基于GPS和RFID技术的列车组合定位方案设计及数据处理方法研究

摘要

随着铁路和城市轨道交通的快速发展,对列车的实时跟踪定位提出了更高的要求。通过运用新的定位技术来提高列车的定位精度,以保障列车安全快速运行。随着列车定位技术的不断发展,传统定位技术不能满足现在的列车定位要求,采用多种定位方式组合的列车定位系统是目前提高列车精度的主流方向。通过比较各种定位技术的优缺点,可以针对不同的需求,采用不同的定位技术组合模式,达到保障定位精度的同时降低成本的目的。
　　本文研究和分析了目前列车定位技术的背景和国内外发展状况,根据我国列车定位技术的实际情况,设计了列车组合定位方案。该定位方案主要采用GPS定位,在GPS信号弱的路段铺设电子标签,利用RFID技术辅助GPS定位的组合定位思想,设计了整体列车组合定位系统。本文采用的是超高频的RFID识别系统,使用专用的电子标签阅读器,读取标签信息过程中,错误率几乎为零,能完成对GPS的辅助定位功能;设计方案基本原理为:在GPS信号弱或复线区域的线路铺设电子标签,阅读器固定于列车上,当未读取到电子标签时采用GPS进行定位;当读取到电子标签时,利用采集的电子标签位置信息对GPS定位信息进行校正,达到对列车运行状态实时监控的目的。最后对组合定位系统中采用GPS和RFID技术的可行性进行了分析。
　　本文对设计的列车组合定位系统方案进行了模块划分,并对各个模块的功能进行了详细的阐述。通过对列车组合定位系统如何处理GPS和RFID位置数据的深入研究,建立了列车定位数据处理的数学模型,利用数学模型对列车的位置、速度和钟差进行解算;最后通过对数学模型的仿真得出采用RFID辅助定位前后列车定位误差的变化,验证了列车组合定位设计方案的可行性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外组合定位技术研究现状

1.4 论文组织结构

2 GPS技术和RFID技术

2.1 GPS定位原理及系统组成

2.2 GPS定位中常用坐标系

2.3 RFID概述

2.4 列车定位方法的比较

2.5 小结

3 列车组合定位系统的方案设计

3.1 列车组合定位系统的总体结构

3.2 列车组合定位系统定位方案设计

3.3 设计方案可行性分析

3.4 小结

4 列车定位系统数据处理算法研究

4.1 最小二乘法定位算法

4.2 卡尔曼滤波算法

4.3 LS定位算法与卡尔曼滤波算法的比较

4.4 本章小结

5 GPS和RFID组合定位方案的数据处理与仿真

5.1 列车的定位数据处理模型

5.2 RFID位置信息对模型的更新及仿真

5.3 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录A1 卫星某个时刻的全轨道平面分布仿真图

攻读学位期间的研究成果