CTCS-4级列控系统关键技术研究

为了更安全高效地实现跨区域列车高速运行,并降低运维成本,提出了CTCS-4级列控系统将移除轨道电路等设备,移动闭塞列车追踪间隔数学模型,基于GPS差分技术的列车完整性检查,基于GNSS/INS的列车组合定位和LTE-R车地无线通信等关键技术.仿真结果表明:运用这些技术后,相比于既有的CTCS-3级列控系统,CTCS-4级列控系统在安全性、性能和成本等方面均有提升,运行更稳定和高效.     

一种GNSS非接触式地理信息采集方法与装置

GNSS是地理信息采集的重要手段.传统GNSS定位采用接触式测量,当待定点卫星观测条件较差或因条件限制无法安置GNSS接收机时,通常利用全站仪或MEMS传感器进行辅助,存在作业效率低、作用范围小、硬件成本高等缺陷,根本原因在于交会依赖于角度观测值.为此,该文给出了一种基于距离交会的GNSS非接触式测量方法,设计了RTK接收机与手持激光测距仪组合的测量装置,摆脱了GNSS非接触式测量对角度观测值的依赖.模拟及实地实验均表明,定位精度可达厘米级,与RTK直接测量的精度相当,该文所述方法简便易行,且装置成本低廉,可有效解决室外GNSS盲点的测量问题.     

基于多传感器组合定位系统的列车追踪优化分析

列车定位在列车运行控制系统中起着非常重要的作用。通过设计一个低成本的车载列车组合定位信息采集平台,来优化现有各种先进闭塞方式下的列车调度与列车追踪。该平台主要依靠全球卫星定位系统GPS、惯性测量单元IMU、里程计ODO等多源传感器来采集数据,并采用卡尔曼滤波原理来综合处理数据,从而得到列车的相对位置。平台的主要功能是为列车提供高精度的实时定位,它可以完全独立于现有的闭塞方式,最终能够以较小的成本实现列车追踪优化。     

基于轮胎半径自适应的智能车辆组合定位

定位系统是智能车辆环境感知系统的重要组成部分。设计了智能车辆轮胎半径自适应在线估计算法以提高车辆速度估计精度,从而在GNSS(Global Navigation Satellites System)不可用时提升IMU(inertial measurement unit)/WSS(wheel speed sensor)组合定位系统的精度。首先,在GNSS信号良好时,考虑车轮动态设计了多模型融合的轮胎有效滚动半径自适应算法,以准确估计轮胎有效滚动半径;然后,基于自适应误差状态卡尔曼滤波设计了多传感器融合组合定位算法。实车试验结果表明,所设计的算法在初始轮胎半径有不足2%的误差时,丢失GNSS 40s可将定位精度提高30%以上。     

基于非线性自适应回归神经网络的GPS/IMU组合导航方法

车道级高精度定位导航是智能网联汽车的基本配置,全球定位系统(globlal positioning system,GPS)/惯性测量单元(inertial meansurement unit,IMU)组合导航是高精度定位的关键技术之一。根据汽车行驶过程中高精度定位要求,提出了应用于智能网联汽车的基于非线性自适应回归(nonlinear autoregressive exogenous,NARX)神经网络的GPS/IMU组合导航方法。首先,根据IMU传感器数据特性,建立了基于扩展卡尔曼滤波的惯性导航系统(inertial navigation system,INS)模型,其次,基于NARX神经网络,建立了GPS/INS组合定位训练和预测模型,然后,基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、实时动态差分技术(real-time kinematic,RTK)、INS等技术,设计了智能网联汽车RTK高精度定位数据采集实验系统,并收集了实验数据。最后,对NARX网络训练误差和GNSS信号长时间失效情况下定位预测误差进行了讨论与分析。实验结果表明,该方法在GNSS信号失效5 min情况下,定位预测误差在2. 5 m以内,满足一般情况下,短、中、长隧道中智能网联汽车定位应用要求。     

基于卫星导航/惯性单元松耦合的低速智能电动汽车航向角估计

低速智能电动汽车近年来发展迅速,组合定位技术是其关键技术,航向角估计是组合定位技术中重要组成部分。基于低速智能电动汽车,提出了GNSS(global navigation satellite system)/IMU(inertial measurement unit)组合的航向角估计方法。介绍了GNSS/IMU松耦合条件下的航向角估计方法,提出基于IMU的航向角积分方法,推导了松耦合条件下误差动态与测量模型。针对GNSS信号质量时变问题,使用残差自适应卡尔曼滤波算法对航向角误差进行估计。针对GNSS信号质量设计了航向角误差反馈修正策略。通过在不同GNSS信号条件下进行的多组实车试验,验证了所提出的航向角估计算法的有效性。     

