本文關(guān)鍵詞：基于GPS的有軌電車定位系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(shí)現(xiàn)基于車車通信的有軌電車控制系統(tǒng),必須有精準(zhǔn)的定位系統(tǒng)才能保證列車的正常運(yùn)行與調(diào)度。因此,論文設(shè)計(jì)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(duì)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、RFID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(jì)相應(yīng)的時(shí)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(duì)GPS接收器接收到的導(dǎo)航報(bào)文進(jìn)行解析,獲得時(shí)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(jì)ADXL345、陀螺儀ITG3205、磁力計(jì)HMC5883L,獲取到三維加速度、三維角加速度,通過四元數(shù)法對(duì)姿態(tài)矩陣進(jìn)行更新,然后由姿態(tài)矩陣進(jìn)行計(jì)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(biāo)簽的標(biāo)簽號(hào),再通過查詢的方法查詢對(duì)應(yīng)的位置信息,將其作為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn),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指令,進(jìn)行與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,將定位系統(tǒng)的時(shí)間、速度、經(jīng)度、緯度信息實(shí)時(shí)發(fā)送至上位機(jī)服務(wù)器,通過上位機(jī)服務(wù)器可以在地圖上實(shí)時(shí)顯示列車的運(yùn)行狀態(tài)。通過系統(tǒng)測(cè)試,得到的定位精度控制在一定范圍內(nèi),達(dá)到了預(yù)期效果,通過組合定位的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)有軌電車的實(shí)時(shí)定位。該定位系統(tǒng)是對(duì)有軌電車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和基于車車通信的列車防護(hù)曲線計(jì)算的基礎(chǔ),可以完成對(duì)有軌電車位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控。測(cè)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)在GPS信號(hào)接收不到信號(hào)時(shí),依然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)列車的定位,為后續(xù)的列車監(jiān)控奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：有軌電車 GPS 慣性導(dǎo)航 RFID 卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U492.433
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.3.1 研究目標(biāo)12
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.4 論文的組織及章節(jié)安排13-14
• 第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想14-19
• 2.1 設(shè)計(jì)思想14-15
• 2.2 系統(tǒng)可行性研究15-16
• 2.2.1 技術(shù)可行性15-16
• 2.2.2 管理可行性16
• 2.2.3 經(jīng)濟(jì)可行性16
• 2.2.4 社會(huì)效益可行性16
• 2.3 系統(tǒng)需求分析16-18
• 2.3.1 功能需求分析17
• 2.3.2 性能需求分析17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)19-35
• 3.1 總體方案設(shè)計(jì)19-20
• 3.2 軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-21
• 3.2.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20
• 3.2.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-21
• 3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程21-22
• 3.4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)22-34
• 3.4.1 GPS定位技術(shù)22-24
• 3.4.2 慣性導(dǎo)航24-28
• 3.4.3 RFID射頻識(shí)別技術(shù)28-29
• 3.4.4 GPRS通信技術(shù)29-31
• 3.4.5 卡爾曼濾波算法31-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第4章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)35-59
• 4.1 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)35-47
• 4.1.1 主控模塊設(shè)計(jì)36-39
• 4.1.2 慣性導(dǎo)航模塊設(shè)計(jì)39-43
• 4.1.3 GPS模塊設(shè)計(jì)43-44
• 4.1.4 RFID模塊設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.5 GPRS模塊設(shè)計(jì)45-47
• 4.1.6 顯示模塊設(shè)計(jì)47
• 4.2 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)47-58
• 4.2.1 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)47-48
• 4.2.2 系統(tǒng)初始化48-49
• 4.2.3 GPS導(dǎo)航報(bào)文解析49-50
• 4.2.4 慣性導(dǎo)航解算50-53
• 4.2.5 RFID數(shù)據(jù)解析53-54
• 4.2.6 數(shù)據(jù)融合54-57
• 4.2.7 GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試59-68
• 5.1 模塊測(cè)試59-65
• 5.1.1 GPS模塊測(cè)試59-60
• 5.1.2 RFID模塊測(cè)試60-61
• 5.1.3 慣性導(dǎo)航模塊測(cè)試61-65
• 5.1.4 GPRS模塊測(cè)試65
• 5.2 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試65-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論與展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及研究成果74

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本文編號(hào)：256600