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地图匹配辅助的激光测速仪/INS组合导航算法研究

徐智广  
【摘要】:随着列车运行速度的持续提升,对于安全方面的要求越来越高,其中,列车定位的精确性和可靠性是保证列车高速运行的关键。论文综合考虑列车定位所需求的实时性、高精度和不受外在环境干扰等要素,提出采用地图匹配辅助的激光测速仪/INS组合导航算法精确定位列车的位置,并通过实验验证该方法的合理性。主要研究内容包括以下几个方面:一、大角度安装误差角条件下的测速仪标定方法。分析了测速仪误差因素,并给出了大角度条件下的测速仪输出模型。在传统标校法的基础上,推导了大角度条件下安装误差角和刻度系数误差。为进一步提高标定精度,提出应用多次标定法通过反复迭代的方法减小标定误差。最后,利用仿真数据和车载实测数据对大角度安装角的测速仪标定法和多次标定法进行验证。二、总体设计了基于激光测速仪/INS组合导航系统的地图匹配算法。介绍了地图匹配算法的基本原理,并对应用于基于激光测速仪/INS组合导航系统的地图匹配的基本算法进行了简要说明。根据车辆的行驶状态和地图匹配算法特点,将基于激光测速仪/INS组合导航系统的地图匹配算法分为了三个阶段:道路搜索阶段、正常行驶阶段和道路转换阶段,在每个阶段根据激光测速仪/INS组合导航输出信息特性分别进行设计。最后,利用生成数据仿真、真实数据仿真和车载实测数据对地图匹配算法进行验证。三、在正常行驶阶段中,研究了改进的平移向量修正方法。该方法在基于平移向量的地图匹配算法的基础上,根据激光测速仪/INS组合导航系统输出定位点信息的特点,提出利用修正量对平移量进行补偿,减小纵向位置误差发散,并利用修正后的新平移量校正组合导航定位点,再将补偿后的定位点代入地图匹配算法中进行最优估计。四、在道路转换阶段中,研究了改进的道路转换算法。该算法在权值法的基础上,综合考虑了定位点与原路段和待匹配路段的位置关系,根据不同的情况分别选择当前车辆行驶的道路。


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