轨道交通GPS数据约简的数学模型与算法研究

城市交通运输规划中的模型与算法研究随着城市化进程的加速，城市交通问题日益突出，如何高效地规划和优化城市交通运输系统成为当前需要解决的问题。

而在城市交通规划中，模型与算法的研究显得尤为重要。

一、模型研究城市交通规划中需要建立一些数学模型来解决当下城市交通面临的问题。

这些模型可以反映出交通系统的运行状况，先进的模型将会逐渐替代传统的手工编制方法，减少人工干预。

常见的模型有以下几种：1.交通流模型交通流模型是一种动态模型，它可以用来模拟车辆在路网上的运行流程。

交通流模型不仅可以反映季节变化等交通特征，还可以模拟紧急情况下的路况变化，为交通规划提供指导。

2.路线选择模型路线选择模型是一种静态模型，它可以用来预测不同用户在不同时间段内选择路线的情况，并为城市交通规划提供可行性分析。

3.化规模模型化规模模型可以将城市交通规划的复杂性转化为一个简单的问题，计算系统可以在实时模式下自动优化城市交通系统。

二、算法研究模型的研究只是建立一个良好的框架，而算法则是实现这个框架的基础。

在城市交通规划中，常用的算法有以下几种：1.模拟退火算法模拟退火算法是一种基于随机模拟的全局优化算法，目的是将系统的能量降至最低。

在城市交通规划中，模拟退火算法被广泛应用于路线优化。

2.遗传算法遗传算法是一种基于进化论的算法，它通过模拟生物适应性来寻找最优解。

在城市交通规划中，遗传算法被广泛应用于个体和社会交通系统的优化。

3.模糊逻辑算法模糊逻辑算法是一种用于处理模糊性问题的算法，它可以直接处理交通系统中具有不确定性的现象，提高交通流量和效率。

在城市交通规划中，模糊逻辑也被广泛应用。

三、模型与算法的应用传统的城市交通规划方法通常依赖于人工经验，这种方法有时不仅效率低下，而且容易出错。

而在模型与算法的基础上，城市交通规划不仅可以建立更精确的定量分析模型，还可以通过模拟操作提前预测问题并提前发现潜在的风险。

在大多数交通规划中，交通容量的分配是一个关键问题。

长安大学硕士学位论文
图２．１机载ＧＰＳ单点定位
知数，所以要实现绝对定位，必须同时观测和得到四颗导航卫星的伪距观测值。

ＧＰＳ绝对定位在空问和时间上是独立的，它的每一次定位代表了该测点在该时刻的位置，与其他测点和其它时刻无关，并且绝对定位是指提供定位信息的唯一性，而不是指固定不动的。

利用这一特点将接收机安装在运动目标上，就可以测出运动目标的瞬时位置和运动速度，所以利用ＧＰＳ技术就可以解决运动目标的定位和导航问题。

２．２．２ＧＰｓ动态相对定位
利用ＧＰＳ进行绝对定位（或单点定位）时，其定位精度，将受到卫星轨道误差、钟差及信号传播误差等诸多因素的影响，尽管其中一些系统性误差，可以通过模型加以削弱，但其残差仍是不可忽略的。

实践表明，目前静态绝对定位精度，约可达米级。

而动态绝对定位精度仅为ｌＯｍ～４０ｍ．这一精度远不能满足目前静态和动态用户的要求。

ＧＰＳ相对定位，也叫差分ＧＰＳ定位，是目前ＧＰＳ定位中精度最高的一种定位方法，它广泛地应用于大地测量、精密工程测量、地球动力学的研究和精密导航等领域。

ＧＰＳ动态相对定位，是指将一台接收机安设在一个固定基准站上，而另一台接收机安置在运动的载体上，并且在运动中，与固定基准站的接收机进行同步观测，以确定运动载体相对固定基准站的瞬时位置。

