基于GPS/INS的列车组合定位关键技术分析

本文在确定列车定位组合方式的基础上,结合列车定位的特点,建立惯性导航系统的误差数学模型,并建立了列车组合定位系统的状态模型和量测模型.采用粒子滤波器对列车速度和位置的误差进行最优估计.仿真结果表明,该列车组合定位系统定位精度高,稳定性好.     

BDS/GPS/GLONASS中长基线解算性能对比分析

北斗三号全球卫星导航系统的建成,显著改变了多星座GNSS(全球导航卫星系统)的空间结构,为了定量评估融合北斗三号的多星座GNSS中长基线解算的精度和可靠性,采用实测中长基线数据,对不同系统组合、不同定权方法、不同观测时长下的BDS/GPS/GLONASS基线解算性能展开试验研究。在分析多星座GNSS基线解算函数模型和先验观测值定权方法的基础上,通过观测某高速铁路框架网65.9 km基线数据,进行不同策略下基线解算对比试验,结果表明：(1)BDS定位性能整体上优于GPS,0.5 h观测时长高度角定权策略下,融入BDS后三系统基线解精度比GPS/GLONASS双系统提高39.7%;(2)高度角定权法总体稳定性优于信噪比定权与等权方法,融入北斗后三系统0.5 h观测时长的基线解算精度与单GPS 2 h的解算精度相当;(3)融入北斗后,BDS/GPS/GLONASS三系统融合可减弱不同定权方法的中长基线解算精度的差异,水平和垂向差异分别为1 mm和5 mm。北斗三号系统将有利于铁路框架网控制测量的定位精度提升及后续作业流程优化。     

高铁CPⅡ控制网BDS/GPS快速测量对比试验分析

随着BDS-3的升空运行,GNSS多星座观测条件得到显著改善,面对新一代北斗卫星导航系统,TB 10601—2009《高速铁路工程测量规范》的控制网观测时长以及作业效率的性能有待评估分析。首先,根据单GPS、GPS+BDS卫星可见性分析全球PDOP值的变化情况;然后,推导其基线解算精度随观测时长变化的先验模型;最后,以某高铁线路CPⅡ控制网的观测数据为例,通过自编软件实现单BDS、单GPS、GPS+BDS三种模式的基线解算。结果显示,相比单GPS、GPS+BDS在我国的PDOP值能够降低0.7～1.6,且相对定位精度(观测时长约16 min)与单GPS(观测时长60 min)相当。示例结果中,GPS+BDS平面和高程方向定位精度分别为4.3 mm和10.9 mm,相比单GPS分别有54%和57%的提升。结果表明,在高铁CPⅡ控制网测量中,GPS+BDS能够将观测时长缩短为规范的34%,且满足GPS所要求的指标,并对规范修订具有一定参考价值。     

基于简化鲁棒UKF的GNSS/INS紧组合列车定位方法

针对GNSS/INS组合列车定位中的信息融合非线性与传感器量测故障问题,为满足复杂多变列车运行场景下列车定位精度与鲁棒性的需求,提出一种基于简化鲁棒UKF的GNSS/INS紧组合列车定位优化方法。综合标准KF的时间更新与标准UKF的量测更新来构建简化UKF,在保证GNSS/INS紧组合列车定位精度的同时改善定位解算实时性。在简化UKF滤波框架内,引入故障检测与自适应调整因子构建简化鲁棒UKF,可以快速检测传感器量测故障导致的系统故障,并对故障历元的量测噪声协方差进行自适应调整降低滤波增益,使得滤波算法具有较强的鲁棒性。采用京沈高铁实测数据与故障仿真数据进行算法定位性能验证与评估,结果表明：基于简化UKF的GNSS/INS紧组合定位算法水平定位精度为2.686 5 m,与传统EKF滤波模型下的紧组合与松组合方法相比定位精度分别提高5.6%和15.0%。此外,提出的简化鲁棒UKF方法可以快速有效检测到不同类型的传感器量测故障,且大幅抑制传感器量测故障,优化复杂运行场景下的列车定位精度与鲁棒性。     

基于DGPS/INS的既有铁路实时测量车系统框架研究

提出了一种基于DGPS/INS的既有铁路实时测量系统的思想和方法.这种方法对克服目前既有铁路测量中劳动强度大、工作效率低、对行车干扰大等缺点有重要意义.     

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。     

低成本亚米级PPP/INS组合导航定位系统研究

铁路智慧工地建设中,对车辆、机具、人员等有实时定位和安全管理等位置服务需求,设计了一种亚米级、低成本、基于微机电传感器(MEMS)的PPP/INS组合导航定位系统。首先介绍系统终端采用的基于零速度更新(ZUPT)和非完整约束(NHC)算法的PPP/INS松组合导航定位方法,然后介绍系统组成,并通过车载实验对开阔环境和半开阔环境下的系统动态定位精度进行分析。实验结果表明,该系统在开阔环境下可满足亚米级定位精度,在半开阔环境下定位精度优于1.0%×失锁距离,相比PPP和u-blox SPP单系统定位优势明显。研究成果对铁路智慧工地位置服务中低成本、亚米级导航定位研究及成果转化具有一定的参考价值。     

基于PPP-GPS/IMU紧组合的列车定位方法

在列车运行控制系统中,列车定位在保障列车安全间隔、生成控制速度曲线、指示列车运行状态方面起到重要的作用.PPP-GPS/IMU紧组合不仅能够提供列车连续的高精度定位,还能减少轨旁设备的修建和维护费用.基于PPP误差模型和拓展卡尔曼滤波构建PPP-GPS/IMU紧组合框架,选择精度更高的精密星历产品替代广播星历,综合分析...     

