Multi-sensor fusion for seamless navigation in railway domain

Resumen

La Unión Europea (UE) tiene como objetivo hacer del ferrocarril un método de transporte más atractivo al mejorar su eficiencia y reducir sus costos. Estos logros podrían cubrirse con la migración de ETCS nivel 2 a ETCS nivel 3. Muchos proyectos relacionados con nuevos sistemas de posicionamiento han sido financiados por La Unión Europea. La mayoría de estos sistemas de posicionamiento se basan en GNSS, debido al papel clave que desempeñará GNSS en la migración al nivel 3 de ETCS. Uno de los problemas al usar solo sistemas GNSS es la falta de disponibilidad de su señal en ciertos momentos. Durante la operación ferroviaria, hay áreas con posibles interrupciones del servicio GNSS, como cañones urbanos, bosques u otros posibles bloqueadores de señal y posibles perturbaciones de señal existentes. Además, es un hecho que las señales GNSS no son accesibles ni confiables en túneles o interiores. Para que GNSS pueda tener un papel clave en los próximos años en la seguridad ferroviaria, debe resolverse la falta de disponibilidad mencionada anteriormente. Para hacer frente a este problema, se propone un enfoque multisensor con mejoras de software en esta disertación. El objetivo de este trabajo de investigación consiste en fusionar diferentes sensores y crear nuevas estrategias de software para lograr una mayor disponibilidad con la mejor precisión posible. El posicionamiento fluido beneficiará en todos los modos de operación, desde la estación de tren hasta un entorno hostil para la navegación por satélite, durante la operación del tren. El objetivo de la disertación es crear un sistema de posicionamiento multisensor que incluya GNSS, Sensores Inerciales (IMU) y Ultra Wide Band (UWB) con otras técnicas de software para obtener una estimación de posición con una disponibilidad del 100% para los sistemas ferroviarios. Este trabajo muestra los diferentes pasos desde el estudio del estado del arte, pasando por la implementación y terminando con el análisis de rendimiento del algoritmo desarrollado. Este trabajo de investigación se ha llevado a cabo en diferentes proyectos europeos como ERSAT-EAV, FR8RAIL o X2Rail-2, en los que ha participado CEIT.