若基准站坐标已知，则可实时地确定运动点相应于每一观测历元的瞬时位置。

测码伪距动态相对定位法，。

轨迹数据挖掘算法在交通出行分析中的应用研究近年来，随着智能手机和定位技术的普及，轨迹数据挖掘算法在交通出行分析中的应用呈现出越来越广阔的前景。

轨迹数据是通过收集个体在空间和时间上的运动信息获得的，它可以包含有关个体的行为、偏好以及交通规律等重要信息。

通过挖掘和分析这些轨迹数据，我们可以深入了解交通出行过程中的行为模式、结构特征和运动规律，从而为交通规划、交通管理和出行模式优化提供科学依据和参考。

首先，轨迹数据挖掘算法在交通出行分析中能够帮助我们发现和识别出行行为模式。

通过对轨迹数据进行聚类和分类分析，可以将人群划分为不同的出行群体，如通勤者、学生群体、休闲出行者等等。

这些分类信息可以帮助我们了解不同群体的出行偏好、出行节奏以及出行时间分布等，为交通规划和出行模式优化提供参考。

同时，轨迹数据挖掘还可以揭示出行行为模式的变化趋势，如节假日和工作日出行模式的差异等。

这些信息对于交通管理部门合理调配交通资源、疏导交通流量具有重要意义。

其次，轨迹数据挖掘算法在交通出行分析中能够帮助我们揭示交通网络的结构特征。

通过对轨迹数据进行网络分析，我们可以建立出行网络图，揭示道路节点的连通性、网络拓扑结构以及网络中的关键节点和关键路径，这对于评估交通网络的韧性和可靠性具有重要价值。

此外，通过挖掘轨迹数据中的路线选择信息，可以了解交通网络中的主要流量通道以及拥堵点，为交通规划和道路改进提供有益参考。

这些结构特征的分析可以帮助我们更好地理解交通网络的运行机制，从而提高交通系统的运输效率和交通出行的便利性。

第三，轨迹数据挖掘算法在交通出行分析中能够帮助我们发现交通规律和行为特征。

通过对轨迹数据进行时间序列分析，我们可以揭示不同时间段交通流量的变化趋势和规律，如高峰期、低谷期以及交通拥堵程度的变化等。

这些规律信息对于交通管理部门制定交通管控策略、合理规划道路和交通设施具有重要意义。

同时，轨迹数据挖掘还可以揭示驾驶行为特征，如平均速度、刹车次数、加速度等，这些信息对于交通行为研究和交通安全改进具有重要价值。

轨道交通信号与控制的智能算法研究在现代社会，轨道交通作为一种高效、安全、环保的交通方式，在人们的日常出行和城市发展中发挥着至关重要的作用。

而轨道交通信号与控制技术则是保障轨道交通系统安全、高效运行的关键。

随着科技的不断进步，智能算法在轨道交通信号与控制领域的应用日益广泛，为提高轨道交通的运行效率和服务质量带来了新的机遇和挑战。

一、轨道交通信号与控制的重要性轨道交通系统的运行涉及到列车的运行调度、信号的传输与处理、轨道的维护与管理等多个方面。

其中，信号与控制技术起着“指挥中枢”的作用，它决定了列车的运行速度、运行间隔、停靠站点等关键参数，直接影响着轨道交通系统的运行效率、安全性和可靠性。

例如，在城市地铁系统中，如果信号与控制技术出现故障，可能会导致列车晚点、停运，甚至发生追尾等严重事故，给乘客的出行带来极大不便，同时也会对城市的交通秩序造成严重影响。

因此，不断优化和改进轨道交通信号与控制技术，对于提高轨道交通系统的整体性能具有重要意义。

二、智能算法在轨道交通信号与控制中的应用1、模糊逻辑算法模糊逻辑算法是一种基于模糊集合理论的智能算法，它能够处理具有不确定性和模糊性的信息。

在轨道交通信号与控制中，模糊逻辑算法可以用于列车的自动驾驶系统，根据列车的运行状态、线路条件、客流量等因素，自动调整列车的运行速度和加速度，实现列车的平稳运行和节能控制。

例如，当列车接近弯道时，模糊逻辑算法可以根据弯道的曲率半径、列车的速度等因素，自动调整列车的加速度，使列车在弯道上保持稳定的运行状态。

此外，模糊逻辑算法还可以用于轨道交通信号系统的故障诊断和预警，通过对信号设备的运行数据进行分析，及时发现潜在的故障隐患，提高信号系统的可靠性。

2、遗传算法遗传算法是一种基于生物进化原理的智能算法，它通过模拟自然选择和遗传变异的过程，来寻找最优解。

在轨道交通信号与控制中，遗传算法可以用于列车运行图的优化编制，根据客流量、列车的运行速度、停靠站点等因素，制定出最优的列车运行计划，提高列车的运行效率和服务质量。

