孙振乾, 唐康华, 吴美平, 郭妍, 王雪莹

(国防科技大学 智能科学学院, 湖南 长沙 410073)

随着中国高速铁路网的布局更加完善，在网运行的列车数量越来越多，发车频次越来越高，这就需要给运行控制系统提供更加精准的位置、速度及姿态信息,以实现列车的控制、调度与监测[1]。列车运行过程中会出现GNSS信号遮挡、城市及山间峡谷可观测的卫星少,特别是在长隧道内卫星信号长时间缺失，对定位系统是个很大挑战[3]。

传统列车定位系统采用测速测距方式，定位精度差，提供的列车信息有限，系统维护复杂[4]，设备成本高，且难以解决长隧道内的定位问题，已无法满足高速列车定位需求。随着MEMS惯性器件的精度越来越高，可靠性和成本优势让其在车载领域应用广泛[5]。GNSS星基增强技术将卫星定位精度提高到亚米级[6]。INS和GNSS良好的互补性，使其成为高铁定位的核心，但在长隧道内,GNSS信号缺失,仅依赖MIMU定位精度难以保证[7-9]。

近年来，针对隧道内无GNSS信号时列车定位研究成为热点。目前主要有2种方式：①在系统中加入额外传感器，主要有激光雷达、多普勒测速仪、气压高度计、里程计、相机、无线定位、地图匹配、RFID等[4]，与INS组合导航实现列车定位。但是，加多余传感器会提高系统的成本和实现难度，增加维修保养负担。②利用轨道或列车运动信息约束抑制惯导误差发散保证列车在隧道内的定位精度。王鹏飞等提出了基于列车运动模型和轨道约束的方法[10]，在GNSS缺失40 s时水平定位误差达21.2 m。……