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基于GNSS双差定姿的区间列车轨道占用判别方法研究
论文：基于GNSS双差定姿的区间列车轨道占用判别方法研究
摘要：随着轨道交通技术的发展，列车运行的精度和安全需求越来越高。因此，区间列车轨道占用的准确判别至关重要。本文提出了一种基于GNSS双差定姿的区间列车轨道占用判别方法。在判别方法中，首先利用采集到的GNSS数据进行数据处理，得到列车的位置和速度信息，然后结合轨道预测算法，预测列车在未来时间的位置和速度信息。最后，根据列车预测位置和速度信息与轨道几何信息的比对，判断该列车是否会占用目标轨道。实验结果表明，该方法能够有效地判别区间列车轨道占用，能提升轨道运行的精度和安全性。
关键词：GNSS；双差定姿；区间列车；轨道占用；判别方法
1.引言
区间列车轨道占用判别是轨道交通中的一个重要问题，其准确性直接影响列车运行的安全性和精度。传统方法通常是根据轨道和列车位置信息来判断轨道是否被占用。然而，传统方法的精度不高，且在高速列车运行中易受到环境干扰而导致误判。因此，需要一种更加准确可靠的方法来判别区间列车轨道占用。
近年来，全球卫星定位系统（GNSS）的应用越来越广泛，它提供了高精度、高可靠性的位置和速度信息。利用GNSS数据来进行列车定位已成为一种主流的方法。然而，GNSS的可用性和精度在特定环境下会受到干扰，如天气、多路径效应等，因此需要一种精度更高的定位方法。
另一方面，双差定位法可以有效解决GNSS数据的误差和干扰问题，它是一种利用多个基站接收到的卫星信号来实现高精度定位的方法。基于此，本文提出了一种基于GNSS双差定姿的区间列车轨道占用判别方法，该方法充分利用了GNSS数据以及双差定姿的优势，能够提高区间列车轨道占用判别的准确性和可靠性。
2.研究方法
2.1GNSS数据处理
在列车运行过程中，GNSS的接收器会采集列车位置和速度信息，但由于多路径效应和信号振荡等原因，GNSS数据的误差较大。因此，对GNSS数据进行处理是必要的。
本文采用的是RTK（实时运动定位）测量方法。RTK测量是一种利用基站和移动测量点接收卫星信号实时计算坐标的方法。根据广播星历和星时传递技术，可以计算出基站和移动测量点之间的距离差（单差），然后利用多个基站的单差信息计算出移动测量点的双差向量，即可得到移动测量点的准确位置信息。双差定位法可以有效降低GNSS数据的误差和干扰，提高GNSS数据的精度。
2.2轨道预测算法
在列车运行过程中，需要预测列车在未来时间的位置和速度信息以此来进行轨道占用判别。本文采用的是基于动力学模型的轨道预测算法。
动力学模型是指根据列车当前的位置、速度和加速度等运动状态参数，建立移动模型，预测列车在未来的位置和速度信息。具体实现中，根据列车三个状态变量（位置、速度、加速度）建立运动学方程，预测列车未来的位置和速度信息。同时，通过不断校正模型参数，提高预测精度。
2.3区间列车轨道占用判别方法
在轨道预测算法的基础上，本文进一步提出了一种基于轨道几何信息的区间列车轨道占用判别方法。该方法的具体步骤如下：
（1）根据轨道几何信息，预测轨道的位置和速度信息。
（2）根据预测的列车位置和速度信息判断列车是否会占用目标轨道。
该判别方法可以有效降低误判率，提高轨道运行的安全性和精度。
3.实验结果分析
本文在实验室内模拟了列车在区间轨道上行驶的情况，采集了GNSS数据，并利用上述方法进行了轨道占用判别。实验结果表明，本文提出的方法能够有效地判别轨道占用情况，且相比传统方法具有更高的精度和可靠性。同时，本文的方法还能够应用于轨道交通中其他相关问题的解决，具有一定的实用价值。
4.结论
本文提出了一种基于GNSS双差定姿的区间列车轨道占用判别方法，该方法结合了GNSS数据处理、轨道预测算法和轨道几何信息，能够提高轨道占用判别的准确性和可靠性。实验结果表明，该方法在运行精度和安全性方面均具有优势，在实际应用中具有一定的实用价值。