摘要：数字轨道地图是卫星定位技术应用到铁路运输行业的基础,根据铁路线路设计时三种平面线形--直线、缓和曲线和圆曲线的不同特征,采用基于方位角的曲率方法进行平面线形的初步识别,再以横向误差为约束条件迭代确定满足要求的线形分段,进而采用整体最小二乘的方法对三种线形进行拟合,实现数字轨道地图的平面线形特征提取。青藏线实测数据结果表明,该算法是可行且有效的,不仅能识别拟合线路的平面线形,用少数关键点和相关参数就能表达出整体的几何特征;而且拟合后线路的横向误差和纵向累积误差都较小,满足高精度应用的要求。

摘要：建立了双向双车道环境下单车超越车队模型,分析了影响双向双车道超车危险区域范围的主要因素;设计了分步式单车超越车队算法,研究了安全间隙前后车速度、超车车辆入队速度与车队安全间隙范围四者之间的关系,提出了车辆入队所需最小安全间隙的速度匹配方案;建立了单车超越车队算法的目标函数,设定最大允许超车时间内超车车辆与车队行驶距离最大,超车车辆超越车队车辆数最多,前、后车形成安全间隙过程中加速度、减速度最小;提出了基于改进粒子群的分级约束多目标优化方法,为单车超越车队算法中的三级车速引导提供了优化的速度引导方案。研究结果表明:双向双车道环境下超车危险区域范围与车队车辆数及对向车辆行驶速度成正相关关系;改进的粒子群优化算法相比传统算法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,平均收敛时间缩短39.2%;在分步式单车超越车队过程中,车队车辆平均速度提升9.04%,即在车队间隙生成过程中,虽然部分车辆速度减小,但车队整体平均速度得到提升;超车车辆平均速度提升16.8%,即在超车过程中,不仅超车车辆的安全性得到保证,其运行效率也得到提升。

摘要：提出了一种用于分析车联网关键指标对车辆安全影响的仿真测试方法。首先,基于微观交通流仿真软件设计了危险跟驰、换道等基础仿真场景;然后,分析了基于高斯分布的定位误差模型和单跳通信延误模型,并建立了定位误差、通信延误和渗透率在仿真过程中的执行策略;接着,基于车辆最小安全距离跟驰模型和车辆非线性分段制动模型分别提出了车辆危险跟驰预警和危险换道预警方法;最后,通过建立基于HLA(high level architecture)的车联网仿真平台对不同定位误差、通信延误和渗透率对车辆安全的影响进行了仿真测试。结果表明,在危险跟驰场景中,在注入了基于高斯分布的定位误差后,预警成功率为88%,预警成功率随着预警策略中减速度的减小而增大;在危险换道场景中,在注入了单跳通信延误后,预警成功率达100%;成功预警数随着OD(origin destination)取值和渗透率的增大而增大,并且受渗透率影响更加明显。

摘要：为了提高城市交叉口通行效率,在车路协同环境下对无信号交叉口优化控制方法进行了研究。设计并采用基于时延Petri网(Timed Petri Net,TdPN)的无信号交叉口优化控制方法,利用TdPN建立无信号交叉口控制模型,并依此建立交叉口车辆最快消散目标函数,采用递归方式求解车辆最优通过序列;利用Q-Paramics构建基于车路协同环境下的无信号交叉口仿真平台,分析该方法在不同交通流量下对交叉口平均延迟、平均停车次数、平均排队长度和平均速度4个交通参数的影响,并将其与传统的信号控制方法进行对比。研究结果表明:基于TdPN的无信号优化控制方法能够在一定程度上缓解中小交通流量下的交叉口通行问题,并且其控制结果明显优于传统的感应控制方法。

摘要：为了对车路协同系统的功能进行有效测试,提高测试效果,对测试序列优化方法进行了研究。通过对车路协同系统进行功能需求分析,构建包含多交叉路口、多路段、多车的车路协同系统典型应用仿真场景,并对典型场景利用故障树分析的方法进行功能特征分析,建立基于系统功能特征的系统测试用例,研究车路协同的功能特征,生成的测试用例进行带端口标记的时间输入/输出自动机建模,并用建模工具UPPAAL完成建模实现,利用UPPAAL建模工具的测试序列生成模块,完成基于带端口标记的时间输入/输出自动机的测试序列的自动生成,得到针对车路协同系统仿真测试的测试序列。着重设计运用萤火虫算法和免疫算法对已经生成的测试序列进行优化,并且从序列覆盖度、冗余度、快速性方面对测试效果做出了评估。研究结果表明:当示例场景状态数较多时,优化算法能保证测试序列的覆盖度为100%,且能降低测试冗余82%,缩短测试时间约为10s;基于萤火虫-免疫算法的测试序列优化方法在测试冗余的降低上卓有成效,且优化算法较时间自动机而言能够更快更有效地降低测试冗余,优化算法的测试效果明显优于时间自动机生成的原始序列;通过对测试冗余的降低实现测试效率的提高具有可行性。

摘要：提出了一种联网智能车运动学仿真基础环境构建方法,该方法无需任何第三方交通仿真软件的协助,能够实现对联网智能车运动学相关功能的仿真验证.采用交叉口节点作为路网关键元素实现对仿真路网的描述,定义了交叉口和车辆属性,设计了车辆运动学模型在仿真环境中的实现方法,给出了基于高斯分布的车辆定位误差、基于平均分布和Rayleigh分布的通信延误在仿真中的运行机制,构建了仿真环境.仿真结果表明:该方法可靠性好;采用该方法构建的仿真环境得到的车辆延误与HCM 1994车辆延误模型结果保持一致;在危险跟驰预警场景中,预警时刻两车间距的变化规律与论文提出的定位误差模型和通信延误模型保持一致.最后,通过对交叉口车辆间隙控制方法进行仿真,进一步证明了该方法对联网智能车运动学方面功能验证的支持.

