双雷达与轮轴传感器融合的列车高精度测速方法

作     者：李泽鑫 张亚东 魏维伟 何静 王小敏 LI Zexin;ZHANG Yadong;WEI Weiwei;HE Jing;WANG Xiaomin

作者机构：西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 四川省列车运行控制技术工程研究中心成都611756 中国航天科技集团公司交通感知雷达研发中心上海201109 

出 版 物：《铁道标准设计》 (Railway Standard Design)

年 卷 期：2024年第68卷第6期

页      面：221-228页

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国国家铁路集团公司科技研究开发计划项目(N2021G045,N2021T008,P2021G053) 上海航天科技创新基金项目(SAST2020-126) 

主　　题：多普勒雷达 轮轴传感器 粒子滤波 传感器融合 速度估计 高速列车 

摘      要：为在列车运动过程非线性变化、噪声为非高斯的条件下,实现测速传感器的量测误差校准及融合后的速度高精度估计,提出列车测速系统配置双雷达与轮轴传感器,并根据联邦粒子滤波进行融合的测速方法。以CRH3型列车在两车站间从启动到停止的运行全过程为例,将不同速度估计方法在列车产生空转、打滑、振动以及测速传感器存在动态噪声情况下的测速误差进行分析并验证。仿真结果表明:双雷达与轮轴组合进行校准后粒子滤波相对未校准时在空转和打滑阶段均方根误差可分别降低31.52%、47.35%;对比双雷达分离振动速度校准法和双雷达角度偏差估计校准法,双雷达分离振动速度校准法在列车振动速度占比0~1和雷达安装角误差-1°~1°范围内,相对误差最大可降低39.66%。采用联邦粒子滤波融合后的测速结果较融合前双雷达和轮轴传感器滤波测速的结果MAE分别降低34.71%,14.03%,RMSE分别降低26.51%、10.98%。采用联邦粒子滤波融合的方式较联邦扩展卡尔曼滤波融合测速均方根误差降低26.97%,最大绝对误差可降低16.10%。