Оптимизация созвездия псевдолитов для непрерывного позиционирования поездов на железнодорожных станциях в условиях ограниченной доступности GNSS

Преимущества глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) для точного и надежного определения местоположения могут быть использованы для создания недорогих, ориентированных на поезд систем управления железнодорожным движением за счет сокращения путевой инфраструктуры, такой как бализы и рельсовые цепи. Однако ограниченная наблюдаемость спутниковых сигналов на отдельных участках железнодорожных станций создает серьезную проблему для непрерывности и доступности позиционирования поездов на основе GNSS. Технология псевдолитов (PL) обладает значительным потенциалом для непрерывного позиционирования в условиях ограниченной доступности GNSS или даже полного отсутствия сигнала. В статье рассматривается оптимизированное проектирование созвездия псевдолитов для непрерывного позиционирования поездов в условиях железнодорожных станций. Представлена интегрированная архитектура позиционирования поездов, основанная на комбинированной модели измерений GNSS/PL. Используя карту путей, предлагаемое решение сначала формирует множество характерных точек, охватывающее все пути станции, путем извлечения ключевых точек интереса (POI) из базы данных путей. На этой основе предложен обогащенный методом K-средних обобщенный алгоритм светлячков с направлением к центру (KGFA), предназначенный для усовершенствования стандартного алгоритма светлячков (FA) и получения оптимизированного созвездия псевдолитов. Показатель эффективности для каждой возможной схемы размещения псевдолитов определяется в соответствии со сценарной конфигурацией созвездия GNSS/PL. Работоспособность решения на основе KGFA подтверждена сравнением с аналогичными методами на основе алгоритма светлячков. На примере конкретного объекта продемонстрированы характеристики оптимизированного созвездия псевдолитов и его влияние на непрерывное позиционирование поездов на основе GNSS/PL по сравнению с рассмотренными эталонными стратегиями размещения псевдолитов. Важно отметить, что предлагаемое решение повышает внутренние возможности локальной сети псевдолитов, обеспечивая непрерывное позиционирование поездов по сравнению с традиционным режимом позиционирования, основанным только на GNSS.