多傳感器融合定位在高速鐵路的應用

　　2．2．1 數據融合的聯(lián)合卡爾曼濾波模型

　　此濾波算法中，取βm=0，即主濾波器沒(méi)有信息輸入，進(jìn)一步優(yōu)化系統，減少了運算量。2．2．2 系統濾波算法步驟

　　(1)由局部濾波器l處理GPS接收機輸出的列車(chē)位置信息，并給出狀態(tài)估計x1和估計誤差的協(xié)方差矩陣p1；

　　(2)局部濾波器2處理陀螺儀和里程儀輸出的角度信息x2和列車(chē)運行距離信息，給出狀態(tài)估計和估計誤差的協(xié)方差矩陣p2；

　　(3)局部濾波器3處理查詢(xún)應答器輸出的進(jìn)路長(cháng)度等信息，給出狀態(tài)估計x3和估計誤差的協(xié)方差矩陣p3；

　　(4)x1，x2，x3，及p1，p2，p3被送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計一起按式(1)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣

　　(5)利用主濾波器的最優(yōu)估計值對3個(gè)子濾波器的狀態(tài)估計進(jìn)行重置。即

　　2．2．3 信息分配參數的選擇

　　不同的信息分配系數可以獲得聯(lián)邦濾波器的不同結構以及不同的容錯性能、濾波精度和計算量。本方案中設計了一種自適應聯(lián)邦卡爾曼濾波器。利用GPS接收機輸出的反映定位精度的參數為依據，自動(dòng)調整P值的大小。本定位系統根據GPS接收機的p值大小來(lái)決定取值。具體的自適應算法為

2．3 地圖匹配

　　GPS和DR系統的組合導航在一定程度上提高了定位系統的精度和可靠性，但定位數據仍然存在一定誤差，并且當GPS數據丟失時(shí)，DR系統的誤差會(huì )累積變大。在實(shí)際系統中通常采用地圖匹配算法來(lái)進(jìn)一步提高GPS和DR系統的精度。

　　地圖匹配的基本思想是將車(chē)輛定位軌跡與數字地圖中的道路網(wǎng)信息聯(lián)系起來(lái)，并由此相對于地圖確定車(chē)輛的位置。地圖匹配的算法分為兩個(gè)相對獨立的過(guò)程：一是道路選擇，主要是對道路進(jìn)行分段，提取道路特征信息，然后采用適當的搜索規則和匹配算法根據當前傳感器給出的車(chē)輛信息，在地圖數據庫中尋找一條最有可能的道路；二是道路匹配，將車(chē)輛當前位置匹配并顯示在這條道路上，用于消除傳感器的定位誤差。

　　3 結束語(yǔ)

　　針對高速鐵路列車(chē)運行控制系統中的列車(chē)定位問(wèn)題，提出了GPS／DR／MM組合定位的方案，利用卡爾曼濾波對多傳感器的數據信息進(jìn)行融合之后再與電子地圖匹配，實(shí)時(shí)提供列車(chē)的定位信息。與單一傳感器定位方式相比，可以進(jìn)一步提高列車(chē)的測速定位精度，保證了高速列車(chē)安全、可靠的運行。