基于扩展状态观测器的可见光成像通信列车定位光源自适应获取方法
摘要
利用可见光成像通信实现列车定位时，定位光源的获取直接影响列车定位精度。针对因线路曲线半径限制而难以稳定获取列车定位光源的问题，提出一种通过扩展状态观测器（ESO）调整相机方位角，以自适应获取定位光源的方法。首先，分析定位光源与相机之间的位置关系，确定相机方位角的临界条件；然后，融合惯性测量单元（IMU）和光流传感器，构建相机方位角ESO模型，实时估计方位角状态和外部扰动；接着，结合Lyapunov理论与自适应反步法，设计基于列车速度的方位角自适应控制策略，利用动态面控制（DSC）优化控制响应时间，稳定获取定位光源图像；最后，通过相机成像原理和坐标系转换，解算列车实际位置。实验结果表明：当线路的最小曲线半径为250 m时，相机方位角调整的最大偏差为0.34°；当列车以100 km/h的速度运行时，获取定位光源的成功率为91.39%，最大定位误差为30.04 cm；与传统ESO和未采用ESO的方法相比，定位精度分别提升了21.48%和24.25%。该方法可提高面向车车通信列车连续定位的精度。
引用本文（GB/T 7714）
张雁鹏 Zhang Yanpeng, 张容容 Zhang Rongrong, 张宏雁 Zhang Hongyan, 等. 基于扩展状态观测器的可见光成像通信列车定位光源自适应获取方法[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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