基于卡爾曼濾波的多傳感器信息融合的列車定位方法研究.pdf

1、近些年來(lái)，我國(guó)高速鐵路事業(yè)不斷的發(fā)展，列車的行駛速度和行車密度都有所上升，因此對(duì)列車控制系統(tǒng)安全性和可靠性的要求越來(lái)越高。而列車定位系統(tǒng)作為列車控制系統(tǒng)最重要的一環(huán)，其定位精度必須達(dá)到更高的要求。
　　本文設(shè)計(jì)的整體定位方案可拆分為兩個(gè)部分。多傳感器部分，以傳統(tǒng)的里程計(jì)、多普勒雷達(dá)和應(yīng)答器構(gòu)成的列車定位子系統(tǒng)為基礎(chǔ)，引入加速度傳感器從而構(gòu)成，并設(shè)計(jì)了傳感器信息融合架構(gòu);信息融合部分，構(gòu)建合適的信息融合算法模型，并選取了卡爾曼濾波算

2、法作為信息融合算法。在設(shè)計(jì)列車定位系統(tǒng)整體方案的過(guò)程中，分析了傳統(tǒng)的列車定位系統(tǒng)的不足，并進(jìn)行了改進(jìn)與驗(yàn)證。
　　多傳感器部分，本文重點(diǎn)分析了該部分最重要的里程計(jì)傳感器，并針對(duì)其定位誤差來(lái)源之一的輪徑磨損問(wèn)題進(jìn)行了著重的研究。首先，闡述了現(xiàn)有的輪徑校準(zhǔn)方案及其各自的不足。其次，將灰色預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了以改進(jìn)的灰色預(yù)測(cè)模型為主，卡爾曼濾波輪徑校正為輔的輪徑校準(zhǔn)方案，并通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證和MATLAB仿真兩方面，證明了設(shè)計(jì)的輪徑

3、校正方案確實(shí)提高了校正的精度，并更好的適應(yīng)列車的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
　　信息融合部分，首先搭建信息融合算法模型，即搭建合理的列車運(yùn)動(dòng)模型。闡述了現(xiàn)有的列車運(yùn)動(dòng)模型及其不足，并對(duì)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合勻加速模型，設(shè)計(jì)了交互式的列車運(yùn)動(dòng)模型，進(jìn)而更好的描述列車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。而后通過(guò)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從三個(gè)方面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的交互式列車運(yùn)動(dòng)模型的優(yōu)越性，協(xié)助提高列車的定位精度。其次，闡述了離散的卡爾

4、曼濾波及其缺陷和不足，并針對(duì)其對(duì)外界噪聲要求必須為白噪聲這一缺陷進(jìn)行了探討。對(duì)外界環(huán)境已知，即噪聲可描述，探討了有色噪聲的白化;針對(duì)其外界環(huán)境未知而易發(fā)生濾波發(fā)散的問(wèn)題，本文探討了自適應(yīng)的卡爾曼濾波，并設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的改進(jìn)方案。
　　最終，搭建了軟硬件列車定位系統(tǒng)平臺(tái)，以京滬線模擬沙盤(pán)為依托，進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性測(cè)試，驗(yàn)證了其切實(shí)具有實(shí)用價(jià)值，滿足項(xiàng)目實(shí)際工程需求。而后結(jié)合MATLAB實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的改進(jìn)的定