智能交通领域的数据挖掘与建模技术研究一、引言智能交通系统拥有处理海量数据的能力，人们可通过该系统根据交通运输情况作出正确决策，提高车辆行驶效率，减少拥堵、安全隐患等问题。

数据挖掘和建模技术是智能交通领域中非常重要的研究内容。

本文主要介绍智能交通领域的数据挖掘和建模技术，并结合案例进行分析。

二、智能交通领域的数据挖掘技术数据挖掘是对大数据进行分析和加工，提取有用信息的技术。

智能交通系统中的数据挖掘主要是从各种设备如路况探测器、智能识别系统、GPS 等设备获取数据，进行数据预处理、数据集成、数据清理、数据变换、数据挖掘和模型评价等步骤。

1.数据预处理数据预处理是数据挖掘的首要任务，其目的是去除不准确、冗余、丢失等错误数据，确保后续挖掘的准确性。

在智能交通领域，数据预处理包括数据采集、数据清洗、数据集成和数据标准化等步骤。

2.数据变换数据变换是指将多源、异构、不一致的数据转换为可处理的格式。

在智能交通领域中，由于数据来源的差异，数据类型和格式存在较大差异，因此数据变换是至关重要的。

常见的数据变换方式包括数据重构、数据转化和数据集成等。

3.数据挖掘数据挖掘是通过分析数据中未知的、有用的、潜在的信息来对未来的事件进行预测和决策。

智能交通领域中的数据挖掘通常是基于分类、聚类、关联规则挖掘等方式进行的。

4.模型评价模型评价是模型建立后，确定模型的精确性、可靠性和适应性。

在智能交通领域中的模型评价通常是使用交叉验证、ROC 曲线、混淆矩阵等方法进行评估。

三、智能交通领域的建模技术智能交通领域的建模技术，是根据已有的数据，依据统计学原理和机器学习算法，构建性质模型，对新数据进行预测和分析。

智能交通领域的建模技术包括监督学习、非监督学习和半监督学习三种方式。

1.监督学习监督学习是指在已有标注数据的情况下，根据已有数据训练模型，并通过新数据的标签进行验证和预测。

在智能交通领域中，监督学习可以通过分类、回归、关联和序列预测等方式实现。

智能交通中的数据挖掘与建模研究智能交通是一个以人类交通需求和行为为核心的研究领域，它是一种基于信息技术、通信技术、传感器技术等，对交通流、交通行为进行智能化处理，提高道路使用效率、建立智能交通系统和交通安全保障的概念。

在这个领域，数据挖掘和建模是一个非常重要的技术，其目的是为了发掘、分析和理解交通数据的内在规律，从而为基于数据的决策和预测提供支持。

本文将从智能交通数据的来源、挖掘和建模的研究现状以及在实际应用中的应用等方面进行阐述。

一、智能交通数据的来源智能交通的数据来源主要包括道路监控、移动通信技术、数字地图、传感器技术等，其中，道路监控数据是智能交通数据的主要来源之一。

道路监控设备种类繁多，如路面传感器、视频监控、雷达监控、交通信号灯，以及卫星定位等，这些设备对实时道路状况的捕捉和记录，为智能交通管理系统提供了大量的有价值的数据。

另外，移动通信技术也为智能交通数据的收集提供了巨大的便利。

手机定位、蓝牙等技术的不断发展，使得大量移动终端设备不断生成各种交通数据，如轨迹数据、车速数据、行程数据等，这些数据包含了大量有价值的交通信息，为智能交通的研究者提供了广泛的研究空间。

数字地图作为交通领域的重要基础设施，其数据也成为智能交通数据的重要来源之一。

数字地图涵盖了交通路网、交通设施、车辆信息等各类交通信息，这些信息为智能交通研究者的分析和建模提供了快捷、准确的基础。

二、智能交通数据挖掘和建模的研究现状智能交通数据挖掘和建模的研究一方面注重发掘交通数据的内在规律，提取有价值的信息，另一方面则对交通数据进行建模并进行预测和优化，以提高交通运行效率和安全性。

