gps定位系统论文gps定位系统论文

1、gps定位系统论文 gps定位系统 论文作者:日期:gps定位系统论文gps定位系统 论文GPS/OD(列车组合定位系统摘要：阐述一种利用多传感器融合技术来提高定位精度和可靠度的 方法.将GPS定位技术引入到现有的基于里程计的列车定位方法中，降低里程计单独定位时的误差。分析了数据信息的同步问题并利用 GPS接收机的秒脉冲信号实现数据信息的同步。当GPS信号短暂失锁时，采用里程计单独定位,GPS信号一旦重获就对里程计定位误差进 行修正，从而提高列车定位系统的定位性能。现场实验结果证明该列车定位系统能够以一种简单的方法提高列车定位系统的精度、可靠度和连续性。关键词：融合定位系统；卡尔曼滤波；里程计

2、;GPS定位系统Abstract: An efficie nt method to improve the positi onaccuracy and reliability with the multi sen sor fusi onpositi on tech no logy is elaborated。 The global positi oningsystem (GPS is in troduced in to the train positi on method based on existing odometer (ODO， which can reduce the positio

3、n error. The problem of data synchronization is analyzed。 Thedata synchroni zati on is realized with the PPS sig nal of GPS receiver.WherGPSsignals suffer from blockage for a short time,an odometer is used separately to positi on. Once GPS sig nals is rega in ed, the error caused by the odometer pos

4、iti on iscorrected to improve the positi on performa nee of the train positi on system. The experime ntal results dem on strate that the train positi on system can improve the tra in precisi on accuracy, reliability and con ti nuity with a simple method。 个人收集整理，勿做商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途Keywords： in te

5、grated positi oning system; Kalma n filter；odometer; global positi on system0引言列车定位是列车运行控制系统的重要组成部分，准确、及时地获取列车位置信息，是列车安全、有效运行地保障.随着列车技术的 发展,传统的列车定位技术已经远远不能满足如今的列车定位的需 要。经典的列车控制系统主要通过轨旁设备获得列车位置和其他控制 信息。然而，这种定位系统的缺点是后期维护工作量大、维护成本高，不支持线路的动态交通配置变化等1。传感器融合技术采用多种传 感器的组合方式，利用不同传感器的优势，取长补短,从而提高系统的 自主性、可靠性和定

6、位精度等，这也正是采用多传感器融合方法实现 列车定位的原因。全球卫星定位系统（GPS）定位范围广、精度高,但是GPS也有其致 命的弱点，如动态性能差、容易发生信号遮挡和干扰等2 。里程计 列车定位系统（0DO没有数据冗余，不会增加数据处理及通信的额外 负担，其缺点容易导致累计误差3:计数误差（空转、打滑、滑行、蠕滑）；轮径磨耗。对它们进行数据融合，构成GPS/OD（列车组合定位 系统,充分发挥各定位子系统的优点，得到高精度、高可靠性的列车定 位系统。本文中利用“当前”统计模型 Kalman滤波算法，将里程计和GPS 组合，设计GPS/OD组合定位系统.当短时间内接收不到GPS卫星信 号时,里程

7、计单独提供导航定位信息；当 GPS信号重新获得后,GPS测 量信息不断校正里程计定位系统，从而有效地减少里程计定位系统的 积累误差.同时对所设计的组合定位系统进行实地测试，以验证该系 统的有效性。1系统设计1。1系统硬件实现GPS/OD组合定位系统可以分成五个部分，即主处理器模块、定 位模块、数据存储模块、通信模块以及参考定位系统 .其系统结构如 图1所示。图1 GPS/ODOA合系统结构图（1）主处理器模块主处理器模块选用AT91SAM926核心板,MC9260核心板采用 AT91SAM926工业级ARM处理器。主处理器模块实现传感器信息的 同步、解算和数据融合处理。(2) 定位模块定位模块

