基于改进自适应IMM算法的高速列车组合定位

来源：电子与信息学报杂志2024年第3期北京时间：

作者：王小敏, 雷筱, 张亚东

单位：1.西南交通大学信息科学与技术学院 成都 6117562.四川省列车运行控制技术工程研究中心 成都 611756

摘要：针对列车高精度定位问题，该文提出基于改进自适应交互多模型(IMM)的高速列车高精度组合定位方法。首先，根据列车定位需求和各传感器特点，设计了卫星接收器、轮轴测速传感器、测速雷达以及单轴陀螺仪4种传感器的组合定位方案。然后，针对IMM融合滤波算法因先验信息不准导致固定参数设置不当的问题，引入Sage-Husa自适应滤波和转移概率矩阵(TPM)自适应更新集成为自适应IMM算法。针对多模型切换的滞后问题，利用子模型似然函数值能快速反映模型变化趋势的特点，将似然函数值设为判定标志，并引入判定窗对TPM矩阵元素进行修正，有效提升了模型的切换速度。最后，基于改进自适应IMM算法对4种传感器定位信息进行融合滤波，实现高速列车的高精度组合定位。仿真结果表明：改进后的算法相比其他自适应IMM算法提升定位精度1.6%～14.7%，并且能通过提高模型间切换速度来有效降低位置误差峰值，同时具备较好的抗噪性能。

关键词：列车定位, 交互式多模型, Sage-Husa自适应滤波算法, 马尔可夫转移概率矩阵, 判定窗

基金资助：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划(P2021G053, N2021T008, N2021G045, N2022G010)；上海航天科技创新基金(SAST2020-126)