探析列车监控系统专用电子地图自动生成算法的研究

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1、北京交通大学硕士学位论文列车监控系统专用电子地图自动生成算法的研究姓名：高桂桂申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：蔡伯根20060301北京交通大学硕士学位论文摘要全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的结合，在铁路中有着非常广阔的应用前景。利用GPS技术获取地理信息数据，通过相应算法生成铁路车站和区间的电子地图，是实现列车可视化、智能化调度和监控的必要环节。嵌入了专用电子地图的列车监控系统将会有效地消除行车安全隐患，并极大地提高列车的运行效率。论文简述了GPs技术和电子地图的概念和发展，介绍了利用GPs定位技术获取数据

2、生成电子地图的方法在铁路中的应用以及国外相关技术的研究和发展情况。此后，结合智能调车系统项目及某新建铁路GPs数据处理及测试项目的研究情况，针对铁路车站股道密集、测量困难等特点，讨论了采用GPS定位测量技术获取地理信息数据、经过数据融合算法生成精确电子地图的方法；由于铁路区间距离长，不同的线路情况决定了不同的精度要求，在此基础上讨论了弯曲轨道的表示方法，并且分别对于取得精确的GPs勘测数据和实时采集的原始数据两种情况给出了相应的生成方法，实验结果及相应指标的计算证明了算法设计的可行性和合理性。最后，论文针对系统的不足提出了改进建议。关键词：全球

3、定位系统，电子地图，融合算法北京交通大学硕士学位论文第一章从世界的范围看，将GPS应用于铁路列车，最早的报道见之于1984年美国伯林顿北方铁路公司(BurlingtonNornlem)和Rockwel公司的合作，于80年代末期开发出ARES(AdvaJlcedRailmadE1ectronicSystem)系统，并且己将GPs作为国家铁路标准精确定位系统【3】。目前欧洲各国铁路正在加强利用GPS技术，并沿着相应线路设置差分机站，使之与移动通讯技术结合，以提高铁路的通过能力[4。】。德国铁路部门认为：GPS系统应该用于对安全要求较高的地方，卫星导

4、航可替代现有的常规操作，以卫星导航、移动通讯和引导系统代替现有的固定信号系统正在试验线路上进行。欧盟能源与运输总干事领导的欧盟重点支持的一个先锋计划——伽利略铁路运行系统示范项目fGADEROS，GalileoDemonstratorfbrRailwavOperationSystem)是在在欧洲铁路运输管理系统(ERllMs)和欧洲列车控制系统(ETCS)的框架下，利用卫星技术来实现列车定位，并广泛用于常规和低密度铁路的系统。GADEROS的实施，能实现将全球导航卫星系统(GNss)应用于安全至关重要的铁路上运行。GNSS在铁路非安全至关重要领

5、域的应用已经取得成果，安全至关重要领域的应用研究已经由欧盟委员会和欧洲航天局启动。随着GNSS在其他运输方式的应用，它在铁路安全至关重要领域的应用的现实意义越来越明显[6

6、。1．2GPS技术在铁路电子地图中的应用列车调度指挥是铁路运输部门核心工作之一，而列车调度指挥智能化是铁路运输现代化的重要标志，是铁路运输参与市场竞争的重要手段【”。实现列车的智能化调度和监控，将会有效地消除行车安全隐患，并大大提高列车的运行效率。要知道列车准确的位置等信息、实现对列车实时准确的监视和控制，生成一张精确全面的电子地图就成为了一个必不可少的重要环节。但是车站的股

7、道非常密集，列车运行的安全性又是监控系统设计者必须首先保证的问题，因此电子地图的精确性便越发显示出它的重要性。目前我国铁路运营中的车站及区间线路基本都没有数字化的地图，给第2页北京变通大学硕士学位论文第一章众多车站及线路配备电子地图将是一项费时费力的工作，成本、效率、可行性等都是我们必须认真考虑的问题。铁路上传统的测量方法速度慢、效率低，由于列车提速、密度增加等原因已经变得很不适应了；采用GPs测量操作简便、进度迅速，将极大地提高工作效率。另外，列车监控系统基本上都将在现有的已投入使用的车站上实施，由于调车作业都是严格按照已编好的调车计划进行，

8、为了测量而终止调车将会影响车站甚至整个线路的运营，带来巨大的经济损失；而且使用中的车站大部分股道都长时间处于列车占用状态，在这种情况下采用人工测量方法的危险性可想而知。车站中股道密集的特点又对电子地图的精度提出了更高的要求，因此，综合考虑以上因素，采用GPS定位技术测量并生成车站和区间线路的电子地图无疑是最佳的选择。在国外，利用安装有车载GPs接收设备的交通工具在指定的公路、铁路、水路上移动来创建和修改地图，已经成为一种常规的方法f8】。由此看来，研究GPS定位技术及电子地图简便快捷的生成技术在铁路中的应用有着重要的意义。1．3论文结构本论文共

9、分六章，下面分别陈述各章主要内容。第一章主要是概述部分。对本论文的选题背景以及相关内容进行了简要介绍，并概要叙述本文结构框架。第二章将介绍电子地图的概