城轨交通车载控制器定位技术的研究

论文摘要

列车的定位技术是提高列车行车安全级别及运输效率的关键技术。在基于通信的列车运行控制系统中,车载控制器是车载设备的核心。车载控制器主要负责对列车运行过程中的各种信息进行综合性的处理、实时的生成目标-距离速度防护曲线、监控列车运行过程,列车定位技术是实现以上功能的基础。本文根据城市轨道交通的特殊环境,设计了组合定位方案,采用测速测距方法进行列车定位,测速测距定位的工作原理是利用安装在车载上的轮轴速度传感器、多普勒雷达测速仪以及加速度计计算列车走行过程中的速度、加速度参数,根据这些参数计算出列车的位置。同时利用地面的辅助设备如应答器来进行绝对位置的校核以减小走行过程中的误差,走行过程中的误差主要有：轮径的磨损、传感器测量的固有误差、空转滑行产生的误差等,其中空转滑行产生的误差占主导地位,对列车的测速定位影响较大。论文所做工作对测速定位过程中空滑的检测、校核应用方面具有重要参考价值。本文在分析了主要的列车定位技术后,研究了轮轴速度传感器、多普勒雷达测速仪以及加速度计组合测速定位的方案,同时用查询应答器进行绝对位置的校核。设计方案通过这几种传感器的测量值判断列车是否发生空转滑行,并对空转滑行引起的误差进行校核,然后再根据校核后的值计算列车的走行距离,完成列车测速定位系统。为了进一步提高列车测速定位的精度,将信息融合的方法应用在测速定位中,对三个传感器的测量值进行融合处理,得到全局最优速度估计值,并根据这些速度信息估计值计算出列车的位置。论文最后仿真实现了列车测速定位系统,信息融合的处理,达到预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 论文的研究目标及研究内容
• 第2章 列车定位技术
• 2.1 基于通信的列车运行控制系统
• 2.2 列车定位技术的重要性
• 2.3 常用列车定位技术
• 2.4 城市轨道交通列车定位系统方案的选择
• 第3章 列车空转滑行的检测校正
• 3.1 概述
• 3.2 列车空转滑行产生的原理分析
• 3.2.1 列车空转的产生原理分析
• 3.2.2 列车滑行的产生原理分析
• 3.3 列车空转滑行的检测及校正
• 3.3.1 单测速方式的空转滑行检测
• 3.3.2 多测速方式空转滑行的检测
• 3.3.3 空转滑行的校正方法
• 3.4 列车空转滑行的控制策略
• 第4章 列车组合定位技术研究
• 4.1 概述
• 4.2 信息融合的基本理论及其在列车定位中的应用
• 4.2.1 信息融合理论简介
• 4.2.2 信息融合技术在列车定位中的应用
• 4.3 列车定位系统运动模型及观测方程
• 4.3.1 列车运动模型的选取
• 4.3.2 列车运动过程状态方程的建立
• 4.3.3 各传感器的量测方程
• 4.4 基于Kalman滤波的列车定位系统算法设计
• 4.4.1 联邦Kalman滤波器
• 4.4.2 基于联邦Kalman滤波的列车定位设计
• 第5章 列车定位系统的仿真实现
• 5.1 列车定位系统总体方案
• 5.1.1 列车定位系统的硬件框图
• 5.1.2 列车定位系统的软件流程
• 5.2 列车定位系统各模块算法
• 5.3 列车定位系统仿真实现
• 总结
• 论文所做的工作
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献