探析数字轨道地图辅助的列车定位方法研究

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1、北京交通大学硕士学位论文数字轨道地图辅助的列车定位方法研究姓名：李翀申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：蔡伯根20080601中文摘要摘要：列车运行密度不断增大，速度不断加快是铁路运输大发展的必然趋势。这对列车定位的精度和可靠性要求越来越高。数字轨道地图作为一种具有低成本、高稳定性的导航信息已被广泛用于常见的地图匹配中。然而，地图匹配方法并未参与定位解算过程而是直接依赖于GPS的自主定位结果。一旦GPS无法输出准确的定位结果，地图匹配将失效。因此，利用精确的数字轨道地图来研究一种精度和稳定性更高的列车定位方法具有重

2、要的现实意义。列车沿固定线路运行的特性决定了可以将轨道地图信息直接用于列车定位解算。论文首先提出了数字轨道地图辅助的GPS完好性监测算法，算法中建立了新的基于轨道的本地坐标系，利用数字轨道地图提供的地理信息来构建余度方程和约束条件，通过GPS观测量误差与判决门限的比较来剔除GPS解算过程中误差较大的观测量，既保证了定位精度，又有效地降低了传统的GPS完好性监测方法对可视卫星数的要求。在此基础上，论文重点提出了数字轨道地图辅助的列车定位算法，在列车定位解算中综合利用了轨道地图数据、GPS卫星星历和原始伪距观测量等信息，建立了数字轨道

3、地图辅助的列车位置解算模型和速度解算模型，分别利用最小二乘法和卡尔曼滤波方法求解列车的位置和速度，最终通过适当的权重分配来综合这两种模型下的定位解算结果。论文对所提出的列车定位方法进行了详细的数学推导和仿真。论文在仿真的基础上在北京三家店车站对所提出的列车定位方法的性能指标进行了评估和分析。实验结果表明，在同等条件下论文提出的列车定位方法与现行的定位方法相比，不仅在GPS完备条件下有效地提高了定位精度和稳定性，而且在GPS不完备条件下也能提供较高精度的定位结果。关键词：数字轨道地图；全球定位系统；完好性监测；地图辅助测量模型分类号

4、：P228．4；U283．5ABSTRACTABSTRACT：Withthedevelopmentofrailwaytransportation，traindensityandspeedhaveincreasedgreatly．Itmakesincreasingrequirementfortrainpositioningaccuracyandreliability．Trackdigitalmaphasbeenwidelyadoptedinmap—matchingduetoitslowcostandreliablecharacter

5、istic．However,map-matchingdoesn'tdealwitllGPScomputationsandsimplyobtainsthenavigationsolutionfromGPS，SOitbecomesinvalidwithoutvalidGPSoutput．Thus，it’Ssignificanttousetheaccuratetrackdigitalmaptodevelopatrainpositioningmethodwitllhigherperformance．Theparticularitythat

6、trainmovesalongfixedtrajectorymakesitpossibletoUSetrackmapdirectlyintrainpositioningsolution．Firstly,amap-aidedGPSintegritymonitoringalgorithmcalledMA-RAIMisproposed．Anewlocaltrack-basedcoordinatesystemisapplied，andthetrackgeographicalinformationprovidedbytrackmapdata

7、baseisadoptedforredundancyequationandconstraintinthisalgorithm．TheerroneousGPSmeasurementwillbeeliminatedfromthecomputationifitexceedsthethresholdlimit．Tllisalgorithmnotonlyensuresthepositioningprecision,butalsorelievesthehighrequirementforsatellitenumberclaimedbyconv

8、entionalGPSintegritymonitoring．OnthebasisofMA—RAIM，thisthesisconcentratesonaninnovativemap—aidedtrainpositioningapproachwhic