《列车定位技术研究》PPT课件

（5）扩频无线 通信定位
(6)GPS
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1、基于轨道电路的列车定位 可以实现列车定位，又可以检测轨道的完好情况；但 误差是一个轨道电路区段长度。
2、基于里程计累加测距的列车定位 通过累计车轮转数，计算出列车行驶过的里程。但存 在空转、滑行轮径磨耗 带来的误差。
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3、基于测速的列车定位
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以上列车定位方式都有自己的优点和不足，CBTC是 车-地双向通信，运输效率高，而列车定位是CBTC其中 一项关键的技术。列车定位精确性、可靠性、安全性事 关重要。在城市轨道交通中，列车运行环境比较复杂， 任何单一的定位方式难以获得高精度、高可靠性的列车 位置和速度信息。因而，可否利用多传感器融合技术去 把各个定位传感器优点结合起来，弥补各自的不足，通 过冗余互补提供更加可靠、精确的列车位置和速度信息。 以下就多传感器信息融合技术展开讨论。
采用加速度传感器(陀螺仪)测量列车在三维空间的加 速度， 然后通过积分计算获得， 也可以通过多普勒雷 达测速方式测量。这是一种典型的增量式相对定位， 缺点是积分造成累计误差。
4、基于查询／应答器的列车定位
间隔设置在铁路沿线上，列车经过应答器，车载查询 器就会读取存储其上的位置数据信息，实现定位。优 点是在地面应答器安装点的定位精度较高，缺点是只 能给出点式定位信息，存在设置间距和投资规模的矛 盾
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5、基于无线通信的列车定位
在列车和铁路沿线上设置扩频无线电设备，利用先进的 无线扩频通信、伪码测距和计算机信息处理技术，可 以实现对列车的实时定位、跟踪。无线扩频列车定位 的优点是定位比较精确，但需要在沿线设置专用扩频 基站，投资成本较高。
6、基于GPS定位
可实现全球、全天候连续地实时导航与定位，操作简 单，抗干扰性能好，但城市轨道交通因其自身环境限 制不能使用。
v
0
0
1
v
0
Baidu Nhomakorabea
v
0
w(t)
a 0 0 0 a 1 a 1
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式中l、v、a分别为列车的位置、速度和加速度分量;设 w(t)是均值为,方差为∂2,的高斯白噪声,相当于随机扰 动加速度“可以看出,列车的加速度是改变列车状态的 根源。令：
0 1 0
X l v aT , A 0 0 1 , B 0 0 1T
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一.列车定位研究的意义及现状 二.目前存在的问题 三.基于多传感器信息融合的列车定位技术 四.列车定位系统模型的建立 五.卡尔曼滤波
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由于轨道交通列车运行密度高、车站间距近、安全性要求高，列车需 要实时了解列车在线路中的精确位置，从而实时、动态地对每一列车 进行监督、控制、调度及安全防护，在保证列车运行安全的前提下， 最大限度地提高系统的效率，为乘客提供最佳服务。 列车定位方法的精度和可靠性是影响列车安全防护距离的重要因素 之一，会关系到列车的运行间隔，会影响到轨道交通系统的效率；列 车定位方法的机理和采用的传感器是影响列车运行控制系统制式的重 要因素之一，会关系到可采用的闭塞制式，会影响到列车运行控制系 统的兼容性和生命周期费用。所以列车运行控制系统的性能与列车定 位子系统密不可分，在轨道交通行车安全和指挥系统中，实时、准确 地获得列车速度和位置信息是列车安全、 高效运行的保障。
如何精确地检测列车的速度和位置以对列车的运行等进行控制是轨道 交通运输系统的核心内容。因此对列车测速定位方法的深入研究对于 推动列车运行控制系统的研究和轨道交通系统的发展具有重大和深远 的意义。
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(1)基于轨道电路
(2) 多普勒雷达测 速
(3) 查询／应答器 的列车定位
(4)里程计
则状态方程为： 0 0 0
X (t) AX (t) Bw(t)
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离散化，取 T tk tk1，根据速度和加速度的迭代公式
l(k) l(k 1) T v(k 1) (T 2 / 2) a(k 1) wl (k 1) v(k) v(k 1) T a(k 1) wv (k 1) a(k) a(k 1) wa (k 1)
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1.状态方程的建立
在城市轨道交通中,列车动量较大,而且列车的运作要遵 循相关的准则，规章,正常情况下都是等速运行和等加 速运行,而匀速运行动模型可以认为是加速度为高斯白 噪声的匀加速运动模型"所以比较适合用匀加速运动模 型来描述城市轨道交通中的列车运动状态,即
l 0 1 0 l 0 l 0
1、如何组合传感器,保证多传感器信息融合系统的输 入输出满足要求;
2、如何合理选择信息融合结构,保证信息融合的有效 性,最大限度地发挥多传感器信息融合的优势;
3、大量的输入数据有助于信息融合,同时也会导致融 合计算量呈级数级增加,要考虑控制计算量,降低处理负 荷
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轮轴速度传感器和多普勒雷达速度传感器的测速原理 决然不同,它们的误差来源也有很大的区别,来自不同的情 况,互不相干,轮轴速度传感器和多勒雷达速度传感器能地 进行优势互补"而加速度计更是与上述两种传感器有较大 区别,上述两种传感器测量的是列车速度分量,而加速度计 测量的是列车加速度分量,其随机误差主要是其固有测量 误差和列车振动引起的测量误差,不受轨道状况的影响,所 以加速度计与上述两种传感器进行信息融合能进一步提 高测速定位的精度"
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信息融合的结构方案关系到测速定位系统的性能,对列 车状态估计的精度和实时性有很大的影响,但是也不能 忽视系统中的处理算法模型。“融合结构是框架,处理 算法是内容”，没有好的融合结构,再好的处理算法也 力不从心;没有好的处理算法,再好的融合结构也无从发 挥，所以有了适当的融合结构,还要有适当的处理算法。 下面就进行处理算法模型的设计算法的基本思想。
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定义：多传感器信息融合（multi-sensor data fusion） 是一种针对多传感器信息的处理技术，通过数据关联、 相关、和组合等方式以获得对被测对象更加精确的定 位。
优点：1、提高可信度 2、降低不确定度 3、改善信噪比 4、增强鲁棒性 5、降低成本
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构建一个多传感器信息融合系统考虑以下三个问题: