基于多传感器融合的列车测速定位方法
《基于多传感器融合的移动机器人定位系统研究》
《基于多传感器融合的移动机器人定位系统研究》一、引言随着科技的发展,移动机器人技术在工业、医疗、服务等多个领域得到广泛应用。
准确的定位技术是实现移动机器人自主导航、完成任务的关键。
传统单一的传感器在复杂环境下难以实现精准定位,因此,基于多传感器融合的移动机器人定位系统成为当前研究的热点。
本文将深入探讨基于多传感器融合的移动机器人定位系统的研究与应用。
二、多传感器融合技术概述多传感器融合技术是将多种传感器的数据通过一定的算法进行融合,以获得更加准确、全面的信息。
在移动机器人定位系统中,常见的传感器包括激光雷达、摄像头、惯性测量单元(IMU)、轮速传感器等。
这些传感器在不同的环境中具有不同的优势和局限性,通过多传感器融合技术可以互相弥补,提高定位的准确性和鲁棒性。
三、多传感器融合定位系统的组成与原理(一)系统组成多传感器融合定位系统主要由传感器模块、数据处理模块和定位算法模块组成。
传感器模块包括激光雷达、摄像头、IMU等,用于获取环境信息和机器人自身的运动信息。
数据处理模块负责对传感器数据进行预处理和特征提取。
定位算法模块则根据融合后的数据,采用合适的算法进行定位。
(二)工作原理多传感器融合定位系统的工作原理是:首先,各种传感器获取环境信息和机器人自身的运动信息。
然后,数据处理模块对传感器数据进行预处理和特征提取,包括去除噪声、校正畸变等。
接着,定位算法模块采用合适的算法对融合后的数据进行处理,得到机器人的位置和姿态信息。
最后,将定位结果输出给移动机器人的控制系统,实现自主导航。
四、多传感器融合技术在移动机器人定位中的应用(一)激光雷达与摄像头的融合激光雷达和摄像头是移动机器人定位中常用的两种传感器。
激光雷达可以获取环境的三维信息,具有较高的测量精度和距离分辨率;而摄像头则可以获取环境的颜色、纹理等视觉信息。
通过将激光雷达和摄像头的数据进行融合,可以实现更加准确的物体识别和障碍物检测,提高机器人的定位精度和鲁棒性。
基于时间触发多传感器融合的列车测速定位系统可调度性
接 收机 等 .
执行 , 需要在 每个 时标 间 隔到达 时进行 超时 检测 .
Ke y wo r ds:t i me — t r i g g e r e d me c ha ni s m ;s c h e d u l a b i l i t y a n a l y s i s ;s c h e d u l i n g t a s k s;mu l t i — s e ns o r f us i o n
因此 , 本 文 在简 化 假设 条件 下 , 考 虑 到 调度 系
统 应具 备处 理外 部 事件 的功 能 和 执行 超 时 检测 的
功能 , 提 出多 传 感 器 融 合 测 速 定 位 系 统 的调 度 模
多传感器融合系统中传感器信号输入 由外部 环境 实 时状 态触 发. 对 于 多传感 器融 合系统 需采 用 多任 务 实时调 度 . 实 时调度 有事 件触 发和 时 间触 发
时周期任 务调度 满足硬 时限约束 、 软 实时非周 期任 务调度 满足 弱 时限约束 的条件 下 , 建 立实 时周 期任 务 、 软 实 时 非周 期任 务 、 超 时检 测 任 务模 型. 基 于 任 务 时 间 需 求 函数 , 计 算 了系 统耗 时和 C P U 利用 率. 在 实 时周 期任务 满足硬 时 限调 度 、 软 卖时 非周 期 任务 满 足 以概 率 调度 的 约束条 件
s c he d u l a b i l i t y t h e o r e m i s p r o p o s e d u n d e r b o t h h rd a a n d S O f t t i me l i mi t s . The ie f l d t e s t s o n he t t r a i n s p e e d c o n t r o l a n d he t p o s i t i o ni ng s y s t e m s h o w t ha t t he p r o p o s e d me ho t d c a n a d e q u a t e l y s c h e d u l e bo t h h rd a a n d s o f t t i me c o n s ra t i n e d t a s k s ,a n d t h e s y s t e m u t i l i z a i t o n r a t e nd a r e s p o n d i ng ime t me e t t h e r e — q u i r e me n t s o f t r in a c o n t r o l s y s t e ms .
基于多传感器数据融合的路面车辆行驶状态检测技术研究
基于多传感器数据融合的路面车辆行驶状态检测技术研究路面车辆行驶状态检测技术是指利用车辆传感器获取车辆运行状态、车辆周围环境信息等,根据这些信息,判断当前车辆行驶状态的一种技术。
目前,随着车辆电子化、智能化的发展,越来越多的车辆传感器被应用到这一领域,并且基于多传感器数据融合的技术在路面车辆行驶状态检测中也得到了越来越广泛的应用。
一、多传感器数据融合技术介绍多传感器数据融合技术是指利用多个相关联传感器获得不同方面的信息,并将这些信息融合起来得到更为精确、全面的信息的一种技术。
例如,在路面车辆行驶状态检测中,常见的传感器包括GPS定位传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、车辆CAN总线传感器等。
这些传感器可以获取到车辆的运动状态、方向、速度、转向角度等信息。
相互融合之后,可以得到更为全面准确的车辆行驶状态信息。
二、多传感器数据融合技术的优势相比于单一传感器,多传感器数据融合技术的优势主要体现在以下几个方面:1. 提高检测精度:由于多个传感器获取到的信息有所区别,其数据也各有差异,通过数据融合,可以减少单一传感器因为误差、干扰等原因导致的数据不准确性的问题,从而使得计算出来的车辆行驶状态信息更加精确准确。
2. 增加信息量:多传感器数据融合可以获取到更多方面的信息,而不同传感器之间的信息是具备互补性的,因此融合后的数据信息量远远超过了单一传感器的信息量。
3. 提高鲁棒性:在车辆行驶状态检测中,我们要求车辆状态检测准确率高,但是实际上车辆的运行环境复杂多变,例如道路情况、天气状况等,这些都会对车辆状态的检测造成干扰。
通过多传感器数据融合,可以将多个传感器的信息进行综合评估,提高系统的鲁棒性。
三、基于多传感器数据融合的路面车辆行驶状态检测技术研究1. 基于GPS定位传感器和陀螺仪传感器的路面车辆行驶状态检测GPS定位传感器和陀螺仪传感器可以获取到车辆的位置、速度和方位信息。
因此,通过对GPS和陀螺仪数据进行融合,可以得到车辆的位置、速度和方位信息更加准确的一种方法。
LKJ-15型列车运行监控系统辅助测速定位技术
LKJ-15型列车运行监控系统辅助测速定位技术摘要:针对转速传感器在测速轮对空转、轮滑状态下存在测速测距不准确的问题,LKJ-15型列车运行监控系统中利用雷达、GPS/BDS、地面应答器信息、轨道信号、CIR等多种测速测距信息融合,实现列车测速定位功能。实际应用表明,该方案提升了列控车载系统测速定位的精度和自动化程度,减少了人工对设备的干预以及由此带来的风险。关键词:LKJ-15;测速定位;地面应答器;雷达;GPS;BDS0引言列控车载设备的核心功能是保障列车在行车许可范围内安全运行,防止列车超速、溜逸等事故的发生。如果列控车载设备不能准确、及时地获知列车当前的速度和位置信息,是无法准确完成这些相关安全控制功能的。因此,测速定位功能作为列控车载设备的核心功能,直接关系到列车行车安全。随着铁路运输对行车安全的要求的提高,对列控车载设备测速定位功能的要求也越来越高,包括测速测距的范围、精度、可靠性以及自动化程度等;对LKJ2000测速测距性能指标有明确要求;对LKJ-15测速测距性能有明确要求。传统的通过转速传感器采集轮对转速获取列车运行速度的方式难以满足应用要求,需要采用新的技术手段来提升列车测速定位精度。1LKJ-15系统测速定位方案系统组成LKJ-15系统测速定位功能通过LKJ-15主机单元测速测距模块采集安装在机车2个轮对的2个霍尔式速度传感器信号来实现;辅助测速定位功能通过BTM、机车信号、雷达、GPS/BDS、CIR、LKJ-15扩展单元无线通信模块等部件或功能模块实现。系统各部件连接框图如图1所示,各部件主要功能参见表1图1LKJ-15系统部件连接框图表1LKJ-15系统部件功能1.1传感器计数测速定位传感器计数法测速定位技术具有方法简单、成本低、易实现等优点,是当前的一种主流技术,工作原理:将一组传感器(一般4个传感器为一组)呈直线状安装在车体底部,传感器间的距离为一定值L(一般为300mm)。通过同一轨枕时传感器组会产生一组具有一定相位差的脉冲,根据相位差可以计算出列车的位置信息。1.2GPS/BDS信息定位GPS/BDS卫星定位信息中的经纬度信息具有全球唯一性。随着相关技术的发展,定位的精度也越来越高,目前的定位精度及数据的实时性等指标已可满足辅助列车定位的要求。列车在始发车站,司机输入始发参数时,LKJ-15系统可依据当前的GPS/BDS定位信息,检索车载存储的车站GPS数据,在一定范围内可匹配出与当前位置较近的车站,并按照距离由近及远排序,为司机车站信息输入提供直观便捷的方式,如图2所示。图2GPS/BDS信息辅助始发车站输入2LKJ-15系统测速定位方案系统组成LKJ-15系统测速定位功能通过LKJ-15主机单元测速测距模块采集安装在机车2个轮对的2个霍尔式速度传感器信号来实现;辅助测速定位功能通过BTM、机车信号、雷达、GPS/BDS、CIR、LKJ-15扩展单元无线通信模块等部件或功能模块实现。2.1基于SCADE的测速定位系统设计系统模型的工作原理:在列车运行过程中,系统通过传感器计数方法、多普勒雷达获得列车运行的速度、加速度及位置信息,通过组合逻辑对两者的信息进行综合优化进而获得列车位置信息,同时通过应答器进行绝对校正。2.2传感器计数测速根据传感器组经过同一轨枕时相邻方波的时间间隔来计算列车的速度、走行距离和加速度。3LKJ-15系统辅助测速方案LKJ-15系统采用雷达速度信息和GPS/BDS卫星定位速度信息作为辅助测速信息来源。不同的测速测距方式有各自的优点,但在不同外部条件下,也存在各自的不足。如雷达速度传感器在低速情况下存在测速误差偏大,在冬季冰冻天气测速效果不佳等问题;GPS/BDS存在受站台、隧道等遮挡因素以及通信延迟影响较大等问题。因此如何识别各种测速方式状态是否正常,确保在转速传感器测速工作不正常时,及时准确地切换到状态最佳的测速测距方式是辅助测速方案的关键。3.1辅助速度采集状态的判定系统依据雷达、GPS/BDS速度采集的工作机制、通信方式、信息特点不同,对其采集的速度信号是否有效进行了不同的处理,以保障采集的速度信息实时、准确、有效。3.2辅助速度信号源选择LKJ-15系统实时获取转速传感器、雷达速度传感器、GPS/BDS模块速度信息及模块的状态信息。不同速度信号仲裁取用的方式为:优先使用转速传感器速度信号;转速传感器检测到空转、轮滑时,如果雷达速度信号正常,切换至雷达速度信号;否则在GPS/BDS速度信号有效情况下,切换至GPS/BDS速度信号。4验证形式化验证通过严格的数学逻辑验证软件的安全性,可以在设计初期及时发现软件的设计缺陷,有效提高软件的开发效率。IEEE1474标准中规定,城市轨道交通定位误差不能超过10m。据此设计了验证模型,如果在距离校正范围(包括校正点)内,列车的误差距离大于10m,则输出列车丢失信号。5结语LKJ-15系统采用雷达、GPS/BDS、轨道电路、地面应答器、CIR等多种测速测距信息源,实现了对列车的辅助测速定位,该功能是对列车测速定位功能的补充和完善。从2015年8月开始,LKJ-15系统已在南昌、沈阳、兰州、昆明和上海等多个铁路局现场试用至今,运行稳定,较好地提升了LKJ-15系统列车测速定位的精度和设备的自动化程度,减少了司机操作,用户反映良好。参考文献:[1]列车运行监控装置第1部分:技术条件:TB/T2765.1—2015[S].[2]LKJ-15型列车运行监控系统暂行技术条件(铁总运〔2017〕号):TJ/DW193—2017[S].。
基于多传感器信息融合的车速估计方法
M e h d f r e tm a i g v h ce s e d ba e n m u t-e s r f so t o o si tn e i l p e s d o lis n o u i n
汽车 的绝 对速 度 包 括 纵 向 速度 和 而难 以测量计
利用信 息感 知 、 动态 辨识 、 控制 等 技术 与方 法 的现代
汽 车主 动 安 全 技 术 … 中都 要 用 到 这 两 个 参 数 . 因
算 , 常可 以采 用状 态观 测器 的方 法 . 通 作 者将 多传 感 器信 息融 合 和汽 车动 力学 模 型结 合 在一 起 , 一方 面采 集所 需 的传感 器 信 息 , 一方 面 另
计和 车轮 角速度 传感 器等 多种 汽 车传 感 器所 测得 的信 号基 础上 建 立估 计 系统的 状 态方 程和 测 量 方
程 , 汽车动 力学模 型计 算 出车辆 的纵 横 向参考 速度 , 通过 最后 用卡 尔曼滤波技 术 对 车速 进 行 估计. 并 对参考 车速误 差的影响进行 分析. 真结果表 明该方 法估计效果好 , 差 小 , 仿 误 具有 可靠性 和有效 性.
sedsno p e e s r,t e s se S sae e u t n n a u e n q a inswee e tbl he h y tm tt q a i s a d me s r me te u to r sa i d.Th p r x ma o s ea p o i — t d v lc t swe e c c lt d u i g v h c e d n mi d 1 F nal h e il e o iis we e e tmae e e o i e r a u ae sn e i l y a c mo e . i l y t e v h ce v lc t r si t d i l e b h lma l rt c niue a h n u n e o p r x ma e eo iis ro s a a y e y t e Ka n Fit e h q nd t e i f e c fa p o i td v l cte e r rwa n lz d.S mua e l i l— to e u t h w ha h smeh d h sf v r b e q li n male r r in r s lss o t tt i t o a a o a l ua t a d s l ro .Th e ibi t nd v i iy o h s y e r la l y a a d t ft i i l
LKJ-2000型列车运行监控装置使用GPS测速技术探讨
LKJ-2000型列车运行监控装置使用GPS测速技术探讨摘要分析了目前常用的列车定位技术的优缺点。
介绍了基于多传感器信息融合和基于漏泄同轴光缆的列车定位新技术。
对利用漏泄同轴光缆或基于多传感器信息融合测速定位方法实施CBTC(基于通信的列车控制)模式下列车精确定位进行理论探讨,为解决现有采用轨道电路和信标进行列车定位精度不高和初始化过程长等缺点提供了借鉴思路。
关键词基于通信的列车控制;漏泄同轴光缆;多传感器信息融合;列车定位。
0引言LKJ装置是中国铁路目前使用最多的列车安全控制系统,广泛应用CTCS0、CTCS2列车运行区段。
LKJ装置核心功能是防止列车冒进信号和列车超速,这两种行车事故是铁路系统安全运输生产管理的红线,不可逾越。
通过对多起速度信号失真案例的分析,发现LKJ装置在速度信号采集、处理及列车定位方面存在缺陷。
1列车定位技术现状分析随着工程技术的发展,人们提出了多种列车定位技术,如轨道电路、里程计、查询/应答器、测速仪、卫星系统、无线通信、感应回线等。
1.1列车轮对同步转动分析LKJ装置利用轮对转速结合机车轮径大小计算出“列车运行速度”,它采集的是机车轮对速度,不是列车实际运行速度。
现实中由于线路坡度、曲线、冰雪路面及司机操纵等原因,容易造成轮轨间产生空转,引起机车轮对速度与机车运行速度之间的差异。
1.2LKJ装置判断轮轨间是否产生了空转分析在程序中设置了列车最大加速度值(4.5km/h/s),再用这个加速度值与列车运行中所产生的加速度值进行比较,当列车加速度值大于程序中设置的加速度值时,LKJ装置认为机车产生了轮对空转。
此时程序会启动速度抑制公式V′=VO+(a/8)t来计算列车速度(式中:V′为LKJ程序计算速度、VO为初始速度、a为机车轮对加速度、t为时间)。
在这个计算公式中,“a/8”是LKJ装置认为机车产生轮对空转之后的列车加速度,是一个经验值,使用它计算出的列车速度只能做到相对准确,不能做到绝对准确。
多传感器融合的智能车定位导航系统设计
多传感器融合的智能车定位导航系统设计【摘要】本文主要介绍了一种基于多传感器融合的智能车定位导航系统设计。
文章从研究背景、研究意义和研究目的三个方面进行了引言。
接着,详细讨论了传感器选择与布局方案、多传感器融合算法设计、系统硬件设计、系统软件设计以及实验验证与结果分析等内容。
通过采用多传感器融合算法,该系统能够实现更加准确和稳定的定位导航功能。
结论部分总结了研究成果,并展望了未来的发展方向和技术应用前景。
该系统的设计不仅在智能车领域具有重要的应用意义,还对其他领域的传感器融合技术研究具有借鉴意义。
【关键词】多传感器融合、智能车、定位导航系统、传感器选择、布局方案、算法设计、硬件设计、软件设计、实验验证、结果分析、研究成果、未来展望、技术应用。
1. 引言1.1 研究背景智能车定位导航系统是目前智能交通领域中的一个重要研究方向,随着人工智能和自动驾驶技术的不断发展,智能车定位导航系统已经成为实现自动驾驶的重要基础。
传统的车载定位导航系统主要依靠GPS等传感器进行定位,但在城市峡谷效应、隧道、室内场景等特殊环境下,GPS信号可能会受到干扰,导致定位精度下降甚至失效。
为了克服这些问题,多传感器融合技术成为了提高定位导航系统鲁棒性和精度的关键。
多传感器融合技术通过同时利用多种传感器的信息来提高系统的性能和鲁棒性,比如结合惯性传感器、视觉传感器、激光雷达等传感器,可以获得更全面、更准确的定位信息。
研究基于多传感器融合的智能车定位导航系统具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在通过选择合适的传感器、设计有效的融合算法,构建一个高精度、高鲁棒性的智能车定位导航系统,为智能交通领域的发展做出贡献。
1.2 研究意义智能车定位导航系统是当今智能交通领域的重要研究方向之一。
随着人们生活水平的不断提高和交通工具的普及,对车辆导航系统的需求也越来越大。
传统的GPS导航系统虽然在室外环境下有较高的定位准确性,但在室内、高层建筑和密集城市等复杂环境下的定位精度往往无法满足实际需求。
多传感器融合的智能车定位导航系统设计
