基于北斗与惯性组合导航技术的有轨电车定位系统研究与实现
发布时间：2021-07-31 00:27
设计基于北斗与惯性组合导航技术的有轨电车定位系统,实现有轨电车的实时定位。本系统主要由位置信息采集装置和位置信息服务系统组成。基于北斗与惯性组合导航技术的位置信息采集装置由北斗与惯性组合导航模块和专用无线集群模块组成。列车在露天行驶时通过北斗卫星实现定位,当有轨电车进入隧道或受障碍物遮挡丢失卫星信号时利用卫星导航的定位信息与惯性传感器的相对角运动与线运动测量功能,使用多维扩展卡尔曼滤波技术及其它特定算法计算出当时有轨电车的位置。有轨电车的定位信息包括时间、经度、纬度、速度、方向和高度经过数据编码通过专用无线集群模块以每秒1次的频率上传到控制中心的位置信息服务系统。位置信息服务系统通过纠偏和地图匹配得到有轨电车的位置信息,实现全线有轨电车的实时定位。这是国内首条使用北斗与惯性组合导航技术实现有轨电车在无公网信号的隧道内定位的轨道交通案例。有轨电车是城市轨道交通的重要组成部分,这对以后的城市轨道交通建设有重要的参考意义。
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西郊线有轨电车
基于北斗与惯性组合导航技术的有轨电车定位系统研究与实现中国铁道科学研究院3北斗与惯性组合导航设备安装在车上，可以有效减少现代有轨电车的轨旁设备，节约大量信号设备，极大的降低建设、维护和管理的费用。北京现代有轨电车西郊线车辆选型为钢轮钢轨单辆或两辆重连的现代有轨电车。单辆车体长度33米,宽度2.65米。西郊线根据自己的运营特色（旅游观光线路），采用改变车辆编组来提高高峰客流的运力，平时单车运行，高峰期两列车重连，完成了运行图不变运力翻倍的目标[12]。西郊线线路由5174米地面线和3690米地下线组成，合计全长8864米[13]。地下线有四段，分别为1400米、794米、770米和682米，隧道内没有公网信号。西郊线除车辆段道岔和香山折返道岔安装计轴，区间没有信号设备，因此采用北斗与惯性组合导航技术。当列车进入隧道或信号受遮挡等情况时用惯性导航技术提供准确的列车定位数据。列车定位数据通过专用无线集群系统实时、连续上传至中心位置信息服务系统。图1-2西郊线线路图Figure1-2Routemapofwesternsuburbline1.2现状分析1.2.1有轨电车定位技术研究现状传统的列车定位技术已经非常成熟，在不同的轨道交通领域和不同的车型上都很多应用。
基于北斗与惯性组合导航技术的有轨电车定位系统研究与实现中国铁道科学研究院93系统设计3.1总体结构设计系统结合了北斗与惯性组合导航技术、电子地图匹配技术以及计算机软件技术，从而实现了对有轨电车的实时定位。系统包括车载位置信息采集装置和中心位置服务系统两大核心业务,如图3-1所示。图3-1系统架构Figure3-1Systemarchitecture位置信息采集装置负责接收北斗卫星的定位数据，在没有效卫星信号时利用惯性传感器计算当前有轨电车的位置，并对本车位置的有效数据按照约定的通信协议进行封装，以有轨电车车组号做为数据的ID，通过专用无线集群单元发送到中心的位置信息服系统。中心位置信息服务系统收到各车载位置信息采集装置发来的有轨电车定位数据后，按约定协议进行解析。由于卫星定位的特性和误差，位置信息服务系统收到的有轨电车定位信息肯定是落在了轨道的附近。位置信息服务系统根据有轨电车的速度、方向和上、下行信息对解析后的数据进行电子地图的匹配和纠偏，以得到有轨电车在正线的公里标数据，同时发送给列车自动监控系统（ATS）和乘客信息系统（PIS）。3.2位置信息采集装置设计3.2.1硬件设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]西郊线有轨电车液压制动系统及常见故障分析[J]. 莘云峰,吴永超. 城市公共交通. 2019(07)
[2]北斗卫星导航系统消防应用分析[J]. 来春丽,谢向阳. 数字通信世界. 2019(04)
[3]双闭环直流调速系统研究[J]. 冯骏宇,德湘轶. 数码世界. 2018(05)
[4]浅析现代有轨电车路权形式及其道路横断面布置[J]. 李威. 交通科技. 2015(04)
[5]基于S3C6410的高校三相电网无功补偿节能控制系统[J]. 杜海涛,黎建华,瞿统弟,周志猛. 电子设计工程. 2014(22)
[6]现代有轨电车车辆与信号一体化研究[J]. 邱宝光,刘波,赫宏联,孙军国,张天白. 中国铁路. 2013(11)
[7]城市轨道交通列车定位方法分析[J]. 曹启滨. 铁路通信信号工程技术. 2012(01)
[8]我国城市交通拥堵成因与治理对策[J]. 刘治彦,岳晓燕,赵睿. 城市发展研究. 2011(11)
[9]手持台广播功能在地铁广播中的应用[J]. 杜彪. 市政技术. 2011(01)
[10]北京城市轨道交通西郊线系统制式选型研究[J]. 毛励良,杨珂. 都市快轨交通. 2010(05)
硕士论文
[1]基于BDS/INS组合列车定位系统的研究[D]. 刘影.大连交通大学 2018
[2]基于北斗的列车定位电子地图匹配系统研究[D]. 王禹苏.大连交通大学 2018
[3]基于北斗/INS/图像融合的下一代列车定位系统研究[D]. 卢宇环.兰州交通大学 2018
[4]基于ARM的智能家居温控系统的设计[D]. 王超.成都理工大学 2017
[5]基于无线传感网络的列车定位技术研究[D]. 乔玉蓉.兰州交通大学 2016
