基于蜂窩網(wǎng)的低成本列車組合定位方法研究.pdf

1、近些年我國鐵路建設高速發(fā)展，幾條重要客運專線相繼開通。同時隨著通信技術的不斷發(fā)展，蜂窩網(wǎng)定位技術的研究也取得了豐碩的成果。作為通信系統(tǒng)主干網(wǎng)絡的GSM-R(Global System for Mobile communications-Railway,綜合專用數(shù)字移動通信系統(tǒng))網(wǎng)絡已覆蓋了鐵路大部分區(qū)域。
　　由于鐵路建設過程中的投入成本和后期的運營維護成本都非常高，故在一些特殊線路，存在采用新技術實現(xiàn)建設和運維低成本化的需求。這

2、些都為蜂窩網(wǎng)定位技術在鐵路環(huán)境中的應用提供了良好的條件。但是無線電波在鐵路環(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。本文就這一問題進行了初步的研究。
　　首先簡要介紹了蜂窩定位技術，然后分析了在鐵路環(huán)境中采用蜂窩定位技術的特點與難點。在這基礎上針對蜂窩網(wǎng)絡定位技術定位精度不高和在鐵路實際中難以應用的現(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，對現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)定位模型、里程計定位模型和組合定位算

3、法進行了改進。其具體是把里程計定位參數(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，建立列車定位的誤差優(yōu)化模型。在此基礎上用改進的智能算法對多目標優(yōu)化模型進行求解，并用MATLAB仿真。仿真結果表明在復雜的鐵路環(huán)境中，該定位方法對不同來源的誤差有很好的吸收作用，是一種有效的定位方法。
　　最后針對鐵路環(huán)境下的NLOS(None Line of Sight,非視距)誤

4、差進行分析，討論了經(jīng)典的Wylie算法在NLOS誤差抑制中的優(yōu)缺點。根據(jù)上一節(jié)提出的基于信息融合的蜂窩網(wǎng)和里程計的低成本列車定位模型，在定位過程中大部分采用TOA(Time of Arrival,到達時間)定位方式的基礎上，在融合模型的參數(shù)預處理階段引入經(jīng)典的Kalman濾波器，推導出TOA參數(shù)在LOS(Line of Sight,視距)情況下的無偏估計和NLOS情況下的誤差抑制，之后又根據(jù)列車運行過程中的特點對 Kalman濾波器進行