基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的列車(chē)組合定位技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與鐵路信號(hào)技術(shù)的飛速發(fā)展，列控技術(shù)也在不斷發(fā)展、改進(jìn)與進(jìn)步。目前，在我國(guó)的CTCS-2、CTCS-3系統(tǒng)中，出現(xiàn)、應(yīng)用了多種列車(chē)定位技術(shù)。比較典型的列車(chē)定位技術(shù)有:全球定位系統(tǒng)(GPS，GlobalPositioningSystem)、航位推算定位系統(tǒng)(DR，DeadReckoning)、地理信息系統(tǒng)(GIS，GeographicInformationSystem)和無(wú)線(xiàn)閉塞中心(RBC，Rad

2、ioBlockCenter)等定位技術(shù)及其組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，這些技術(shù)各有其特點(diǎn)及適用范圍，也都存在各自的缺陷。同時(shí)，在蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)迅速發(fā)展的推動(dòng)下，基于位置指紋的移動(dòng)終端定位技術(shù)憑借其特有的諸多優(yōu)點(diǎn)在2G全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM，GlobalSystemForMobileCommunications)網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。
　　 GSM-R(GSMforRailway)是我國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(CTCS，ChineseTrain

3、ControlSystem)正在使用的通信平臺(tái)，它是在GSM蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)上發(fā)展而來(lái)的，鐵路監(jiān)控中心通過(guò)該通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高速列車(chē)的調(diào)度管理，保證列車(chē)的行車(chē)安全。為此，本課題結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在分析GPS、DR、加權(quán)K近鄰(WKNN，WeightedK-NearestNeighbor)等列車(chē)定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的位置指紋定位系統(tǒng)，并提出了一種定位性能優(yōu)于傳統(tǒng)的GPS/DR組合定位的GPS/DR/

4、WKNN組合定位算法。本文主要內(nèi)容概括如下:
　　 首先，在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，理解并掌握了CTCS-3的功能結(jié)構(gòu)，分析了現(xiàn)有各種列車(chē)定位技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足。
　　 其次，分析研究了GPS、DR、查詢(xún)-應(yīng)答器和軌道電路定位系統(tǒng)的定位原理和誤差模型，結(jié)合聯(lián)邦卡爾曼濾波技術(shù)對(duì)GPS/DR組合導(dǎo)航的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法進(jìn)行仿真分析，根據(jù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)特性和列車(chē)定位需求，設(shè)計(jì)了一種基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的位置指紋定位系統(tǒng)。
　　

5、 再次，分析了典型的位置指紋定位算法和GSM-R無(wú)線(xiàn)信道模型，研究了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的位置指紋定位技術(shù)，并在MATLAB平臺(tái)仿真分析了WKNN位置指紋與軌道電路結(jié)合的組合定位技術(shù)。
　　 最后，通過(guò)比較估計(jì)的誤差協(xié)方差動(dòng)態(tài)地分配子系統(tǒng)的系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的DR/WKNN和GPS/DR/WKNN的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法，得到了較好的估計(jì)精度。在GPS正常工作與失效的情況下，分別對(duì)基于