На железных дорогах России активно развиваются системы автоматизированного управления движением поездов. Основой функционирования таких систем является непрерывная и достоверная информация о дислокации, скорости и ускорении подвижного состава. Для получения данной информации современный тяговый состав оборудуется комплексом средств высокоточного позиционирования в составе одометрического, инерциального и лидарного датчиков навигационной информации и приемника сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Комплексная обработка этой информации в вычислительном блоке локомотивной системы высокоточного позиционирования (СВП) должна обеспечить, как высокую точность определения положения, скорости и ускорения, так и непрерывный поток этой информации в любых эксплуатационных условиях.

В реальности, качество функционирования СВП подвижного состава существенно ограничено рядом факторов. Одометрические датчики и лидарные системы технического зрения не обеспечивают непрерывного позиционирования с высокой точностью. Одометрические датчики могут отсчитывать относительное пройденное расстояние с высокой точностью, но для этого требуется использование опорных точек отсчета. В сложных условиях окружающей среды возможно проскальзывание и буксование, что вызывает грубые случайные погрешности счета пройденного расстояния . Лидарные датчики могут точно определять местоположение только в опорных точках пути, которые привязаны к эталонным изображениям окружающей инфраструктуры в этих точках . Инерциальные датчики избавлены от перечисленных недостатков и способны обеспечить непрерывный поток оценок о местоположении, скорости и ускорении подвижного состава. Однако, недостатком этого типа датчиков является накопление погрешности измерений в течение времени. Такую медленно меняющуюся погрешность трудно обнаружить и необходимо периодически корректировать с использованием других источников навигационной информации.

Локомотивный приемник сигналов СРНС (ГЛОНАСС, BeiDou, GPS, Galileo, QZSS, IRNSS, SBAS), как датчик навигационной информации, лишен всех, перечисленных выше недостатков. Современный уровень развития технологий СРНС обеспечивает позиционирование объектов с погрешностью 1-5 м в режиме автономной навигации и до 0.1 м в режиме дифференциальной или относительной навигации. Поэтому в большинстве эксплуатационных ситуаций именно локомотивный навигационный приемник назначается в качестве ведущего датчика навигационной информации в системе высокоточного позиционирования подвижного состава.

Тем не менее, эксплуатация локомотивной аппаратуры СРНС показывает, что прием сигналов навигационных спутников в некоторых ситуациях затруднен или невозможен из-за влияния окружающей инфраструктуры железных дорог. Эта проблема возникает вследствие действия эффектов многолучевости или по причине экранирования сигналов части видимых спутников и всегда имеет принципиально разную специфику проявления на различных участках железных дорог. Дополнительной проблемой, которая возникла в последние годы, является возникновение объектов и зон специальных интересов, которые маскируются средствами РЭБ. Действие средств РЭБ может приводить либо к подавлению сигналов спутников, либо к появлению ложных навигационных сигналов .

Устойчивое функционирование СВП локомотива в указанных условиях может быть достигнуто только при своевременном обнаружении аномалий в решении навигационной задачи по сигналам СРНС. Своевременное обнаружение нарушений требуемых навигационных характеристик (ТНХ) вследствие непредсказуемых случайных воздействий является ключевой задачей в модернизации СВП подвижного состава железных дорог. Данyая задача решается путем непрерывного контроля доступности ТНХ в реальном масштабе времени. Решение этой задачи является основой адаптивного алгоритма комплексирования датчиков, входящих в состав СПВ локомотива, с переназначением ведущих канала навигационной информации в зависимости от текущих условий.

Целью настоящего проекта является разработка нового метода и программно-алгоритмических средств автоматического непрерывного контроля доступности требуемых навигационных характеристик локомотивной аппаратуры СРНС. Метод основан на использовании цифровой карты пути и апостериорных оценок погрешности определения координат, скорости и ускорения локомотива на плоскости с привязкой этих оценок к ординате на цифровой карте пути в текущий момент времени. Метод одинаковым образом может быть реализован как в режиме автономной, так и дифференциальной навигации в составе гибридной системы навигации беспилотного транспорта.

На страницу проекта