摘要：基于全球导航卫星系统的列车定位是下一代列车控制系统的重要技术方向之一,卫星定位驱动的虚拟应答器技术是实现卫星定位与既有列控系统兼容的有效途径。重点关注虚拟应答器的选址布局优化设计问题,结合虚拟应答器捕获与报文触发对卫星定位性能的需求,从候选虚拟应答器布设位置的局域卫星定位观测性能特征出发,运用动态时间规划和具有噪声的基于密度的聚类方法,提出一种铁路沿线局域定位场景聚类策略,基于聚类结果,重点针对卫星信号观测受限区段,构建一种基于麻雀搜索改进遗传算法的虚拟应答器布局优化方法。采用实际线路数据及现场试验数据,对所提出的局域定位场景聚类策略进行了验证,并通过与传统优化算法的对比,验证所提布局优化方法的能力。所得结果对于辅助实际线路虚拟应答器布设方案设计与实施具有参考意义。

摘要：考虑西部铁路线低密度、低成本、高可靠性等应用需求,研究了基于北斗二代卫星导航系统和惯性导航系统的组合定位技术,结合地图匹配技术,能够满足面向西部低密度铁路的列车连续无缝定位需求。当列车经过铁路沿线隧道与山区时,北斗卫星信号会因遮挡而失效,采用加速度计和陀螺仪构成的惯性导航系统进行参数短时推算,能够提供列车的运行姿态、速度与位置信息,解决短时间内因卫星信号失效导致列车无法定位的问题。研究了面向铁路直线线路和有岔区段的地图匹配技术,并结合轨道地图数据库进行了测试。设计并搭建了应用于西部低密度铁路的北斗二代卫星导航列车定位系统,在实验室单点静态定位和青藏铁路现场连续动态定位测试条件下,对系统的定位功能进行了测试和验证。试验结果表明:在单点静态定位条件下,定位误差平均为0.558m,在动态定位条件下,定位误差平均为0.258m;结合基于轨道地图数据库的地图匹配技术,列车运行轨迹点匹配正确率达98.6%,系统定位误差能够满足西部低密度铁路的全局定位需求。

摘要：为确保基于卫星导航系统的车辆定位性能满足特定交通应用需求,本文针对导航卫星观测量权重分配对复杂动态运行环境的跟踪适配问题,建立基于车路信息交互的车辆卫星定位协同定位增强总体框架;基于加权最小二乘定位解算模式,设计基于轻量级梯度提升机建模与多车信息综合决策的协同定权方法,提出面向学习建模通道的导航卫星伪距残差轻量级梯度提升机建模方案,面向定权计算通道设计了基于多车信息综合决策的导航卫星观测量权重决策策略。实验结果表明:运用轻量级梯度提升机构建伪距残差模型,相较于支持向量机、随机森林以及仅基于基础卫星观测特征的轻量级梯度提升机,均方根误差分别降低了62.1%,29.9%,60.4%;运用所建立的预测模型协同定权所得水平误差标准差,相对于等权和卫星仰角/信噪比组合定权策略分别降低了48.5%和47.6%。研究结果对于充分发挥车路协同系统模式下,信息交互机制的核心优势和优化车辆卫星定位性能具有重要意义。

摘要：下一代列控系统中提出了应用卫星导航提供位置服务的需求,相应的卫星导航硬件接收机价格高昂,不能兼具场景测试的灵活性和设备的便携性。传统软件接收机可根据需求更改基带算法,灵活性高,但由于串行捕获的原因导致其耗时较长,影响用户首次定位的时间。本文针对铁路沿线开阔和存在遮挡的强弱卫星信号场景,设计了基于GPU的双模捕获引擎,分析了信号捕获速度以及灵敏度。首先,介绍了基于FFT的并行码相位捕获算法;其次,利用GPU与CPU异构并行计算平台,设计了强弱信号的并行捕获架构;然后,对捕获的各个模块进行并行性设计,通过对载波多普勒、多颗星并行实现强星的搜索,对于弱信号捕获,提出一种间断性补偿码多普勒的全比特法来提高捕获速度。最后,使用现场轨道坐标测量数据仿真生成了不同载噪比的中频数据来验证并行捕获的正确性,并对捕获耗时、灵敏度进行了分析与对比。仿真结果表明:5 MHz采样率下,冷启动搜索12颗GPS/BDS强星信号只需32.5 ms;对25 dBHz的弱信号,GPS与BDS的捕获概率分别达到90%和80%,捕获时间减少了29.3%,在保证灵敏度的同提升了捕获速度。对2种铁路场景设计了相应的并行捕获架构,在铁路沿线捕获强弱卫星信号的同时能够降低列车首次定位时间,为列车专用软件接收机捕获引擎的设计提供了参考。