基于GPS的有軌電車定位系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展，有軌電車也在成為重要的交通工具，基于車車通信的現(xiàn)代有軌電車走在了有軌電車的前沿。要實現(xiàn)基于車車通信的有軌電車控制系統(tǒng)，必須有精準的定位系統(tǒng)才能保證列車的正常運行與調(diào)度。因此，論文設(shè)計了一種基于GPS/INS/RFID的組合定位方法，將三種定位方法通過信息融合算法，輸出滿足系統(tǒng)允許誤差范圍內(nèi)的定位數(shù)據(jù)，對完成基于車車通信的現(xiàn)代有軌電車奠定了基礎(chǔ)。
　　系統(tǒng)主要分為主控模塊、GPS模塊、慣性導(dǎo)航模塊、RFI

2、D模塊、信息融合模塊、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊。主控芯片主要是以帶有FPU的Cortex-M4架構(gòu)的ARM處理器作為主處理器，并設(shè)計相應(yīng)的時鐘電路、復(fù)位電路、JTAG接口電路等;GPS模塊采用U-BLOX的NEO-6M的接收模塊，通過對GPS接收器接收到的導(dǎo)航報文進行解析，獲得時間、速度、經(jīng)度、緯度、航速、航向等信息;慣性導(dǎo)航模塊則采用慣性器件，包括加速度計ADXL345、陀螺儀ITG3205、磁力計HMC5883L，獲取到三維加速度、三維

3、角加速度，通過四元數(shù)法對姿態(tài)矩陣進行更新，然后由姿態(tài)矩陣進行計算得到慣性導(dǎo)航的速度、位置信息;RFID模塊則是通過超高頻的RFID讀寫器，讀取布置在軌旁的電子標簽的標簽號，再通過查詢的方法查詢對應(yīng)的位置信息，將其作為基準進行對GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)的替換和慣性導(dǎo)航初始值的更新;信息融合模塊則是將GPS數(shù)據(jù)與慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)通過卡爾曼濾波算法，實現(xiàn)對慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)的實時校準，以抑制慣性導(dǎo)航不斷增大的誤差;GPRS模塊則是采用SIM900A模塊，通過AT

4、指令，進行與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，將定位系統(tǒng)的時間、速度、經(jīng)度、緯度信息實時發(fā)送至上位機服務(wù)器，通過上位機服務(wù)器可以在地圖上實時顯示列車的運行狀態(tài)。通過系統(tǒng)測試，得到的定位精度控制在一定范圍內(nèi)，達到了預(yù)期效果，通過組合定位的方法實現(xiàn)了對有軌電車的實時定位。
　　該定位系統(tǒng)是對有軌電車進行實時監(jiān)控和基于車車通信的列車防護曲線計算的基礎(chǔ)，可以完成對有軌電車位置的實時監(jiān)控。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)在GPS信號接收不到信號時，依然能夠?qū)崿F(xiàn)對列車的定位，