检索结果-内蒙古大学图书馆

系统工程与电子技术 2025年

作者：巴晓辉温雯霏蔡伯根王剑姜维柴琳果北京交通大学自动化与智能学院北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心

针对GNSS信号易受射频干扰影响的问题，提出一种线性调频（linear frequency modulation，LFM）干扰抑制方案。首先，提出一种四阶时域自相关方法估计LFM信号的参数；其次，设计应用于单天线GNSS接收机的LFM干扰抑制模块，利用LFM信号... 详细信息

针对GNSS信号易受射频干扰影响的问题，提出一种线性调频（linear frequency modulation，LFM）干扰抑制方案。首先，提出一种四阶时域自相关方法估计LFM信号的参数；其次，设计应用于单天线GNSS接收机的LFM干扰抑制模块，利用LFM信号的参数估计结果将干扰信号的能量在频域上聚集，采用可配置二阶陷波器滤除干扰信号；最后，通过仿真实验验证LFM信号的参数估计效果和干扰抑制结果。实验结果表明，在干信比达到80dB时，干扰抑制后的卫星信号跟踪载噪比损失值为3.5dB·Hz。所提出的方法可以有效抑制LFM干扰，保障GNSS接收机应对强LFM干扰条件下的干扰抑制性能。

关键词：线性调频信号全球导航卫星系统干扰抑制干扰参数估计全球导航卫星系统接收机

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列车北斗定位压制干扰测试场景生成方法研究

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中国铁路 2025年第3期 9-16+36页

作者：王雅迪刘江蔡伯根王剑陆德彪北京交通大学自动化与智能学院北京交通大学智慧高铁系统前沿科学中心北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心

北斗卫星导航系统抗干扰能力较差，铁路沿线运行环境可能存在的信号压制干扰对北斗定位性能形成严重威胁，无法满足列车定位的安全可信性需求。为此，面向列车北斗定位的干扰测试已成为评估和优化列车定位系统的重要支撑性手段。提出基... 详细信息

北斗卫星导航系统抗干扰能力较差，铁路沿线运行环境可能存在的信号压制干扰对北斗定位性能形成严重威胁，无法满足列车定位的安全可信性需求。为此，面向列车北斗定位的干扰测试已成为评估和优化列车定位系统的重要支撑性手段。提出基于多目标优化的列车北斗定位压制干扰测试场景生成方法，结合对压制干扰类型、特性及影响的分析，基于干扰测试场景的关键基础要素，利用层次分析法实现场景要素重要度量化，设计测试场景生成与优化方法，并选取典型压制干扰测试场景，运用专用压制干扰测试系统进行测试与分析。该方法有助于支撑北斗专用测试评估平台构建，促进北斗在列车自主可信定位中的延伸应用。

关键词：北斗卫星导航系统列车定位压制干扰测试场景生成多目标优化层次分析法

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基于双重CSK调相的卫星导航信号认证方法

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系统工程与电子技术 2025年

作者：巴晓辉向彬蔡伯根王剑姜维梁坤柴琳果张爽娜北京交通大学自动化与智能学院北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心航天恒星科技有限公司

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)民用服务信号体制公开，容易受到恶意攻击和欺骗干扰。信号认证技术是一种有效的反欺骗手段。码移键控(Code Shift Keying，CSK)可以在不改变扩频信号带宽的情况下，实现更... 详细信息

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)民用服务信号体制公开，容易受到恶意攻击和欺骗干扰。信号认证技术是一种有效的反欺骗手段。码移键控(Code Shift Keying，CSK)可以在不改变扩频信号带宽的情况下，实现更高的信息传输速率，已经在卫星导航信号中开始应用。本文提出一种基于双重CSK调相的卫星导航信号认证方法，认证信息的设计利用了卫星导航信号的同步信息，使用双重CSK编码组合提高认证信息传输速率，通过调相的方式将认证信息调制到原始卫星信号上，在现有接收机结构的基础上给出了认证信号的接收解调方案。分析表明，该方法可以提高认证信息速率，同时保证卫星导航信号的恒包络特性，通过调整CSK参数和双重组合方式，可改变认证信息速率；通过改变调相角度可以改变认证信号分配的功率比，控制卫星导航信号的信噪比损失，满足不同条件要求下的信号认证需求。

关键词：全球导航卫星系统码移键控信号认证调相

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基于惯性四元数建模的列车姿态精度保持方法研究

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铁道科学与工程学报 2025年第4期22卷 1492-1505页

作者：姜维郝鹏琪王剑蔡伯根邓陈喜廖浩北京交通大学自动化与智能学院北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心中国铁路成都局集团有限公司成都电务维修段

