检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道学报 2020年第10期42卷 76-86页

作者：刘江蔡伯根王剑李健聪北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 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测速定位是我国新型列车控制系统的重要内容,常规的列车卫星定位方法研究主要关注其可用性及功能安全,在复杂铁路运行环境中,来自系统外部的卫星导航干扰信号可能对测速定位性能带来严峻威胁,如何对卫星定位干扰实施... 详细信息

基于卫星导航的列车测速定位是我国新型列车控制系统的重要内容,常规的列车卫星定位方法研究主要关注其可用性及功能安全,在复杂铁路运行环境中,来自系统外部的卫星导航干扰信号可能对测速定位性能带来严峻威胁,如何对卫星定位干扰实施有效检测并进行隔离防护是确保列车测速定位性能的关键环节。基于卫星定位干扰作用原理,提出一种基于轮轴测速辅助的卫星定位压制干扰检测与防护方法,基于轮轴测速数据与轨道地图数据库构建卫星观测信息参考量,通过显著偏差检测与残差统计检验识别因干扰而性能降级的观测信息,并在最终定位解算中对其进行隔离。采用青藏铁路试验数据构建压制干扰注入测试环境,基于典型调幅干扰、相干连续波干扰场景测试结果表明,所提出的方法能够有效识别并排除因干扰导致的劣化观测信息,相对于未实施干扰检测与隔离的情况,定位误差标准差最多可降低41.90%、82.86%,该方法对于提升列车卫星定位的干扰防护能力及可信性水平具有重要意义。

关键词：列车定位列车运行控制卫星导航干扰检测轮轴测速

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基于激光雷达的铁路轨道检测方法

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第2期51卷 560-566页

作者：郭子明蔡伯根姜维北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学轨道交通电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

利用激光雷达采集的距离信息,提出一种基于轨道横向与纵向几何特征的轨道检测方法。首先,在激光雷达的单次扫描数据中,根据轨道对周围环境的遮挡特性及高度跳变,完成对可能的轨顶关键点的检测;其次,构建轨道横截面模型,通过模型匹配的... 详细信息

利用激光雷达采集的距离信息,提出一种基于轨道横向与纵向几何特征的轨道检测方法。首先,在激光雷达的单次扫描数据中,根据轨道对周围环境的遮挡特性及高度跳变,完成对可能的轨顶关键点的检测;其次,构建轨道横截面模型,通过模型匹配的方式剔除前期的误检并确定最终轨道位置;最后,考虑轨道的纵向连续性和单轨之间的轨距、平行性特征,对轨顶检测点间进行关联形成轨道区段。研究结果表明:纵向单轨聚类及轨道横向关联可显著减少错误检测,最终轨道检测召回率为83.0%~97.5%,准确率为93.3%~97.9%。

关键词：轨道检测列车车载定位模型匹配关联激光雷达

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北斗二代在西部低密度铁路中的应用

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交通运输工程学报 2016年第5期16卷 132-141页

作者：上官伟袁重阳蔡伯根王剑刘江北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学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 伦敦大学学院交通研究中心

考虑西部铁路线低密度、低成本、高可靠性等应用需求,研究了基于北斗二代卫星导航系统和惯性导航系统的组合定位技术,结合地图匹配技术,能够满足面向西部低密度铁路的列车连续无缝定位需求。当列车经过铁路沿线隧道与山区时,北斗卫星信... 详细信息