[6]现代有轨电车组合定位关键技术研究[D]. 闫利栋.兰州交通大学 2016
[7]现代有轨电车组合定位系统[D]. 沈兴涛.兰州交通大学 2014
[8]基于北斗-INS组合的铁路站场列车定位方法研究[D]. 樊玉明.北京交通大学 2014
[9]基于H.264的视频监控系统设计与实现[D]. 马英明.东北师范大学 2013
[10]基于WIFI技术的矿井无线监测系统设计研究[D]. 王宪臻.河北工业大学 2012
本文编号：3312402
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西郊线有轨电车
基于北斗与惯性组合导航技术的有轨电车定位系统研究与实现中国铁道科学研究院3北斗与惯性组合导航设备安装在车上，可以有效减少现代有轨电车的轨旁设备，节约大量信号设备，极大的降低建设、维护和管理的费用。北京现代有轨电车西郊线车辆选型为钢轮钢轨单辆或两辆重连的现代有轨电车。单辆车体长度33米,宽度2.65米。西郊线根据自己的运营特色（旅游观光线路），采用改变车辆编组来提高高峰客流的运力，平时单车运行，高峰期两列车重连，完成了运行图不变运力翻倍的目标[12]。西郊线线路由5174米地面线和3690米地下线组成，合计全长8864米[13]。地下线有四段，分别为1400米、794米、770米和682米，隧道内没有公网信号。西郊线除车辆段道岔和香山折返道岔安装计轴，区间没有信号设备，因此采用北斗与惯性组合导航技术。当列车进入隧道或信号受遮挡等情况时用惯性导航技术提供准确的列车定位数据。列车定位数据通过专用无线集群系统实时、连续上传至中心位置信息服务系统。图1-2西郊线线路图Figure1-2Routemapofwesternsuburbline1.2现状分析1.2.1有轨电车定位技术研究现状传统的列车定位技术已经非常成熟，在不同的轨道交通领域和不同的车型上都很多应用。
基于北斗与惯性组合导航技术的有轨电车定位系统研究与实现中国铁道科学研究院93系统设计3.1总体结构设计系统结合了北斗与惯性组合导航技术、电子地图匹配技术以及计算机软件技术，从而实现了对有轨电车的实时定位。系统包括车载位置信息采集装置和中心位置服务系统两大核心业务,如图3-1所示。图3-1系统架构Figure3-1Systemarchitecture位置信息采集装置负责接收北斗卫星的定位数据，在没有效卫星信号时利用惯性传感器计算当前有轨电车的位置，并对本车位置的有效数据按照约定的通信协议进行封装，以有轨电车车组号做为数据的ID，通过专用无线集群单元发送到中心的位置信息服系统。中心位置信息服务系统收到各车载位置信息采集装置发来的有轨电车定位数据后，按约定协议进行解析。由于卫星定位的特性和误差，位置信息服务系统收到的有轨电车定位信息肯定是落在了轨道的附近。位置信息服务系统根据有轨电车的速度、方向和上、下行信息对解析后的数据进行电子地图的匹配和纠偏，以得到有轨电车在正线的公里标数据，同时发送给列车自动监控系统（ATS）和乘客信息系统（PIS）。3.2位置信息采集装置设计3.2.1硬件设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]西郊线有轨电车液压制动系统及常见故障分析[J]. 莘云峰,吴永超. 城市公共交通. 2019(07)
[2]北斗卫星导航系统消防应用分析[J]. 来春丽,谢向阳. 数字通信世界. 2019(04)
[3]双闭环直流调速系统研究[J]. 冯骏宇,德湘轶. 数码世界. 2018(05)
[4]浅析现代有轨电车路权形式及其道路横断面布置[J]. 李威. 交通科技. 2015(04)
[5]基于S3C6410的高校三相电网无功补偿节能控制系统[J]. 杜海涛,黎建华,瞿统弟,周志猛. 电子设计工程. 2014(22)
[6]现代有轨电车车辆与信号一体化研究[J]. 邱宝光,刘波,赫宏联,孙军国,张天白. 中国铁路. 2013(11)
[7]城市轨道交通列车定位方法分析[J]. 曹启滨. 铁路通信信号工程技术. 2012(01)
[8]我国城市交通拥堵成因与治理对策[J]. 刘治彦,岳晓燕,赵睿. 城市发展研究. 2011(11)
[9]手持台广播功能在地铁广播中的应用[J]. 杜彪. 市政技术. 2011(01)
[10]北京城市轨道交通西郊线系统制式选型研究[J]. 毛励良,杨珂. 都市快轨交通. 2010(05)
硕士论文
[1]基于BDS/INS组合列车定位系统的研究[D]. 刘影.大连交通大学 2018
[2]基于北斗的列车定位电子地图匹配系统研究[D]. 王禹苏.大连交通大学 2018
[3]基于北斗/INS/图像融合的下一代列车定位系统研究[D]. 卢宇环.兰州交通大学 2018
[4]基于ARM的智能家居温控系统的设计[D]. 王超.成都理工大学 2017
[5]基于无线传感网络的列车定位技术研究[D]. 乔玉蓉.兰州交通大学 2016
[6]现代有轨电车组合定位关键技术研究[D]. 闫利栋.兰州交通大学 2016
[7]现代有轨电车组合定位系统[D]. 沈兴涛.兰州交通大学 2014
[8]基于北斗-INS组合的铁路站场列车定位方法研究[D]. 樊玉明.北京交通大学 2014
[9]基于H.264的视频监控系统设计与实现[D]. 马英明.东北师范大学 2013
[10]基于WIFI技术的矿井无线监测系统设计研究[D]. 王宪臻.河北工业大学 2012
本文编号：3312402
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