针对标准GNSS/INS定位模型在卫星失效时难以克服惯性器件误差累计从而导致列车状态感知精度降级问题，为保障卫星失效场景下列车空间精度与鲁棒性的需求，提出一种基于惯性四元数建模的列车姿态精度保持方法，探究惯性器件加速度与角速... 详细信息

针对标准GNSS/INS定位模型在卫星失效时难以克服惯性器件误差累计从而导致列车状态感知精度降级问题，为保障卫星失效场景下列车空间精度与鲁棒性的需求，提出一种基于惯性四元数建模的列车姿态精度保持方法，探究惯性器件加速度与角速度的姿态解算机理，构建运动载体加速度辅助的惯性姿态四元数的反馈补偿解算模型。进一步为解决单一驱动模式对航位推算的可控性受限问题，建立基于姿态精度保持模型增强的列车状态感知模型，将内层融合解算的姿态信息作用在轮速传感器后与惯性递推值映射到外层状态空间完成系统的滤波校正并反馈到内层进行误差更新，最大限度保障卫星失效时惯性导航精度。采用实验室转台仿真数据与青藏线列车实测数据进行卫星失效场景下算法性能的验证与评估，结果表明：提出的姿态精度保持方法测姿精度显著优于惯性递推方法，青藏线30 min动态测姿实验中，横滚角、俯仰角、航向角精度为0.801°、0.513°和4.494°；在无卫星场景下，提出的基于姿态精度保持模型增强的列车状态感知精度显著优于INS/ODO松组合方法，15 min实车测试中，横滚角、俯仰角、航向角测姿精度为0.526°、0.493°和1.904°，水平定位精度提升86.66%、水平测速精度提升78.70%。综合证明该方法可以提升卫星失效场景下的基于惯性列车状态感知精度与鲁棒性。

关键词：惯性四元数建模姿态精度保持惯性递推滤波校正列车状态感知

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基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 32-42页

作者：刘江张楚蔡伯根王剑陆德彪北京交通大学自动化与智能学院北京100044 北京交通大学北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 智慧高铁系统前沿科学中心北京100044

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球... 详细信息

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。

关键词：智能交通伪距欺骗检测样本增强列车定位全球导航卫星系统生成式对抗网络

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数字轨道地图平面线形特征提取方法研究

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铁道学报 2019年第9期41卷 81-87页

作者：陶维杰蔡伯根王剑刘江上官伟北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

数字轨道地图是卫星定位技术应用到铁路运输行业的基础,根据铁路线路设计时三种平面线形--直线、缓和曲线和圆曲线的不同特征,采用基于方位角的曲率方法进行平面线形的初步识别,再以横向误差为约束条件迭代确定满足要求的线形分段,进而... 详细信息

数字轨道地图是卫星定位技术应用到铁路运输行业的基础,根据铁路线路设计时三种平面线形--直线、缓和曲线和圆曲线的不同特征,采用基于方位角的曲率方法进行平面线形的初步识别,再以横向误差为约束条件迭代确定满足要求的线形分段,进而采用整体最小二乘的方法对三种线形进行拟合,实现数字轨道地图的平面线形特征提取。青藏线实测数据结果表明,该算法是可行且有效的,不仅能识别拟合线路的平面线形,用少数关键点和相关参数就能表达出整体的几何特征;而且拟合后线路的横向误差和纵向累积误差都较小,满足高精度应用的要求。

关键词：数字轨道地图平面线形整体最小二乘

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基于幅度概率分布的高速铁路无线通信电磁抗扰度性能评价

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铁道学报 2019年第4期41卷 96-101页

作者：蒋昊肖建军候建军张金宝北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

高速铁路专用无线通信承载大量列控信息传输业务,是高速铁路系统安全高效运营的关键。当无线通信传输受到电磁骚扰影响时,骚扰信号和无线通信信息传输误差之间的定量关系一直是研究的难点。基于骚扰信号幅度概率分布测试结果,通过定量... 详细信息

高速铁路专用无线通信承载大量列控信息传输业务,是高速铁路系统安全高效运营的关键。当无线通信传输受到电磁骚扰影响时,骚扰信号和无线通信信息传输误差之间的定量关系一直是研究的难点。基于骚扰信号幅度概率分布测试结果,通过定量分析无线通信信息的传输误差,提出一种预测无线通信抗电磁干扰性能的方法。仿真和实测结果表明,该方法可以实现无线通信抗电磁干扰性能的准确评价;同时,提出的方法与无线通信采用的调制方式和编码无关,具有更广泛的应用前景。