这里我们对该领域研究现状进行分析。

交通流量预测是数据挖掘和建模的重要应用之一。

预测交通流量可以提高交通运行效率和交通安全性，减少交通拥堵和事故的发生。

当前，交通流量预测主要有基于数据挖掘的方法和基于机器学习的方法。

基于数据挖掘的方法主要是通过分析历史数据，挖掘交通数据的规律性，从而对未来的交通流量进行预测。

GPS技术在城市轨道测量方法与应用随着城市轨道交通系统的不断发展，对城市轨道的测量和定位要求也越来越高。

而全球定位系统（GPS）技术为城市轨道的测量和定位提供了有效的方法和工具。

GPS是由美国发起，由全球多颗卫星、地面差分站台、用户接收机等组成的一种导航与定位系统。

它通过测量卫星与接收机之间的距离，利用三角定位原理计算出接收机的坐标。

GPS技术具有高精度、高效率、无需人工干预等特点，因此在城市轨道测量中应用广泛。

首先，GPS技术可以用于城市轨道的高程测量。

城市轨道的高度是影响轨道线路设计和运营的重要参数，而传统的高程测量方法通常需要大量的人力、物力和时间，工作效率低下。

而GPS技术可以通过接收机直接获取地面高程，减少了测量人员和设备的需求，提高了高程测量的效率和准确度。

其次，GPS技术可以用于城市轨道的水平测量。

城市轨道的水平坐标是轨道线路设计、施工和维护的关键信息，而传统的水平测量方法通常需要进行复杂的坐标计算，且易受到人为误差和地形限制。

而GPS技术可以通过接收机获取卫星信号，实时计算出测量点的水平坐标，减少了测量误差和依赖地形的限制。

此外，GPS技术还可以用于城市轨道的线路布设和监测。

在轨道线路布设过程中，GPS技术可以通过接收机的位置信息，提供给施工人员线路的位置和方向，实现轨道线路的准确布设。

在轨道线路的运营过程中，GPS技术可以实时监测轨道的位移和变形，提供给维护人员及时修复和调整轨道线路，保障运营安全和稳定。

另外，GPS技术还可以应用于城市轨道的列车运行控制和调度。

在城市轨道运营中，列车的运行控制和调度是关键环节，而GPS技术可以通过定位和导航功能，实时提供列车的位置、速度和方向等信息，帮助调度员准确掌握运行状况和调度列车的优化路径，提高运行效率和安全性。

综上所述，GPS技术在城市轨道测量中的应用具有重要意义。

它可以提高测量的效率和准确度，减少人力和资源的浪费，为城市轨道的设计、施工、维护和运营提供可靠的技术支持。

轨迹数据挖掘算法在城市交通流分析中的应用研究城市交通流是一个非常复杂的系统，其中包括各种交通方式的运动和交叉，涉及到许多不同的因素，如道路状况、交通信号灯、天气情况等等。

因此，对城市交通流进行分析和优化是非常重要的。

近年来，随着移动设备的广泛普及，人们的日常移动轨迹数据成为了一种有价值的资源，通过对这些数据进行挖掘和分析，可以帮助我们更好地了解城市交通流的运行和优化。

轨迹数据挖掘是一种从空间和时间上对移动对象轨迹数据进行分析的方法。

它可以通过对轨迹数据的分析，揭示出移动对象的移动规律和行为模式，从而为城市交通流的研究提供更加准确和完整的数据支持。

例如，通过对汽车、公交车等交通工具的移动轨迹数据进行分析，可以帮助我们了解道路拥堵状况、交通流量分布、车流速度等信息，从而指导城市交通规划和道路建设。

在轨迹数据挖掘算法中，有许多常用的方法，如基于聚类的轨迹分段方法、基于时间空间笛卡尔积的轨迹匹配方法、基于距离度量的轨迹相似性匹配方法等等。

这些方法都可以通过对轨迹数据进行分析和处理，提取出有用的信息并形成可视化的结果，为城市交通流分析提供更加有效的手段。

基于轨迹数据挖掘算法的城市交通流分析可以涵盖多个方面。

其中，最为重要的是道路网络和交通模型的分析。

通过对移动对象轨迹数据的采集和分析，我们可以了解到不同道路段的拥堵程度、车辆通过路口的时间和车速等信息，这些信息可以被用来构建道路网络和交通模型，进而为城市交通规划和道路设计提供重要参考。

