通信环线和GPS的综合定位技术在有轨电车信号系统上的研究

摘要

当今世界,伴随着轨道交通发展的日新月异和全球工程技术的突飞猛进,人们对轨道交通列车运行的安全性提出了更高的要求。实现列车控制智能化、车地通信实时化、列车定位精确化、综合服务人性化等成为现在及未来城市轨道交通发展的必然要求。列车定位系统作为列车运行控制系统的重要组成部分,是列车运行安全的重要保障。传统的定位技术已经远不能满足当今列车定位的新需求,许多科技工作者已经致力于研究列车综合定位技术。　　综合定位技术是指基于现存的列车定位技术并结合先进的GPS或GLONASS等卫星导航系统开发出一套符合列车运行条件能实时精确传输列车位置信息的组合定位方式。本文所研究的课题正是基于以上综合定位技术思想,将轨道通信环线和GPS定位技术结合起来设计出一套适用于有轨电车的车载定位系统。目前,城市轨道交通运输系统主要有地下铁道、有轨电车、轻轨交通、磁悬浮等,而有轨电车作为其中的一种,因其建设周期短、建设形式灵活、载客数量多、建设能耗少的明显优势被许多发达城市所采纳,据报道,我国广州市、淮安市、海口市都将推广有轨电车系统。有轨电车发展潜力巨大,因此高精度的GPS和通信环线综合定位技术也存在着巨大的市场潜力。　　鉴于有轨电车的运行环境,本文的研究思想如下:1)有轨电车主要应用于一些发达城市,密集的高层建筑群会对GPS信号造成干扰,甚至中断,因此GPS信号的干扰呈一定的规律性。2)通信环线对电车的定位是通过环线交叉点的位置确定的,交叉点的位置由车载收发器通过电磁感应获知,因此精确度不高,使用综合定位技术能以修正。　　本文的创新点在于通过主要阐述了GPS定位误差的来源和通信环线定位的特点,采用先进的信息融合算法,将GPS定位信息和通信环线定位信息融合起来,进行电车的综合定位导航,因此综合定位系统能充分发挥GPS和通信环线的各自优势,优劣互补,从而获得较满意的定位精度。　　本文主要的研究工作是,初步设计了符合我国轨道交通标准的综合定位系统,其次对综合定位系统中GPS信号和通信环线信号定位数据进行了融合处理。分别将GPS和通信环线信号同时经对应局部滤波器处理,产生局部最优状态估计,然后局部最优状态经主滤波器融合处理后产生全局状态最优估计。滤波过程中,定位数据分别单独处理,计算量大大减少,计算效率显著提高。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及意义

1.4 论文组织结构

2 有轨电车定位的关键技术及理论

2.1 GPS定位系统

2.2 通信环线定位系统

2.3 定位数据融合理论

2.4 本章小节

3 综合定位系统设计方案

3.1 系统设计方案及构成

3.2 车载界面设计分析

3.3 定位系统下位机设计分析

3.4 本章小结

4 定位系统车载界面设计

4.1 电子地图设计

4.3 定位模块设计

4.4 电车运行轨迹的回放及数据存储

4.5 本章小节

5 定位系统下位机设计

5.1 GPS接收平台设计

5.2 通信环线定位设计

5.3 定位数据融合算法实现

5.4 GPRS通信模块设计

5.5 车载记录仪

5.6 本章小结

6 提高综合定位方式精度方法及未来展望

6.1 综合定位方式定位精度提高的方法

6.2 未来展望

6.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果