关键词：电磁抗扰度幅度概率分布无线通信高速铁路

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GNSS受限条件下的UWB增强组合导航方法

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铁道学报 2021年第3期43卷 111-119页

作者：姜维曹琢健陆德彪蔡伯根上官伟王剑北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

针对城市环境下对导航系统定位性能提出的严峻挑战,选择超宽带(UWB)定位技术作为增强技术,与GNSS、INS组合以辅助导航系统。为了充分利用GNSS接收机的伪距、伪距率和UWB距离测量值的原始信息,对GNSS、INS、UWB的组合导航系统采用了紧组... 详细信息

针对城市环境下对导航系统定位性能提出的严峻挑战,选择超宽带(UWB)定位技术作为增强技术,与GNSS、INS组合以辅助导航系统。为了充分利用GNSS接收机的伪距、伪距率和UWB距离测量值的原始信息,对GNSS、INS、UWB的组合导航系统采用了紧组合算法,确保在可用信号较少的情况下,系统仍可以工作。利用集中式卡尔曼滤波融合的结构,提供系统最优状态的全局最优估计。为了验证所提出的GNSS/INS/UWB组合定位方法的有效性,在实际建筑遮挡环境下进行了定位实验,并预先选取5个毫米级精度的静态实验点进行静态结果分析。实验结果表明,在GNSS单点定位与GNSS/INS组合定位因受GNSS信号影响而定位效果较差的情况下,GNSS/INS/UWB的组合定位方法能够提供可靠的定位结果。5个测试点的距离均方根误差、平均径向球面误差的平均值分别为0.1203、0.2496 m,证明本文所提出的系统定位方法其精度能够达到分米级。

关键词：组合导航超宽带紧组合集中式卡尔曼滤波

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基于多星座卫星定位与惯性导航全状态融合的列车组合导航系统

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铁道学报 2022年第11期44卷 45-52页

作者：王剑凌浩姜维蔡伯根北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

目前组合导航在铁路上主要用于列车的测速定位,为了解决姿态不断发散的问题,提出基于GPS/BDS/INS的全状态组合导航系统。通过在列车上安装双天线,利用双差载波相位消除误差,使用GPS/BDS多星座联合解算等措施,实现对列车航向角和横滚角... 详细信息

目前组合导航在铁路上主要用于列车的测速定位,为了解决姿态不断发散的问题,提出基于GPS/BDS/INS的全状态组合导航系统。通过在列车上安装双天线,利用双差载波相位消除误差,使用GPS/BDS多星座联合解算等措施,实现对列车航向角和横滚角的测量;在传统松组合基础上加入双天线测姿结果,利用Kalman滤波实现对INS位置、速度、姿态的全状态矫正。为了验证本系统的有效性,在运行的列车上进行实验。实验结果表明:基于GPS/BDS的测姿系统相较于单GPS系统具有更高的稳定性和精度,全状态组合可以有效抑制INS姿态漂移,使得列车位置、速度测量精度有一定的提升。

关键词：多星座姿态测量全状态组合导航

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基于状态估计的虚拟应答器捕获方法研究

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铁道学报 2018年第10期40卷 71-80页

作者：刘江蔡伯根王剑陆德彪北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京市轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

基于卫星导航的列车运行状态自主感知是下一代列车控制系统的重要发展方向之一,采用虚拟应答器这一技术方案能够以较高的系统兼容性将卫星定位应用于列控系统,并实现系统自主化能力和成本效益的优化。本文基于虚拟应答器的基本原理,分... 详细信息

基于卫星导航的列车运行状态自主感知是下一代列车控制系统的重要发展方向之一,采用虚拟应答器这一技术方案能够以较高的系统兼容性将卫星定位应用于列控系统,并实现系统自主化能力和成本效益的优化。本文基于虚拟应答器的基本原理,分析常规基于捕获半径的虚拟应答器捕获策略存在的问题,采用状态估计思想提出一种实现虚拟应答器捕获的新方法,该方法利用状态空间模型及估计算法对列车与虚拟应答器的接近状态进行估计计算,在确定列车位置的同时利用轨道电子地图及状态预测完成虚拟应答器的捕获判决。基于实测数据进行仿真的结果验证了本文所述方法相比于常规固定捕获半径方案在定位精度、捕获性能、捕获时间分辨率等方面的优势,反映了该方法用于未来实现基于卫星导航的列车控制系统的重要潜力和应用价值。

关键词：列车定位列车运行控制卫星定位虚拟应答器状态估计

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