多传感器融合的智能车定位导航系统设计随着科技的发展和智能车的应用,智能车的定位和导航系统也变得越来越重要。
传统的GPS导航系统虽然能够提供车辆位置信息,但在一些特殊的环境下,如高楼密集区域、隧道、室内停车场等,GPS信号的覆盖不足以满足定位和导航的需求。
为了解决这个问题,多传感器融合的智能车定位导航系统应运而生。
多传感器融合的智能车定位导航系统,是通过集成GPS、惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)、车载传感器、激光雷达、摄像头等多种传感器,利用数据融合和算法优化技术,实现对车辆位置和运动状态的精准定位和导航。
下面我们将从传感器选择、数据融合和算法优化等方面,介绍一下多传感器融合的智能车定位导航系统设计。
一、传感器选择2. 惯性导航系统(INS):惯性导航系统利用加速度计和陀螺仪等传感器,通过积分计算车辆位置和姿态信息,能够在短期内提供高精度的定位和导航信息。
但由于惯性导航系统存在漂移问题,长期使用会导致位置和姿态信息的累积误差,因此需与其他传感器进行组合使用。
3. 车载传感器:车载传感器包括车速传感器、转向传感器、车辆倾斜传感器等,能够提供车辆的运动状态信息,如车速、转向角度、横摆角等,对于车辆的精准定位和导航非常重要。
4. 激光雷达和摄像头:激光雷达和摄像头能够提供车辆周围环境的三维点云和图像信息,通过对周围环境进行感知和识别,能够帮助智能车更准确地定位和导航。
二、数据融合在多传感器融合的智能车定位导航系统中,不同传感器所产生的数据需要经过融合处理,以提高定位精度和鲁棒性。
数据融合主要包括信息融合和决策融合两个方面。
1. 信息融合:通过对不同传感器数据进行融合,得到更准确的车辆位置和姿态信息。
信息融合主要包括传感器数据的预处理、配准、融合和滤波等步骤。
通过信息融合,可以弥补不同传感器之间的精度差异,提高整体系统的定位精度。
2. 决策融合:通过对融合后的信息进行决策分析和优化,实现对车辆位置和导航路径的精确控制。
多传感器定位在高速铁路的应用
t o y t m s p tf r r , t e c n e t n o u t s n o u i n t c n l g o r i o i o i g r ls s e i u o wa d h o c p i f o m l e s rf so e h o o y f rt a n p st n n i i
位技 术能满足 高速铁 路 列控 系统 的严格 要 求 。为 了使 多传 感器 融合 定位技 术 能够真正 在 高速 铁路 中得 到应 用 ,提 出 了深入 研 究的 方向 。 关键 词 :多传 感 器融合 ,列车定位 ,高速铁路 ,列车运 行控 制
Ab t a t I h s pa r,t e uie e s f r i p sto n e hn og n t an o r to on sr c : n t i pe he r q r m nt ort an o ii ni g t c ol y i r i pe a i n c —
多 传 感 器 定 位 在 高 速 铁 路 的 应 用
邓 超
摘要 :提 出了列 车运行 控制 系统 对定位 技 术的要 求 ,引入 了多传 感 器融合 定位技 术概 念 ,并分析
了现 有 的各种 传感 器与 测速装 置 的特 点。通过 对 多传 感器 融合技 术 的分析 ,说 明 多传 感器 融合 定
在满 足一 定精度 要求 的前 提下 ,降级 运行 。
列 车 定 位 方式 按 照 空 间可 用 性分 为 离散 方 式 、
电路作 用也 大大减 弱 。前 后 列车在 运动 中保持 安全 的追踪 间 隔距 离 ,应大 于或 等于列 车 的制动距 离加
上安全 防护距 离 。列 车运行 控制 系统必 须实 时地知
基于多传感器信息融合的列车定位方法研究
摘 要:针对城 市轨 道 交通 中列 车定位 问题 ,提 出 了一种 基于联 邦卡 尔曼滤波 器的 多传感 器
信息融合 列车定位 方法,建立 了G P S / I P S / D R 信 息融合模型 ,对G P S / I P S / D R组合 的信 息融合 定位进 行 了MA T L A B 仿真 ,结果表明 ,G P s / I P s / D R 融合 定位 能提 高列车的定位精度和 可靠度 ,能很好 的
l o c a t i o n . r e s t r a i n t h e e r r o r a c c u mu l a t i o n o f t r a d i t i o n a l l o c a t i o n me t h o d . Ke y wo r ds : t r a i n l o c a t i o n ; mu l t i . s e ns o r i n f o m a r t i o n f u s i o n ;Fe d e r a l Ka l ma n F i l t e r ; l o c a t i o n a c c u r a c y
i nf 0 r ma t i o n f us i o n
KA NG S u i wu , L I U Xi a o j u a n
( S c h o o l o f E l e c t r o n i c s a n d I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g , L a n z h o u J i a o t o n g Un i v e r s i t y , L a n z h o u 7 3 0 0 7 0 , C h i n a)
多传感器融合的智能车定位导航系统设计
