The study on scheme for train position detection based on GPS/DR

GPS/DR기반의 차상열차위치검지방안 연구

For a thorough train control, the precise train position detection is necessarily required. The widely used current way for train position detection is the one of using track circuits. The track circuit has a simple structure, and has a high level of reliability. However trains can be detected only on track circuits, which have to be installed on all ground sections, and much amount of cost for its installation and maintenance is needed. In addition, for the track circuit, only discontinuous position detection is possible because of the features of the closed circuit loop configuration. As the recent advances in telecommunication technologies and high-tech vehicle-based control equipments, for the train position detection, the method to detect positions directly from on trains is being studied. Vehicle-based position detection method is to estimate train positions, speed, timing data continuously, and to use them as the control information. In this paper, the features of GPS navigation and DR navigation are analyzed, and the navigation filters are designed by constructing vehicle-based train position detection method by combining GPS navigation and DR navigation for their complementary cooperation, and by using kalman filter. The position estimation performance of the proposed method is also confirmed by simulations.

정밀한 열차제어를 위해서는 열차위치의 정확한 검지가 반드시 필요하다. 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 열차검지방법은 궤도회로를 이용하는 방법이다. 궤도회로는 구성이 단순하며, 신뢰성이 확보되는 장점이 있다. 하지만 열차는 궤도회로 위에서만 검지가 가능하므로 모든 지상구간에 궤도회로를 설치해야하며 설치 및 유지보수에 많은 비용이 소모된다. 또한 궤도회로는 폐전로 구성의 특성 때문에 불연속적인 위치검지만이 가능하다. 최근 통신기술의 발달과 차상제어장치의 첨단화에 따라 열차의 위치검지는 열차에서 직접 검지하는 방법들이 연구되고 있다. 차상중심의 위치검지방식은 열차의 위치, 속도, 시각정보를 연속적으로 측정하여 열차의 제어정보로 사용하는 방식이다. 이러한 차상중심의 위치검지방식은 무선기반 열차제어 및 자기부상열차제어와 같이 궤도회로의 사용을 최소화 하는 최근 열차제어시스템의 개발동향이다. 본 논문에서는 GPS항법 및 DR항법의 특징을 분석하고 GPS항법과 DR항법의 단점을 보완하는 구조를 가지는 GPS/DR기반의 차상열차위치검지방식을 제안하였다. 항법오차의 추정자로서 3차윈 위치 오차, 자세각 오차, 타코메타 환산계수 오차를 상태변수로 하는 5차 칼만필터를 사용하여 최적의 위치오차 및 DR항법용 센서의 오차 추정이 가능하도록 필터를 설계하였으며 모의시험을 통해 GPS/DR기반의 차상열차위치검지장치의 위치추정성능을 확인하였다.