基于列車定位應(yīng)用的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)RAIM技術(shù)研究.pdf

1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)作為我國(guó)自主研發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng)正在日益受到重視和應(yīng)用。基于BDS的列車定位技術(shù)因其成本低、維護(hù)方便、減少軌旁設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)也得到了不斷發(fā)展。以衛(wèi)星導(dǎo)航作為主用方式的列車定位系統(tǒng)中，導(dǎo)航系統(tǒng)除了需要提供基本的定位服務(wù)外，還需在其發(fā)生故障后及時(shí)向列車發(fā)播告警信息，即具備完好性監(jiān)測(cè)的能力。接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(Receiver Autonomous Int

2、egrity Monitoring，RAIM)無需外部設(shè)備、反應(yīng)迅速且容易實(shí)現(xiàn)，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種完好性監(jiān)測(cè)方法。
　　本文根據(jù)列車定位中對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完好性的應(yīng)用需求，對(duì)BDS的完好性進(jìn)行了研究，并討論RAIM預(yù)測(cè)方法和衛(wèi)星故障檢測(cè)方法，最后設(shè)計(jì)開發(fā)了一套適用于鐵路環(huán)境的RAIM系統(tǒng)，從而保障列車定位系統(tǒng)的可靠性，主要內(nèi)容如下:
　　(1)闡述了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的偽距定位原理和相關(guān)概念，介紹了相應(yīng)的需求標(biāo)準(zhǔn)，并且利用

3、北斗接收機(jī)RINEX(Receiver Independent Exchange)數(shù)據(jù)做了列車位置解算的方法流程設(shè)計(jì)，為之后的RAIM研究奠定基礎(chǔ);
　　(2)針對(duì)列車定位中因可見衛(wèi)星數(shù)目少或幾何分布結(jié)構(gòu)不良所導(dǎo)致的RAIM覆蓋空洞問題，本文除了采用水平保護(hù)級(jí)別方法對(duì)RAIM的可用性進(jìn)行預(yù)測(cè)外，考慮到鐵路沿線各點(diǎn)列車的航向角因素，還定義了沿股道方向的保護(hù)水平計(jì)算方法，并且以線路作為對(duì)象進(jìn)行RAIM可用性判斷，使預(yù)測(cè)的結(jié)果更具實(shí)用性

4、;在列車實(shí)際運(yùn)行過程中，定位系統(tǒng)的衛(wèi)星可能出現(xiàn)軟故障（如由于外界干擾等因素導(dǎo)致偽距等測(cè)量有誤差）或者硬故障（衛(wèi)星本身故障，概率比較?。﹩栴}，會(huì)導(dǎo)致列車的定位結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，本文對(duì)由觀測(cè)量誤差得到的距離殘差矢量進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，從而檢測(cè)和排除故障衛(wèi)星。
　　(3)采用C＃語言設(shè)計(jì)開發(fā)了一套應(yīng)用于列車定位的RAIM系統(tǒng)軟件，而且對(duì)各個(gè)功能模塊做了詳細(xì)部署，并使用實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和鐵路的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)RAIM算法做了Matlab仿真驗(yàn)證。