此外，基于轨迹数据挖掘算法，我们还可以对城市交通流进行行为分析。

例如，我们可以从轨迹数据中挖掘出不同交通工具的出行行为习惯，如不同时间段内的通勤方式、交通工具选择偏好等信息，从而帮助交通管理部门更好地规划和优化城市交通流。

综上所述，基于轨迹数据挖掘算法的城市交通流分析是一个非常有价值和有前景的研究领域。

随着移动设备的普及和轨迹数据的不断采集，我们相信这个研究领域会越来越受到重视，同时也会为城市交通流的分析和优化带来越来越多的成果和改善。

智能交通中的车辆轨迹预测算法研究智能交通是近年来随着技术的发展而迅速崛起的一个领域。

随着城市化进程的不断推进，交通拥堵问题愈发突出，如何提高交通效率并保障交通安全成为了亟待解决的任务。

在智能交通中，车辆轨迹预测算法是一个关键的研究方向，通过准确预测车辆的行驶轨迹，可以优化交通规划和调度，提高路网效能，降低交通拥堵。

车辆轨迹预测算法的研究是建立在大数据和人工智能技术基础上的。

通过收集和分析大量的车辆行驶数据，如GPS轨迹、交通流量、道路信息等，可以探索车辆行驶的规律，并建立相应的预测模型。

目前，常用的车辆轨迹预测算法主要包括基于统计模型的方法和基于机器学习的方法。

基于统计模型的车辆轨迹预测算法将车辆行驶数据进行统计分析，并根据历史轨迹数据和相邻车辆的状态进行预测。

这种方法适用于预测短期内的车辆轨迹变化，如交通拥堵情况下的车辆行驶速度和路径选择等。

常用的统计模型包括马尔可夫链模型和Kalman滤波器等。

马尔可夫链模型通过建立状态转移概率矩阵，根据当前状态预测下一步的状态，从而实现车辆轨迹的预测。

Kalman滤波器则通过对车辆运动模型和观测数据的融合来预测车辆轨迹。

这些统计模型在实际应用中取得了较好的效果，但对数据的要求较高，需要准确的输入和较长的历史数据。

基于机器学习的车辆轨迹预测算法是近年来的研究热点，其基本思想是通过训练模型来发现车辆轨迹的规律，并利用训练好的模型对新数据进行预测。

常见的机器学习算法包括决策树、支持向量机和神经网络等。

这些算法具有较强的自适应性和非线性拟合能力，能够从复杂的数据中学习并预测车辆的行驶轨迹。

例如，决策树算法可以根据历史数据中的特征，划分出不同的车辆行驶路径，从而对未来的路径进行预测。

支持向量机算法则通过找到最优的超平面来对车辆轨迹进行分类和预测。

神经网络则可以建立复杂的非线性映射关系，对不同条件下的车辆轨迹进行预测。

这些机器学习算法能够灵活地处理各种类型的数据，并具备较好的预测准确性。

第30卷第4期铁道学报Vol. 30No. 4 2008年8月J OURNAL OF T H E CHINA RA IL WA Y SOCIET Y August 2008文章编号:100128360(2008 0420116204轨道交通GPS 数据约简的数学模型与算法研究陈德旺, 蔡伯根, 王剑, 唐涛(北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室, 北京100044摘要:利用实测轨道GPS 数据生成电子地图是实现列控智能化的一个重要环节。

