Im Verkehrs- und Logistikwesen ist die präzise Lokalisierung von Fahrzeugen die essentielle Grundvoraussetzung für einen effektiven und sicheren Güter- und Personenverkehr. Herkömmliche Lokalisierungssysteme im Eisenbahnwesen nutzen kostenintensive streckenseitige Aufbauten, die eine nur unzureichende Positionsgenauigkeit für den Einsatz moderner Betriebsverfahren bieten. Dies verhindert die effizientere Ausnutzung gegebener Streckeninfrastruktur, die die Erschließung ungenutzter Gleiskapazitäten ermöglichen würde. Diese Arbeit beschreibt ein Verfahren für die präzise und gleisgenaue Lokalisierung von Schienenfahrzeugen in topologischen Karten, unter alleiniger Nutzung eines Wirbelstromsensorsystems (WSS). Sie liefert eine vollständige Beschreibung und Untersuchung aller dafür notwendigen Prozessschritte. Die Geschwindigkeit wird mit Laufzeitkorrelationsverfahren auf Basis entzerrter WSS-Signale und anschließender Verwendung eines Kaiman-Filters gewonnen. Die darauffolgende Bestimmung des zurückgelegten Weges geschieht durch Integration der Geschwindigkeit oder der robusten Ermittlung zurückgelegter Schwellen. Natürliche Bezugspunkte im Schienennetz stellen Weichen dar, die als Landmarken genutzt werden. Die Detektion und Klassifikation der Weichen wird durch den Einsatz verdeckter Markowmodelle erreicht. Die Fusion von Weg- und Weicheninformation in einer topologischen Karte liefert die gewünschte Positionsangabe. Diese wird mit einer rekursiven Schätzung, basierend auf der sequentiellen Monte-Carlo-Methode bestimmt. Die Leistungsfähigkeit des gesamten Lokalisierungssystems wird abschließend mit der Auswertung experimentell gewonnener Daten demonstriert.

    The precise localization of vehicles is an essential prerequisite for the effective and secure commercial and personal transport in modern logistics. Current railway localization systems are based on cost intensive track side installations. Those systems provide an insufficient positioning accuracy to be used with modern railway disposition techniques. This prevents from an efficient usage of available rail infrastructure and the exploitation of unused rail capacity. This thesis outlines a method for a precise and track selective localization of rail vehicles in topological maps with the exclusive usage of an eddy current sensor system (ECS). The thesis provides a complete description of all necessary components of the localization system. The velocity measurement is done with correlation of pre-warped signals and a subsequent Kalman filter step. The determination of the traveled distance is achieved under consideration of two different methods. One is based on velocity integration the other on the robust determination of passed sleepers. Turnouts represent landmarks in the rail network that are used for the localization process. The turnout detection and classification is conducted with hidden Markov models. The fusion of distance and turnout information in a topological map provides the desired position estimate. This is realized with a recursive estimation procedure, based on sequential Monte Carlo methods. The evaluation of real data finally provides the proof of concept for the described localization system.


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    Title :

    Wirbelstromsensorbasierte Lokalisierung von Schienenfahrzeugen in topologischen Karten


    Contributors:


    Publication date :

    2011


    Size :

    176 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German