科创中国
长大隧道环境下基于分簇无线传感网络的列车定位方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2024-12-04 13:33:27
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2024-12-04 13:33:27
本发明提供了一种长大隧道环境下基于分簇无线传感网络的列车定位方法，通过建立三维隧道与二维平面的映射关系，以二维映射平面为目标平面，进行合理的WSN节点部署以及有效的参数估计、优化机制，切实解决了长大隧道内如何部署WSN，以及如何利用WSN对高速行进的列车进行精确定位的诸多技术难题。
本发明公开了一种长大隧道环境下基于分簇无线传感网络的列车定位方法，包括以下步骤：S1、对隧道水平分割后展开其上半平面，建立三维隧道和展开的二维平面间的空间映射关系，以展开的上半平面作为WSN部署的目标平面；S2、在所映射的二维平面上划分正方形网格，依据网格部署WSN节点；S3、对列车运行速度、多普勒频移及无线收、发传输时延差进行参数估计；S4、列车位置估算。本发明通过建立三维隧道与二维平面的映射关系，以二维映射平面为目标平面，进行合理的WSN节点部署以及有效的参数估计、优化机制，切实解决了长大隧道内如何部署WSN，以及如何利用WSN对高速行进的列车进行精确定位的技术难题。
高长大隧道内列车定位精度，保障列车安全运行，优化运行效率。
降低长大隧道内列车定位成本，减少轨旁设备维护工作量及成本。
为长大隧道内列车的智能控制提供精准位置信息，助力铁路智能化发展。
增强长大隧道列车定位系统的可靠性和稳定性，适应复杂隧道环境。
谢健骊：男，博士，教授。2014年12月毕业于兰州交通大学，获得轨道交通与智能信息系统工学博士学位，2014-2015年为英国南安普顿大学访问学者。主要从事铁路无线通信、认知无线电网络和车载自组网的研究。主持国家自然科学基金项目1项、省部级项目3项。以第1作者或通信作者发表学术论文20余篇；以第1发明人获授权国家发明专利1项；获中国铁道学会科学技术三等奖1项、甘肃省高校科技进步奖2项；主编教材1部、参编著作5部。
本发明的有益效果是：
1、建立三维隧道和二维平面的空间映射关系，在不减弱问题目标的条件下，降低了WSN部署的复杂度；
2、WSN节点部署中利用考虑了隧道特殊环境的无线链路预算理论，充分考虑隧道墙壁等对无线信号的影响，使得节点分布具有较好连通性、均匀性且能提供一定的通信冗余；
3、考虑到列车运行速度、多普勒频移、无线收/发传输时延差等参数对最终列车位置定位的影响，对这些参数设计了有效的估计机制，以提高定位结果的精度；
4、研究因方位角量化误差和参数估计误差引起的列车位置偏移，并以最小二乘法为优化工具完成目标方位角辅助的列车定位；
5、切实解决了长大隧道内如何有效部署WSN，以及如何利用WSN对高速行进的列车进行进行定位的技术难题。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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