【摘 要】
：
基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）和惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）组合的列车定位可以有效克服惯性导航误差随时间累积的缺点,为列车运行控制系统提供精确、连续、可靠的定位信息。卡尔曼滤波算法在系统状态空间模型及高斯统计特性假设下,能够基于导航卫星观测信息对惯性导航的累积误差进行校正和约束。
【基金项目】
：
国家自然科学基金项目“面向列车运行控制的无缝定位方法研究（61873023）”；
论文部分内容阅读
基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）和惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）组合的列车定位可以有效克服惯性导航误差随时间累积的缺点,为列车运行控制系统提供精确、连续、可靠的定位信息。卡尔曼滤波算法在系统状态空间模型及高斯统计特性假设下,能够基于导航卫星观测信息对惯性导航的累积误差进行校正和约束。然而,在实际列车运行过程中,定位观测量的特性具有时变特征,常规卡尔曼滤波算法采用固定参数假设,无法适应动态变化而面临定位性能降级或滤波器发散问题。此外,卫星信号观测质量极易受列车运行环境影响,铁路沿线遮挡或信号干扰都会导致卫星信号观测条件受到限制,从而可能导致GNSS/INS组合定位性能受到影响。如何解决导航卫星观测条件受限问题、提升列车定位鲁棒性,已成为将北斗卫星导航系统用于列车控制等应用的关键因素。本文面向卫星信号受限观测环境下的实际需求,研究了鲁棒列车定位方法,构建了GNSS/UWB/INS紧组合列车定位框架,设计了具备观测噪声参数自适应能力的鲁棒无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter,UKF）算法,并针对不同类型的卫星信号受限环境对所提出的列车定位框架与方法实施了验证。论文主要完成了以下研究工作:（1）分析了卫星定位主要误差来源以及处理方法,建立了GNSS和INS定位系统误差模型,设计了GNSS/INS紧组合列车定位框架。（2）基于抗差估计思想,提出一种鲁棒UKF定位融合估计算法,设计了基于观测新息的自适应滤波策略,提升对不同观测统计特性的鲁棒能力,并基于实际场景数据对所提出的参数自适应鲁棒UKF算法性能进行了验证与分析。（3）针对完全遮蔽、信号干扰两类典型卫星信号受限条件,引入超宽带（Ultra Wide Band,UWB）定位技术,设计了UWB/INS组合定位方法,提出了卫星信号干扰检测与排除算法,并基于现场数据和仿真实验对所提出方案的定位性能保障能力进行了验证。根据方法研究与实验验证结果,本文提出的参数自适应鲁棒融合估计方法在不同观测噪声特性条件下均能够达到良好的定位性能,UWB/INS组合定位模式的引入与卫星信号干扰检测排除机制的应用,能够有效改善列车定位对典型卫星信号受限条件的防护能力,对于促进北斗卫星定位在我国新型列车控制系统中的应用具有支撑意义。图78幅,表14个,参考文献55篇。
其他文献
随着中国高速铁路的迅猛发展,选择高铁出行的居民数量急剧增加。巨大的客流量给高铁车站的公共交通带来了新的挑战。如何快速、高效的疏散高铁车站客流,提高乘客的乘车体验,是一个具有很高研究价值和现实意义的问题。为了满足高铁乘客的乘车需求,北京公交集团推出高铁快巴公交产品。但在实际运营中,主要结合人工经验进行线路规划,并没有体现出高铁快巴的灵活性。本文充分的借鉴了国内外需求响应式公交的运行特点,对高铁快巴的
