列车组合定位系统信号仿真方法研究

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1、中图分类号：U284UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文列车组合定位系统信号仿真方法研究SignalSimulationofTrainIntegratedPositioningSystem作者姓名：王利导师姓名：蔡伯根学位类别：工学学号：10120317职称：教授学位级别：硕士学科专业：交通信息工程及控制研究方向：轨道交通智能控制北京交通大学2013年3月致谢本论文所做工作是在我的导师蔡伯根教授的悉心指导下完成的，蔡伯根教授严谨的治学态度和科学的工作方法对我产生极大的影响。在

2、此衷心感谢三年来蔡老师对我的关心和指导。蔡伯根教授悉心指导我们开展实验室的科研工作，在学习和生活上都给予我很多关心和帮助，在此我要向蔡老师表示衷心的感谢。王剑和上官伟老师对我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，我在此向王老师和上官老师表示衷心的感谢。在做科学研究及撰写论文期间，刘江师兄对我论文中的理论分析和实现方法等都给予了指导和帮助。我与李长春、李四辉、柴琳果、张树忠、王勤龙等同学对科研方法和问题解决思路进行讨论，他们同样给予我很多支持和帮助，在此向他们表示感激。另外也感谢我的家人，他们的全力支

3、持使我能够在学校安心完成我的学业。北京交通大学硕士学位论文中文摘要摘要：列车定位技术是保证列车安全、高速运行的关键技术之一。列车运行控制系统要求能在任何时刻、任何地方都可以确定列车的准确位置，现有的列车运行控制系统，多采用轨道电路、里程计和查询／应答器等来实现列车的实时定位，但它们存在着设备的成本高和定位的精度低等缺点。综合利用GPS和惯性传感器定位的优点构成列车组合定位系统，不仅能够保证列车的精确定位、设备成本大大降低，还能提高系统的可靠性，更好地保证列车的安全运行。列车组合定位信号仿真系统的构建是

4、为了满足多传感器组合的列车定位方法的测试需求，为各种信息融合算法的研究和验证提供一个易于控制、可重复试验、可复现同等场景的灵活高效的仿真环境。本论文的研究目标是实现GPS射频信号、脉冲速度传感器信号和陀螺仪信号的仿真，并对信号仿真结果进行评价。本论文利用GNSS模拟器仿真生成不同运动场景下的GPS射频信号。通过列车牵引计算得到列车运动模型，分析脉冲速度传感器和陀螺仪的数学模型和故障特性，建立脉冲速度传感器和陀螺仪的误差模型，从雨进行传感器数据仿真，并驱动数字VO卡进行传感器信号级仿真，输出脉冲速度传感

5、器和陀螺仪信号。通过比较SimGEN仿真数据和传感器信号级仿真得到的仿真数据，来评价脉冲速度传感器和陀螺仪数据仿真的功能和性能。实时采集车轮伺服电机一侧的脉冲速度传感器的速度信号进行传感器运动级仿真，与传感器信号级仿真得到的脉冲速度传感器信号进行比较，证明仿真的脉冲速度传感器信号的可用性。基于上述研究成果，作者开发了一套列车组合定位信号仿真平台，将信号仿真的功能及流程集成于该平台中，该仿真平台增强了信号仿真的可操作性和仿真过程及结果的可视性。由于仿真得到的组合定位数据的随机误差和系统误差都是可控的，仿

6、真中所用的相关确定性模型的参数值也都是精确已知，加上仿真测试工作可多次重复的特点，使得列车组合定位信号仿真系统对于组合定位信息融合等相关算法的测试验证、列车组合定位算法的性能评估、基于多传感器信息融合的列车组合定位方案的分析论证等研究工作都具有非常重要的作用。关键词：列车组合定位；信号仿真；脉冲速度传感器；陀螺仪分类号：U284北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Trainpositioningisoneofthekeytechnologiestoensureth

7、esafetyandhigh—speedofthetrain．Trainoperationcontrolsystemmustbeabletodeterminetheexactlocationofthetrainatanymomentandanyplace，inthecurrenttrainoperationcontrolsystem，therealizationofthereal—timetrainpositioningisachievedbytrackcircuit，odometerandquery

8、／responder，buttheyhavedefectslikehighcostandlowpositioningaccuracy,etc．WiththecomprehensiveutilizationoftheadvantagesofGPSpositioningandinertialsensorlocation，thecostoftheintegratedtrainpositioningsystemcarlbereducedgreatly,thusn