考虑西部铁路线低密度、低成本、高可靠性等应用需求,研究了基于北斗二代卫星导航系统和惯性导航系统的组合定位技术,结合地图匹配技术,能够满足面向西部低密度铁路的列车连续无缝定位需求。当列车经过铁路沿线隧道与山区时,北斗卫星信号会因遮挡而失效,采用加速度计和陀螺仪构成的惯性导航系统进行参数短时推算,能够提供列车的运行姿态、速度与位置信息,解决短时间内因卫星信号失效导致列车无法定位的问题。研究了面向铁路直线线路和有岔区段的地图匹配技术,并结合轨道地图数据库进行了测试。设计并搭建了应用于西部低密度铁路的北斗二代卫星导航列车定位系统,在实验室单点静态定位和青藏铁路现场连续动态定位测试条件下,对系统的定位功能进行了测试和验证。试验结果表明:在单点静态定位条件下,定位误差平均为0.558m,在动态定位条件下,定位误差平均为0.258m;结合基于轨道地图数据库的地图匹配技术,列车运行轨迹点匹配正确率达98.6%,系统定位误差能够满足西部低密度铁路的全局定位需求。

关键词：信息工程西部低密度铁路北斗二代卫星导航系统组合定位地图匹配无缝定位

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基于车路信息交互的车辆卫星定位协同定权方法

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交通运输系统工程与信息 2022年第5期22卷 85-96页

作者：刘江谭思伦蔡伯根王剑北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学智慧高铁系统前沿科学中心北京100044 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 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

为确保基于卫星导航系统的车辆定位性能满足特定交通应用需求,本文针对导航卫星观测量权重分配对复杂动态运行环境的跟踪适配问题,建立基于车路信息交互的车辆卫星定位协同定位增强总体框架;基于加权最小二乘定位解算模式,设计基于轻量... 详细信息

为确保基于卫星导航系统的车辆定位性能满足特定交通应用需求,本文针对导航卫星观测量权重分配对复杂动态运行环境的跟踪适配问题,建立基于车路信息交互的车辆卫星定位协同定位增强总体框架;基于加权最小二乘定位解算模式,设计基于轻量级梯度提升机建模与多车信息综合决策的协同定权方法,提出面向学习建模通道的导航卫星伪距残差轻量级梯度提升机建模方案,面向定权计算通道设计了基于多车信息综合决策的导航卫星观测量权重决策策略。实验结果表明:运用轻量级梯度提升机构建伪距残差模型,相较于支持向量机、随机森林以及仅基于基础卫星观测特征的轻量级梯度提升机,均方根误差分别降低了62.1%,29.9%,60.4%;运用所建立的预测模型协同定权所得水平误差标准差,相对于等权和卫星仰角/信噪比组合定权策略分别降低了48.5%和47.6%。研究结果对于充分发挥车路协同系统模式下,信息交互机制的核心优势和优化车辆卫星定位性能具有重要意义。

关键词：智能交通车路协同信息交互卫星定位协同定权

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自主定位信息辅助的列车完整性检测风险分析

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西南交通大学学报 2017年第5期52卷 886-892页

作者：李四辉蔡伯根徐爱国上官伟闻映红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 青藏铁路公司西宁电务段青海西宁810000

针对自主定位信息错误或失效导致的列车完整性检测安全风险问题,在列车完整性检测问题进行分析的基础上,基于贝叶斯风险综合列车列首及列尾相对位置、相对速度及相对加速度信息,建立了列车完整性检测风险分析模型.该模型结合各项自主定... 详细信息

针对自主定位信息错误或失效导致的列车完整性检测安全风险问题,在列车完整性检测问题进行分析的基础上,基于贝叶斯风险综合列车列首及列尾相对位置、相对速度及相对加速度信息,建立了列车完整性检测风险分析模型.该模型结合各项自主定位信息的检测失效概率及检测概率,分别计算了列车完整性检测虚警风险及失效风险.在此基础上,结合现场测试数据及仿真数据针对列车完整性检测风险分析方法进行了测试验证,结果表明:在列车完整场景中虚警风险结果为10^(-1.8),大于检测失效风险10^(-5.5);在列车非完整场景中,巡航和最大牵引条件下失效风险分别为10^(-1.8)和1,分别大于虚警风险10^(-4.5)和0,结果符合列车完整性真实状态下的检测风险.

