多传感器信息融合的列车测速定位实验平台的研究

摘要

本文首先简述了列车测速定位技术及其发展，多传感器信息融合的优势，并介绍了国外基于多传感器融合的列车测速定位的研究情况。在此基础上，利用虚拟仪器开发工具LabVIEW，自行设计和实现了多传感器信息融合研究的列车测速定位软硬件实验平台，并通过试验证明了该平台具有良好的性能。 基于硬件和信息冗余的原则，本文提出了采用惯性测量单元、电子罗盘、陀螺仪、GPS卫星接收机以及里程计作为列车测速定位实验平台的传感器组合。根据传感器的体积和接口等特性，选用了适当的便携式机箱和工控机，完成了机箱内传感器的合理布局和接口设计。在硬件的实现过程中，采用了两套电源的供电模式，并考虑了硬件抗干扰的问题。 根据试验需要，本文利用虚拟仪器设计软件LabVIEW等实现了该测速定位实验平台的软件功能。利用LabVIEW的优势，设计了良好的人机操作界面。为给多传感器融合的列车测速定位研究提供必要的可靠数据，本文利用LabVIEW的相关技术实现了软件实验平台的数据预处理功能，包括数据的实时采集、同步显示、完整存储等。在数据存储设计中，为便于后续研究对数据的比较分析，我们定义了统一的数据记录格式，并设计了时间戳标识。最后基于MATLAB进行数据处理和LabVIEW设计人机界面的两大优势，利用LabVIEW与MATLAB的接口，实现了数据后处理模块设计以及卡尔曼滤波融合的简单研究。 在完成测速定位软硬件平台的基础上，本文针对实验平台的性能以及传感器工作状况进行了大量的试验，改进并提高了软硬件平台的性能。文中通过长时间定点的试验说明了测速定位平台的稳定性以及数据采样的连续性和可靠性，并通过对铁路现场所得试验数据的分析，说明了所用的传感器工作正常，且传感器获得的数据具有较好的可比性，为下一步传感器融合研究奠定了可靠的基础。

目录

文摘

英文文摘

1概述

2硬件实验平台的结构和实现

3软件实验平台的设计和实现

3.1开发工具LabVIEW简介

3.2软件平台的功能及流程

3.3人机主界面及菜单设计

3.4初始设置模块构成

3.5数据预处理模块实现

3.6综合应用模块的设计

4实验平台的试验及结果分析

5全文工作总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢

附录A 传感器数据预处理窗口