为减少存储空间和提高列车定位的实时性, 需要对大量GPS 数据进行约简, 找出其中的少量关键数据。

通过数学建模和分析, 轨道交通GPS 数据约简问题是一个N P 问题, 难以求得最优解。

本文提出一种启发式线性算法, 并给出6个性能指标的定义。

两个铁路区间的实测GPS 数据用于对算法的性能指标进行分析比较。

计算结果表明, 该算法是有效的且运行速度较快。

该算法能以较低的约简率在一定误差要求的前提下约简大量GPS 数据。

在误差约束为1m 时, 约简率小于2%; 误差约束为2m 时, 约简率约为1%。

随着轨道弯曲程度的增加, 约简率有所增加。

关键词:轨道交通; 全球定位系统; 电子地图; 数据约简; 启发式算法中图分类号:U284文献标志码:AMathem atical Model andR eductionC EN CA I , G Jian , TAN G Tao(of Rail and Safety , Beijing Jiaotong University , Beijing 100044, ChinaAbstract :data of railway GPS (Global Po sition System to generate an elect ronic map is an improtant step to realize t he intelligent train cont rol. To decrease t he memory space and enhance t he real 2time p roperty of t rain po sitioning , it is necessary to find an effective data reduction algorit hm for huge GPS data. Modeling and analysis indicate t hat t he p roblem of railway GPS data reduction is a N P p roblem and it is hard to get t he optimal solution. A heuristic algorit hm was p ut forward and 6performance indexes were defined in t his paper. The surveyed GPS data of two railway sections were used to analyze t he performance index of t he algo 2 rit hm. The comp utational result s show t hat t he algorit hm is effective and t he running speed of t he algorit hm is very high. The algorit hm can reduce t he huge GPS data in a very low reduction rate under certain error require 2 ment. When t he error requirement is 1m , t he reduction rate is less t han 2%; when t he error requirement is 2 m , t he reduction rate is about 1%.Wit h t he increase of t he camber of railway , t he reduction rate increases. K ey w ords :rail traffic ; GPS ; electronic map ; data reduction ; heuristic algorit hm全球定位系统GPS 在城市车辆、飞机、船舶导航、大地测量、地图绘制和火箭导弹监控等众多领域得到广泛应用[1]。

第33卷第8期2011年8月铁 道 学 报JOU R NA L OF T H E CH IN A RA ILW A Y SO CI ET Y V ol 133 N o 18A ug ust 2011收稿日期:2009-09-14;修回日期:2009-11-21基金项目:国家自然科学基金项目(60736047,60870016,60634010);国家/8630计划资助项目(2007AA11Z214)作者简介:刘 江(1985)),男,陕西汉中人,博士。

E -mail:liu jiang27@文章编号:1001-8360(2011)08-0073-07列车定位轨道电子地图数据约简算法研究刘 江1,2,蔡伯根2,王 剑2,3,唐 涛3(11北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京 100191;21北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044;31北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京 100044)摘 要:高效、高精度的轨道电子地图是实现列车定位及列车运行控制的重要基础。

为了提高轨道电子地图数据的存储及使用效率,在地图生成过程中需要在保证精度的前提下对测量数据进行约简。

本文在实测数据的基础上分析轨道地图测量数据特性,采用小波变换及距离判别的方法对异常测量数据进行剔除,提出一种基于垂距判定和三次B 样条曲线拟合的数据约简算法用于地图生成。

该算法利用垂距判定方法从异常值剔除的原始数据中选取一定数目的测量点构成轨道特征点集,并对其进行三次B 样条拟合,通过对拟合曲线进行误差判别修正和补充特征点,完成数据最终约简及轨道地图生成。

青藏线实测数据验证结果表明,在合理选择垂距限差的情况下,该算法能够有效约简原始地图测量数据,并保证所生成地图的精度水平。

关键词:轨道电子地图;数据约简;B 样条;列车定位;全球导航卫星系统中图分类号:U 284 文献标志码:A do i:1013969/j.issn.1001-8360.2011.08.013Research on Algorithm of Electronic Track Map DataReduction for Train LocatingLIU Jiang 1,2, CAI Ba-i g en 2, WANG Jian 2,3, TANG Tao 3(11School of Transportation S cien ce and En gineering,Beijing University of Aer on autics and Astronautics,Beijin g 100191,China;21School of Electronic and Information Engin eering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,C hina;31S tate Key Laboratory of Rail T raffic C on tr ol and Safety,Beijing J iaotong University,Beijing 100044,Chin a)Abstract:The electronic tr ack map w ith hig h efficiency and precisio n is crucial fo r train locating and train o pera -tion control.In order to im pro ve its storage and operating efficiency ,it is necessary to r educe the hug e m eas -urement data w ith certain precisio n in track map generation.In this paper,the char acteristics o f the map m eas -urements are analyzed with measur ed data,the w avelet transfo rm and distance discrimination m ethod are em -ploy ed to reject abnor mal measurement,and the ver tical distance and cubic B -spline curve based algor ithm is pro posed for data r eductio n in map generatio n.In this approach,accor ding to the v ertical distance principle,som e of the measurement points are selected as the feature points and used for B -spline fitting.With the err or checking of the g ener ated fitting curv e,the feature point set w ill be supplem ented and m odified,then the data reduction and m ap g eneratio n w ill be realized co mpletely.T he measured data from the Qing ha-i T ibet Railw ay demonstrate that w ith pr oper lim ited er ror of the vertical distance,the proposed algo rithm can acco mplish data reduction and m ap g eneratio n effectiv ely and keep high accuracy.Key words:electronic tr ack map;data reduction;B -spline;train locating;GNSS在列车运行控制系统中,列车定位扮演着重要的角色[1]。

