列车实时追踪及预警系统的定位方法研究与设计

摘要

近年来，随着轨道交通事业在我国的快速发展，轨道交通正朝着更快捷，更舒适，更安全，更密集的方向迈进。在整个轨道交通的运行过程中，列车定位无疑是列车安全运行的基础与保障。如何能够更好的实现快速，准确的获得列车位置信息，已成为当今需要不断研究与实践的课题。目前，国内外针对轨道交通的定位方法中，全球卫星定位以其成本低，维护方便等优点已成为各国竞相研究的热点，但与此同时，我们也看到卫星定位易受环境的影响，严重时甚至会出现无法定位的情况。随着我国对北斗卫星导航系统的部署实现，基于铁路运输的战略性，机密性等因素的考虑，如何利用北斗卫星系统进行列车定位已成为当下研究的一个热点。本文就是针对以上的情况，实现对列车定位的方法研究与设计。
　　本文的选题结合了北京中铁通电务技术开发有限公司的铁路列车运行间隔实时追踪及防撞预警系统，分别从北斗卫星定位和基站定位两个方面进行了研究与设计。在可以接收到卫星定位信息时，根据曲线拟合和卡尔曼滤波等方式对数据进行处理和判断，进而获得列车的位置，方向和距离信息;而当受到环境等因素导致的无法实现列车定位的情况下，本文采用获得的基站信息，分别利用一元线性回归和对数函数的算法来实现列车的定位，通过测试验证得出，采用一元线性回归的算法在定位范围与精度上更加准确。
　　通过以上方法的研究与设计，可以有效的弥补卫星定位存在的缺陷。因为是针对某线进行研究的，具有高度的保密性，它有效的避免了使用目前经常采用的电子地图等方式，在一定程度上保证了保密性的要求。另一方面，基于此方法的研究与设计可以占用更少的CPU资源，更少的内存，提高系统的性能，针对基站定位部分的方法研究与设计，实现了仅仅只在客户端处理，而不需要独立的基站处理中心，这是与目前市场上(如google）基站定位方法不同之处，这样做可以简化设备，大大提高系统的运行速率与运行维护的成本。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题的背景和意义

1．2 列车定位技术现状分析

1．3 预警系统简介及现状分析

1．4 论文主要工作内容及结构

2 基于列车的定位方法研究

2．1 基于卫星定位的方法研究

2．1．1 GPS卫星导航系统

2．1．2 GLONASS卫星导航系统

2．1．3 Galileo卫星导航系统

2．1．4 北斗卫星导航系统

2．2 基于无线定位的方法研究

2．2．1 基本定位原理及方法

2．2．2 定位误差来源

2．2．3 定位误差抑制方法

2．2．4 基于移动终端定位技术介绍

3 列车定位方法的硬件设计

3．1 概述

3．2 经纬度数据的采集设计

3．2．1 北斗卫星系统

3．2．2 北斗接收机组成

3．2．3 北斗接收机工作原理及流程

3．3 基站ID的采集设计

4 列车定位方法的软件设计

4．1 概述

4．2 北斗定位模块

4．2．1 软件结构组成框图

4．2．2 数据处理模块

4．2．3 算法模块

4．2．4 存储模块

4．2．5 结果与验证

4．3 基站定位模块

4．3．1 软件结构组成框图

4．3．2 数据采集部分

4．3．3 数据处理部分

5 结论与展望

参考文献

索引

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