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多传感器融合定位在高速铁路的应用

更新时间:2022-08-25

本文摘要:2009年在武广、郑西等客运专线,C3排控制系统的应用对高铁列车定位技术提出了更高的拒绝。C3列控制系统的主要技术原则是,列车运行速度超过350km/h,跟踪间隔超过3min,且在300km/h以上的车辆上不设置列车运行监视装置,在300km/h以上的线路上,CTCS-3级列控制系统的车载设备的速度这些技术原则必须拒绝高铁列车运行控制系统随时随地确认列车的精确方位,包括列车行驶安全性的关系间隔、速度、加速度以及轨道旁设备和车载设备资源的分配。

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2009年在武广、郑西等客运专线,C3排控制系统的应用对高铁列车定位技术提出了更高的拒绝。C3列控制系统的主要技术原则是,列车运行速度超过350km/h,跟踪间隔超过3min,且在300km/h以上的车辆上不设置列车运行监视装置,在300km/h以上的线路上,CTCS-3级列控制系统的车载设备的速度这些技术原则必须拒绝高铁列车运行控制系统随时随地确认列车的精确方位,包括列车行驶安全性的关系间隔、速度、加速度以及轨道旁设备和车载设备资源的分配。根据这些信息,确认是否必须采取制动对策确保安全性间隔。

目前陀螺仪、加速度计、里程表、GPS接收机等传感器已经广泛应用于列车GPS定位系统中。1高速铁路技术的发展高速铁路技术的发展多种多样,各国根据其路况、地形和运营市场的需要使用不同的定位技术。法国AS-TREE系统使用多普勒雷达展开GPS定位。北美ARES、PTC、PTS系统使用GPS (全球定位系统)展开定位。

欧洲ETCS、日本CARAT系统使用查找/响应器和速度传感器展开定位。德国LZB系统利用钢轨间电缆展开列车定位。美国AATC系统采用无线测距展开定位。

根据中国铁路地形、线路的简单情况和高速铁路对列车定位技术的拒绝,本文明确提出了多传感器人组定位的方案,结合GPS/DR/MM人组定位的方式,利用多传感器人组定位技术信息秩序的特点,进行卡尔曼滤波2列车定位系统方案该方案利用DR自主定位的特点,可以确保列车随时随地输入定位信息。GPS的使用可以向DR获取初始方位数据。MM的运用满足了市场对系统定位精度的需求。

融合算法部分采用联邦滤波算法,解决了其他滤波算法计算的负担重、容错性能差的缺点。2.1列车定位方式的自由选择2.1.1定位方式说明GPS是无线导航系统。作为最早应用于导航系统定位系统的高新技术,具有在全世界规定的时刻、规定的气象条件下为用户连续获取高精度的三维方位、速度和时间信息的特征。使用GPS定位时必须在机车上安装接收机,但在周围遮蔽物较多的地方列车的定位精度不受影响。

另外,GPS对卫星的故障非常脆弱,但如果一个卫星过热,GPS的性能往往会好转。因此,不能把GPS定位信息作为单一哥本哈根系统的方位参数。DR是用于车辆定位导航的比较经典的算法。

包括在测量航向的传感器和测量距离的传感器中。在本提案中,作为测量距离的传感器使用行驶测距仪,作为测量航向的传感器使用陀螺仪。里程输入脉冲信号。

车轮每转一周,行驶测距仪就输入相同数量的脉冲信号,通过加上一定时间内的行驶测距仪的脉冲数,可以计算在这个时间内车辆离开的距离,也可以计算车辆通过的速度。陀螺输入航向角的角速度信息。

输入陀螺的角速率信息的点数可以得到列车的比较角。与GPS相比,DR可以自主定位,不会因封面等问题而丢失列车定位信息。

但是,DR系统的初始方位不能自主获得,航迹推算是加法的过程,积累了不同时刻的测量误差和计算误差,DR误差随着时间的推移是收敛的过程。2.1.2定位方案基于以上GPS和DR定位特征的分析,本方案采用多传感器人组定位技术,即各种定位技术互补的方案。

在铁路路线区间中,在GPS信息倒数时安装在机车头部的GPS接收机向定位系统提供GPS信息,以GPS信息为主信息,以DR信息和搜索应答器信息为验证信息,三者进行滤波,得到拟合的定位估计信息。遇到城市峡谷等障碍区域时,GPS信号不会消失或弱化,而是将DR信息用作主信息。GPS过热前不久的方位可以正好是DR的初始方位,如果有初始方位,可以利用行驶测距仪和陀螺仪推测下一时刻列车的方位。

列车进站后,由于股道线的间隔小,GPS和DR的定位精度已经不能很好地表现股道的差异,所以使用搜索应答器取得列车在站内的定位信息。此时,检索应答器信息作为主信息,将GPS信息和DR信息作为检查信息。


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