基于GPS测量数据的卫星在轨轨道预报算法研究刘燎;孙华苗;李立涛;张迎春【摘要】为提高微小卫星的在轨轨道预报能力,针对常用的低轨近圆卫星轨道,根据解析的轨道动力学模型,基于无奇点变量的拟平均要素法,用Kalman滤波技术给出了一种卫星解析星历参数在轨估计算法,用GPS测量信息对相关星历模型参数进行在轨估计.给出了算法流程.先由外部标志判断滤波器初始化状态,若需初始化,则可基于GPS测量数据,或地面上注星历参数,或上次滤波所得星历参数进行;若初始化已完成,则对星历模型参数进行Kalman滤波,得到更新的星历参数.给出了滤波算法中轨道预报、残差计算、量测计算和UD分解的计算模型.仿真结果表明:对轨道高度450 km以上的近地圆轨道,7d内的预报精度优于20 km.算法具自启动(自初始化)、收敛性佳、对测量数据的采样要求不严格等优点,实用性好.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】7页(P120-126)【关键词】微小卫星;自主能力;低轨近圆卫星轨道;星历模型;轨道预报;GPS测量数据;拟平均要素;Kalman滤波【作者】刘燎;孙华苗;李立涛;张迎春【作者单位】深圳航天东方红海特卫星有限公司,广东深圳518064;深圳航天东方红海特卫星有限公司,广东深圳518064;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001;深圳航天东方红海特卫星有限公司,广东深圳518064;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】V448.2随着目前国内外卫星技术的不断发展尤其是卫星组网的发展，对卫星在轨自主能力的需求不断增加，在轨实时轨道确定成为判断卫星是否具有自主能力的首要条件。

随着低成本全球导航系统接收机(包括美国的GPS及中国的北斗导航系统)的应用，在微小卫星上进行实时轨道确定进而提高小卫星的自主能力，已成为目前的一种发展趋势[1-2]。

卫星星历的计算有解析法、数值法和半解析法等三类，受星载计算机计算能力的制约，我国星上轨道预报目前都采用仅考虑地球非引力场主要带谐项和大气摄动主要长期项的拟平均要素法[3-4]。

轨道交通GPS错误数据检测算法研究及验证关键词:测量数据;GPS测量;错误模式;检测算法;轨道交通利用大量实测高精度的GPS数据自动生成轨道交通电子地图是轨道交通GIS 发展的一个方向[1-3]。

轨道交通电子地图正确与否在于测量的GPS数据的准确性、完整性和记录的严密性。

数据的准确性是指GPS数据本身的精度,利用差分GPS技术来保证[4]。

数据的完整性和记录的严密性主要靠实地测量人员的耐心和细致来实现。

但大量实测GPS数据中不可避免会出现一些错误数据,检测错误数据的最基本方法是采用人工的方法,逐段观察所测数据的散点图,这种方法工作量大,而且容易由于疲劳导致失误。

本文将根据某铁路区段的实测GPS数据, 研究和验证错误数据检测算法。

通过该检测算法自动判断GPS错误数据发生的位置,然后由人工进行确定。

这样既可以减少工作量,也可保证判断的正确性。

1 数据描述和错误数据模式分类由于数据有严格的保密要求,因此选取A站到B站共58601组数据进行研究。

首先利用软件将GPS经纬度数据转化为xy坐标,并做了坐标平移变化,单位也转化为ft(英尺),如图1所示。

借鉴模式分类的方法[5],将经常出现的错误模式分为以下4类。

(2)测量过疏、遗漏测量点或者忘记记录,如图3所示,3和4点之间遗漏了1个GPS数据点。

(3)测量过程出现往返测量现象,如图4所示,第4和5点为往返测量点。

(4)测量或者记录出现错误,导致数据点明显偏离实际点,如图5所示,第4点偏离了预定的轨道。

2 检测算法针对以上4种错误模式,采用以下4种算法分别检测判断。

(1)针对错误模式1,可根据相邻两点之间的距离来判断。

如果相邻距离过小,则认为出现错误数据,如公式(1)。

最小距离Distmin可根据相邻两点之间距离的散点图确定。

(2)针对错误模式2,也可根据相邻两点之间的距离来判断。

如果相邻距离过大,则认为出现错误数据,如公式(2)。

最大距离Distmax同样可根据相邻两点之间距离的散点图确定。

数字轨道地图中列车GPS定位优化算法研究的开题报告一、选题背景数字轨道地图中的列车GPS定位技术是现代城市轨道交通系统中的核心技术之一。

通过GPS定位技术，可以实现列车的精确定位和运行记录。

由于城市轨道交通运营时间长、行程复杂，GPS定位的精度和稳定性尤为重要。

因此，优化数字轨道地图中列车GPS定位的算法，是提高城市轨道交通系统运行安全、保证乘客出行安全和舒适度的关键。

二、选题意义数字轨道地图中列车GPS定位优化算法，可以提高定位精度和稳定性，减少位置误差和抖动，提高运行记录的准确性，为轨道交通管理部门提供更准确、更实用的数据支持。