双接收北斗卫星和GSM-R的动车定位方案研究

伴随现在铁路的高速发展,高速列车的定位问题会严重影响列车的运行安全,因此要对高速列车进行精确的定位,以确保列车高速安全的运行。原有的列车定位是基于轨道电路、交叉电缆回线、应答器、记轴器、航位推算、GSM-R等单一或覆盖定位方法不能完全保证现有高速列车的全方位定位安全。采用列车前后同时接受双北斗卫星和双GSM-R的定位,再综合车载陀螺仪、里程仪用融合算法来实现高速列车精确定位和实时运行安全。本文采用的两种方法相融合方法提高高速列车定位精度,从而保证了列车的高速行车安全。     

基于EKF的GNSS/SINS组合导航系统应用

针对单一定位系统无法得到连续、稳定可靠的导航信息的问题,将全球卫星导航系统(GNSS)与捷联惯性导航系统(SINS)进行组合,并利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对这两种导航系统的定位信息进行融合,以获得更加稳定、精确的定位结果。将GNSS与SINS组合,可以弥补GNSS卫星信号失锁、数据更新频率低、无法获得姿态信息以及SINS定位误差累积等单导航系统定位的不足。通过车载实验采集定位数据,并分别进行SINS单独导航及GNSS/SINS组合导航解算,由实验结果可以看出,与SINS单独导航相比,GNSS/SINS组合导航系统的定位误差能快速收敛,并保持较高的精度,其中位置误差精度达到厘米级,速度的最大误差大约在0.1m·s-1以内,姿态的最大误差大约在0.2°以内。     

基于iGMAS产品的BDS/GPS组合RTK定位性能分析

随着各国自主导航系统的快速发展,多卫星导航系统组合定位成为当前研究热点,其可弥补单系统在全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号遮挡严重区域无法提供连续、可靠的定位服务的不足。文章基于国际全球连续监测评估系统(international GNSS MonitoringAssessment Service,iGMAS)产品,研究分析了中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)与美国全球定位系统(Global Positioning System,GPS)组合实时动态定位(Real-Time Kinematic,RTK)性能。静态实验结果表明,开阔区GPS-RTK定位精度优于BDS、BDS/GPS组合RTK定位结果,封闭区BDS/GPS组合定位性能优于单系统定位精度,BDS定位结果优于GPS;动态实验结果表明,在信号遮挡严重区BDS/GPS组合可持续提供定位服务,但服务的可靠性较低。     

多传感器组合导航中的数据融合

目的 通过估计误差方差阵,对多传感器组合导航系统中不同的融合数据进行定位精度比较.为系统定位提供选择数据的依据.方法 基于递推加权最小二乘法研究多传感器组合导航系统中的数据融合,讨论估计误差方差阵的推导过程及系统定位精度的计算.结果 仿真结果表明,由于采用的递推加权最小二乘法比最小二乘法更能反应实际测量过程,可更有效地组合多个数据,系统定位性能要好.结论 为多传感器组合导航系统提供了一种有效的数据融合方法,对工程的预研和实施有非常重要的意义.     

基于多传感器信息融合的激光定位与跟踪

为了更精确实现远距离激光定位与跟踪,将十二个PIN硅光电二极管阵列探测器和一个带有光学系统的精密四象限探测器立体组合成独特的多传感器排列结构,并将空间测角基本理论与基于Bayesian决策原理的多传感器信息融合算法有机结合,实现自由空间中作用距离可达十千米的激光的粗精定位,利用激光的定位信息控制三维高精度转台的旋转实现精密跟踪。实践证明,在粗定位跟踪的基础上,精定位跟踪精度小于三个毫弧度。     

一种基于遗传算法的多传感器多目标航迹关联模型

随着信息技术的发展,智能信息技术得到了广泛应用,其中智能算法较多应用于多传感器信息融合领域。常用的加权法、修正法、最近领域法这3种基本方法只针对两个局部节点的情况进行求解,而无法对较大规模系统目标关联问题进行求解,针对防空作战系统目标关联问题,提出了一种基于遗传算法的多传感器多目标航迹关联算法,将多传感器多目标航迹关联这一问题转化为多维分配问题进行求解,给出了求解该问题的具体模型、算法和求解步骤,并通过仿真实验证明了应用该算法求解此类问题的正确性和有效性,对于多传感器多目标航迹关联应用系统的实现具有一定意义。     

Design of relative position sensing system for high-speed maglev train

In the high-speed maglev system, accurate real-time information of the train position is essential for stable, safe and efficient train operation. To detect the relative position of the high-speed maglev train from a reference position, a location method based on long stator slot detection was proposed. Besides, a prototype system has been successfully developed. The hardware structure of the system, as well as its working principle was described. Moreover, a subdivision algorithm for calculating the pole location angle signal was elucidated. Experiments show that the proposed method is feasible. The technical indexes of the detection system satisfy the requirements of the vehicle operation control system. The relative position sensing system can be put into practice.     

