留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于CKF的GNSS/INS列车组合定位鲁棒滤波算法

刘江 蔡伯根 唐涛 王剑

刘江, 蔡伯根, 唐涛, 王剑. 基于CKF的GNSS/INS列车组合定位鲁棒滤波算法[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(5): 102-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.018
引用本文: 刘江, 蔡伯根, 唐涛, 王剑. 基于CKF的GNSS/INS列车组合定位鲁棒滤波算法[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(5): 102-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.018
LIU Jiang, CAI Bo-gen, TANG Tao, WANG Jian. CKF-based robust filtering algorithm for GNSS/INS integrated train positioning[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(5): 102-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.018
Citation: LIU Jiang, CAI Bo-gen, TANG Tao, WANG Jian. CKF-based robust filtering algorithm for GNSS/INS integrated train positioning[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(5): 102-107. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.018

基于CKF的GNSS/INS列车组合定位鲁棒滤波算法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.018
基金项目: 

国家自然科学基金项目 60736047

国家自然科学基金项目 60634010

国家自然科学基金项目 60870016

北京交通大学优秀博士生科技创新基金项目 141056522

中央高校基本科研业务费专项资金项目 2009JBM005

中央高校基本科研业务费专项资金项目 2009JBM014

中央高校基本科研业务费专项资金项目 2009YJS020

详细信息
    作者简介:

    刘江(1985-), 男, 陕西汉中人, 北京交通大学工学博士研究生, 从事卫星导航定位及智能交通系统研究

    唐涛(1963-), 男, 河南洛阳人, 北京交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U284.48

CKF-based robust filtering algorithm for GNSS/INS integrated train positioning

More Information
  • 摘要: 针对列车组合定位融合估计的非线性以及鲁棒性问题, 分析了GNSS/INS列车组合定位的基本原理和系统结构, 给出了非线性滤波算法CKF的基本过程, 通过将H鲁棒滤波思想应用于标准CKF, 提出了一种基于CKF的新型鲁棒滤波算法, 从滤波器收敛判别及误差H∞范数界鲁棒性判别两方面探讨了滤波器的自主状态监测, 并采用青藏铁路实测数据对算法进行了验证。分析结果表明: 在该实测数据条件下, 所提算法平均估计误差与标准UKF、CKF相比, 分别降低了7.13%、4.85%;约束水平从31.5到1315.0时, 估计误差均方根增大了8.56%, 估计精度变化趋势较平缓, 该算法有效。

     

  • 图  1  GNSS/INS列车组合定位系统结构

    Figure  1.  Structure of GNSS/INS integrated train positioning system

    图  2  GNSS/INS列车组合定位功能原理

    Figure  2.  Functional principle of GNSS/INS integrated train positioning

    图  3  现场测试区段

    Figure  3.  Track section of field test

    图  4  方案1水平位置估计误差

    Figure  4.  Estimating errors of horizontal position under solution 1

    图  5  方案2水平位置估计误差

    Figure  5.  Estimating errors of horizontal position under solution 2

    图  6  方案3水平位置估计误差

    Figure  6.  Estimating errors of horizontal position under solution 3

    图  7  不同约束水平估计误差

    Figure  7.  Estimating errors with different γ values

    表  1  误差均值

    Table  1.   Means of position errors m

    算法 方案1 方案2 方案3
    UKF 1.986 4 1.986 2 1.986 0
    CKF 1.958 0 1.902 8 1.952 6
    CKF鲁棒滤波 1.934 4 1.724 2 1.875 1
    下载: 导出CSV
  • [1] HENSEL S, HASBERG C. Bayesian techniques for onboard train localization[C]∥IEEE. Proceedings of IEEE/SP15th Workshop on Statistical Signal Processing. Cardiff: IEEE/SP, 2009: 361-364.
    [2] SAAB S. A map matching approachfor train positioning part II: application and experimentation[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2000, 49(2): 476-484. doi: 10.1109/25.832979
    [3] FILIP A, BAZANT L, TAUFER J, et al. Train-borne position integrity monitoring for GNSS/I NS based signalling[C]∥JSME. Proceedings of International Symposium on Speed-up and Service Technology for Rail way and Maglev Systems. Tokyo: JSME, 2003: 1-6.
    [4] GENGHI A, MARRADI L, MARTI NELLI L, et al. The rune project: design and demonstration of a GPS/EGNOS-based rail way user navigation equipment[C]∥ION. ION GPS/GNSS2003. Portland: ION, 2003: 225-237.
    [5] 王新屏, 张显库, 张丽坤. H∞鲁棒滤波器与Kal man滤波器的对比[J]. 系统工程与电子技术, 2003, 25(10): 1267-1269. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2003.10.027

    WANG Xin-ping, ZHANG Xian-ku, ZHANG Li-kun. Com-parison ofH∞robust filter and Kal man filter[J]. Systems Engineering and Electronics, 2003, 25(10): 1267-1269. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2003.10.027
    [6] SEOJ, YU MJ, PARK C G, et al. An extended robustH∞filter for nonlinear constrained uncertain systems[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2006, 54(11): 4471-4475. doi: 10.1109/TSP.2006.880308
    [7] 侯代文. 非线性滤波及其在说话人跟踪中的应用研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2008.

    HOU Dai-wen. Researeh on nonlinear filtering with applica-tion to speaker tracking[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2008. (in Chinese)
    [8] DAUM F. Nonlinear filters: beyond the Kal man filter[J]. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 2005, 20(8): 57-69. doi: 10.1109/MAES.2005.1499276
    [9] ARASARATNAMI, HAYKINS. Cubature Kal manfilters[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2009, 54(6): 1254-1269. doi: 10.1109/TAC.2009.2019800
    [10] 岳晓奎. 基于鲁棒滤波的低成本惯性组合导航系统研究[D]. 西安: 西北工业大学, 2002.

    YUE Xiao-kui. Research onlow-cost inertial integrated navi-gation system based on robust filter[D]. Xi an: North-western Polytechnical University, 2002. (in Chinese)
    [11] HAO Yan-ling, CHEN Ming-hui, LI Liang-jun, et al. Com-parison of robustH∞filter and Kal man filter for initial alignment of inertial navigation system[J]. Journal of Marine Science and Application, 2008, 7(2): 116-121. doi: 10.1007/s11804-008-7041-9
    [12] 陈有荣, 袁建平. 一种改进的I NS/GPS组合导航鲁棒H∞多重渐消容错滤波算法[J]. 宇航学报, 2009, 30(3): 930-936. doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2009.03.017

    CHEN You-rong, YUAN Jian-ping. An improved robust H∞multiple fading fault-tolerant filtering algorithm for I NS/GPS integrated navigation[J]. Journal of Astronautics, 2009, 30(3): 930-936. (in Chinese) doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2009.03.017
  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  568
  • HTML全文浏览量:  86
  • PDF下载量:  691
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-06-01
  • 刊出日期:  2010-10-25

目录

    /

    返回文章
    返回