基于非差模式的精密卫星钟差近实时估计

在目前精密单点定位(PPP)中,GPS卫星钟差的实时估计已经成为影响PPP实时解算一个至关重要的因素。提出一种基于非差模式下利用卡尔曼滤波进行精密卫星钟差参数估计的方法,经验证,与IGS事后精密卫星钟差相比,其精度能够达到0.5~1 ns,高于利用Bernese软件进行解算的结果。基于估计结果和比较可靠的信息数据来源,可以实现较高精度的实时精密单点定位。     

星间单差GPS实时精密卫星钟差估计及精度分析

GPS实时精密卫星钟差是实现实时精密单点定位(RT-PPP)技术的关键,国际GNSS服务组织(IGS)提供的超快速(Ultra-Rapid)实时预报卫星钟差的精度(3ns)较差,不能满足RT-PPP的精度要求。首先利用GNSS区域参考站网数据,建立基于星间单差的观测模型,对GPS卫星钟差进行实时解算,并对钟差解算精度及影响因素进行分析;将解算的GPS卫星钟差用于不同站点的RT-PPP中,对定位结果进行精度分析。分析结果表明,实时解算的GPS卫星钟差的标准差均在0.16 ns以内。从定位结果来看,随着PPP站点与钟差估计区域参考站网距离的增加,其定位精度并没有明显降低,各站点的水平分量精度优于6 cm,高程分量精度优于7 cm,可满足厘米级精度实时精密单点定位的应用要求。     

基于非参数贝叶斯模型的列车卫星定位方法

基于卫星导航的列车测速定位是当前新型列车控制技术领域的研究热点。针对现场运行环境中卫星定位观测特性的不确定性对动态定位解算性能的不利影响,在卫星定位估计解算过程中引入基于Dirichlet过程的非参数贝叶斯模型,在导航卫星观测特性不定且存在性能退化风险的条件下,提出了基于Dirichlet过程混合模型驱动的高斯分布混合更新策略,给出了多滤波器动态联合状态估计计算方案。分别采用仿真数据及现场实测数据进行计算的结果表明,在常规定位估计解算中引入Dirichlet过程混合模型,能够对未知不确定的导航卫星观测特性实现有效适应,提升定位性能对观测条件的容忍能力,降低单一观测分布假设的模型失配和性能劣化风险。     

针对铁路基础设施形变监测的GNSS观测数据质量评价研究

在应用全球导航卫星系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）对铁路基础设施进行形变监测时，因运营期间铁路线路一直处于封闭状态，造成现场维护困难，需要通过分析评价GNSS监测站的GNSS观测数据质量，来检查GNSS监测站的运行状态。文章在分析常用GNSS观测数据质量评价指标的基础上，结合形变监测特点，选取了9项评价指标。采用岭回归分析法，在多项数据质量指标与监测最终解算精度间建立预测模型，对数据质量进行绝对性评价。基于浩吉（浩勒报吉—吉安）铁路沿线某边坡的8个GNSS监测站的观测数据，建立了预测模型，经验证，该模型预测误差的均方根为1.1 mm，优于GNSS解算的常规误差，证明了模型的可靠性和评价方法的可行性。     

高铁CPⅡ控制网BDS/GPS快速测量对比试验分析

随着BDS-3的升空运行，GNSS多星座观测条件得到显著改善，面对新一代北斗卫星导航系统，TB 10601—2009《高速铁路工程测量规范》的控制网观测时长以及作业效率的性能有待评估分析。首先，根据单GPS、GPS+BDS卫星可见性分析全球PDOP值的变化情况；然后，推导其基线解算精度随观测时长变化的先验模型；最后，以某高铁线路CPⅡ控制网的观测数据为例，通过自编软件实现单BDS、单GPS、GPS+BDS三种模式的基线解算。结果显示，相比单GPS、GPS+BDS在我国的PDOP值能够降低0.7～1.6,且相对定位精度(观测时长约16 min)与单GPS(观测时长60 min)相当。示例结果中，GPS+BDS平面和高程方向定位精度分别为4.3 mm和10.9 mm,相比单GPS分别有54%和57%的提升。结果表明，在高铁CPⅡ控制网测量中，GPS+BDS能够将观测时长缩短为规范的34%,且满足GPS所要求的指标，并对规范修订具有一定参考价值。     

