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Innovación adaptativa del método de localización de trenes UKF basado en restricciones cinemáticas

Autores: Li, Xiaoping; Zhang, Jianbin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Innovación adaptativa del método de localización de trenes UKF basado en restricciones cinemáticas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Posicionamiento del tren
Filtro de Kalman insípido adaptativo
Restricciones cinemáticas
Sistema de navegación inercial
Odómetro
Interrupciones de la señal satelital

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 37

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para abordar el problema de la reducción de la precisión de posicionamiento causada por interrupciones en la señal satelital cuando los trenes pasan por túneles largos, se propone un novedoso método de posicionamiento de trenes basado en un innovador filtro de Kalman insípido adaptativo (UKF) bajo restricciones cinemáticas. Este método tiene como objetivo mejorar la precisión de la ubicación de los trenes durante su operación. Al considerar las características dinámicas del tren, se establece un sistema de posicionamiento de combinación de sistema de navegación inercial (INS) / odómetro (ODO) con restricciones cinemáticas dinámicas. Este sistema utiliza restricciones cinemáticas para corregir los errores acumulados del INS. Además, el algoritmo incorpora la estimación en tiempo real de la covarianza del ruido de medición utilizando secuencias de innovación. El algoritmo de estimación adaptativa actualizado se aplica dentro del marco de trabajo del UKF para filtrado no lineal, formando el algoritmo UKF adaptativo innovador. En cada paso de tiempo, la diferencia entre los datos del sensor ODO y la salida del INS se utiliza como la entrada de medición para el algoritmo UKF adaptativo innovador, lo que permite una estimación global. Este proceso finalmente produce el resultado de posicionamiento real para el tren. Los resultados de la simulación demuestran que el novedoso método de posicionamiento de trenes UKF adaptativo, que incorpora restricciones cinemáticas, mitiga de manera efectiva el impacto de las interrupciones en la señal satelital. En comparación con el método tradicional de posicionamiento INS/ODO, el método UKF adaptativo innovador reduce los errores de posición en un 34.35% y los errores de velocidad en un 36.33%. En general, este método mejora la precisión de navegación, minimiza los errores de posicionamiento de trenes y cumple con los requisitos de los sistemas modernos de posicionamiento de trenes.

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