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

1、近年來，隨著控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)與鐵路信號技術(shù)的飛速發(fā)展，列控技術(shù)也在不斷發(fā)展、改進與進步。目前，在我國的CTCS-2、CTCS-3系統(tǒng)中，出現(xiàn)、應(yīng)用了多種列車定位技術(shù)。比較典型的列車定位技術(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)和無線閉塞中心(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)各有其特點及適用范圍，也都存在各自的缺陷。同時，在蜂窩移動通信技術(shù)迅速發(fā)展的推動下，基于位置指紋的移動終端定位技術(shù)憑借其特有的諸多優(yōu)點在2G全球移動通訊系統(tǒng)(GSM，GlobalSystemForMobileCommunications)網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。
　　 GSM-R(GSMforRailway)是我國列車運行控制系統(tǒng)(CTCS，ChineseTrain

3、ControlSystem)正在使用的通信平臺，它是在GSM蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)上發(fā)展而來的，鐵路監(jiān)控中心通過該通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)對高速列車的調(diào)度管理，保證列車的行車安全。為此，本課題結(jié)合我國現(xiàn)有列車運行控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在分析GPS、DR、加權(quán)K近鄰(WKNN，WeightedK-NearestNeighbor)等列車定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于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)有各種列車定位技術(shù)的優(yōu)勢和不足。
　　 其次，分析研究了GPS、DR、查詢-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GPS/DR組合導(dǎo)航的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法進行仿真分析，根據(jù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)特性和列車定位需求，設(shè)計了一種基于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無線信道模型，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，通過比較估計的誤差協(xié)方差動態(tài)地分配子系統(tǒng)的系數(shù)，實現(xiàn)了一種自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波技術(shù)，設(shè)計了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的DR/WKNN和GPS/DR/WKNN的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法，得到了較好的估計精度。在GPS正常工作與失效的情況下，分別對基于