[發明專利]一種列車定位的方法和系統

有效

• 申請號: 201910175265.8
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109781098B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 陳光武;李文元;楊菊花;邢東峰;程鑒皓
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學;陳光武
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01S19/49;G01S19/50
• 代理公司: 北京伊諾未來知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11700
• 代理人: 李戍

1.一種列車定位的方法，包括

步驟(1)、獲得導航測量數據，并以此為基礎變量建立測量值變量u，

其中，λ,L,h表示載體經度、緯度和高度；V_E,V_N,V_U表示載體東、北、天方向上的速度；表示載體的橫滾角、俯仰角與航向角；

步驟(2)、獲得變量的誤差數據，并以此建立狀態參數x，

其中，δλ,δL,δh為載體的經度、緯度、高度誤差，δV_E,δV_N,δV_U為載體的東、北、天方向上的速度誤差，φ_E,φ_N,φ_U為載體東、北、天向失準角誤差，ε_x,ε_y,ε_z為與載體固聯的陀螺儀在三軸的漂移，為與載體固聯的加速度計在三軸的漂移；

步驟(3)、對濾波器的濾波狀態初始化；

步驟(4)、對步驟(1)(2)獲得的數據進行時間更新；

在k+1時刻的估計結果為：

預設滑模觀測器在滑模面目標值附近“調整”的次數為n，此時狀態預測協方差為：

所述步驟(4)中，構建的滑模觀測器為：

其中，F為系統矩陣；G為噪聲驅動矩陣；d為系統未知且有界輸入，根據滑模觀測器理論，定義系統誤差為：

選取滑模面為系統誤差，選取的李雅普諾夫函數為：

對上式求導得

根據滑模狀態觀測器理論，有：

其中，L表示滑模觀測器增益；

經過以上推導過程，GPS/INS組合導航系統的滑模觀測器為：

其中，為系統誤差；a為可調參數；sgn(S)為符號函數，表示為：

進一步求系統誤差導數，得d的最終估計值為：

步驟(5)、根據觀測方程y_k＝h_k(x_k)+v_k以及狀態方程x_k+1＝f_k(x_k)+w_k，得到實際觀測值和預測觀測值的誤差值，其中，h_k(x_k)表示觀測函數，為非線性離散函數，表示觀測值與系統狀態量之間的關系，f_k(x_k)表示系統狀態函數，也是非線性離散函數，表示系統相鄰時刻狀態量之間的關系，下標k表示k時刻對應的函數：

其中，對時間觀測值和預測值的差值為k+1時刻的預測狀態校正值；

步驟(6)、更新濾波器的狀態向量與方差；

根據公式對數據進行處理得到在k+1時刻濾波的狀態向量和方差：

其中，為觀測方程關于的Jacobian矩陣；K_k+1為擴展卡爾曼濾波增益，表示為方差與滑模增益的乘積：

輸出計算結果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于

所述步驟(5)，系統的量測向量為：

z＝[δv_E δv_N δv_U δλ δL δh]^T。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于

所述步驟(3)中，濾波狀態初始化公式為：

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于

所述步驟(6)中，Jacobian矩陣計算過程為：

5.一種應用權利要求1-4之一所述列車定位方法的系統，包括能夠執行所述列車定位方法的處理芯片。