应用价值。     

基于轮轴速度传感器和加速度传感器的混合测速测距算法研究

为避免单一轮轴速度传感器在测速测距中存在的问题,设计了一种基于轮轴速度传感器和加速度传感器的混合测速测距算法。经过实验室仿真环境测试,证明该算法能有效地检测出列车是否出现空转或滑行,并保证在列车发生空转或滑行后的测速测距误差能够满足车载控制器对测速测距精度的需求。     

融合轨枕检测和卡尔曼滤波的中低速磁浮列车测速定位优化算法研究

可靠、准确的速度位置信息对于中低速磁浮列车的安全行驶起着至关重要的作用.基于中低速磁浮列车测速定位中常用的轨枕计数检测方法,采用2套涡流传感器冗余设备采集列车的速度、位移数据,提出不同速度下列车测速定位的优化算法.在该优化算法的基础上融合了卡尔曼滤波,通过不断迭代和更新,得到准确的速度位置信息,并计算出采用2套测速设备...     

引入卫星导航系统的虚拟应答器中列车定位方案适应性研究

随着新型列车运行控制技术及系统的快速发展,基于卫星导航的列车运行状态自主感知已成为下一代列车运行控制系统的重要发展方向。虚拟应答器是将全球导航卫星系统引入列车运行控制系统的有效途径,卫星定位因易于受到信号观测条件限制导致性能约束,无法直接满足虚拟应答器的应用需求。针对虚拟应答器中卫星定位的应用模式进行适应性分析,总结出不同线路及运行条件下虚拟应答器卫星定位方案的设计与应用建议。首先,介绍引入卫星定位的虚拟应答器的运行机理;其次,给出基于自适应交互多模型的虚拟应答器捕获原理;然后,对卫星定位独立定位、卫星定位/惯性导航系统松耦合定位、卫星定位/惯性导航系统紧耦合定位3种典型方案的核心思路、系统架构、计算流程进行设计与分析;最后,采用现场数据及仿真测试,对3种卫星定位方案的定位性能、计算效率、用于实施虚拟应答器捕获的时空精度特征进行评估与对比。研究结果表明：卫星定位/惯性导航系统紧耦合定位方案的综合效益更优。对引入卫星导航系统的虚拟应答器中列车定位方案的适应性进行了分析,所得结果能够为虚拟应答器结构与逻辑方案的设计提供参考,为新型列车运行控制系统的优化设计与设备研制提供有效支持。     

基于多传感器信息融合的轨道交通列车轮径校正方法

多传感器信息融合是实现轨道交通列车高精度定位的发展趋势。针对列车车轮在运行过程中逐渐磨损导致轮径减小,从而影响轮轴速度传感器测速定位精度的问题,通过分析定位传感器的误差特性,采用轮轴速度传感器、加速度计和多普勒测速雷达构成列车组合定位系统,并结合卡尔曼滤波理论,提出一种基于卡尔曼滤波的轮径预测校正方法。该方法在各传感器工作正常时,通过多传感器信息滤波融合得到列车运动状态参数的最优估计,并完成轮径校正;在辅助传感器失效或故障时,通过过去和当前的传感器量测信息对未来一定时间内的列车运动状态做出定量的预测估计,进而完成轮径的预测与校正。仿真试验结果表明,本文所提出的方法能够达到较高的精度水平,提高了列车组合定位系统的可靠性和自主能力。     

结合测速测距的卫星定位法研究

根据下一代列车运行控制系统的发展趋势,青藏铁路列控系统通过采用基于卫星定位系统的列车实时定位方案取代区间大量实体应答器的部署,在降低部署和运营成本的同时,可提供列车的实时精确定位.分析卫星定位的方案,提出在使用卫星定位系统进行列车连续定位时结合车载的测速测距信息,避免列车过道岔情况下定错列车所在轨道的问题.     

基于北斗卫星导航的悬挂式单轨列车定位技术研究

结合对轨道交通现有成熟列车定位技术的分析,探讨了基于北斗卫星导航的定位技术在悬挂式单轨交通中应用的可行性,提出了一种采用北斗卫星导航技术实现悬挂式单轨列车定位的方法;针对卫星导航信号在城市高大建筑密集区和山区衰落问题,提出采用北斗信号覆盖增强方案,实现无卫星信号环境下的卫星导航信号连续覆盖。     

基于状态估计的虚拟应答器捕获方法研究

基于卫星导航的列车运行状态自主感知是下一代列车控制系统的重要发展方向之一,采用虚拟应答器这一技术方案能够以较高的系统兼容性将卫星定位应用于列控系统,并实现系统自主化能力和成本效益的优化。本文基于虚拟应答器的基本原理,分析常规基于捕获半径的虚拟应答器捕获策略存在的问题,采用状态估计思想提出一种实现虚拟应答器捕获的新方法,该方法利用状态空间模型及估计算法对列车与虚拟应答器的接近状态进行估计计算,在确定列车位置的同时利用轨道电子地图及状态预测完成虚拟应答器的捕获判决。基于实测数据进行仿真的结果验证了本文所述方法相比于常规固定捕获半径方案在定位精度、捕获性能、捕获时间分辨率等方面的优势,反映了该方法用于未来实现基于卫星导航的列车控制系统的重要潜力和应用价值。     

基于通信的列车控制模式下的列车定位新技术

分析了目前常用的列车定位技术的优缺点。介绍了基于多传感器信息融合和基于漏泄同轴光缆的列车定位新技术。对利用漏泄同轴光缆或基于多传感器信息融合测速定位方法实施CBTC(基于通信的列车控制)模式下列车精确定位进行理论探讨,为解决现有采用轨道电路和信标进行列车定位精度不高和初始化过程长等缺点提供了借鉴思路。     

高速磁浮列车测速定位问题综述

为研究高速磁浮列车测速定位问题,从系统工程角度阐述测速定位问题的技术本质是车地时空关系的表达,功能目标是实现车地时空信息的实时获取与交互,重点在于信息层面而不是单纯的测速定位技术研究应用或系统构建。分析归纳了在技术选用和系统设计时需充分考虑的时空一致性、时空约束性和时空敏感性特征以及五方面具体特点;汇总了高速磁浮列车测速定位技术研究进展,包括感应环线技术、齿槽检测技术、车载多普勒雷达技术、脉宽编码检测技术、射频应答器技术、卫星导航技术以及光纤测量技术,并分别从原理、优缺点、适用性、应用情况等方面进行分析。鉴于目前的研究绝大多数集中于技术层面,从工程化角度出发展望了测速定位技术和系统的发展,认为雷达技术、通感一体化技术、基于惯导的组合测速定位技术以及摄像测量技术值得关注,以工程化为目标的系统研究、设计和优化还需深入进行,需要跟随技术发展对多种技术组合进行持续研究和试验,并应构建测速定位技术的指标体系和评价方法。针对目前的系统架构下不能充分支持时空信息共享的问题,给出了一种总线架构参考。     

基于GPS和里程计的列车定位方法

列车测速轮对的空转/滑行和车轮磨损是影响车载里程计(ODO)测速、测距精度的主要原因。针对该问题,通过传感器定位特性分析,在列车里程计基础上引入GPS技术,构建车载组合定位系统。通过GPS和ODO的信息融合,建立空转/滑行和车轮磨损的检测与误差校正计算模型,完成相关检测和误差校正。仿真试验结果表明,所提出的列车定位方法是有效的,可以提高车载定位系统的自主定位能力。