关键词：列车完整性检测自主定位信息极限状态贝叶斯风险

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基于局域定位场景聚类的虚拟应答器布局优化方法研究

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铁道学报 2023年第8期45卷 77-86页

作者：王思琦刘江蔡伯根王剑北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学智慧高铁系统前沿科学中心北京100044 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 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044

基于全球导航卫星系统的列车定位是下一代列车控制系统的重要技术方向之一,卫星定位驱动的虚拟应答器技术是实现卫星定位与既有列控系统兼容的有效途径。重点关注虚拟应答器的选址布局优化设计问题,结合虚拟应答器捕获与报文触发对卫星... 详细信息

基于全球导航卫星系统的列车定位是下一代列车控制系统的重要技术方向之一,卫星定位驱动的虚拟应答器技术是实现卫星定位与既有列控系统兼容的有效途径。重点关注虚拟应答器的选址布局优化设计问题,结合虚拟应答器捕获与报文触发对卫星定位性能的需求,从候选虚拟应答器布设位置的局域卫星定位观测性能特征出发,运用动态时间规划和具有噪声的基于密度的聚类方法,提出一种铁路沿线局域定位场景聚类策略,基于聚类结果,重点针对卫星信号观测受限区段,构建一种基于麻雀搜索改进遗传算法的虚拟应答器布局优化方法。采用实际线路数据及现场试验数据,对所提出的局域定位场景聚类策略进行了验证,并通过与传统优化算法的对比,验证所提布局优化方法的能力。所得结果对于辅助实际线路虚拟应答器布设方案设计与实施具有参考意义。

关键词：虚拟应答器列车定位卫星定位场景聚类布局优化

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基于粗糙集理论的列控车载设备故障分析方法

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铁道学报 2018年第4期40卷 60-67页

作者：上官伟张军政冯娟蔡伯根王剑李正交北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

快速、准确的故障诊断技术是高速列车安全运行的重要保证,本文以此为目标,对列控系统故障诊断方法进行研究,将神经网络算法NN分别应用于列控系统车载设备应答器传输单元BTM、列车接口单元TIU的故障诊断中,通过对比故障识别准确率BTM为... 详细信息

快速、准确的故障诊断技术是高速列车安全运行的重要保证,本文以此为目标,对列控系统故障诊断方法进行研究,将神经网络算法NN分别应用于列控系统车载设备应答器传输单元BTM、列车接口单元TIU的故障诊断中,通过对比故障识别准确率BTM为训练阶段19.89%、测试阶段36.51%,TIU为训练阶段96.93%、测试阶段94.84%,得出当数据中噪声较大时,神经网络的分类能力降低。为了解决以上问题,引入粗糙集理论进行属性约简、去除噪声,用神经网络进行故障识别,最终得出BTM的故障识别准确率为训练阶段93.32%、测试阶段97.41%,TIU为训练阶段99.21%、测试阶段96.72%,表明粗糙集理论和神经网络的结合RSTNN能够保证故障诊断的准确性,从而验证该方法在实现列控系统车载设备故障诊断方面的有效性。

关键词：粗糙集理论神经网络故障诊断列控系统车载设备

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面向铁路定位装备测试的实时卫星信号生成方法

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铁道学报 2022年第12期44卷 46-55页

作者：刘宇航巴晓辉蔡伯根姜维王剑北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

快速测试导航接收机的性能,确保接收机正常工作是在铁路装备中应用卫星导航技术的前提,相应的卫星信号模拟技术是促进卫星导航相关设备研发、测试设备性能的重要手段。而传统的卫星导航信号模拟设备价格高昂,并且不能兼具场景设置的灵... 详细信息

