基于蜂窩網(wǎng)的低成本列車組合定位方法研究.pdf

1、近些年我國(guó)鐵路建設(shè)高速發(fā)展，幾條重要客運(yùn)專線相繼開(kāi)通。同時(shí)隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，蜂窩網(wǎng)定位技術(shù)的研究也取得了豐碩的成果。作為通信系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)的GSM-R(Global System for Mobile communications-Railway,綜合專用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)已覆蓋了鐵路大部分區(qū)域。
　　由于鐵路建設(shè)過(guò)程中的投入成本和后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本都非常高，故在一些特殊線路，存在采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)建設(shè)和運(yùn)維低成本化的需求。這

2、些都為蜂窩網(wǎng)定位技術(shù)在鐵路環(huán)境中的應(yīng)用提供了良好的條件。但是無(wú)線電波在鐵路環(huán)境中傳播的不穩(wěn)定性使它難以滿足鐵路系統(tǒng)安全高效的需求。本文就這一問(wèn)題進(jìn)行了初步的研究。
　　首先簡(jiǎn)要介紹了蜂窩定位技術(shù)，然后分析了在鐵路環(huán)境中采用蜂窩定位技術(shù)的特點(diǎn)與難點(diǎn)。在這基礎(chǔ)上針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)定位精度不高和在鐵路實(shí)際中難以應(yīng)用的現(xiàn)狀，提出了一種新的列車低成本組合定位方法。該方法基于信息融合的思想，對(duì)現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)定位模型、里程計(jì)定位模型和組合定位算

3、法進(jìn)行了改進(jìn)。其具體是把里程計(jì)定位參數(shù)和蜂窩網(wǎng)定位參數(shù)處理為若干列車可能的位置區(qū)域，計(jì)算區(qū)域中列車位置出現(xiàn)的概率，以所有位置中出現(xiàn)概率最大為優(yōu)化目標(biāo)，建立列車定位的誤差優(yōu)化模型。在此基礎(chǔ)上用改進(jìn)的智能算法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，并用MATLAB仿真。仿真結(jié)果表明在復(fù)雜的鐵路環(huán)境中，該定位方法對(duì)不同來(lái)源的誤差有很好的吸收作用，是一種有效的定位方法。
　　最后針對(duì)鐵路環(huán)境下的NLOS(None Line of Sight,非視距)誤

4、差進(jìn)行分析，討論了經(jīng)典的Wylie算法在NLOS誤差抑制中的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)上一節(jié)提出的基于信息融合的蜂窩網(wǎng)和里程計(jì)的低成本列車定位模型，在定位過(guò)程中大部分采用TOA(Time of Arrival,到達(dá)時(shí)間)定位方式的基礎(chǔ)上，在融合模型的參數(shù)預(yù)處理階段引入經(jīng)典的Kalman濾波器，推導(dǎo)出TOA參數(shù)在LOS(Line of Sight,視距)情況下的無(wú)偏估計(jì)和NLOS情況下的誤差抑制，之后又根據(jù)列車運(yùn)行過(guò)程中的特點(diǎn)對(duì) Kalman濾波器進(jìn)行