差分gps原理 基于全球导航卫星系统（GNSS）的列车运行状态监控系统研究

原标题：基于全球导航卫星系统（GNSS）的列车运行状态监控系统研究

64天

针对列车实时运行状态，提出对列控系统采用卫星定位技术的铁路线进行列车运行状态监控，为加速我国列控系统的进一步发展提供借鉴。

1??概述

随着我国铁路的飞速发展，为确保列车运行安全，原铁道部已经制定出中国铁路运行控制系统（CTCS）的框架，在CTCS-3级和CTCS-4级中采用GSM-R作为系统信息传输平台，完成车-地间大容量的信息交换，在CTCS-4级中或使用全球卫星定位系统提供列车定位及列车速度信息。

青藏铁路首次使用由美国通用电器公司（GE）开发的增强型列车控制系统（ITCS），全线采用先进的GSM-R数字移动无线通信系统，并与GPS卫星定位技术相结合。

在列控系统中采用卫星定位技术，省去轨旁列车定位和测速设备，可以大大减少铁路建设的成本，但其带来的问题也是不容忽视的。

出于安全考虑，卫星信号质量、完好性等问题都是使用卫星定位技术必须重视的。在CTCS-3级和CTCS-4级中，机车乘务员凭车载信号行车，无论对于列车运行管理部门还是列车乘务人员，从列车出站到进站，全面实时监控卫星状态，监控列车运行状态的系统，都是对其保障列车安全运行的有力帮助。

2??系统结构

如图1所示，系统由地面子系统和车载子系统两部分组成，其中地面子系统包括控制处理中心和卫星完好性监测网两大部分，以及轨道标识设备。系统各部分间的通信均采用GSM-R无线通信。

2.1??地面子系统

地面子系统包括控制处理中心、卫星完好性监测网和轨道设备。

1）卫星完好性监测网

列车安全运行很大程度上是依赖列车定位的准确。当卫星系统出现故障或卫星信号受到干扰，即卫星系统的可靠性不能得到保证时，如果不能及时监测出这些情况，列车定位出现误差，将对列车运行安全造成极大危险，尤其是在高密度、高速度的铁路干线上。

在所辖范围的铁路线上全面建设卫星完好性监测网，其目的是保证使用卫星导航系统的列车在运行中定位的准确性。实时对卫星系统进行完好性监测，播发卫星可用、告警、故障信息，将保证车载设备使用到可靠的卫星系统。同时，完好性监测网内的各监测站，还将处理和播发当地的差分定位信息。实验证明，差分定位算法能够大大提高卫星定位的精度，车载设备通过接收监测网播发的差分定位信息进行列车定位，提高其精度。

监测网是在铁路沿线每隔200～300??km建立1个监测站，监测站的数据通过GSM-R系统发送给控制处理中心。

监测站包含功能模块如图2所示。

经过完好性监测处理和差分处理的信息排除掉故障和干扰、具备完好性保证的卫星差分数据，这些数据和本地设备的监控状态数据将通过GSM-R发送给控制中心。

监测站设备构成如图3所示。

2）轨道设备

地面子系统中必要的轨道设备主要包括两方面：一是在隧道等难以接收到卫星信号的路段铺设轨道感应设备，辅助列车定位；二是在车站进出站轨道入口铺设轨道标识线圈，进行轨道占用变轨信号监测。

3）控制处理中心

如图4所示，控制处理中心是整个系统的核心模块。

数据预处理：对铁路线、车站、完好性监测站位置、轨道设备等信息的初始化预处理。差分gps原理

完好性数据处理：接收卫星完好性监测网中各监测站发送的卫星完好性和差分数据，并进行信息综合处理，统一播发给各车载设备。

轨道设备感应信号处理：轨道标示线圈的感应信息、列车定位辅助轨道设备的感应信息，将由控制中心收集、处理并集成到各管理控制环节。

列车位置、状态信息处理：接收列车发送来的位置信息及其他状态信息并处理，用以对列车运行情况的监控。

设备监控：接收监测站设备状态信息并告警、本地设备状态监控及告警。

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