多传感器融合的智能车定位导航系统设计一、多传感器融合的理论基础多传感器融合技术是指将不同类型的传感器信息进行融合,利用信息互补、互补优势,提高感知精度和可靠性的一种技术。
在智能车的定位导航系统中,常用的传感器包括全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)、激光雷达、摄像头等。
这些传感器各自都具有一定的优势和局限性,通过多传感器融合技术,可以充分利用各传感器的优势,提高智能车的定位导航精度和可靠性。
多传感器融合的理论基础主要包括传感器选择、传感器数据融合算法和融合结果评估三个方面。
在传感器选择方面,需要根据智能车的具体应用场景和需求,选择适合的传感器类型和数量;在传感器数据融合算法方面,需要根据各传感器的输出数据特点,选择合适的数据融合算法,如卡尔曼滤波、粒子滤波、扩展卡尔曼滤波等;在融合结果评估方面,需要设计合适的融合结果评估指标,对融合结果进行量化评估和验证。
1.传感器选择在设计多传感器融合的智能车定位导航系统时,需要首先选择适合的传感器。
常用的传感器包括GPS、IMU、激光雷达、摄像头等。
GPS可以提供较为精确的位置信息,但在城市峡谷、密集林木等特殊环境下容易出现信号遮挡和多径效应,导致定位不准确。
IMU可以提供车辆的加速度和角速度信息,但存在漂移和积分累积误差。
激光雷达可以提供精确的障碍物距离和地图信息,但对环境要求较高。
摄像头可以提供丰富的环境信息,但对光照、天气等条件敏感。
在实际应用中,可以根据智能车的具体应用场景和需求,选择适合的传感器组合,例如在城市道路上行驶的智能车,可以选择GPS+IMU+激光雷达的组合。
2.传感器数据融合算法在选择好传感器后,需要设计合适的数据融合算法。
常用的数据融合算法包括卡尔曼滤波、粒子滤波、扩展卡尔曼滤波等。
这些算法可以将不同传感器的信息进行融合,提高定位导航的精度和可靠性。
以卡尔曼滤波为例,其可以通过对系统的状态进行预测和更新,将不同传感器的信息进行融合,得到更加精确的定位导航结果。
基于嵌入式多信息融合的列车测速定位系统
第 3 9卷 第 1 2期
Vo l - 3 9
・
计
算
机
工
程
2 0 1 3 年 1 2月
De c e mb e r 2 01 3
NO . g i n e e r i n g
轨 道交通专题 ・
文章编号:1 0 0 0 — - 3 4 2 8 ( 2 0 1 3 ) 1 2 — 伽1 1 —I l 6
GU O Zi - g a n g , ZH AO J i a n — b o , NI Mi ng
( T h e 3 2 n d R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Ch i n a E l e c t r o n i c s T e c h n o l o g y Gr o u p Co r p o r a t i o n , S h a n g h a i 2 0 0 2 3 3 , Ch i n a )
[ A b s t r a c t ]T r a i n s p e e d d e t e c t i o n a n d p o s i t i o n i n g a r e k e y t e c h n o l o g i e s f o r i m p r o v i n g t h e s a f e t y a n d e ic f i e n c y o f t r a i n o p e r a t i o n .
毕业设计论文评语 轨道交通安全技术研究中心
[5]王少伟,唐涛,周达天等.多传感器融合列车测速定位实验平台的研究[J].都市快轨交通,2005,18(6):39-41.DOI:10.3969/j.issn.1672-6073.2005.06.010.
[14]陈广锋,张林让,王纯等.复合运动目标微多普勒特征的分析和提取[J].西安电子科技大学学报(自然科学版),2011,38(3):55-62.DOI:10.3969/j.issn.1001-2400.2011.03.010.
[15]吴秀萍,葛红娟,倪建丽等.多普勒雷达安装偏差及测速精度的估计与补偿[J].计算机仿真,2013,30(4):89-92,242.DOI:10.3969/j.issn.1006-9348.2013.04.021.
[18]杨植宗.多普勒效应与多普勒雷达[J].物理通报,2003,(2):47-48.DOI:10.3969/j.issn.0509-4038.2003.02.027.
但由于多普勒测速雷达是一个智能的传感器,具有一定数量的正常功能的测试案例和数量较多的异常处理功能的测试案例。通过人工进行测试,需要耗费非常多的人力物力。这无疑削弱了其在列控车载测速测距中的作用。
通过相关研究我们发现,多普勒测速雷达的异常主要来自于四个方面:一、雷达安装问题导致雷达的测量方向和载体的运动方向在三个轴上存在偏差;二、雷达正常工作时,反射面出现金属或水面导致漫反射受到影响而无法正常工作;三、列车行驶过程中与邻道列车间发生干扰;四、列车行驶过程中雷达出现振动、位移、翻转等。这其中,除第一种情况可以通过雷达维护预处理外,其它三种情况都属于车辆行驶过程中随机发生,只能通过测量结果的处理来进行分析修正。
多传感器融合定位系统设计与实现
多传感器融合定位系统设计与实现随着科技的进步和社会的发展,定位技术在日常生活和工业生产中变得越来越重要。
而传感器是实现定位的关键设备之一,通过多传感器融合技术可以实现更准确和可靠的定位系统。
本文将介绍多传感器融合定位系统的设计原理和实现方法。
一、多传感器融合定位系统的设计原理多传感器融合定位系统的设计原理基于以下几个关键概念:传感器选择、传感器数据融合和定位算法。
