組合導航定位技術(shù)在機車(chē)安全監控系統中的應用研究

2.2 機車(chē)速度傳感信息

目前機車(chē)上所配備的安全行駛記錄儀，通過(guò)RS485總線(xiàn)，以28 800bps 的傳輸速率，每隔20~40ms輸出相關(guān)機車(chē)狀態(tài)信息，其中包括了機車(chē)速度信息。由于該信息傳輸非常頻繁，因此在設計過(guò)程中，采用了單獨的MCU來(lái)采集、處理該信息，主控CPU通過(guò)I2C總線(xiàn)定時(shí)獲取機車(chē)的速度狀態(tài)信息，從而大大減輕了主控CPU的工作負荷。應用機車(chē)速度傳感信息在短時(shí)間內計算機車(chē)運行里程比較準確，但在長(cháng)時(shí)間內，由于累積誤差的存在，將會(huì )帶來(lái)很大的偏差。

2.3 ADXRS150微硅陀螺儀信息

ADXRS150是一款角速度范圍為150°/s的MEMS角速度傳感器，集成在一個(gè)微小的芯片上?？商峁┚_的參考電壓和溫度輸出的補償技術(shù)，7mm×7mm×3mm微小體積的封裝[3]。在A(yíng)DXRS150微硅陀螺儀的實(shí)際使用過(guò)程中，為了獲得穩定可靠的角速度信息，需要合理解決以下幾方面問(wèn)題：

(1)濾波器

在機車(chē)運行過(guò)程中，其角速度變化比較緩慢，因此可以把其低通濾波器的通帶截止頻率設置得低一些，這樣可以消除一些高頻分量的影響。低通濾波器的通帶截止頻率可由下式計算：

其中：Rout=180kλ，已經(jīng)集成在A(yíng)DXRS150微硅陀螺儀內部，結合機車(chē)運行實(shí)際狀況[4]，外接Cout=47nF。

(2)零點(diǎn)漂移

ADXRS150微硅陀螺儀在運行過(guò)程中，中心零點(diǎn)會(huì )隨著(zhù)時(shí)間變換而發(fā)生漂移，因此需要對零點(diǎn)進(jìn)行準確校正[5]。通過(guò)判斷GPS信息和機車(chē)速度傳感信息，可以確定機車(chē)是否處于靜止狀態(tài)。一旦機車(chē)處于靜止狀態(tài)，則啟動(dòng)零點(diǎn)校正程序，確定零點(diǎn)模擬電壓，在實(shí)際運行過(guò)程中，就可以消除零位偏差。

2.4 數據融合處理

(1)定位數據包結構

#UTPM，時(shí)間>，經(jīng)度>，緯度>，，機車(chē)速度>，陀螺儀角速度>，慣性導航時(shí)間>，狀態(tài)與判決條件>，

(2)GPS定位情況下位置信息處理

根據狀態(tài)與判決條件，可以判斷目前GPS是否定位，在確認GPS定位的情況下，數據包中的經(jīng)度、緯度信息有效。

(3)GPS未定位情況下位置信息處理

在GPS未定位的情況下，將啟動(dòng)慣性導航，應用機車(chē)速度傳感信息計算運行里程。設機車(chē)速度信息采樣時(shí)間間隔為T(mén)avr，i時(shí)刻的運行速度為vi，則運行里程為：

慣性導航起點(diǎn)位置用經(jīng)度和緯度標注，由于在本地保存了軌道經(jīng)度和緯度信息，結合鐵路公里標，S可以直接轉化為經(jīng)度和緯度信息。同時(shí)，監控中心結合軌道電子地圖，也可以對該數據進(jìn)行處理和顯示。