基于北斗CORS的铁路快速静态测量方法研究

复杂环境下由于卫星信号质量差等原因,常规地区的测量技术标准不具有适用性。为研究复杂环境下快速静态测量的技术方案,利用某铁路带状稀疏卫星导航定位基准站(Continuously Operating Reference Stations, CORS)综合服务系统,开展一系列快速静态测量实验,通过箱形图等方式,分析不同星座、不同观测时长下的测量精度。与铁路控制网的成果比较后发现,观测时长为5～25min且解算成功的前提下,基于CORS的GPS+BDS、单GPS与单BDS的快速静态测量成果计算的外符合精度差异较小,平面和高程中误差整体优于16 mm和45 mm,均可满足像控点测量精度要求;存在解算失败的情况,解算失败的像控点与其距CORS站的距离无显著联系,随着观测时长的增加,解算失败的时段数明显减少。此外,在相同观测时长下,基于CORS的GPS+BDS与单BDS模式测量精度较高,单GPS相对较差。对于复杂环境,北斗CORS系统在铁路快速静态测量方面替代GPS是可行的,建议快速静态测量时长在25 min以上为宜。     

基于北斗三代的铁路监测预警系统设计

针对铁路安全隐患问题,提出将第三代北斗卫星导航系统（简称：北斗三代）高精度定位技术引入铁路监测预警,设计了基于北斗三代的铁路监测预警系统,该系统利用北斗高精度定位的原理实现位移数据高精度监测,同时具备实时传输和即时预警等功能。实践证明,该系统相对于基于GPS的监测预警系统具有明显优势,可见的卫星个数显著增加,水平精度提高20%以上,高程精度提高50%以上。同时通过不同基线长度下监测性能的对比,为合理布设基准站提供参考。     

非限制场景下铁路机车车号定位检测方法

针对传统铁路机车车号定位检测模型泛化性较低，不适用于多种检测应用场景等问题，提出一种适用于非限制场景、基于YOLO(You Only Look Once)v4-tiny模型的铁路机车车号定位检测方法。文章采用空洞卷积代替标准卷积，增大机车车号特征提取感受野，提升传统YOLOv4-tiny模型的检测精度；建立铁路机车车号数据集（RLND,Railway Locomotive Number Dataset），用于模型训练，并对模型的检测效果进行验证。验证结果表明，该方法对铁路机车车号的定位检测精度为99.44%，检测速度为50帧/s，能够应对非限制场景下的机车车号定位检测需求。     

单频GPS进行高精度线路测量和有轨车辆定位的有效方法

轨道线路测量和有轨车辆的定位常采用GPS定位技术。利用GPS单频接收机实现高精度快速定位的关键是提高GPS单频相位模糊度解算的效率和成功率。基于轨道线路垂直方向变化不大和有轨车辆沿一定线路行驶的特点,提出一种有效的单频相位模糊度解算方法。对GPS单频接收机提供的定位观测值进行粗差探测、修正和剔除等数据预处理,用低噪声和低多路径效应的载波相位观测值对码伪距观测值进行平滑处理,再用附加约束的方法估计双差模糊度实数解,以此为基础进行模糊度搜索固定。算例显示,该方法可提高模糊度实数解估计的精度和可靠性,缩小模糊度的搜索空间,使模糊度解算效率和成功率得到提高,有利于单频GPS接收机在高精度的线路测量和有轨车辆的定位中得到更广泛的应用。     

基于GPS和虚拟卫星的列车完整性检查方法研究

将GPS和列尾装置结合可以构成一个冗余的列车完整性检查系统。在列车行驶过程中,由于在列车尾部车钩安装的GPS天线容易被车厢遮挡,常规卫星定位方法受到限制,无法利用GPS进行列车完整性检查。本文提出一种基于GPS和虚拟卫星组合定位完成列车完整性检查的方法。利用列车首部的定位信息确定一颗虚拟卫星,虚拟卫星和3颗可视卫星即可实现列尾定位解算,通过列车首部和列车尾部的位置信息实时地测算车长变化,达到检查列车完整性的目的。本文分析GPS和虚拟卫星组合定位模型,推导定位模型算法和列车完整性检查算法,并进行可行性分析和算法验证。实验表明,列尾定位精度达到3m以内,列车长度误差在10m以内,该方法可满足列车完整性检查的要求。     

卫星导航在铁路列控系统中的应用评价研究

通过分析卫星定位的特点及指标体系,研究分析卫星定位在铁路列控系统中的应用环境及条件,探索一套用于评价卫星定位在铁路列控领域应用的评价体系,为列控系统在指定铁路线路运用中是否采用卫星定位系统提供评价依据。     

