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一种GNSS/ODO列车组合定位信息融合方法的研究

作　者: 殷琴
导　师: 蔡伯根
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 组合定位 Sage-Husa自适应滤波 Fréchet距离 轨道占用自动识别
分类号: U284.48
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在列车运行控制系统中,列车定位是一项关键性的技术。GNSS (Global Navigation Satellite System)定位技术的引入可提高列车的定位性能,降低现有的基于里程计(Odometer)的列车定位方法的定位误差。利用GNSS/ODO组合定位实现列车定位可以减少轨旁设备、降低成本,研究基于GNSS/ODO的列车定位方法具有重要的实际意义。论文着重从提高列车定位精度和轨道占用识别算法两方面进行研究：首先,搭建了基于GNSS/ODO的列车组合定位系统,在该系统上实现列车定位信息采集、信息同步、信息记录和信息融合；分析整个列车定位系统的软件设计及定位实现方法。其次,论文对改进的Sage-Husa自适应滤波在列车组合定位这一特定环境下的适用性进行了探索,并以实际现场采集数据验证了基于改进的Sage-Husa自适应滤波的列车组合定位系统的定位系能,同时利用组合后的定位信息实现列车在运行轨道区间上的位置更新,提高列车定位精度和可靠性。最后,论文利用列车运行的定位历史信息以及轨道信息,提出了基于平均Frechet距离的列车轨道占用自动识别算法；对算法过程中的参考模板元素间距、列车速度等相关参数的选取策略进行了研究；采用北京三家店车站的实际测试数据对该识别算法进行验证,快速、有效地实现了轨道占用自动识别。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-17
  1.1 选题背景及意义  10
  1.2 组合定位技术  10-13
    1.2.1 GNSS/ODO组合定位技术的优势分析  12
    1.2.2 组合定位技术研究现状  12-13
  1.3 列车运行轨道自动识别技术研究现状  13-15
  1.4 论文的主要工作  15-17
2 GNSS/ODO组合定位系统硬件设计及实现  17-22
  2.1 系统总体方案设计  17
  2.2 GNSS/ODO组合定位系统的硬件设计  17-21
    2.2.1 主处理器模块  17-18
    2.2.2 定位模块  18-20
    2.2.3 数据存储模块  20
    2.2.4 通信模块  20-21
    2.2.5 参考系统  21
  2.3 GNSS/ODO组合定位系统的硬件实现  21-22
3 GNSS/ODO组合定位系统的软件设计  22-27
  3.1 软件总体结构设计  22-23
  3.2 GNSS/ODO组合定位系统定位方案设计  23-26
    3.2.1 初始位置的确定  24-25
    3.2.2 列车在区间的位置更新  25
    3.2.3 GPS定位数据的检测  25-26
    3.2.4 判断车站站场区域  26
    3.2.5 轨道占有识别  26
  3.3 本章总结  26-27
4 基于Sage-Husa自适应滤波的信息融合算法研究  27-39
  4.1 改进型Sage-Husa自适应滤波算法  27-30
    4.1.1 离散Kalman滤波算法  27-28
    4.1.2 简化的Sage-Husa自适应滤波算法  28-29
    4.1.3 改进的Sage-Husa自适应滤波算法  29-30
  4.2 GNSS/ODO组合定位算法  30-36
    4.2.1 GNSS/ODO组合定位算法的设计  30-32
    4.2.2 融合算法仿真及效果分析  32-36
  4.3 列车在轨道区间上的位置更新方法及实现  36-38
  4.4 本章小结  38-39
5 列车运行轨道占用自动识别算法及实现  39-56
  5.1 Hausdorff距离  39-41
  5.2 Frechet距离  41-45
    5.2.1 离散Frechet距离  42-43
    5.2.2 链路点的数据匹配  43-44
    5.2.3 部分离散Frechet距离  44-45
  5.3 基于平均Frechet距离的轨道识别算法  45-51
    5.3.1 轨道平均Frechet距离参考模板建立  46-47
    5.3.2 平均Frechet距离计算  47-51
  5.4 基于平均Frechet距离的轨道自动识别的实现及效果分析  51-55
    5.4.1 轨道自动识别实例  51-52
    5.4.2 轨道识别模块元素间距对识别效果的影响  52-54
    5.4.3 列车速度对轨道自动识别效果的影响  54-55
  5.5 本章小结  55-56
6 结论及展望  56-57
参考文献  57-59
索引  59-61
作者简历  61-63
学位论文数据集  63

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路通信、信号 > 铁路信号 > 区间闭塞与机车信号系统 > 列车运行自动化
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