8、包括GPS定位接收机、里程计。GPS定位接收机选用Novatel SuperStar H接收机。该接收机可输出可调的精度为 50 ns(典型值)的1 PPS秒脉冲信号4。里程计选择用了欧姆龙公司 生产的小型旋转编码器E6B2-CWZ6C定位模块用于为定位系统提供传 感器信息。(3) 数据存储模块数据记录板卡用于存储GPS接收机和里程计发出的定位信息，也 用来记录定位系统与其他系统之间的数据和日志。(4) 通信模块通信模块完成系统中各模块间的通信功能，实现数据传递.(5) 参考定位模块设计参考定位系统是为了对该系统的定位性能进行评估测试，实际的定位系统不包括该参考系统。参考系统选用差分GPS接收

9、机Navcom SF20501.2系统软件实现GPS/OD组合定位系统的实现包括 GPS和里程计原始信息采集， 对原始信息进行解算和对定位数据的融合处理。为此，系统软件可以分为定位信息采集和定位信息处理两部分.软件平台采用模块化的设 计方法，根据不同的定位需求和硬件平台结构对软件平台进行灵活的 配置，实现系统的可裁减性、可扩充性和重用性等要求.软件系统的功能模块如图2所示。对图2中各个软件模块的功能说明如表1所示。2传感器信息同步分析及实现在多传感器组合定位系统中，必须保证传感器向处理器提供的定 位信息在时间上是同步的。经过同步之后再对数据进行形态滤波， 从 而降低信号噪声干扰5。本系统中主要

10、用到 GPS和0D（两种传感 器，它们之间涉及到时间同步的问题，即 GPS/OD间的同步。4.2连续性与可用性目前国内外关于组合导航连续性与可用性的研究主要集中于当GPS处于完全失锁或者信号丢失的情况下，导航系统的工作精度和工 作时间.GNSS/OD组合导航系统的优势在于，当发生GPS失锁时，单 独使用ODC也可以保证列车在一定时间内保证一定精度的定位。图7 GPS失锁5 s时定位误差对于连续性与可用性的测试是当 GPS出现故障的情况下，系统能 够在一定精度下连续工作的时间。如 图7所示为仿真了 5 s的GPS 失锁后定位误差。GPS失锁发生在图中第300 s处，在失锁后的一段时间内，使用OD

11、C单独定位，直到GPS重新发送定位信息。从图7可 看出,失锁5 s后，最大的定位误差为0 35 m.5结语本文研究了一种基于GPS/OD的低成本、较小型的组合导航系统 通过对两传感器数据的同步处理提高定位的精度和可靠性。并经过在北京铁路局三家店站进行现场验证，验证结果证明该系统的克服了各 自的缺点，在定位精度和可靠性方面较单一的导航系统有着明显的改 善。参考文献1 ERNESPetr , MAZLRoman et al。Train locator using in ertial sen sors and odometer C/2004 IEEE In tellige ntVehicles Sy

12、mposium. Parma, Italy: University of Parma, 2004: 157164。2 BEVLY David M, RYUJihan, et al。IntegratingINS sensorswith GPS measureme nts for continu ous estimati on of vehicle sideslip, roll and tire cornering stiffnessJ。 IEEETransactions on Intelligent Transportation Systems, 2006,7(4) : 483 493.3 SE

13、 YR Mart in, JAKUBEK Stefa n. Proprioceptivenavigation , slip estimation and slip control for autonomous wheeled mobile robots J 。 IEEE , Robotics , Automation and Mechatronics , 2006 , 4(2 ) :109-114.4 NovAtel Inc。Superstar II user guide M。USA:NovAtel Inc。，2005。5LAXMINARA YANA,G SHARMA Murthy. High

14、 precisi on navigation control with integrated INS/GPSsystem J . IJCSNS Intern ati onal Jour nal of Computer Scie nee and NetworkSecurity , 2009(9 ) : 89 95。:6王少伟.多传感器信息融合的列车测速定位实验平台的研究 D.北京:北京交通大学,2006。:7CAI Bai-gen, WANG Jian, YIN qin 。A GNSS based slide and slip detection method for train positio

15、ningC /APCIP2009。S。l. : APCIP, 2009。8 GREJNER-BRZEZINSKA Dorota,A TOTH Charles. GPS/INS/PL/TLS in tegrati on supporti ng navigation of geophysical sen sors for un exploded ordnance detecti on and discrimi natio n C.13th FIG Symposium on Deformati onMwasurement and Analysis。LISBON: LNEC, 2008 : 326 331.:9方鹏。G