1. 传感器选择:多传感器融合定位系统需要选择不同类型的传感器,例如GPS、IMU、激光雷达、相机等。
每个传感器都有其特点和适用的场景,因此在设计系统时需要根据实际需求选择合适的传感器。
2. 传感器数据融合:传感器数据融合指的是将多个传感器采集到的数据进行融合,得到综合的定位结果。
传感器数据融合可以通过传感器融合算法实现,常用的方法包括卡尔曼滤波、粒子滤波、扩展卡尔曼滤波等。
3. 定位算法:定位算法是多传感器融合定位系统的核心,其目标是根据各个传感器获得的数据,计算出目标的准确位置。
常用的定位算法包括最小二乘法、最大似然估计法、最小化误差法等。
二、多传感器融合定位系统的实现方法多传感器融合定位系统的实现需要经过以下几个步骤:传感器数据采集、传感器数据融合和位置计算。
1. 传感器数据采集:首先需要设计和搭建一个合适的硬件系统来采集各个传感器的数据。
例如,可以使用GPS接收器采集GPS数据,使用加速度计和陀螺仪采集IMU数据,使用摄像头采集图像数据等。
2. 传感器数据融合:在传感器数据融合阶段,需要将各个传感器采集到的数据进行预处理和融合。
预处理包括数据校验、噪声滤波和数据对齐等步骤。
融合算法根据预处理后的数据,通过融合算法得到综合的定位结果。
3. 位置计算:根据融合后的数据,可以进行位置计算。
位置计算可以使用传统的定位算法,如三角测量法、三边测量法等。
也可以使用机器学习方法,如深度学习、卷积神经网络等。
三、多传感器融合定位系统的应用领域多传感器融合定位系统具有广泛的应用领域。
基于多传感器融合技术的高精度定位系统设计
基于多传感器融合技术的高精度定位系统设计高精度定位系统设计:基于多传感器融合技术摘要:高精度定位系统是现代导航和定位技术中的重要组成部分。
本文提出了一种基于多传感器融合技术的高精度定位系统设计。
通过将多个传感器的数据进行融合和处理,可以提高定位系统的精度和可靠性。
本文将介绍融合技术的原理和算法,并讨论设计考虑因素和系统性能优化的方法。
最后,通过实验验证了该系统在不同场景下的高精度定位性能。
1. 引言高精度定位系统在交通、军事、航空航天等领域具有重要应用价值。
传统的定位系统通常依赖于单一的传感器,但其精度和可靠性存在限制。
因此,基于多传感器融合技术的定位系统成为了研究的热点。
融合多个传感器的数据可以提高定位的精度和可靠性,使得定位系统更加鲁棒。
2. 多传感器融合技术原理多传感器融合技术通过将多个传感器的数据进行融合,消除单一传感器的局限性和误差,提高定位系统的精度和可靠性。
常见的传感器有全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)、激光雷达(LiDAR)等。
多传感器融合技术主要包括数据融合、信息融合和决策融合。
3. 多传感器融合技术算法为了实现多传感器融合定位系统,需要设计合适的算法来融合和处理传感器的数据。
常见的算法有卡尔曼滤波器、粒子滤波器、扩展卡尔曼滤波器等。
这些算法能够对传感器数据进行滤波、预测和校正,提高定位系统的准确性。
4. 设计考虑因素在设计高精度定位系统时,需要考虑多个因素以提高系统的性能和可用性。
首先,选择合适的传感器以满足定位需求。
其次,进行传感器数据质量评估和校准,确保数据的准确性和一致性。
此外,对于系统硬件和软件设计,需要考虑系统的实时性、延迟、计算复杂度和稳定性。
5. 系统性能优化方法为了进一步提高高精度定位系统的性能,可以采取一些优化策略。
首先,采用机器学习和深度学习等方法对数据进行建模和预测,提高定位的准确性和鲁棒性。
其次,优化算法和参数选择,选择适合系统需求的算法和参数。
多源融合高精度定位技术在铁路行业的应用展望
多源融合高精度定位技术在铁路行业的应用展望
覃泽阳;方杨;李星星;王铉彬
【期刊名称】《铁道勘察》
【年(卷),期】2024(50)2
【摘要】铁路是国家物资运输和人员流动的交通大动脉,从铁路建设阶段的控制点布设、线路设计,到铁路运维阶段的平顺性检测、变形监测、列车控制和管理,都离不开高精度的位置信息。
传统的全站仪测绘方法存在人力成本高、时效性差等缺点;GNSS用于开阔无信号遮挡的环境效果良好,但用于信号遮蔽的复杂环境则无法定位。
随着北斗卫星导航系统的趋于完善和传感器技术的发展,利用卫星等多传感器融合定位的技术逐渐受到人们的关注。
GNSS接收机、惯性导航设备、视觉传感器、激光传感器具有互补的特性,以这4种导航传感器为例,利用图优化的方法,实现这些传感器数据的融合高精度定位。
通过研究多种传感器融合定位在铁路工程领域的应用,将自动、高效和稳定的新兴技术引入铁路工程测绘,以满足铁路工程对于静态、动态高精度位置信息的需求,为铁路测绘的智能化发展做出积极贡献。
【总页数】8页(P8-15)
【作者】覃泽阳;方杨;李星星;王铉彬
【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司;武汉大学测绘学院
【正文语种】中文
【中图分类】U213.1;P228
【相关文献】
1.基于多源信息融合的飞行器高精度定位方法
2.基于5G高精度融合定位的铁路客运站安全监管系统研究
3.面向智能驾驶的高精度多源融合定位综述
4.融合
5G/GNSS的车辆高精度鲁棒安全定位:进展与展望5.基于北斗高精度定位的铁路巡检技术应用
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需要解决 累积误差 的补偿 问题 。
作 者 简 介 张洋 , , 男 硕士研 究生 , 事轨道 交通列 车运行 控制 系统 从
12 多传 感 器 信 息 融 合 方 法 .
