基于LTE-R的高速列车定位方法研究

摘要

随着近年来我国铁路行业的快速发展,高速铁路已成为铁路运营部门的一张新名片。动车组列车给乘客带来了出行便利和舒适环境的同时,它的高速度运行也对铁路部门的安全和高效运营提出了新的挑战。
　　铁路部门需要实时对每一列车定位,即准确获得列车在线路上所处的位置,以保证行车安全。传统铁路的列车定位方法有轨道电路法、查询—应答器法等,以及应用于其它轨道交通方式的交叉感应环线法和扩频无线电法等新型定位方法。针对这些方法中存在的只能点式定位、精度不高、大量设立轨旁设备等弊端,本人提出了一种利用铁路专用移动通信网络对高速列车进行无线定位的方法。该方法具有定位精度较高、实现连续定位、节约成本开销等优势。然而无线通信的信道具有的不确定性,容易使无线信号在传送过程中受到噪声干扰、多径衰落、路径损耗等因素影响,这些影响将进一步导致无线信号携带的信息参数测量不准确,造成部分地区的定位精度较低。因此如何合理设计定位系统的结构和流程也是本文研究的关键内容。
　　为此,本文拟从高速铁路移动通信的发展趋势入手,对基于长期演进计划应用(Long Term Evolution for Railway, LTE-R)的高速列车定位方法展开深入研究。LTE作为公共的第四代移动通信系统,具有数据速率高、移动性好、服务质量优、安全性好等特点,其应用于铁路的版本 LTE-R由国际铁路联盟提出,它对铁路通信技术的发展起着巨大的推动作用。基于 LTE-R的高速列车定位方法主要思路是:利用铁路专用移动通信系统LTE-R的网络对列车实施无线定位,即由接收设备对发射设备发出的无线电波参数进行测量,并对测量值进行相关估计,进而测算出发射或者接收设备的位置。
　　论文内容安排如下:首先介绍了现有的列车定位方式和铁路专用通信的发展,研究了 LTE物理层相关参数的协议标准,阐述了无线定位方式的分类以及使用无线方式进行列车定位的优势,同时还分析了列车的无线定位方式的选择相比于公网中的无线定位的特殊性,如铁路对列车的约束性和定位基站之间的位置关系等;接下来,论文提出了基于 LTE-R的高速列车定位方法,包括影响定位方式选择的因素、列车定位的原理图和工作流程,以及参数估计和位置计算;最后,论文对所提定位方法进行了计算机软件MATLAB/Simulink仿真,仿真结果对实际工程应用提供了一定的参考。

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1绪论

1.1选题背景

1.2研究内容及目的

1.3列车定位方法现状分析

1.4 论文结构

2 LTE-R系统

2.1 铁路专用通信发展

2.2 LTE-R的提出

2.3 定位相关物理层特性

2.4 本章小结

3列车无线定位技术

3.1 无线定位原理

3.2 无线定位方式

3.3 列车无线定位的特点与优势

3.4 本章小结

4基于LTE-R的高速列车定位

4.1 列车定位系统方案

4.2 定位参数估计

4.3 列车位置解算

4.4 建模及仿真

4.5 本章小结

结论

致谢

参考文献