2000年前铁道部将GSM-R(铁路移动通信系统:Goble System of Mobile for Railway)作为我国铁路专用通信的发展方向,到目前为止,铁路运营需求增加,GSM-R越来越不能承载铁路发展的业务需求。不止中国,世界各国都有相似困境,因此UIC(国际铁路联盟组织:International Union of railway)提出了发展LTE-R(Long Term Evolution for Railway:铁路宽带无线通信系统)的计划,预计在2020年形成标准,于2022年开始布局。中国目前大多数普通列车和高速列车线路多采用GSM-R通信网络,只有朔黄铁路局尝试了LTE-R通信网络。然而普通列车和高速列车都在不断提速,因此对列车行车安全也有了更高的要求,尤其对列车的位置信息的获取至关重要。在同等环境误差影响下,如果采用LTE-R实现列车定位的精度高于GSM-R。目前研究中针对基于LTE 4G网络模式下的移动物体定位研究较多,但是应用于铁路环境中的研究相对较少,且大多都是研究如何改进无线定位算法以及利用多种定位方式共同来提升列车的定位精度。因此本文分析无线定位产生误差的因素,主要从改进基站物理结构布局所带来的误差和改进算法的角度来提高列车无线定位的精度。提出利用基于LTE信号传播,采用垂直基站布局的方式,并且结合轨道线路信息来提高TDOA(Time difference of Arrival:基于到达时间差)无线列车定位的测量精度。通过TDOA方程分析,得到列车无线定位的精度与轨旁信号接收器,列车和轨旁基站三点之间连线的角度有关,经过MATLAB分析,如果轨旁信号接收器,列车和轨旁基站三点连线的角度?始终保持在90~?～120~?之间,便能使基站结构布局误差影响降低。利用Chan算法,Taylor算法,联合算法在垂直基站布局下与同站址无线双层网络基站布局方式进行定位精度对比,得出垂直基站布局物理结构误差低于无线双层网络基站布局。为改进列车无线定位的精度,提出结合RSS,使?角度在更小的范围内变化,实验结果与非RSS方法对比,TDOA&RSS的无线列车的定位精度得到了提高。文中还利用轨道线路信息,在得到列车初始定位点后,通过一次轨道位置逼近列车真实位置的方法,进一步的缩小了无线列车的定位误差。最后为减小非视距误差的影响,建立了TDOA扩展卡尔曼与轨道线路结合的模型,仿真结果显示垂直基站布局下的TDOA扩展卡尔曼与轨道线路信息结合的定位精度和抗干扰性优于单独的扩展卡尔曼算法。