GPS(全球定位系统)是美国在20世纪70年代初基于“子午仪卫星导航定位”技术发展起来的一种全球性、全能性、全天候的导航定位、定时和测速系统。GPS定位技术因其精度高、速度快、费用省、操作简便等特性,已被广泛应用于铁路系统中。例如,在铁路测量、铺轨作业、列车救援、调度系统等方面都有所应用。我国在2001年自主开发并投入使用了基于GPS、GIS(地理信息系统)、GSM(无线移动通信系统)和计算机技术集成的RITS(铁路智能运输系统)技术,它满足了铁路系统对列车过程控制和行车安全保证的需要。
然而,由于铁路为线形工程,使得GPS网形定位不尽合理,无法满足全自动无人驾驶轨道交通列车定位的精度和实时性要求。为了解决这个问题,本文提出了一种基于GPS定位仪进行行程累积实现列车定位的方法,辅助定点校正提高定位精度。这种方法具有运算简便、实时性强、成本低等特点。系统设计包括车载设备和地面监控显示两部分,通过GSM/GPRS无线通讯网络进行数据传输。车载设备包括LKJ-2000装置、GPS接收机、RS232串行总线、ARM微处理器和GPRS模块等。地面监控部分则包括电子地图和监控中心。
在铁路列车定位技术中,除了GPS定位法外,还有轨道电路法、电子计轴器法和查询/应答器法等。轨道电路法的缺点是定位以轨道电路长度为最小计量单位,无法构成真正意义上的移动闭塞,并且无法检知速度。电子计轴器法的优点是定位安全性较高,但精度较差,通常也需要与测速装置结合起来使用。查询/应答器法是目前世界铁路上应用最广泛的方式,其原理是在铁路干线的沿线上安装间隔一定距离的查询/应答器,列车每经过一个查询/应答器都会获得一个新的绝对位置;在两个查询/应答器之间,列车的具体位置通过里程计计算而得。
GPS定位法利用GPS实现列车定位的方法只需在机车上安装接收机,设备简单、精度高、成本低、体积小、维护方便。缺点是,在周围阻挡物多的地方,例如城市、树林、山区、隧道等地,列车的定位精度会受到影响,甚至无法定位。GPS对卫星的故障也十分敏感,一旦一颗卫星失效,就会出现GPS性能恶化,因此不能单一地将GPS定位信息作为列控安全防护系统的位置参数。
为了提高列车定位的精度和实时性,本文提出了基于GPS定位仪获得经纬度和速度等信息后计算行程累积,辅助定点校正提高精度,对列车以公里标形式进行精确定位的方法。这种方法可以根据列车在轨运行的线性特性,有效地提高定位的精度和实时性,满足全自动无人驾驶轨道交通列车定位的要求。