列車運行GPS軌跡仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、基于GPS（Global Positioning System，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的列車定位技術(shù)，因其具有安裝簡便、成本低、維護方便、定位精度較高、可以減少軌旁設(shè)備等優(yōu)點得到了不斷的發(fā)展。由于鐵路現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性，多數(shù)定位新技術(shù)的更新需要在實驗室內(nèi)先進行試驗，而在實驗室環(huán)境下，GPS接收機的數(shù)據(jù)來源不能滿足實驗要求，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)仿真是通過GPS模擬器產(chǎn)生數(shù)據(jù)，缺點是不能同時產(chǎn)生多條線路GPS數(shù)據(jù)，不能滿足多車實驗的仿真場景，本文在這樣的前提

2、下開發(fā)了一個GPS數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)，能夠在實驗室環(huán)境下進行多車運行軌跡數(shù)據(jù)仿真，為基于GPS的列車定位系統(tǒng)的各類測試和相關(guān)算法的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
　　本文首先采用高層次軟件架構(gòu)設(shè)計的思想對系統(tǒng)架構(gòu)進行了設(shè)計，將系統(tǒng)劃分為顯示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層。在層次劃分的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)系統(tǒng)功能需求對各層次進行了功能模塊的劃分和設(shè)計，在設(shè)計中做到了各功能模塊的獨立封裝，保證各模塊之間具有較低的耦合度，同時各模塊還預(yù)留了相應(yīng)接口，為系統(tǒng)的擴展提供

3、支持。
　　本文主要對列車運行圖仿真、GPS衛(wèi)星可見性預(yù)測仿真和列車運行軌跡數(shù)據(jù)仿真進行了研究。列車運行圖仿真主要實現(xiàn)根據(jù)不同的站場數(shù)據(jù)和運行計劃數(shù)據(jù)生成列車運行圖的功能。在仿真生成的數(shù)據(jù)中可見衛(wèi)星數(shù)量是一個重要指標，本文采用基于GPS衛(wèi)星星歷的衛(wèi)星可見性預(yù)測算法對仿真過程中隨時空不斷變化的可見衛(wèi)星數(shù)量進行了仿真，并實現(xiàn)了可見衛(wèi)星的可視化。在列車運行軌跡數(shù)據(jù)仿真過程中需要為列車規(guī)定運行路徑，本文采用A*算法作為列車運行路徑搜索算法

4、，通過該算法為列車自動選擇運行路徑，提高了仿真效率。本文所生成的仿真數(shù)據(jù)符合NMEA-0813協(xié)議，能夠為系統(tǒng)之間的互聯(lián)測試提供支持。
　　最后，本文在Microsoft Visual Studio2010開發(fā)環(huán)境下使用C＃語言建立了列車運行GPS軌跡仿真系統(tǒng)，并應(yīng)用晉煤集團鐵運公司鐵路現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對仿真系統(tǒng)的性能進行了測試和驗證，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)在功能性、通用性及可擴展性方面均達到了預(yù)期的設(shè)計目標。另外，本文還將仿真生成的數(shù)據(jù)應(yīng)