基于多源信息融合的飞行器高精度定位方法

导弹、卫星等飞行器的高精度定位问题,归结为多平台、多种类信息的融合处理.在多源信息融合处理中,各类信息加权的权值对融合结果的精度有重要影响.本文通过引入加权因子,研究了多源信息融合处理的加权与参数估计精度问题,得到了参数估计均方误差与权值的关系,证明了非线性模型的权值,不仅与测量误差的统计特性有关,还与模型的结构、样本量大小有关.计算结果表明,采用本文的加权方法,可显著提高导弹弹道参数估计精度.     

任意相关噪声线性系统异步状态向量融合

基于线性无偏最小方差估计理论,提出了一种任意相关噪声线性系统异步状态向量融合算法.该算法将融合中心的采样周期设定为传感器测量周期的最小公倍数,使得传输到融合中心的局部状态估计在每个周期内具有相同的数目,减少了跟踪滤波的计算量.在跟踪滤波器的增益阵中引入测量噪声与过程噪声的相关量和测量噪声之间的相关量,增加了描述多传感器融合系统的信息量.仿真结果表明,状态向量融合算法比噪声不相关融合算法具有更好的跟踪性能,航迹跟踪的精度得到了改善.     

轮胎压力监测系统设计及仿真研究

将多传感器信息融合技术应用于轮胎压力监测系统，提高其精度。本文运用贝叶斯方法对轮胎的压力和温度进行融合。基于LabVIEW的仿真结果验证了本系统的优越性、可行性、实用性，为监测轮胎压力、保证行车安全提供了一个更为有效的途径。     

面向OD客流的高速列车开行方案的优化

满足旅客出行需求的列车开行方案能够更好地吸引客流，提高高速铁路的核心竞争力.以最大化经济收益和最小化出行费用为目标函数，以高速铁路开行方案为研究对象，以旅客出行需求等作为约束条件，将列车开行方案与OD客流量结合起来，同时考虑旅客的购票心理和列车购票的时效性，建立了一种基于动态客流的列车开行方案的多目标优化模型，并设计一种基于个体信息和改进变异算子的多目标差分(SG-MOSaDE)算法进行求解.以广州市某线路为例进行实验，结果表明，优化后的开行方案不仅最大化满足了旅客出行需求，而且在提高铁路部门经济收益的同时降低了旅客的出行花费，并且优化后的列车总停站次数较原来有所下降，停站方案更加均衡.     

Current progress of information fusion in China

Information fusion is a challenging task to extract the required information for high-level applications from various homogeneous or heterogeneous sensors. This paper summarizes some improvements in recent five years in the presented structure of information fusion, including estimation fusion, image fusion and others. Some technologies of information fusion and their variants are discussed. Although the state-of-the-art of the algorithms for information fusion have been proposed, there still remains some fundamental challenges with regard to exploiting the emerging multi-sensors＇ characteristics and their special structures. Finally, some potential prospects of estimation fusion and image fusion are discussed.     

城市轨道交通小型障碍物检测

障碍物是影响列车行车安全的重要因素,小型障碍物由于体积小,在检测中容易被遗漏。针对上述问题,提出了一种基于卷积神经网络的自动化检测算法。算法首先通过数据增强策略平衡样本数量,然后使用卷积网络进行特征融合,很好地结合了小型障碍物的位置信息和语义信息。实验结果表明,算法对列车前方的小型障碍物有良好的检测效果,能较好地实现小型障碍物的探测。     

改进时空DS证据理论在车辆识别中的应用

将证据理论作为数据融合方法,将多传感器多测量周期的数据进行融合,讨论了集中式,分布式无反馈,分布式有反馈三种融合方法,将其应用于车辆类型识别方面,并通过实验对这三种方法进行了比较,得出在传感器提供数据较准确时,分布式有反馈融合方法的分辨效果最明显,而在传感器提供数据不是非常准确(甚至错误)时,分布式无反馈方法得到正确结果的准确率最高.