铁路北斗地基增强系统构建及基准站选址研究

通过分析卫星导航系统在我国铁路领域的应用现状,结合北斗地基增强系统的技术特点,提出了构建铁路北斗地基增强系统的设想,并进一步论述了铁路北斗地基增强系统的系统构架及组成,综合分析了北斗卫星高精度定位技术在铁路行业的应用领域,详细阐述了在铁路行业建设北斗卫星地基增强系统基准站的选址原则、步骤和观测数据处理与分析方法,为今后铁路北斗地基增强系统基准站建设提供参考。     

基于北斗导航的列车定位技术研究

北斗卫星已逐步具备应用于列车定位的能力,为北斗卫星导航在铁路系统中的应用发展提供重要契机。将北斗卫星导航系统应用到列车定位系统,不仅能提高定位精度,而且能降低成本,也是列车运行控制系统安全性与可靠性的有力保障,对于列车定位系统的研究具有深远意义。与四大卫星导航系统进行比较,根据列车定位技术的分类,归纳各自特点和研究方向,最后指出基于北斗导航的列车定位技术下一步的重点工作。     

对地观测技术在铁路勘测设计中的应用

研究目的:长期以来,虽然对地观测技术在我国铁路勘测设计中发挥了重要的作用,但是,当新的对地观测技术取得了突飞猛进发展的时候,其在我国铁路勘测设计中的应用却出现相对滞后,目前,中国铁路已经步入高速时代,针对最新的对地观测技术发展,铁路工程技术人员必须找到适合我国铁路勘测设计新的工艺流程和技术突破点。研究结论:针对目前最新对地观测技术发展态势,铁路勘测设计人员一方面要继续挖掘既有对地观测技术和资料的应用潜力,也要对数码航空摄影、机载激光雷达、高分辨率卫星影像数据等最新的对地观测技术和成果加大研究、应用力度。对地观测技术既可应用于国家基础测绘,也可广泛应用于铁路地形图测绘、铁路线路选线设计、铁道工程地质勘测、铁路环境评价等领域。     

高速铁路工程测量体系建设与创新

高速铁路工程测量体系的建立为我国建设世界一流的高速铁路提供了技术支撑。本文回顾了我国高速铁路工程测量体系建立的方法和特点,分析了标准体系中存在的适用范围窄、控制测量网形恢复难、卫星定位测量指标不合理、控制网复测判定标准不完善、复测成果采用原则不明确以及前后矛盾等问题,简述了高速铁路工程测量多项技术创新,提出了技术标准优化意见以及高速铁路工程测量体系应持续建设和创新的建议。     

千寻位置在铁路勘测中的应用研究

为了发挥千寻位置服务的优势和特点,拓展其在铁路勘测及运营全过程中的应用,利用"千寻知寸"服务,研究在已建立勘测控制网区域内进行铁路勘测的应用方法。其基本思想为:通过已知的当地坐标和千寻位置采集的大地坐标,建立点校正,直接实现坐标转换,在控制点的检核满足限差要求后,开展勘察测量工作。分析了"千寻知寸"在铁路勘测中的定位精度以及测量点位的误差传递规律,并结合项目实例验证了所提应用思路的可行性。结果表明:"千寻知寸"可为铁路勘测提供厘米级的定位精度,满足常规铁路的勘测需求;但其测量精度受既有基线测量误差的影响,离起算点越远误差越大,在使用过程中应合理选择起算点;以"千寻知寸"RTK测量的结果解算控制网各控制点坐标,平面及高程方向分别存在约2 cm和3 cm的固定误差。     

高速铁路CRTSⅡ型轨道板精调技术在施工中的应用

阐述了高速铁路CRTSⅡ型轨道板精调技术的设备应用、工序准备、注意事项以及具体操作;通过三维精密观测,计算单元轨道板的空间实际位置及横向和高程的调整量,指导轨道板精调施工作业。     

北斗导航卫星系统在铁路控制测量中的应用研究

为探讨北斗导航卫星系统静态测量模式在铁路控制测量中的适用性,利用基线重复性指标以及最小二乘法拟合得到固定误差和比例误差指标,基于连盐铁路控制网24 h连续观测数据,研究分析了基线向量实测精度。结果表明,单独使用北斗导航卫星系统进行静态测量,可以满足铁路五等测量精度要求;若结合GPS观测数据,能够有效提高静态测量精度和可靠性;增加观测时段长度,可以降低固定误差,但对比例误差的影响不明显。建议使用商用软件基于北斗导航卫星系统观测数据进行铁路控制测量时,将基线长度控制在15 km以内。