基于最大偏差准则的列车卫星定位完好性监测方法

卫星定位实现列车运行状态的自主感知是下一代列车运行控制系统的重要发展方向。基于卫星的车载定位方式能够有效减少轨旁设备,降低建设和维护成本,提升列车定位的自主性和可信性。卫星定位应用需要符合铁路的安全性要求,为实现卫星定位列控应用的安全评估进行卫星定位完好性监测,研究了卫星导航领域与铁路电子电气设备领域已有的规范和标准,考虑测量噪声对水平保护级别的影响,提出基于最大偏差准则的完好性监测算法。实测结果表明,基于最大偏差准则的完好性监测算法能够有效保障定位结果的完好性,降低出现非安全漏报的风险,为卫星定位铁路安全应用完好性监测和安全完整性分析提供一定的参考。     

轨道交通GPS错误数据检测算法研究及验证

对某线两车站间轨道的58601组GPS测量数据的分析发现,数据存在测量过密或重复记录、测量过疏或忘记记录、往返测量、测量或记录错误等4种错误模式。为此提出对应的4种算法进行检测判断:针对前2种错误模式,根据相邻两点之间的距离来判断;针对错误模式3,根据当前点和其后第2点之间的间隔距离来判断;针对错误模式4,根据相邻线段的角度变化来判断。利用Matlab编程实现了算法,以58601组数据为例进行计算和确认,并与人工判断相比较。结果表明:该算法是有效的,检出率为100%,大幅压缩了检测时间,既减少了工作量,也保证了判断的正确性。     

基于GPS和RFID技术的铁路信号设备巡检系统

为便于对铁路信号设备巡检人员的管理，结合GPS（卫星定位系统）和RFID（射频识别）技术，设计了一种铁路信号设备巡检系统。它采用GPS技术记录巡检路径，考查巡检人员是否按照规定的路径和顺序检查设备，采用RFID技术考查巡检人员是否检查了某个设备。结合两种技术考查巡检人员开箱检查信号设备时的操作规范性。它将克服基于信息钮扣巡检系统的信息钮扣易受破坏、接触不良的缺点，避免由于GPS／GIS巡检系统的巡检精度低导致无法区分设备的缺陷，同时解决基于RFID的巡检茅统无法进行线路巡检和无法考察巡检人员操作规范性的问题，提高了巡检系统的可靠性。本文介绍了系统设计原理、关键技术的运用及软硬件实现。     

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。     

一种适用于列车预警系统的GPS差分基站设计

列车紧跟踪预警系统作为一套实现列车运行状态监测及接近预警的保障系统,可以有效提高列车运行安全性.差分GPS作为该系统的重要定位手段,对于提高列车定位精度、保证安全预警逻辑实现有着十分重要的意义.通过分析GPS差分基站的原理及其功能需求,对GPS差分基站的布设方案、系统结构、软硬件设计做了详细的介绍.对在武汉—宜昌高速铁路沿线布设的多个GPS差分基站进行了系统测试,结果表明,使用伪距差分的车载GPS定位终端显著地提升了定位精度,GPS差分基站可以满足既定的功能需求.     

GPS软件接收机信号仿真与算法验证

卫星定位系统(GPS)是解决城市轨道交通中列车安全快速运行的有效手段。采用Matlab/Simulink软件,仿真GPS中频数字信号,并将信号送入PC机,编码实现捕获跟踪算法;通过该方法,验证捕获跟踪算法的可行性。     

基于HMM的列车轨道占用自动识别算法研究

在列车运行控制系统中,及时准确地了解列车所在位置事关列车运行安全.在车站,列控系统需要准确了解列车所在股道,以控制两列列车在车站交会或越行.由于车站股道密集,单纯依靠卫星定位系统(GNSS)确定列车所在的股道有较大困难.隐马尔可夫模型(HMM)是广泛应用于语音处理的一种时间序列统计模型,本文将HMM应用到列车股道占用自动识别中,对列车运行轨迹建立HMM,解决了卫星定位系统用于列车定位时列车占用股道的识别问题.对于HMM状态个数、卫星定位输出频率与列车运行速度对识别的影响等做了进一步的研究,得出优化参数.     

基于弹复力效应的列控车载设备可靠性分析方法

列车运行控制系统结构复杂,列车在运行过程中,任何微小的干扰都有可能造成行车事故,甚至导致灾难性的后果。弹复力是指系统在正常运行状态过程中,由于系统内部潜在故障或外部突发干扰引起系统功能中断的情况下,系统内部被动或由于外部主动因素进行系统状态修复,再恢复到正常运行状态的响应能力。通过对历史故障数据的统计分析,选择故障现象较集中的车载设备作为研究对象。采用离散时间贝叶斯网络方法,对列控车载设备进行运行可靠性分析;通过构造"弹性三角"模型,计算出车载子系统在不同故障情况下的弹复能力。经计算当系统发生短期可恢复故障时,系统的弹复能力为96.32%。依据上述分析结果,提出基于弹复力效应的系统视情维修策略。     

利用GPS／DR技术实现列车定位

首先介绍了常用的车辆定位技术GPS和航位推测法（DR），并分析各自的优抽屉点，然后提出用卡尔曼滤波（Kalman）技术来实现GPS和惯性传感器的组合定位。     

GPS/CP车辆定位与交叉口冲突检测

针对车辆行驶在城市道路中时GPS定位性能受限的问题,提出了一种基于车路协同定位(CP)与高度约束模型的紧耦合定位方法.基于短程通信协议(DSRC)实现交叉口车路共享车辆状态信息,提出了一种车车(V2V)/车路(V2I)信息协同交互的交叉口车辆冲突检测方法.为了验证GPS/CP车辆定位与交叉口车辆冲突检测方法的效能,搭建了基于场景的仿真环境,进行组合定位仿真验证与多场景交叉口冲突检测仿真验证.仿真结果表明:在可见卫星数量下降的情况下车辆定位误差保持在3m以内;在交叉口车辆为20 veh,且无定位误差的情况下,车辆冲突数和冲突率减少,车辆通过数略有下降;要实现交叉口冲突检测,车辆定位误差应小于6 m.综合利用GPS/CP车辆定位方法较高的定位精度和基于V2V/V2I的交叉口冲突检测方法较高的安全性,能获得较低的交叉口车辆冲突率和较高的交叉口车辆通过数.