數(shù)字軌道地圖輔助的北斗-INS深組合列車定位方法研究.pdf

1、在列車運行控制系統(tǒng)中，實時、準確地獲取列車位置和速度是至關(guān)重要的，列車定位信息的準確與否將直接關(guān)系到列車的行車安全。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展完善以及為了提高我國鐵路交通系統(tǒng)的運輸效率和安全性能，采用基于我國自主的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的列車組合定位將是我國列車定位系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。在列車組合定位系統(tǒng)傳感器數(shù)量增多的情況下，需要考慮使不同來源的傳感器信息之間形成更為緊密的融合關(guān)聯(lián)，從而形成有效的功能整體，使定位單元輸出的定位結(jié)果更加精確

2、。
　　論文充分考慮北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)特性，結(jié)合列車組合定位的實際特點，著力解決基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多源信息融合實現(xiàn)列車安全定位的關(guān)鍵問題。論文研究了北斗B1/B2頻點民用信號的捕獲、自適應(yīng)跟蹤算法;在多源組合模式的基礎(chǔ)上，研究了基于數(shù)字軌道地圖(Digital Track Map，DTM)輔助的北斗/INS深組合列車定位方法;研究了適用于深組合列車定位的CIF非線性濾波算法，并結(jié)合CIF濾波器易于實現(xiàn)傳感器實時擴展的特性，

3、構(gòu)建了深組合列車定位系統(tǒng)故障檢測框架。
　　論文通過以下創(chuàng)新點，較好的解決了DTM輔助的北斗/INS深組合列車定位的關(guān)鍵技術(shù)問題:
　　(1)提出了基于簡化差分相干積累的短時匹配濾波器和快速傅里葉變換（Short Time Matched Filter-Fast Fourier Transform，STMF-FFT）精捕獲算法。該算法提高北斗信號檢測信噪比，解決積分時間受限導(dǎo)致信號檢測信噪比降低的問題，而且該算法便于硬件實現(xiàn)

4、且具有較高的捕獲精度;
　　(2)提出了基于新息協(xié)方差的雙濾波器北斗信號自適應(yīng)跟蹤算法。該算法能夠自適應(yīng)外界環(huán)境信號強度的變化，自適應(yīng)動態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)路等效噪聲帶寬，保證北斗接收機穩(wěn)定跟蹤信號，較好的解決了鐵路沿線面臨的北斗信號經(jīng)常受到衰減、折射等影響易使接收機環(huán)路失鎖的問題;
　　(3)在基于新息協(xié)方差的雙濾波器北斗信號自適應(yīng)跟蹤算法基礎(chǔ)上，針對北斗/INS深組合列車定位系統(tǒng)，提出了DTM輔助北斗/INS的雙反饋跟蹤環(huán)路校正模型

5、。該模型在跟蹤通道內(nèi)采用基于雙濾波器的自適應(yīng)碼跟蹤和載波跟蹤閉環(huán)校正回路;通過將DTM觀測方程輔助到融合濾波器內(nèi)，實現(xiàn)通道間碼跟蹤誤差修正和多普勒頻率誤差修正，克服了環(huán)路跟蹤精度和定位精度易受INS精度影響的問題，進一步增強了跟蹤通道間的正向輔助校正的作用，提高了環(huán)路的跟蹤性能，增強了深組合列車定位系統(tǒng)的定位精度;為了在列車組合定位過程中通過融合濾波器模型對地圖測繪誤差進行消減，又提出了DTM輔助的北斗/INS深組合列車定位增廣狀態(tài)模型

6、;
　　(4)提出了基于CIF的深組合列車定位融合濾波算法，該算法具有較好的非線性估計精度，同時在計算復(fù)雜度不增加的情況下極易實現(xiàn)多傳感器觀測數(shù)據(jù)的實時擴展;結(jié)合CIF濾波器易于實現(xiàn)傳感器實時擴展的特性，設(shè)計了深組合列車定位系統(tǒng)故障檢測框架。
　　為了更好的驗證本文提出的方法，本文按照模塊化設(shè)計方法設(shè)計了DTM輔助的北斗/INS深組合列車定位軟件，構(gòu)建了北斗、INS、DTM等多源傳感器的列車組合定位仿真系統(tǒng)，完成了定位傳感器