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Snapshot residual and Kalman Filter based fault detection and exclusion schemes for robust railway navigation

Grosch, Anja und García Crespillo, Omar und Martini, Ilaria und Günther, Christoph (2017) Snapshot residual and Kalman Filter based fault detection and exclusion schemes for robust railway navigation. IEEE. European Navigation Conference (ENC), 2017-05-10 - 2017-05-12, Lausanne, Switzerland. doi: 10.1109/EURONAV.2017.7954171.

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Offizielle URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7954171&isnumber=7954157

Kurzfassung

Integrating satellite based navigation into the railway standard can enable reliable and cost-efficient railway navigation everywhere. This makes is very attractive for railway. Thus its integration is strongly supported within the European railway evolution program. However, railway environments exhibit many challenges. Local threats are major issues for robust GNSS based railway navigation. They cannot be observed by any augmentation methods and can cause hazardous misleading information. Hence, they form an integrity risk, which needs to be detected and mitigated by the onboard system. We analyze three different approaches suitable for railway: two snapshot approaches exploiting track constraints during or after the GNSS position determination, and a sequential approach using an Extended Kalman Filter. We derive global fault detection and exclusion (FDE) schemes for all three positioning methods. We measure their performance in terms of along track position accuracy and position uncertainty. Additionally, we investigate each scheme's FDE quality in detail and clearly show that the innovation based FDE of the extended Kalman filter has the best performance in terms of along track position, fault detection capability and exclusion gain. All investigations are done via Monte-Carlo simulations. The considered scenario was extracted from data collected during a measurement campaign in Brunswick, Germany.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/113352/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Snapshot residual and Kalman Filter based fault detection and exclusion schemes for robust railway navigation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grosch, AnjaDLR KNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
García Crespillo, OmarDLR KNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martini, IlariaDLR KNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Günther, ChristophDLR KNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Mai 2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/EURONAV.2017.7954171
Seitenbereich:Seiten 36-47
Verlag:IEEE
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Railway navigation, Global Navigation Satellite System (GNSS), Fault Detection and Exclusion (FDE), Extended Kalman Filter (EKF), Normalized Innovation Square (NIS)
Veranstaltungstitel:European Navigation Conference (ENC)
Veranstaltungsort:Lausanne, Switzerland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:10 Mai 2017
Veranstaltungsende:12 Mai 2017
Veranstalter :IEEE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation und Navigation
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KN - Kommunikation und Navigation
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Verläßliche Navigation (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Navigation
Hinterlegt von: Grosch, Anja
Hinterlegt am:20 Jul 2017 14:30
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:17

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