多传感器的信息融合要 完成 同源 、 同质 、 同源 、 非 非 同质的测量信号融合 , 需要多领域融合算法 的支持 。现
误 差补偿 能 力
1 )脉冲转速传感器(dm t ) oo e r 是通过列车车轮转动 e
产生数字脉冲, 出脉冲信号通过信号处理后 , 输 可直接输 入微处理器进行计算, 得到高测量精度的速度 、 距离信息。
2 )多普勒雷达 ( o p r a a) 靠雷达 向地 面发 D pl dr依 er 射 的信号 , 检查雷达 回波频率 与发射信号频 率 的不 同 , 根 据多普勒效应 计算 列车 的运 行方 向和 速度 , 再对 列 车的速度 进行积分 , 得到列车 的运行距离 。
3 )航位推 算系统 ( edr kn g D 在航 天 、 d a e oi , R) c n 航
空和航海领域得 到 广泛应 用 , 位推 算 系统一 般使用 航
惯性传感 器作 为航 向传感 器 和位移 传感 器 , 有不 与 具
外 界 发生 光 电联 系 和不 受 气 候 条 件 限制 的 特 点 。 随 着
张 洋 周 达 天 刘 宏杰 刘 波
( 北京交通大学 电子信息工程学 院 北京 104 ) 0 04
摘
要
以 信 息 融 合 技 术 为 基 础 , 究 以速 度 传 感 器 研
来 获取列 车的位 置信息 。下面 对几种主要 的测速测 距
方 法进 行 分 析 比较 。
为核 心 的 多传 感 器 融合 列 车测 速 定 位 系统 ; 通过 列 车 打 滑试验 , 验证 和 分析 该 测速 定位 系统 的 空 滑检 测 和
境比较复杂 , 单独依靠一种测速定位技术很难获得高精度 的列车位置和速度信息。因此 , 研究多传感器融合技术 ,
就能够结合不同传感器的优点 , 弥补各 自的缺点 , 通过冗 余互补提供更加可靠 、 精确的列车速度和位置信息。
1 1 测 速 定 位 技 术 .
测速定位通过 不断测 量 列车 的运行 速度 、 对列 车 的 即时速度进行积分的方法 , 得到列 车 的运行距离 , 辅 助其他定 位方法( 如查询一 应答器定位 、 电子地 图匹配 )
都 市 快 轨 交 通 ・第 2 4卷 第 4期 2 1 年 8月 01
热 点研 讨 . . I
di1.9 9 ji n 17 6 7 .0 0 .0 o :0 3 6 / .s . 6 2— 0 3 2 1 . 4 0 8 s 1
基 于 多传 感器 融合 的列 车
测 速 定 位 方 法
关 键 词 城 市 轨 道 交 通 基 于 通 信 的 列 车 运 行 控 制 多 传 感 器 融 合 中图分类 号 文章 编号 列车 测速 定位 文献标 识码 北 京 地 铁 亦 庄 线 A
U 3 . 2 17
17 6 7 (0 1 0 0 3 0 6 2— 0 3 2 l ) 4— 0 0— 3
的研 究 ,h n y n @ bt d o z a g a g j e u c m u
基 金项 目 北 京市 科委 项 目( 0 104 60 0 ) D1100 9 10 2
3 0 U B NR PDR IT A S R A A I AL R N I T
01 0 1 收 稿 日期 2 1— 5 — 4
虑雷达校 正 、 同地 面反射 系数 等问题 ; 位推算 系统 不 航
受到传感 器本 身温漂 、 敏感度 等的影响 , 短时 问内测 在
量具有较 高的精 度 , 长 时 间使 用会 导致 较大 的 累积 但
误差, 因此在使用航位推算 系统 进行列 车测速定位 时 ,
l 研 究背 景
基于通信的列车控制系统( B C 是一种连续 的自动 CT ) 列车控制系统 , 它利用高精度的列车定位 ( 不依赖于轨道 电路)采取双向连续 、 , 大容量的车地数据通信 , 依靠车载、 地面的安全功 能处理器来加以实现。高精度 的列车定位 技术是 C T B C系统的关键技术之一 , 列车位置和速度信息 是移动闭塞 、 列车运行控制的重要参数 , 精确的列 车位置 和速度信息能有效地提高行车效率和安全度。在城市轨 道交通系统 中, 列车需要交替运行在地下和地上 , 运行环
惯性传感器 的民用普 及 和成本 降低 , 它成 为列 车测 速
测 距 的一 种 可选 方 案 。
脉冲转速传 感器 技术 的发 展 已经相 对成 熟 , 实 在
际应用中实现 比较 简单 , 能提供 高精度 、 字化 的速度 数
和距离信 息 , 因此 近年来得 到了广泛应 用 。但是 , 由于