基于5G同步信号的高速列车定位方法
2021-06-02
计算机测量与控制 2021年5期
(西安铁路职业技术学院,西安 710014)
0 引言
5G技术的发展为移动通信开辟了新的载波频率[1-2],它与宽毫米波信道一起,允许设计供高铁专用的多千兆位无线网络。同时,5G网络为列车的高精度和高可用性定位技术带来了发展机遇。根据所考虑的位置信息,在特定应用场景的可用性要求下,需追求分表的定位精度,如安全行驶场景中自动列车驾驶,最低可用性要求需高于99.9%。在此场景中,列车充当一个中继站,聚合高速列车乘客产生的数据流量,并在下行链路和上行链路中进行中继交换[3]。因为,在列车中可采用更复杂的硬件解决方案,所以可以在设备中采用大量天线元素、良好的数据处理能力的大容量内存。除了低延迟和高吞吐量通信外,5G还提供了出色的无线电接口,可在列车端或网络端准确跟踪列车位置[4-5]。
由于仅依靠全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)不能保证连续和准确的定位性能,因此需要附加定位技术,尤其是在高层建筑、山地、隧道等多障碍复杂地形环境中,多径传播降低了卫星能见度,导致GNSS性能下降。另外,众所周知,GNSS容易受到各种恶意攻击。一般而言,通过为列车配备多个定位传感器(例如惯性导航传感器、转速计和多普勒雷达)来减轻对GNSS的依赖性,但是,这些列车内置传感器对累积误差传播相当敏感,并且不能提供独立的定位解决方案。然而,5G技术迅速发展,包括对亚米定位精度的特定要求,已使基于5G网络的定位技术成为补充未来高铁定位系统的优先选择[6-8]。……
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