快速测试导航接收机的性能,确保接收机正常工作是在铁路装备中应用卫星导航技术的前提,相应的卫星信号模拟技术是促进卫星导航相关设备研发、测试设备性能的重要手段。而传统的卫星导航信号模拟设备价格高昂,并且不能兼具场景设置的灵活性和设备的便携性。为解决上述问题,采用一种结合软件无线电思想,基于GPU与CPU异构并行计算架构的软件信号生成方法,并以生成GPS L1C/A信号为例,详细分析信号生成过程中的并行计算结构、GPU内存结构以及场景参数设置方法,实现了高带宽导航信号的实时生成。为验证信号生成方法针对铁路装备测试的实用性,使用京沈客运专线和国家铁道试验中心环形试验场的轨道坐标测量数据,设计了静态单点,加减速状态及弯道状态三个测试场景,实时生成信号并使用硬件接收机对信号进行定位解算,结果表明,生成信号的水平位置误差在2 m以内,速度误差小于0.05 m/s,定位误差在接收机误差范围之内,满足针对接收机进行测试的需求,为铁路装备测试提供了新的方案。

关键词：全球导航卫星系统并行计算信号模拟 CUDA 软件无线电

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基于单天线载波相位差分的列车姿态解算方法研究

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铁道学报 2022年第10期44卷 54-61页

作者：姜维李佳蕾王剑蔡伯根北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

轨道占用的正确识别是列车安全运行的保障,为了进一步提高列车轨道占用自主识别的准确性,将列车姿态测量引入到自主定位过程中辅助判断列车在道岔区段轨道占用状态。基于此提出一种基于全球卫星导航系统双差载波相位的单天线姿态解算方... 详细信息

轨道占用的正确识别是列车安全运行的保障,为了进一步提高列车轨道占用自主识别的准确性,将列车姿态测量引入到自主定位过程中辅助判断列车在道岔区段轨道占用状态。基于此提出一种基于全球卫星导航系统双差载波相位的单天线姿态解算方法,与双天线测姿算法相比其安装成本和难度更低,且无需考虑后期天线支架形变的问题。通过使用时间差分与星间差分相结合的双差模型,将卫星定位过程中的卫星钟差、接收机钟差、对流层误差、电离层误差以及整周模糊度消除。利用卡尔曼滤波算法求解历元间位移矢量坐标,并根据位移矢量坐标进一步求解列车的二维姿态。为了验证测姿算法的有效性,选择了两组青藏线列车真实数据进行仿真实验,结果证明单天线测姿算法偏航角误差均方根可以分别达到0.118 5°和0.160 1°。

关键词：卫星定位姿态解算时间差分载波相位卡尔曼滤波伪姿态

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基于相关熵的自适应扩展卡尔曼滤波定位方法

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铁道学报 2022年第9期44卷 71-78页

作者：王韦舒上官伟刘江姜维北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044

我国下一代列车运行控制中,列车位置主要通过融合以卫星定位为核心的多源定位信息得到。然而,卫星量测易受到钟跳或环境多源噪声等不确定因素影响,产生阶跃故障或瞬时粗大偏差等现象,导致传统扩展卡尔曼滤波估计失准且稳定性下降。通过... 详细信息

我国下一代列车运行控制中,列车位置主要通过融合以卫星定位为核心的多源定位信息得到。然而,卫星量测易受到钟跳或环境多源噪声等不确定因素影响,产生阶跃故障或瞬时粗大偏差等现象,导致传统扩展卡尔曼滤波估计失准且稳定性下降。通过分析常规滤波方法在列车位置估计中存在的问题,采用信息理论学习思想提出一种基于最大相关熵准则的自适应扩展卡尔曼滤波定位方法(AMCEKF);利用最大相关熵准则替换传统滤波中的最小均方差准则,选择高斯核函数作为代价函数,重构量测噪声,避免了量测噪声的先验高斯假设;设计基于Pseudo-Huber的核宽度自适应更新策略,解决核宽度对估计性能的制约问题。采用拉萨—林芝铁路实测数据进行测试,测试结果表明:在瞬时故障和阶跃故障场景下,AMCEKF均能够有效抑制故障量测带来的定位性能退化,具有较高的鲁棒性和估计精度;相比基于扩展卡尔曼滤波的定位结果,水平位置精度分别增加了56.5%和61.2%。

关键词：列车运行控制系统卫星导航组合定位最大相关熵鲁棒估计

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