适用于高速铁路地震预警系统的列车无线指纹定位方法

王开锋，张 琦，李 辉，高 莺，陈宁宁

(1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京 100081；2.中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081;3.国家铁路智能运输系统工程技术研究中心，北京 100081)

高速铁路地震预警系统利用地震纵波与横波的速度差、电信号与地震波的速度差，在破坏性地震波尚未到达前发出预警[1]。基于车、地无线通信系统发送地震紧急处置信息、触发列车制动，是高速铁路地震预警系统紧急处置的重要手段之一[2]。

对地震影响区域内运行列车的快速、精确定位是有效发布地震紧急处置信息的前提。全球卫星导航系统是最常用的定位技术之一[3]，但在隧道等卫星信号接收不良的地方无法使用。我国高速铁路隧道长度占线路总长度的比重较高，部分线路甚至超过了50%，可见卫星导航定位技术不适合应用在高速铁路地震预警系统之中。基于无线通信系统的定位方法具有部署简单、无需新增基础设施等优势，近年来得到广泛的研究[4]。高速铁路也建设了GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway，铁路专用数字移动通信系统)网络，实现了对线路的无缝覆盖，因此，基于GSM-R网络的列车定位技术在隧道等位置仍能正常工作，可以为高速铁路地震预警系统提供列车定位服务。

在数字移动通信系统中通常采用基于小区的定位方法，即利用网络上报的移动终端当前小区编号及基站坐标来估算移动终端的位置[5]，这种方法的定位精度取决于基站的布设密度，在GSM-R网络中通常为3～5 km。为了提高定位精度，有关学者提出了很多无线指纹定位算法，Bahl提出了基于无线射频的室内人员定位与跟踪系统，记录和处理不同站点的信号强度信息，结合经验测量和信号传播模型确定用户位置[6]。……