新一轮科技革命推动城市轨道交通进一步发展,提出了运力与需求更加精准匹配的新要求。城市轨道交通列车时刻表为乘客提供出行参考信息,为运营商提供工作安排依据,是城市轨道交通运营过程中关键的一环。考虑实际中不确定因素对客流的影响,调整时刻表使运力与需求合理匹配,避免由于不确定因素影响造成最优时刻表失效,能够为运营商提供有效的列车运行决策支持。本文以不确定客流和城市轨道交通单条线路循环为背景,从运营商角度,
高速铁路所穿越的区域复杂多样,其运行给沿线周围环境带来的振动、噪声影响不容忽略。结合我国高速铁路多元化的发展,高速行车条件下轨道结构振动及辐射的噪声源也更为复杂,深化高速铁路结构振动及辐射噪声的理论体系尤为重要。本文依托国家自然科学基金"青年基金"项目（基于振声耦合的高速铁路高架线轨道结构动力机理精细化分析,项目批准号:51708021）,从高速行车条件下的轨道结构振动传递机理出发,建立了车辆-无
随着旅客出行模式多样性的提高,运输市场的竞争越来越激烈,铁路运输企业逐步推进多元化经营模式的发展。铁路客运站由于其特殊的功能性质,集聚的客流量多,若在不干扰正常运输功能的情况下发展客运站商业服务,既可以减少客流资源流失的浪费,增加铁路企业的非运输收入;又能满足旅客途中的消费需求,提升旅客乘车过程中的感知体验。但目前我国客运站商业服务的设计与空间布局的优化均缺乏相关理论和方法支撑。铁路客运站的商业空
近年来我国市域快速轨道交通发展迅速,在城市轨道交通线路运营里程中仅次于地铁。大规模建设新线之际,提高线路通过能力是市域快轨研究的重点。然而,折返能力是限制线路通过能力的瓶颈,如何优化提升折返能力,减少折返能力对线路通过的制约是市域快轨前期设计及后期运营的关键。市域快轨终点站折返能力受站场基础设施、信号系统及运营组织方案等多因素的影响。其站场设计中,安全距离可在一定程度上保证列车运行的安全性。然而,
为了满足轨道交通领域日益增长的运力需求,虚拟编组的概念应运而生,并逐渐成为列车运行控制领域的研究热点之一。虚拟编组使用无线通信代替机械连接,列车追踪间隔将大幅度降低。这种行车方式虽然提升了运输效率,但是动态编组和编组完成后极低的追踪间隔给列车控制带来巨大挑战。目前国内外没有形成一套适用于虚拟编组的列车控制策略。为此,本文从列车动态编组过程和完成编组后的紧密追踪过程入手展开研究,并提出相应的控制方法
车载设备软件故障是影响列控系统中列车运行安全的重要因素,因此,从软件开发周期上对车载设备软件功能逻辑进行快速、准确、不同粒度的故障诊断具有重要意义。传统的车载设备软件故障诊断主要依赖于基于测试案例集的离线测试及人工调试等方法,存在故障检测实时性和完备性不足、故障定位效率低等问题。本文结合新型列控系统车载设备软件设计实现阶段的功能需求,提出了一套基于模型和数据驱动结合的软件故障诊断方法,具体研究内容
针对目前常导磁吸式电磁悬浮系统中存在的常导线圈耗能严重、磁体易发热,悬浮间隙过小导致轨道造价过高等问题,结合第二代高温超导带材YBCO载流性能不断提升、制备成本不断降低的发展趋势,在长沙磁悬浮快线现有常导电磁铁结构的基础上,对常导电磁铁进行改进,提出高温超导与常导混合悬浮的设计方案。本文对应用于磁浮列车的高温超导与常导混合悬浮电磁铁基本单元进行了结构设计,利用有限元仿真软件对其悬浮性能进行电磁分析
本文从应用型本科院校单片机课程的教学目的出发,论述如何在理论教学中融入大量丰富的案例,使学生获得有关单片机的软硬件基本知识及相关应用系统的设计及编程能力,熟练使用相关单片机调试辅助工具,如Keil,Proteus等,从而能综合运用单片机软硬件技术解决工程实际问题,独立设计和开发基于单片机的电子系统,为工业生产和科学研究奠定良好的基础。
习近平总书记曾在多次讲话中提及谷文昌,称赞他专一于泽被后人的"潜绩"。谷文昌在福建省东山县担任县委书记期间,带领当地干部群众通过十几年的努力,在沿海建成了一道惠及子孙后代的防护林,也在老百姓心中树起了一座不朽的丰碑。在当地,逢年过节,"先祭谷公,后祭祖宗",已相沿成习,人们阖家祭拜他们最敬重的县委书记。