基于自主组合定位的导向运输列车循迹辅助方法研究

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为适应国家新型城市化发展,实现城市交通系统的优化,导向运输列车应运而生。作为一种新型的交通工具,导向运输列车结合了城市轨道交通与路面交通的优势,具备建设周期短、客运量大、低地板、节能环保、成本低等优点,未来将在城市交通领域发挥极大的作用。导向运输列车依靠车载各类传感器识别路面虚线实现循迹行驶,目前列车采用两套设备分别用于定位和循迹,导致成本较高;另外目前国内外对导向运输列车的循迹研究对横向偏移跟踪关注较少,而导向运输列车运行时没有固定轨道的约束,当横向偏离较大时存在安全隐患。针对以上问题本文设计了一种低成本的基于自主组合定位的高精度循迹辅助方法,该方法结合导向运输列车行驶路线固定、低地板的特点,利用低成本的卫星接收机、惯性导航设备以及电子标签搭建了组合定位系统来获取高精度的列车位置信息,并利用地图匹配技术将位置信息关联到实际的路网中,从而实现了对列车横向偏移距离的检测。本文的研究工作如下。首先,介绍了目前典型的导向型运输系统的发展现况,对国内外车辆相对位置获取技术、列车定位技术进行了总结和分析,并结合导向运输列车自身的特点,对基于自主组合定位的导向运输列车高精度循迹辅助方法的可行性和功能需求进行了分析。其次,针对列车在车道上位置信息的获取问题,利用容积卡尔曼滤波算法对定位数据进行滤波融合,实现了基于GPS/SINS的列车初步定位功能;针对组合定位系统误差累积的问题,利用基于RFID的电子标签实现了位置信息的定点校正;在此基础上改进了基于隐马尔可夫模型(HMM)的地图匹配算法,利用其与高精度电子地图进行匹配实现了列车横向偏移距离的检测。最后,本文设计并搭建了导向运输列车循迹辅助方法的实车实验平台,并通过实车实验对提出的算法进行了验证。实验结果表明,本文设计的基于自主组合定位的循迹辅助方法能够实现亚米级的定位精度,为检测列车横向偏移距离提供了满足要求的列车位置和状态信息,在一定偏离距离范围内检测到的导向运输列车横向偏移距离准确率达95%以上,为保证导向运输列车沿着“虚拟轨迹”精准循迹提供了理论支撑。图59幅,表10个,参考文献50篇。
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