近年来,随着控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术的飞速发展,列控技术也在不断发展、改进与进步。目前,在我国的CTCS-2、CTCS-3系统中,出现、应用了多种列车定位技术。比较典型的列车定位技术有：全球定位系统(GPS, Global Positioning System)、航位推算定位系统(DR, Dead Reckoning)、地理信息系统(GIS, Geographic Information System)和无线闭塞中心(RBC, Radio Block Cemter等定位技术及其组合导航定位系统,这些技术各有其特点及适用范围,也都存在各自的缺陷。同时,在蜂窝移动通信技术迅速发展的推动下,基于位置指纹的移动终端定位技术凭借其特有的诸多优点在2G全球移动通讯系统(GSM, Global System For Mobile Communications)网络中得到广泛应用。GSM-R (GSM for Railway)是我国列车运行控制系统(CTCS, Chinese Train Control System)正在使用的通信平台,它是在GSM蜂窝网系统上发展而来的,铁路监控中心通过该通信系统可以实现对高速列车的调度管理,保证列车的行车安全。为此,本课题结合我国现有列车运行控制系统的现状,在分析GPS、DR、加权K近邻(WKNN, Weighted K-Nearest Neighbor)等列车定位技术的基础上,设计了一种基于GSM-R网络的位置指纹定位系统,并提出了一种定位性能优于传统的GPS/DR组合定位的GPS/DR/WKNN组合定位算法。本文主要内容概括如下：首先,在查阅大量文献的基础上,理解并掌握了CTCS-3的功能结构,分析了现有各种列车定位技术的优势和不足。其次,分析研究了GPS、DR、查询-应答器和轨道电路定位系统的定位原理和误差模型,结合联邦卡尔曼滤波技术对GPS/DR组合导航的联邦卡尔曼滤波算法进行仿真分析,根据GSM-R网络特性和列车定位需求,设计了一种基于GSM-R网络的位置指纹定位系统。再次,分析了典型的位置指纹定位算法和GSM-R无线信道模型,研究了基于GSM-R网络的位置指纹定位技术,并在MATLAB平台仿真分析了WKNN位置指纹与轨道电路结合的组合定位技术。最后,通过比较估计的误差协方差动态地分配子系统的系数,实现了一种自适应联邦卡尔曼滤波技术,设计了基于GSM-R网络的DR/WKNN和GPS/DR/WKNN的联邦卡尔曼滤波算法,得到了较好的估计精度。在GPS正常工作与失效的情况下,分别对基于GSM-R网络的GPS、DR、WKNN单独定位算法和组合导航算法进行建模及仿真,分析验证了GPS/DR/WKNN组合定位技术的优良性能。