GPS+BDS卫星定位技术在ITCS系统中的融合应用方案

针对既有ITCS系统仅依赖GPS进行列车定位可能存在的安全风险,提出对既有ITCS系统进行软件升级,利用GPS+BDS卫星定位技术进行列车自主定位。介绍了与ITCS系统列车定位功能相关的设备组成;阐述了列车初始定位和正常运行定位流程;对差分信号源的选择策略进行了优化。在青藏铁路上进行了实际测试,测试结果表明：升级后的ITCS系统在可用性和定位性能方面有了一定提升,可以在青藏铁路进行运用。     

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。     

基于矢量跟踪的GPS/INS深耦合列车自主定位算法研究

为解决传统的GPS/INS松耦合方式在复杂列车定位环境下的性能恶化问题,结合矢量跟踪技术原理,设计并提出基于矢量跟踪的深耦合列车自主定位方法,给出深耦合列车自主定位算法实现流程,建立相应的信号跟踪滤波数学模型;针对复杂环境下的列车组合定位系统非线性问题,引入强跟踪滤波思想对传统的容积卡尔曼滤波算法进行改进以提升算法的稳定性与鲁棒性。以青藏线某区间列车运行数据为基础,通过计算机仿真验证了所提算法在复杂环境下实现列车自主定位过程的有效性与实用性。     

高速铁路车辆系统电磁兼容性能分析与测量

分析高速铁路车辆系统复杂的电磁环境,针对供电系统、列控车载设备(系统)、无线电通信与调度系统中存在的典型电磁干扰现象,分别对低压电源、速度传感器、无线通信设备的电磁兼容问题进行分析,提出相应的解决方法,为建立完善的高速铁路车辆系统电磁兼容标准提供依据。     

GPS系统在铁路导线测量中的应用

对GPS导线测量的作业方式，重点是对导线式布网和交会式网这两种作业模式作了介绍，并且结合某工程实例对两种作业模式进行了分析。     

BDS CORS在复杂山区铁路测量中的应用精度分析

北斗卫星导航系统(BDS)和连续运行参考站系统(CORS)的快速发展为我国铁路领域卫星定位测量工作提供了新的解决方案。为了研究基于铁路带状BDS CORS的测量技术在复杂山区铁路工程测量中应用的具体精度,本文在某复杂山区铁路沿线按30 km间距建设了铁路带状BDS CORS基准站网络,并部署了高精度位置服务云平台。分别采用基于BDS CORS的BDS单星座、全球定位系统(GPS)单星座和全球卫星导航系统(GNSS)多星座三种模式进行模拟长大隧道独立控制网建网测量、快速静态像控测量、实时动态差分定位(NRTK)测量的数据采集和处理工作,并以铁路沿线原基础平面控制网(CPⅠ)、线路平面控制网(CPⅡ)成果进行对比。研究结果表明：按30 km间距布设铁路带状BDS CORS基准站时,基于BDS CORS的BDS、GPS和GNSS三种模式均可用于长大隧道独立控制网建网测量、快速静态像控测量、NRTK测量,成果精度满足现行铁路测量规范的要求,可以代替传统方法进行测量作业。提出的部分精度指标可以为铁路工程建设各阶段BDS CORS建设及铁路测量应用相关规范的编写提供借鉴和参考。     

GPS动态测量技术优劣性分析

叙述了GPS动态测量技术(RTK)的基本工作原理,对其在测量实际应用中的优劣性进行了总结和分析,并对GPS网络RTK技术(VRS)的出现做出了简要说明。     

GPS土地面积测量精度的分析

土地面积量算是整个土地变更调查中关键环节之一，运用GPS技术进行土地变更调查形成的是数字化成果，采用解析法进行面积量算。本文详细地分析了解析法面积量算精度，提出了GPS—PDA在“连续测量”模式下进行土地变更调查时，面积测量精度与数据采集步长之间的关系模型。     

基于DGPS／INS的既有铁路实时测量车系统框架研究

提出了一种基于DGPS/INS的既有铁路实时测量系统的思想和方法，这种方法对克服目前既有铁路测量中劳动强度大，工作效率低，对行车干扰大等缺点有重要意义。     

一种基于GPS/DR/MM组合的列车定位方法研究

针对我国铁路列车定位精度低和实时性差的问题,阐述一种基于GPS/DR/MM组合的列车定位系统框架,同时利用离散平稳小波变换和Kalman组合滤波的方式对列车定位数据进行处理。通过引入离散平稳小波变换,弥补Kalman滤波的非线性差以及需要建立精确系统数学模型的缺点,从而减小定位数据的状态估计偏差。通过GPS/DR/MM的组合定位方法,引入负反馈调节机制,不断修正DR的累积误差,提高列车定位的精度,保证及时、准确、可靠地获取列车的位置信息。通过实验验证,该方法能够满足列车连续和高精度定位要求,对实际工程应用具有一定的参考价值。     

外业GPS—RTK测量的常见问题分析

介绍了外业GPS—RTK测量工作中经常遇到的问题,并对问题作出简单的分析并提出解决办法。