同时，优化算法可以帮助乘客更准确地了解列车位置和运行信息，提高交通信息化水平，改善城市轨道交通的服务质量。

三、研究内容和方法本研究将从以下几个方面展开：1.对数字轨道地图中列车GPS定位系统的原理和关键技术进行深入分析和研究。

2.探索和研究目前常见的列车GPS定位优化算法，如卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法等，从中选择一种适合数字轨道地图列车GPS定位系统的优化算法。

3.针对数字轨道地图中列车GPS定位系统的特点和实际需求，对选定的优化算法进行进一步优化，提高其精度和稳定性。

4.通过实际测试和数据分析，评估优化算法的效果，并与现有算法作对比，验证其可行性和实用性。

本研究将采用文献调研、理论分析、模拟实验和实地测试相结合的方法，深入研究数字轨道地图中列车GPS定位优化算法的实现方案和技术细节，为城市轨道交通系统的运行安全和服务质量提供技术支持。

四、预期成果和应用价值本研究的预期成果为：针对数字轨道地图中列车GPS定位系统的特点和实际需求，设计出一种高精度、高稳定性的GPS定位优化算法，并通过测试验证其可行性和实用性。

该优化算法可以为轨道交通系统提供更准确、更实用的运行数据支持，提高服务质量和运行安全性。

研究成果具有广泛的应用价值，可以应用于城市轨道交通系统的GPS定位系统中，提高运行数据的精度和稳定性，为乘客提供更好的服务体验和出行安全保障。

城市轨道交通列车运行控制系统中的列车位置估计算法研究随着城市的发展和人们对交通需求的增加，城市轨道交通系统变得越来越重要和复杂。

而准确的列车位置估计算法对于轨道交通系统的安全和高效运行至关重要。

本文将对城市轨道交通列车运行控制系统中的列车位置估计算法进行研究。

一、引言在城市轨道交通系统中，列车位置估计是指通过各种传感器和算法手段对列车的位置、速度、加速度等运动状态进行估计和预测的过程。

准确的位置估计能够帮助列车运营方进行车辆调度、运行管理和安全监控，提高列车的运行效率和安全性。

二、传感器技术传感器技术在城市轨道交通系统中起到了关键作用，能够提供列车位置估计所需的各种数据。

常用的传感器包括全球卫星定位系统（GPS）、惯性测量单元（IMU）、轴箱加速度计、摄像头等。

这些传感器能够通过对列车位置、速度和加速度等参数的测量和计算，提供用于估计列车位置的原始数据。

三、列车位置估计算法1. 基于里程计的位置估计算法里程计传感器能够通过检测列车车轮的转动来估计列车的位置和运动状态。

该算法基于列车的运动学模型，利用列车车轮的转动次数和列车车轮的直径来计算列车在轨道上行驶的距离。

然后，通过累积计算获得列车的位置。

2. 基于GPS的位置估计算法GPS是一种全球性的卫星定位系统，能够提供准确的位置信息。

在城市轨道交通系统中，通过在列车上安装GPS接收器，可以实时获取列车的位置信息。

该算法通过对GPS信号的接收和处理，结合轨道地理信息系统（GIS）中的轨道网络数据，进行位置估计和轨道位置校正。

3. 基于传统滤波器的位置估计算法传统滤波器（如卡尔曼滤波器和扩展卡尔曼滤波器）是一种利用观测数据序列对未知参数进行估计的算法。

该算法通过对列车的观测数据进行拟合和预测，能够准确估计列车的位置和运动状态。

4. 基于粒子滤波器的位置估计算法粒子滤波器是一种基于统计学原理的位置估计算法，能够对多个可能的位置状态进行估计和预测。

该算法通过生成一组粒子，并通过对粒子进行加权和重采样的方式对列车的位置进行估计。