A new train GPS positioning algorithm in satellite incomplete condition based on optimization and the digital track map

机译：基于优化和数字轨迹图的卫星不完整列车GPS定位算法

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The train positioning plays a key role in the train control system. The current train positioning is determined by the track circuit or balise, which cost a lot to build and maintain. GPS (Global Positioning System), one kind of GNSS (Global Navigation Satellite System) positioning technology, provides a cheap and real-time option. However, the inherent defect of GPS positioning is the so-called incomplete condition of GPS when less than four satellites are effective. This paper presents a new train GPS positioning algorithm based on the digital track map and optimization method for the incomplete condition of GPS. First, the track piece where the train is located is identified at the moment when the GPS satellite signals become incomplete. Then, a straight-line equation constrained by the pseudo-range equation is deduced. Finally, the estimated train position is obtained by minimizing the sum of the squared errors, which is solved by the gradient descent method and compared with the actual location in the digital track map. After the experiments were carried out in Sanjia dian Station, Beijing Railway Station, to get the field GPS positioning data, the performance of the proposed algorithm was evaluated and analyzed. The results demonstrated that the accuracy and stability of train positioning employing the proposed method were improved in GPS satellite incomplete condition (SIC).

机译：火车定位在火车控制系统中起着关键作用。当前的火车位置由轨道电路或轨道确定，这需要大量的建造和维护。 GPS（全球定位系统）是一种GNSS（全球导航卫星系统）定位技术，它提供了一种廉价且实时的选择。然而，当少于四个卫星有效时，GPS定位的固有缺陷就是GPS的不完整状态。提出了一种基于数字轨迹图的火车GPS定位算法和针对GPS不完全状况的优化方法。首先，在GPS卫星信号变得不完整的时刻，确定火车所在的轨道。然后，推导由伪距方程约束的直线方程。最后，通过最小化平方误差的和来获得估计的火车位置，该误差由梯度下降法求解并与数字轨道图中的实际位置进行比较。在北京火车站三家店站进行了实验，获得了野外GPS定位数据后，对该算法的性能进行了评估和分析。结果表明，在GPS卫星不完全状态（SIC）下，该方法提高了列车定位的准确性和稳定性。

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来源
《Computers in railways XII: Computer system design and operation in railways and other transit systems》|2010年|p.35-44|共10页
会议地点 Beijing(CN);Beijing(CN)
作者
X. Jia; D. Chen; H. Wang;
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作者单位

State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, China,School of Electronics and Information Engineering, Beijing Jiaotong University, China;

State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, China;

School of Electronics and Information Engineering, Beijing Jiaotong University, China;

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会议组织
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类铁路运输;在其他方面的应用;
关键词
railway; GPS; incomplete condition; digital track map; optimization method;

机译：铁路;全球定位系统;条件不完整；数字轨道图；优化方法;

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